Способ автоматического направления сварочной головки по стыку свариваемых деталей

 

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО НАПРАВЛЕНИЯ СВАРОЧНОЙ ГОЛОВКИ ПО СТЫКУ СВАРИВАЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ, при .. тором стьж сканируется в поперечном направлении световым пучком, датчиком регистрируют физический параметр , характеризующий положение стыка . Сигнал датчика преобразуют в сигнал управления приводом поперечного перемещения сварочной головки, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости , мощность светового луча устанавливается равной или большей мощности возбуждения в свариваемых деталях термоакустической эмиссии, в качестве датчика испол ьзуют приемник акустических колебаний и располагают его на одной из свариваемых деталей. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ае aD

gyp В 23 К 9/10

ГОСУД СТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ с /

° -

° °

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3577453/25-27 (22) 08.04.83 (46) 15.10.84. Бюл. И 38 (72) А.И.Колмогоров (71) Алтайский государственный уни- верситет .(53) 621.791.75(088ъ8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 867549, кл. В 23 К 9/10, 1978.

Л

2, Авторское свидетельство СССР

N- 650749, кл. В 23 К 9/10, 1977 (прототип). (54)(57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО НАПРАВЛЕНИЯ СВАРОЧНОЙ ГОЛОВКИ ПО

СТЫКУ СВАРИВАЕМЫХ ДЕТАПЕЙ, при котором стык сканируется в поперечном направлении светова пучком, датчиком регистрируют физический параметр, характеризующий положение стыка, сигнал датчика преобразуют в сигнал управления приводом поперечного перемещения сварочной головки, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, мощность светового луча устанавливается равной или большей мощности возбуждения в свариваемых деталях термоакустической эмиссии, в качестве датчика используют приемник акустических колебаний и располагают его на одной as свариваемых деталей..

Изобретение относится к. автоматизации сварочных процессов, а именно к способам автоматического ведения сварочной головкй вдоль свариваемого стыка. 5

Известен способ слежения за стыком свариваемых деталей, при котором световой луч сканируется поперек стыка. Отраженный световой поток регистрируется.фотоприемни- 10 ком. Информация, заключенная в сигнале, формируемом фотоприемником, преобразуется в сигнал, управляющий приводам поперечного перемещенин сварочной головки (1) .

Недостаток известного способа заключается в необходимости разделки стыка. Кроме того, на работу устройства, реализующего способ оказывает существенное влияние фоновая 20 засветка фотоприемника.

Известен также способ автоматиче ского направления сварочной головки линии соединения, заключающийся в сканировании стыка световым лучам, 25 формируемьж. набором светодиодов.

Коммутатор последовательно возбуждает светодиоды, которые смонтированы в линейку совместно с приемными фо30 тодиодами так, чтобы излучение, отраженное от поверхности металла, нападало на смежный фотодиод. Одновремен" но последовательность возбуждающих импульсов поступает. на входы схем: совпадения И. На выходах элементов 35

И, импульсы отраженного сигнала появляются только в том случае, когда излуЧение соответствующего источника падает на поверхность металла и, от" ражаясь, попадает в соответствующий

40 фатадиод. В месте расположения разделки линии, свариваемого соединения отраженное излучение не будет поцадать на фотадиод, включенный s данный момент через элемент И коммутатором. 45

Сигналы фотодиодов с выходов элемен-. тов.И поступают на соответствующие разряды регистра памяти, где сохраняются в течение одного периода сканирования, Положение линии сварного 50 соединения будет определяться положением разрядов, на которые не поступили сигналы с выхода элементов И 2

К недостаткам данного способа слежения за стыком также относятся не- 55 обхадимость разделки стыка, слабая помехозащищенность ат фоновой засветки. Кроме того, известные способы

7 2 требуют хорошего качества поверхности свариваемых деталей в зоне стыка.

Целью изобретения является повы- " шение помехоустойчивости.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу автоматического направления сварочной головки по стыку свариваемых деталей, при кото.ром стык сканируется в поперечном направлении световым пучком, датчиком регистрируют физический параметр, характеризующий положение стйка, сигнал датчика преобразуется в сигнал управления приводом поперечного перемещения сварочной головки, мощность светового луча устанавливается равной или большей мощности возбуждения в свариваемых деталях тер-. моакустической эмиссии, в качестве датчика и пользуют приемник акустических колебаний и располагают era на одной as свариваемых деталей..

