Устройство для управления положением электросварочной горелки относительно стыка

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМ ЭЛЕКТРОСВАРОЧНОЙ ГОРЕЛКИ ОТНОСИТЕЛЬНО СТЫКА , содержащее датчик величины сварочного тока, датчик знака отклонения дуги и последовательно соединенные полосовой фильтр, фильтр нижних частот и усилитель, подключенный к приводу поперечного перемещения сварочной горелки, отличающееся тем, что, с целью повышения качества сварного шва путем повышения точности слежения за стыком, в устройство введены последовательно соединенные полосовой фильтр, компаратор и синхронный детектор , выход которого подключен к входу фильтра нижних частот, а управляющий вход - к выходу датчика знака отклонения, вход полосового фильтра подключен к выходу датчика величины сварочного тока.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1097460 A

auD В 23 К 9/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

tl

° у,ъ«г «,и

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ !1

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМ ЭЛЕКТРОСВАРОЧНОЙ ГОРЕЛКИ ОТНОСИТЕЛЬНО СТЫCO а0 ось

СЬ

Ю (21) 3551891/25-27 (22) 14.02.83 (46) 15.06.84. Бюл. № 22 (72) П. И. Чинарев, В. М. Мазуров, В. С. Карпов и В. Ю. Войницкий (71) Тульский ордена Трудового Красного

Знамени политехнический институт (53) 621.791.75 (088.8) (56) 1. Патент ФРГ № 2533448, кл.

В 23 К 9/10, 1977.

2. Патент СССР. № 797564, кл. В 23 К 9/10, 1976 (прототип) КА, содержащее датчик величины свароч- ного тока, датчик знака отклонения дуги и последовательно соединенные полосовой фильтр, фильтр нижних частот и усилитель, подключенный к приводу поперечного перемещения сварочной горелки, отличающееся тем, что, с целью повышения качества сварного шва путем повышения точности слежения за стыком, в устройство введены последовательно соединенные полосовой фильтр, компаратор и синхронный детектор, выход которого подключен к входу фильтра нижних частот, а управляющий вход — к выходу датчика знака отклонения, вход полосового фильтра подключен к выходу датчика величины сварочного тока.

1097460

<о

%

Изобретение относится к области автоматизации сварочных процессов, а именно к автоматизации электродуговой сварки разделанных и угловых швов в среде защитных газов и под флюсом, и может найти применение в машиностроении и кораблестроении.

Известно устройство управления движением сварочной горелки относительно оси стыка при механизированном процессе сварки, содержащее датчик сварочного тока (или напряжения), датчик знака отклонения дуги, аналоговые интеграторы, схему управления, привод перемещения сварочной горелки поперек стыка и схему управления этим приводом (1).

Недостатком данного устройства является то, что измерение электрических параметров дуги производят в течение одного периода ее колебания поперек шва и, следовательно, результат его зависит от флуктаций тока или напряжения, характерных для процесса электросварки, что снижает качество получаемого шва.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее датчик величины сварочного тока, фильтр, усилитель, датчик знака отклонения дуги и привод перемещения сварочной горелки относительно стыка (2).

Недостатком этого устройства является использование в качестве информации об отклонении горелки от середины сварочного шва величины сварочного тока, измеренного в моменты предельного отклонения дуги в ее колебательном перемещении поперек стыка, который обладает большой дисперсией, а поэтому не. обеспечивает получение качественного шва.

Цель изобретения — повышение качества сварочного шва путем повышения точности слежения за стыком.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления положением электросварочной горелки относительно стыка, содержащее датчик величины сварочного тока, датчик знака отклонения дуги и последовательно соединенные полосовой фильтр, фильтр нижних частот и усилитель, подключенный к приводу поперечного перемещения сварочной горелки, введены последовательно соединенные полосовой фильтр, компаратор и синхронный детектор, выход которого подключен к входу фильтра нижних частот, а управляющий вход — к выходу датчика знака отклонения, вход полосового фильтра подключен к выходу датчика величины сварочного тока.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства управления положением сварочной горелки относительно стыка; на фиг. 2 — кривые сварочного тока (а — напряжение на выходе полосового фильтра; б — напряжение на выходе компаратора; в — напряжение на управляющем входе

25 зо

55 синхронного детектора, поступающее от датчика знака отклонения дуги; г — сигнал на выходе синхронного детектора).

