Устройство для автоматического слежения за стыком

 

УСТРОЙСТЮ ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО СЛЕЖЕНИЯ ЗА СТЫКОМ по авт.СВ. 315542, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, преобразователь напряжения биполярного цифроаналогового преобразователя выполнен с дополнительным входом, устройство снабжено блоком суммирования, источником эталонного напряжения, интегратором и блоком регулировки коэффифицента усиления, причем на выходе биполярного цифро-аналогового преобразователя , включен ВХОД блока суммирования , к другому входу которого подсоединен источник эталонного .напряжения , а. выход блока суммирования через последовательно соединенные инте- . гратор и.блок регулировки коэффициента усиления подключен к дополнительному входу преобразователя Напряжения биполярного цифро-аналоговохю преобра- S зователя. сл

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУЬЛИН,.SU(11) 23 15 00

Ф

Ч

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ. (61) 315542 (21) 3415216/25-27 (22) 01,.04,82 (46) 23 10 83. Бюл. В 39 (72) И.М. Мельник (71) КиЕвский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (53) 621.791.72.03(088.8) .(56) 1. Авторское свидетельство .СССР

В 315542, кл. В 23 К 15/00, 1967 (прототип). (54)(57)УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО СЛЕЖЕНИЯ 3А СТЫКОМ по авт.св.

9 315542, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, преобразователь напряжения биполярного цифроаналогового преобразователя выполнен с дополнительным входом, устройство снабжено блоком суммирования, источником эталонного напряжения, интегратором и блоком регулировки:коэффифицента усиления, причем на выходе биполярного цифро-аналогового преобразователя, включен вход блока суммирования, к другому входу которого подсоединен источник эталонного .напряжения, а выход блока суммирования через последовательно соединенные инте- . гратор и.блок регулировки коэффициента усиления подключен к дополнительному входу преобразователя НаПряжения . биполярногоцифро-аналогового преобра-Е зователя.

1049217

Изобретение относится к технологии машиностроения, и может быть использовано для ав тома тиз ации свар л изд лнй на электроннолучевых у< г ";вках.

По основному авт.св. 9 315542 известно устройство, содержащее электроннолучевую установку, отклоняющую систему, датчик положения луча и блок формирования сигнала от стыка, к выходу блока формирования сигнала от стыка подключен блок выделения середины стыка, на выход которого включены триггер режима своим нулевым входом и блок задания, частоты поиска, причем выход блока задания частоты 15 поиска подключен к единичному входу триггера, а триггер режима связан с отклоняющей системой через блок смешения луча вдоль стыка и через блок определения и преобразования коордииаты стыка в пропорциональный отклоняющий ток, в состав которого входят генератор тактовых импульсов, двоичный счетчик, клапан, биполярный цифро-аналоговый преобразователь и пре- 25 образователь напряжения биполярного цифро-аналогового преобразователя в

*ропорциональный отклоняющий ток (1) .

Недостатком известного устройства является большая зона оплавления по- gp нерхности изделия в зоне стыка при .работе устройства с мощными пучками, что ограничивает область его применения.

Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей устройстна для автоматического слежения за стыком путем уменьшения эоны оплавления. указанная цель достигается тем, 4{) что н устройстве для автоматического слежения за стыком преобразователь напряжения биполярного цифро-аналогового преобразователя выполнен с дополнительным ВХОДОМ устрОйстнО снаб жено блоком суммирования, источником эталонного напряжения, интегратором и блоком регулировки коэффициента усиления, причем на выходе биполярного цифро-аналогового преобразователя включен вход блока суммирования, к другому входу,которого подсоединен источник эталонного напряжения, а выход блока суммиронания через пос- ледовательно соединенные интегратор и блок регулировки .коэффициента усиления подключен к дополнительному входу преобразователя напряжения биполярного цифро-аналогового преобразователя.

На чертеже представлена блок-схемабО устройства для автоматического слежения за стыком. устройство состоит иэ датчика 1 положения луча, в качестве которого может быть использован датчик отра- женных электронов, датчик проникающих электронов или датчик ре тг&HQBского излучения. На выходе датчика 1 включен блок 2 формирования сигнала от стыка, задачей которого янляется выцеление сигнала на фоне помех и его усиление. К выходу блока 2 подключен блок 3 выделения середины стыка, выход которого связан с блоком 4 управления. Блок 4 управления состоит из триггера 5 режима и блока б задания частоты поиска. Выход блока

3 подключен к одному входу триггера

5 режима и к входу блока б, выход которого соединен с другим входом триггера 5 режима. Выход триггера

5 режима связан одновременно с входом блока 7 смешения луча вдоль стыка и с входом блока 8 определения и преобразования координаты стыка в пропорциональный отклоняющий ток.