Способ основан на использовании сфокусированного в точку пульсирующего луча света, вырабатываемого лазером, для возбуждения термоакустической эмиссии. Термоакустическая эмиссия представляет собой акусти.ческое излучение, возникающее непосредственно в точке падения светового луча и распространяющееся в той детали, на поверхность которой упал луч. Наличие акустического излучения регистрируют с помощью при.емника акустических колебаний. Перемещая точку падения светового луча по линии сканирования, регистри- руется наличие акустических колебаний в той детали, над которой расположен преобразователь. После пересечения линии соединения, световой луч попадает иа деталь, отделенную ат, детали, над которой рас.положен преобразователь, и возбуждает в ней акустическое излучение. Оно частично достигает приемника акустических колебаний через поверхность соприкосновения двух деталей„ но неизбежно ослабляется при переходе через нее, так как между соприкасаю. щнмися поверхностями всегда есть зазор, образуемый микронеровностя-. мн на поверхности стыков сваривае- . мых деталей. Далее по амплитуде электрического сигнала,. формируемого приемником акустических колебаний, определяется положение стыка и формируется сигнал на управление

497

Составитель В.Покровский

Редактор М.Товтин Техред С.Легеза Корректор В.Гирняк

Заказ 7333/10 Тираж 1036 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Ужгород, ул. Проектная, 4

Филиал ППП "Патент", r.

3 приводом поперечного перемещения сварочной головки.

На чертеже приведена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит коммутатор ,1, своими выходами соединенный с источниками 2 светового луча и пер-, выми входами элемента 3 И. Приемник 4 акустических колебаний связан 1О со вторьии входами элементов 3 И. Выходы схем И связаны с информационными входами регистра 5. Тактовый вход этого регистра связан с выходом коммутатора 1. Выход регистра 5 связан через формирователь 6 управляющего сигнала с приводом 7 поперечного перемещения сварочной головки.

Световые лучи источников 2,засвечивают зону стыка деталей 8 и 9.

Устройство работает следующим образом.

Коммутатор 1 последовательно возбуждает источники 2 световых лучей. .Если луч от крайнего источника падает на деталь 9, то в точке падения луча возникает акустическое излучение, которое регистрируется приемником 4 акустических колебаний и преобразуется в, сигнал логической "1".

Логическая " 1" от приемника 4 вместе с логической "1" от коммутатора 1 дают на выходе соответствующего элемента И логическую "1", переписываемую s регистр 5. Далее аналогично выше указанному процессу происходит

3S запись "1" в регистр 5 до тех пор, йока свет от и-ного источника излучения попадает на деталь 8. В этом слу чае в месте падения луча от 1 -ного источника возникает акустическое из40 лучение, которое, распространяясь в детали 8 и достигнув зазора 9, частично проникает в деталь 9, где и будет зарегистрировано приемником 4.

При этом амплитуда сигнала, выработанного им, равна логическому"0". На соответствующий элемент И от коммутатора 1 поступит логическая "1", а от приемника 4 акустических калебаний логический "0", следовательно на выходе rl -ного элемен-а И будет логический "0", переписываемый в регистр 5.

Информация, ваписанная в регистре 5, используется формирователем 5, который вырабатывает управляющее воздействие на исполнительный орган

7, устанавливающий сварочную головку на линию стыка. Таким образом, в течение одного цикла сканирования обеспечивается формирование управляющего сигнала на привод поперечного перемещения сварочной головки.

В качестве источников .светового луча можно использовать лазер, например ЛТИПЧ-5, у которого частота следования импульсов света достига ет 100 Гц при длительности импульса

5 нс. В качестве приемника акустических колебаний можно использовать пьезоакустяческий, конденсаторный и другие преобразователи.

При использовании данного способа на управление сварочной головки не оказывают мешающего воздействия дефекты на поверхности деталей, поскольку при падении луча света лазера на любую поверхность твердого тела возникает термоакустическае эмиссия. Кроме того, преобразователь не чувствителем к посторонним мешающим засветкам, поскольку обычный свет термоакустической эмиссии не вызывает.

Таким образом, способ обеспечивает повышенную помехоустойчивость слежения за стыком. Формирование управляющего сигнала не зависит от. частоты поверхности деталей, От pas делки стыка и фоновой засветки.