Устройство для управления положением сварочного электрода

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМ СВАРОЧНОГО ЭЛЕКТРОДА, содержащее датчик в виде двзос перекрещивающихся , шарнирно соединенных в точке перес.ечения подпружиненных щзшов и привод горизонтального перемещения сварочной головки, о тличающеес .я тем, что, с целью повьпиения качества сварного соединения за счет автоматического позиционирования электрода, в него введены сумматор, блок вычитания, первый и второй блоки сравнения, блок памяти и блок задержки, при этом входы сумматора и блока вычита;:ия подключены к выходам датчика, сумматора через первый блок сравнения соединен с входом блока памяти, первый выход которого соединен с вторым входом первого блока сравнения, второй выход блока памяти через, второй блок сравнения и блок задержки соединен с входом приводагоризонтального перемещесл ния сварочной головки, второй вход второго блока сравнения соединен с выходом блока вычитания. Од Од

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) В 23 К 9/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 3661344/25-27 (22) 11. 11.83 (46) 15 07 85. Бюл. Н 26 (72) Ю.В. Животков, Н.М. Блохин и А.Р. Устименко (71) Научно-производственное объединение "Атомкотломаш" (53) 621.791-75(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 742063, кл. В 23 К 9/10, 1977.

Авторское свидетельство СССР

У 228189, кл. В 23 К 9/10, 1965. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ПОЛОЖЕНИЕМ СВАРОЧНОГО ЭЛЕКТРОДА, содержащее датчик в виде двух перекрещивающихся, шарнирно соединенных в точке пересечения подпружиненных щупов и привод горизонтального перемещения сварочной головки, о т„„SU 1166940 А л и ч а ю щ е е с .я тем, что, с целью повышения качества сварного соединения за счет автоматического позиционирования электрода, в него введены сумматор, блок вычитания, первый и второй блоки сравнения, блок памяти и блок задержки, при I этом входы сумматора и блока вычита:.ия подключены к выходам датчика, выход сумматора через первый блок сравнения соединен с входом блока памяти, первый выход которого соединен с вторым входом первого блока сравнения, второй выход блока памяти через второй блок сравнения и блок задержки соединен с входом привода горизонтального перемещения сварочной головки, второй вход второго блока сравнения соединен с выходом блока вычитания.

66940

l -11

Изобретение относйтся к сварочному производству, а именно к устройствам для автоматического управления положением электрода в разделке сварочного шва, и может быть использовано при сварке корпусных изделий атомногб машиностроения таких, как корпуса реакторов, сепараторы пара, гидроемкости, а также роторов турбин, трубопроводов, полотнищ, карт::и других аналогичных изделий.

Цель изобретения — повышение качества сварного соединения за счет автоматического позиционирования электрода.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления положением сварочного электрода, содержащее датчик в виде двух . перекрещивающихся, шарнирно соединенных в точке пересечения подпружиненных щупов и привод горизонтального перемещения сварочной головки, введены сумматор, блок вычитания, первый и второй блоки сравнения, блок памяти и блок задержки, при этом входы сумматора и блока вычитания подключены к выходам датчика, выход сумматора через первый блок сравнения соединен с входом блока памяти, первый выход которого соединен с вторым входом первого блока сравнения, второй выход блока памяти через второй блок сравнения и блок задержки соединен с входом привода горизонтального перемещения сварочной головки, второй вход второго блока сравнения соединен с выходом блока вычитания.

На фиг. 1 и 2 изображен датчик ориен" тации устройства относительно сварного шва, на фиг. 3 — блок-схема устройства.

Устройство содержит датчик ориен- <5 тации относительно сварного шва, выполненный в виде двух перекрещивающихся, шарнирно соединенных в точке пересечения подпружиненных щупов 1, на верхних концах которых $0 закреплены две кодовые пластины

2, например сектора с чередующимися прозрачными и непрозрачными участками, по одну сторону от каждой кодовой пластины установлены источ- 55 ники света 3, по другую — фотоприемники 4, причем выходы фотоприемников, представляющих собой, например, набор раздельно включенных фотодиодов, поданы на входы сумматора 5 и блока 6 вычитания, блоки

7 и 8 сравнения, блок 9 памяти, блок 10 задержки и индикатор 11, при этом первые выходы сумматора 5 и блока 9 памяти подключены к входам блока 7 сравнения, выход которой подключен к адресному входу блока 9 памяти, первый выход блока

6 вычитания и второй выход блока

9 памяти подключены к входам блока 8 сравнения, выход которой через блок 10 задержки подключен к приводу горизонтального перемещения сварочной головки (не показан), а вторые выходы сумматора 5 и блока 6 вычитания подключены к индикатору.

Устройство управления положением электрода работает следующим образом.

