Способ управления положением сварочной горелки относительно стыка и устройство для его осуществления

 

Способ управления положением сварочной горелки относительно стыка, при котором производят сканирование дуги, измеряют сварочный ток, вьщеляют гармоническую составляющую сварочного тока на частоте сканирования дуги, по фазе этой гармонической составляющей определяют знак, а по амплитуде - величину отклонения горилки от середины стыка и формируют сигнал управления приводом перемещения электросварочной горелки относительно стыка, отличающийс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем слежения за стыком, имеющим кривизну в двух плоскостях, сканирование производят по окружности, из гармонической составляющей сварочного тока на частоте сканирования дуги дополнительно вьщеляют ее квадратурную составляющую, по фазе и амплитуде которой формируют сигнал на управление угловым положением электросварочной горелки. 2. Устройство управления положением сварочной горелки относительно стыка, содержащее датчик величины сварочного тока, связанный через полосовой фильтр с первым входом синхронного детектора, выход которос S го через фильтр низкой частоты связан с приводом перемещения электросварочной горелки поперек Стыка, датчик фазы сканирования, выход которого связан с опорным входом синхронного детектора, отличающийс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем слежения за стыком, имеющим кривиз90 ЭО SR ну в двух плоскостях, оно снабжено вторым синхронным детектором, вторым фильтром низкой частоты и приводом управления угловым положением электросварочной горелки, при этом датчик фазы сканирования снабжен вторым выходом, связанным с опорным входом второго синхронного детектора , выход полосового фильтра через второй синхронный детектор и второй фильтр низкой частоты связан с. входом привода управления угловым положением электросварочной горелки.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУЕЛИН (51)4 В 23 К 9 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

110 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3694426/25-27 (22) 30.01 .84 (46) 30.09.85. Бюл. ¹ 36 (72) В.IO Войницкий, В.С. Карпов, В.М. Мазуров, B.M. Панарин, П.И. Чинарев, А.А. Малютин и В.Н. Шестаков (71) Тульский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 621.791.72 (088.8) (56) Патент ФРГ ¹ 533448, кл. В 23 К 9/10, 1977.

Авторское свидетельство СССР по заявке ¹ 3491517/25-27, кл. В 23 К 9/10, 1983. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМ

СВАРОЧНОЙ ГОРЕЛКИ ОТНОСИТЕЛЪНО СТЫКА

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Способ управления положением сварочной горелки относительно стыка, при котором производят сканирование дуги, измеряют сварочный ток, выделяют гармоническую составляющую сварочного тока на частоте сканирования дуги, по фазе этой гармонической составляющей определяют знак, а по амплитуде — величину отклонения горелки от середины стыка и формируют сигнал управления приводом перемещения электросварочной горелки относительно стыка, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем слежения за стыком, имеющим кривизну в двух плоскостях, сканирование производят по окружности, из гармонической составляющей сварочного тока на частоте сканирования дуги дополнительно выделяют ее квадратурную составляющую, по фазе и амплитуде которой формируют сигнал на управление угловым положением электросварочной горелки.

2. Устройство управления положением сварочной горелки относительно стыка, содержащее датчик величины сварочного тока, связанный через по-. лосовой фильтр с первым входом синхронного детектора, выход которого через фильтр низкой частоты связан с приводом перемещения электросварочной горелки поперек Стыка, датчик фазы сканирования, выход которого связан с опорным входом синхронного детектора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем слежения sa стыком, имеющим кривизну в двух плоскостях, оно снабжено вторым синхронным детектором, вторым фильтром низкой частоты и приводом управления угловым положением электросварочной горелки, при этом датчик фазы сканирования снабжен вторым выходом, свяэанньм с опорным входом второго синхронного детекто" ра, выход полосового фильтра через второй синхронный детектор и второй фильтр низкой частоты связан с входом привода управления угловым положением электросварочиой горелки.

1181806!

15

ЗО

Изобретение относится к автоматизации сварочных процессов, а именно к автоматизации электродуговой сварки разделанных и угловых швов в среде защитных газов и под флюсом.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем слежения за стыком, имеющим кривизну н двух плоскостях.

На фиг.l представлены графики для случая, когда электрод расположен по нормали к месту сварки, но смещен относительно оси стыка1 на фи-.2 — графики при положении электрода на оси стыка, но отклоне ного от нормали к месту сварки; па фиг.3 — графики, соответствующие смещению электрода относительно оси стыка и от нормали; на фиг.4 структурная схема устройства управления.

На Фиг. 1-3 приняты следующие обозначения: O, A — осциллограмма сварочного тока; график U и< — кривая на выходе полосового фильтра; сигнал на выходе датчика сканирования дуги, выход 1; П „ сигнал на выходе первого синхронного детектора, U — управляющий сигнал на гыходе первого низкочастотного фильтра; U <> — сигнал на выходе датчика фазы сканирования, выход 2; U o — сигнал на выходе второго синхронного детектора; U., сигнал на выходе второго низкочастотного фильгра.