Устройство для управления положением электросварочной горелки содержит датчик

1 величины сварочного тока, подключенный к шунту 2, включенному в цепь тока сварочной дуги, выход датчика 1 величины сварочного тока подключен к входу полосового фильтра 3, компаратор 4 с двухполярным порогом, вход которого подключен к выходу полосового фильтра 3, синхронный детектор 5, один из выходов которого подсоедйнен к выходу компаратора 4, а другой— к выходу датчика знака отклонения дуги 6, выход синхронного детектора 5 соединен через фильтр 7 нижних частот с усилителем 8 привода 9 поперечного перемещения сварочной горелки 10, колебатель 11 дуги.

Устройство для управления положением электросварочной горелки относительно стыка работает следующим образом.

Колебатель 11 дуги электросварочной горелки 10 работает непрерывно. Полная величина сварочного тока, протекающего через шунт 2, преобразуется датчиком 1 величины сварочного тока и сигнал, поступающий через помехоподавляющий полосовой фильтр 3, настроенный на частоту колебаний дуги, возбуждаемых с постоянной частотой и амплитудой, на вход компаратора с двухполярным порогом, Если входной сигнал по уровню больше, чем уставка компаратора, то нормированный по амплитуде сигнал поступает на сильный вход синхронного детектора 5. На управляющий вход синхронного детектора 5 подается напряжение прямоугольной формы от датчика 6 знака отклонения дуги. За период колебания дуги сварочный ток вследствие изменения ее длины дважды возрастает и убывает, поэтому сигнал на выходе датчика 1 величины сварочного тока имеет симметричную форму с частотой вдвое больше частоты колебания дуги, если колебания дуги симметричны относительно середины стыка. Напряжение на выходе синхронного детектора 5 и соответственно фильтра 7 нижних частот в этом случае равно нулю.

В случае отклонения оси сварочной горелки от середины стыка сигнал на выходе датчика 1 сварочного тока приобретает несимметричную форму с преобладанием той или иной полярности. В этом случае в сигнале на выходе датчика 1 величины сварочного тока появится переменная составляющая с частотой колебаний дуги, отсутствующая при движении электросварочной горелки 10 точно над серединой стыка. По мере увеличения отклонения возрастает амплитуда переменной составляющей на частоте колебания дуги, когда она станет больше порога компаратора 4, она поступит на вход синхронного детектора 5, последний выде1097460

Составитель В. Покровскии

Техред И. Верес Корректор И.Муска

Тираж 1037 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

Редактор О. Колесникова

Заказ 4111/13 лит эту составляющую, и на выходе фильтра

7 нижних частот появятся импульсы соответствующей полярности, управляющие перемещением электросварочной горелки относительно середины стыка.. Полярность импульсов определяет направление отклонения электросварочной горелки 10 от оси стыка, а длительность их — его величину.

Эти импульсы являются сигналом рассогласования в контуре автоматического управления и подаются на вход усилителя 8 при- 1О вода 9 поперечного перемещения электросварочной горелки 10. При появлении сигнала рассогласования большего, чем порог компаратора 4, привод 9 поперечного перемещения электросварочной горелки 10 устраняет это рассогласование, обеспечивая совпадение оси горелки 10 с серединой стыка свариваемых деталей. Порог ограничения выбирается таким, что соответствующая ему величина смещения оси горелки 10 от середины стыка не влияет на качество шва.

Введение в схему компаратора 4 позволяет повысить быстродействие системы управления ввиду того, что при изменении коэффициента усиления системы не изменяется ширина .зоны нечувствительности, и даже при больших коэффициентах усиления система не входит в режим автоколебаний, так как по мере приближения оси электросварочной горелки 10 к середине стыка, а следовательно, сигнала к порогу ограничения, длительность управляющих импульсов падает и вместе с нею падает скорость перемещения привода 9. Благодаря этому повышается точность введения сварочной горелки вдоль стыка, что ведет к повышению качества сварочного шва.