Предварительно в блок 9 памяти заносятся эталонные кодовые значения ширины разделки для каждого типа раскладки валиков (равные максимальным значениям ширины разделок для соответствующего количества укладываемых валиков), а также эталонные значения величины смещения головки от центрального положения при сварке боковых валиков для каждого типа раскладки. Кроме того, в блоке 10 задержки устанавливается величина временной задержки, определяющаяся заданной скоростью сварки и расстоянием от электрода до щупов 1.

Подпружиненные концы щупов 1 вводятся в разделку и упираются в ее кромки. При изменении ширины разделки под действием на нижние. концы щупов кодовые пластины 2 перемещаются между источниками света 3 и фотоприемниками 4, причем каждому дискретному положению нижнего конца каждого щупа 1 соответствует определенное значение, образованное прозрачными и непрозрачными участками кодовых пластин 2.

Прозрачные и непрозрачные участки кодовых пластин 2 соответственно открывают и перекрывают световой поток от источника света 3 на фотоприемники 4, формируя на выходе последних электрические сигналы, например, в виде двоичного параллельного кода.

1166940 4

С выхода блока 8 сравнения сигнал результата сравнения значений истинного отклонения электрода от центра разделки и заложенного в па-" мять значения величины сдвига поступает на вход блока 10 задержки.

В блоке 10 задержки осуществляется задержка сигнала на время, за которое электрод подойдет к участку, ширина которого определялась.

С выхода блока 10 задержки сигнал на отработку перемещения поступает на блок управления приводом горизонтального перемещения сварочной головки (не показан).

Кодовые значения величины отклонения одного иэ щупов 1 от оси электрода, сформированные первой кодовой пластиной 2, с выходов фотоприемников 4 одного щупа складываются и вычитаются в сумматоре 5 и блоке 6 вычитайия с кодовыми значениями величины отклонения второго щупа 1 от оси электрода, сформированными пересечением светового потока другой кодовой пластиной 2.

Сумма кодовых значений с выхода сумматора 5, соответствующая ширине разделки в месте измерения, поступает на индикатор 11 и на вход блока 7 сравнения, на второй вход которого подаются из блока 9 памяти эталонные кодовые значения, соответствующие значениям ширины разделки, при укладке определенного числа валиков в слое. С выхода блока 7 сравнения сигнал о результате сравнения кодовых значений эталонной и измеренной ширины разделки поступает на адресный вход блока 9 памяти.

В зависимости от величины этого сигнала на второй выход блока 9 памяти подается кодовое значение величины сдвига электрода от центра разделки и с этого выхода указанное кодовое значение подается на первый вход блока 8 сравнения, на второй вход которого с выхода блока 6 вычитания поступает кодовое значение текущего отклонения электрода от центра разделки.

С второго выхода блока 6 вычитания кодовое значение величины отклонения электрода от центра разделки поступает на вход индикатора 11.

5 !

О

В самом начале сварки всегда осуществляется заварка корневого шва (один валик). При этом сигнал с выхода сумматора 5 поступает на вход блока 7 сравнения и сравнивается с эталонными значениями первого выхода блока 9 памяти, которые соответствуют величинам ширины разделки для укладки одного, двух и трех валиков. По окончании заварки одного валика сварочная головка пе" ремещается вверх (автоматическим устройством, входящим в состав сварочного автомата и реагирующим на изменение длины сварочной дуги (не показано). При этом изменяется ширина разделки и, следовательно, кодовое значение, подаваемое с первого выхода сумматора 5 на вход блока 7 сравнения. Если после изменения ширины разделки указанное кодовое значение не превышает эталонного кодового значения для сварки в один валик на первом выходе блока 9 .памяти, то сварка осуществляется в один валик,,,ри этом на втором выходе блока 9 памяти кодовое значение равно нулю. Кодовое значение разностного сигнала фотоприемников 4 обоих шупов сравнивается блоком 8 сравнения с указанным нулевым кодовым значением. При равенстве нулю кодового значения разности сигналов обоих фотоприемников 4 на выходе блока 8 сравнения сигнал отсутствует, это означает, что электрод расположен точно по центру разделки для разделки одного валика. При отклонении от нуля кодового значения значения разности сигналов обоих фотоприемников 4 (уход электрода в сторону от центрального положения) на выходе блока 8 сравнения появляется сигнал, поступающий через блок 20 задержки на блок управления приводом горизонтального перемещения с целью возвращения электрода в центральное положение.

Если после изменения ширины разделки кодовые значения на первом выходе сумматора 5 превышают эталонные кодовые значения на первом выходе блока 9 памяти для сварки в один валик, то сварку необходимо осуществлять в два валика. При этом на выходе блока 7 сравнения появляется сигнал, поступающий на ад1166940

10 ресный вход блока 9 памяти. По этому сигналу на втором выходе блока 9 памяти появляется кодовое значение, соответствующее отклонению электрода от центра при заварке бокового валика для сварки в два валика. При этом в блоке 7 сравнение кодового значения, по"тупающего на первый вход, осуществляется с эталонным кодовым значением для сварки в два валика, поступившим с первого выхода блока 9.памяти.