Блок 8 состоит из генератора 9 тактовых импульсов, подключенного через клапан 10 к входу двоичного счетчика 11. Второй вход клапана 10 подсоединен к выходу триггера 5 режима.

Выход двоичного счетчика 11 через биполярный цифро-аналоговый преобразователь {ЦАП) 12 подключен к ЦАП 13 напряжения в пропорциональный отклоняющий ток. Выход блока 7 соединен с одним из входов отклоняющей системы 14.электроннолучевой пушки, а выход блока 13 соединен с другим вхо- дом отклоняющей системы 14. К выходу биполярного ЦАП 12 подключен блок 15 суммирования, к другому входу которого подсоединен источник

16 эталонного напряжения.: В качестве источника 1б эталонного напряжения может быть использован электронный стабилизированный источник питания с регулируемым выходным напряжением.

Блок 15 суммирования может быть вы- ° полнен на операционном усилителе, позволяющем суммировать {вычитать) одновременно по обоим входам, что не накладывает дополнительных требова1 ний на полярность входных напряжений..К выходу блока 15 суммирования подключен интегратор 17. В качестве интегратора может быть использована

1 пассивная интегрирующая 8-0 цепь или операционный усилитель с емкостной обратной связью. Постоянная времени интегратора 17 должна быть больше времени, которое занимает цикл сканирования {обычно это время не . превышает 5 мс), но меньше нремени непрерывной:сварки, т.е. времени между двумя соседними циклами сканирования. Расчет постоянной времени должен вестись из условия, чтобы интегратор 17 успел зарядиться до амплитуды входного напряжения за время между двумя соседними циклами сканирования и не успел разрядиться за

1049217 что напряжение на входе равно

u„= для исходной записать время наведения электронного луча Учитывая, на стык ° Выход блока 18 регулировки .. 611oKB 13 Uï коэффициента усиления подключен к дополнительному входу ЦАП 13 напрясм жения в пропорциональный отклоняю1 щий ток, а вход блока 18 связан с точки (нулевой) можно выходом интегратора 17. Блок 18 регулировки коэффициента усиления пред. назначен для изменения коэффициента 0о передачи ЦАП напряжения в пропорциои М см нальный отклоняющий ток, поэтому . 10 . Следовательно, в исходном состояаппаратурная реализация блока 18 за- нии напряжение Пс на выходе блока 15 висит от особенностей съемных. Реше- суммирования равно ний преобразователя 13.. - Обычно ЦАП .

13 напряжения пропорциональный от-., о с э клоняющий ток представляет собой ши- t5

Рокополосный усилитель мощности пос- где 0З вЂ” напряжение источника 1б тоянного тока. . эталонного напряжения.

В этом случае блок 18 регулиров- Изменяя величину напряжения ки к коэффициента усиления представ- устайавливают с помощью блока 18 коэфЭ Р ляет собой транзистор (биполярный 20 фициент передачи блока 13, чтобы или полевой) .с необходимыми цепями . амплитуда сканирования на поверхсмещения, включенный в цепь отрица- ности изделия равнялась величине hQ. т -льной обратной связи (ООС); охва- Режим поиска стыка начинается по тывающей блок 13, Напряженке инте- приходе импульса с блока б задания . гратора 17, приложенное к базе (зат- д5 частоты поиска на вход триггера 5, воРу) транзистора, определяет вели- который устанавливается в ссстояние чину переходного сопротивления тран- Ч"., при этом:блок 7 смещения луча зистора, т.е. глубину ООС,а значит, С подключает координатную катушку отки коэффициент передачи блока 13. В лоняющей системы 14, смещающую луч цепь ООС блока 13 может быть вклю- вдоль базовой оси к постоянному

f чен фоторезистор, входящий в пару напряжению; открывается клапан 10, светодиод - фоторезистор, а свето- что приводит к обнулению счетчика 11 диод является нагрузкой интеграто- (до этого был включен старший Разряд)

Ра 17. Изменение напряжения .на выхо- и подключению его входа к генератоде интегратора 17 изменяет ток через ру 9 тактирующих импульсов. светод од и его яркость, что приво- . 35 дит к изменению сопротивления фото- Обнуление счетчика 11 приводит к резистора, а следовательно H K тому, что на вхоД блока 13 подаетсЯ нению коэффициента передачи блока 13. апряжение -0см(U» = О)., ОдновременЕсли первый каска блока 13 постро ое воздействие напряжений (токов в на операционном усилит ле, то рас- 40 отклоннющих катУшках) выводит лУч смотренные элементы (транзистор оп — из зоны плавления 11од углом к базоt рон) могут быть в лючены на входе one вой оси на величину h S. По мере зарационного усилит я в о н и, полнения двоичного счетчика 11 тактивходного делителя напряжения. РУЮЩИМИ ИМПУЛЬСаМИ ЧЕРЕЗ ОТКРЫТЫЙ

45 -клапан 10 линейно растет напряжение

При отсутствии токов в координат- U», суммарное напряжение .ных катушках отклоняющей системы 14 = U»-U на выходе блока 12 уменьшаетро ный луч направляется в точку ся, уменьшается и ток во второй катушсм стыка на плоскости изделия, принимае- ке, тем самым приближая луч к стыку мую за начало координат. Отсутствию . перпендикулярно базовой оси. В момент тока в катушке, смещающей луч перпен-50 пересечения лучом стыка с выхода цатдикулярно базовой оси (вектору скорос- чика 1 подается импульс на вход блоти перемещения изделия),соответствует ка 2 формирования, где он выделяется отсутствие напряжения на выходе би- на фоне помех, усиливается и подается полярного цАП 12 . Биполярность преоб" на блок 3 выделения середины стыка. разователя 12 достигается обычно по- 55 Выходной импульс блока 3 поступает на дачей напряжения смещения UcM в сумми- нулевой вход триггера 5, устанавливая рующую точку на выходе преобразова- его в состояние "0", и на блок б за,теля 12, равного по величине, но,об- дания частоты поиска, при этом: закрыратного по знаку напряжению U» = U > вается клапан 10, фиксируй код в счетгде U» — текущее значение напряжения Щ чике 11, которому соответствует напряЦАП до суммирующей томкин жение UII на выходе блока 12, удержиUA4 напРяжение на выходе ЦАП в вающее луч нац серединой стыка до слетой ж» точке, соответствующее вклю- дующего цикла сканирования блок 7 ченному старшему разряду счет- отключает свою отклоняющую катушку чика 11. 65 от постоянного напряжения, благодаря

1049217

Составитель В. Ганюшин,Редактор P. Цицика Техред Т.Маточка Корректор Ю.Макаренко

Заказ 8300/11 Тираж 110б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д., 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 чему луч возвращается в зону плавления и восстанавливается сварочный режим.

Процесс сварки длится до тех пор, пока блок б задания частоты поиска, запущенный блоком 3, не установит через заданный промежуток времени триггер 5 в положение "1", при этом начинается очередной цикл поискового режима.

В процессе работы устройства необходимо поддерживать амплитуду развертки, равную д S, вне зависимости от величины отклонения стыка от базовой оси. Пусть после очередного 15 поискового режима на выходе блока

12 зафиксировано напряжение U > Un о (стык удаляется от базовой оси).Если не откорректировать коэффициент передачи блока 13, то при очередных ска- 20 нированиях происходит "потеря" стыка электронным лучом, поскольку амплитуда сканирования становится. меньше величины ухода стыка от базовой оси. 25

Следовательно, в данном случае необходимо увеличить амплитуду сканирования. Напряжению П„ соответстI вует напряжение /Ugj = /у -U /

Интегратор 17 заряжается до напряжения Ut;, которое с помощью блока

18 увеличивает коэффициент передачи блока 13 /U

1 очередного поискового режима на вы- . 5 ходе блока 12 зафиксировано напряжение U <.U (стык прибЛижается к базовой оси). Если не откорректи- ровать коэффициент передачи блока

13, то при последующих сканированиях амплитуда сканирования возрастает, возрастает и зона оплавления. Напряжению U соответствует напряжение l

/Ос/ = Uw — Бр/ > / Ucl Интегратор заряжается до величины напряжения

Ut, которое с помощью блока 18 уменьшает коэффициент передачи блока 13, поддерживая величину эоны оплавления равную Ь $.

I Получение небольшой зоны оплавления при работе предлагаемого устройства по сравнению с известным позволяет расширить область его применения эа счет автоматизации сварки ответственных изделий мощными пуч» ками. Если при работе базового устройства зона оплавления может достигать величины 20-30 мм, то при использовании предлагаемого устройства величина зоны оплавления не превьыает

3 мм, т.е. на порядок меньше. В этом случае оплавленная зона заглаживается при повторном проходе несколько расфокуСированным лучом пониженной мощности в режиме непрерывной сварки.

Применение повторного прохода не яв-. ляется недостатком, поскольку эта технологическая операция применяется при сварке ответственных иэделий для достижения чистоты поверхности в месте сварного соединения. Заглаживание неровностей и шероховатостей повторным проходом исключает необходимость последующих трудоемких механических операций для достижения. чистоты поверхности изделия.