Кодовое значение разностного сигнала фотоприемников 4 сравнивается с кодовым значением на втором 15 выходе блока 9 памяти, соответству- ющим отклонению электрода от центра при заварке бокового валика. При равенстве обоих кодовых значений сигнал на выходе блока 8 сравнения О отсутствует и это означает, что электрод находится точно в положении, соответствующем положению при заварке бокового валика. При отклонении кодового значения разностного 25 сигнала от кодового сигнала на втором выходе блока 9 памяти на выходе блока 8 сравнения появляется сигнал, поступающий через блок 10 задержки на блок управления приво- . ЗО дом горизонтального перемещения с целью возвращения электрода в положение для сварки бокового валика.

После окончания заварки первого бокового валика ширина разделки З5 в месте сварки уменьшается, шупы находятся в пространстве разделки, ограниченном с одной стороны стенкой разделки, а с другой — уже направленным боковым валиком, а кодо- 4О вое значение на первом выходе сумматора 5 будет меньше эталонного кодового значения ширины для двух валиков на первом выходе блока 9 памяти, При этом сигнал с выхода 45 блока У сравнения поступит на адресный вход блока 9 памяти. По этому сигналу изменяется кодовое значение на втором выходе блока 9 памяти, которое принимает нулевое SO значение, соответствующее центральному положению электрода при сварке в один валик, а блок 7 сравнения осуществляет сравнение кодового значения сигнала на втором И выходе сумматора 5 с эталонным кодовым значением (для одного валика) на первом выходе блока 9 памяти.

По окончании заварки второго валика сварочная головка перемещается вверх (автоматическим устройством, входящим в состав сварочного автомата и реагирующим на изменение сварочной дуги). При этом изменяется ширина разделки и, следовательно, кодовое значение, подаваемое с первого выхода сумматора 5 на вход блока 7 сравнения. Кодовое значение на выходе сумматора 5 превышает эталонное кодовое значение на. первом выходе блока 9 памяти.

Сварку нового слоя необходимо осуществлять в два валика. Процедура заварки нового слоя в два валика аналогична указанной вьппе.

Если кодовое значение для сварки в два валика на первом выходе блока 9 памяти меньше кодового значения на первом выходе сумматора 5, то сварку необходимо производить в три валика, в соответствии с увеличившейся шириной разделки.

При этом на выходе блока 7 сравнения появляется сигнал, поступающий на адресный вход блока 9 памяти.

По этому сигналу изменяется кодовое значение на втором выходе блока 9 памяти.

Блоком 7 сравнения в этом случае производится сравнение кодового значения на первом выходе сумматора 5 и с эталонным значением ширины разделки для сварки в три валика на первом выходе блока 9 памяти, а на втором выходе блока 9 памяти появляется кодовое значение, соответствующее отклонению электрода от центра при заварке бокового валика при сварке в три валика.

При равенстве кодового значения разностного сигнала фотоприемников

4 кодовому значению на втором выходе блока памяти 9 сигнал на выходе блока сравнения 8 отсутствует, это означает, что электрод находится в положении, соответствующем положению при заварке бокового валика.

При отклонении электрода от указанного положения сигнал с выхода блока сравнения 8 через блок задержки 10 поступает на привод для возвращения электрода в установленное положение. 1 166940

После заварки бокового валика ширина разделки в месте сварки уменьшается и дальнейшая работа устройст ва осуществляется аналогично указанной для заварки двух валиков ° S

После заварки второго валика указанным ранее способом проводится заварка третьего валика.

Предложенное устройство позволяет расширить его функциональные 10 возможности, а именно создает возможность осуществить автоматическое управление положением электрода в любой заданной точке разделки и автоматической раскладки валиков fS при многопроходной сварке.

Кроме того, предложенное устройство позволяет производить измерение ширины разделки шва в любом месте сварки и индицировать положение электрода относительно стенок разделки.

Применение предложенного устройства позволит сделать систему управления положением электрода более гибкой и устранить зависимость аппаратных средств системы от параметров изделия за счет использования управляющей программы. Использование цифрового фотодатчика позволяет повысить помехоустойчивость системы с одновременным увеличением точности измерения ширины разделки.

Экспериментально установлено, что точность измерения ширины разделки и расстояния электрода до стенок разделки не менее 0,45 мм при ширине разделки 6-20 мм.

С оставитель Г . Чайковский

Редактор М.Дыпын Техред C.éoâæèé Корректор С.Шекмар

Заказ 4365/14 Тираж 1086 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