Предлагаемый способ состоит в том, что из сварочного тока при круговом сканировании дуги выделяют гармоническую составляющую на частоте сканирования, производят синхронное детектирование, согла< ованное с фазой сканирования дуги относительно оси, перпендикулярной стыку, полученный сигнал используют для управления приводом совмещения положения оси электросварочной горелки с нормалью к месту стыка.

Сигнал, полученный при синхронном .детектировании относительно ос.и стыка, используют для управления перемещением электроСварочной горелки относительно стыка. устройство для управления положением электросварочной горелки содер жт датчик 1 величины сварочного тока, полосовой фильтр 2,, настроенный на частоту сканиронания дуги, первый синхронный детектор 3, сигнальный вход которого подключен к выходу полосового фильтра 2, а управляющий — к первому выходу датчика 4 фазы сканирования дуги, выход первого синхронного детектора 3 подключен через фильтр

5 низких частот к приводу б перемещения электросварочной горелки относительно стыка, сигнальный вход второго синхронного детектора 7 подключен к выходу полосового фильтра

2, а управляющий — к второму выходу датчика 4 фазы сканирования дуги, выход второго синхронного детектора 7 через фильтр 8 низкой частоты подключен к приводу 9 управления положением электросварочной горелки относительно нормали к месту сварки. Сканирование дуги (перемещение по заданной траектории) осуществляется сканатором 10, Питание дуги осуществляется питающим трансформатором 11.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Сканатор работает непрерывно.

При смещении горелки относительно оси стыка или отклонении оси горелки от нормали к месту сварки в сварочном токе присутствует гармоническая составляющая с частотой сканиронания дуги (фиг.1-3). Эта составляющая выделяется на выходе полосового фильтра 2. В том случае, если сварочная горелка не имеет смещения относительно стыка и нормали к месту сварки на выходе низкочастотных фильтров 5 и 8 сигнал управления отсутствует (фиг.2, график Б„ и фиг.1, график U ). При смещении электросварочной горелки относительно оси стыка на выходе йолосового фильтра 5 появляется управляющее напряжение (фиг.1, график U„), которое посредством привода управления положе..ием сварочной горелки относительно оси стыка совмещает ее с осью стыка. Если шов выпуклый при выходе на кривизну, например подъем, необходимо вывести горелку на нормаль к месту сварки. Это выполняется эа счет того, что на выходе фильтра 8 ни" êîé частоты появляется управляющее напряжение U, (фиг.2).

Отклонение обоих параметрон приводит к появлению управляющего сигнала на выходах низкочастотных Фильтров 5 и 8, и управление идет сразу по двум каналам. Для формирования указанных управляющих сигна- . лов U„ U, датчик 4 фазы сканирования дуги выполнен с двумя выходами, которые подключены к управляющим входам синхронных детекторов 3 и 7 соответственно. При этом первый выход датчика 4 фазы сканирования дуги переключает синхронный детектор 3 при переходе оси стыка, а второй выход датчика 4 фазы ска- нирования дуги — управляющий выход синхронного детектора 7 при пересечении оси, перпендикулярной оси стыка ° Управление по обоим параметрам ведется независимо.

Известно что величина сварочного тока зависит от длины дуги. При сканировании дуги изменяется ее длина по отношению к свариваемым деталям, а следовательно, и ее ток.

При сканировании дуги с постоянной частотой в токе дуги появляется гармоническая составляющая. Если электросварочная горелка направлена по нормали к месту сварки и вы-ставлена по отношению к оси стыка, то в сварочном токе будет составляющая с двойной частотой сканирования дуги, так как дуга дважды за период приближается то к одной, то к другой кромке шва.

При смещении горелки в сторону от оси стыка появляется гармоничес181806 4 кая составляющая по частоте сканирования дуги, появление ее свидетельствует о наличии смещения, причем фаза свидетельствует о знаке отклонения, а амплитуда — о величине смещения.

При отклонении оси (продольной) электросварочной горелки от нормали к месту сварки в сварочном токе

1О появляется гармоническая составляющая на частоте вынужденных колебаний дуги, сдвинутая по фазе на

90о.относительно гармонической составляющей, появляющейся при смеще15 нии электросварочной . горелки по отношению к оси стыка.

Разность в уровнях сварочной ванны, возникающая при круговых перемещениях электрода, в передней и зад20 ней полуокружностях траекторий в серии проведенных экспериментов оказывалась незначительной и не оказывала существенного влияния на характер изменения гармонической

25 составляющей сварочного тока.

Стендовые испытания показали, что раздельное синхронное детектирование обеспечивает совмещение горелки и стыка, а также вывод горелки на нормаль-к месту стыка.При этом слежение по стыку поддерживается с точностью + 0,3 мм, смещение электросварочной горелки по отношению к нормали к месту сварки не превышает + 15 .

118180б

ТО0

Uny

1181806

" ) 818!)13 /РАУЯ

CJ

Щаг 3 (А-:г, (у. I

:,оставите:II В. 11окровский

Гекре 7, 0,баеве Коррек1ор )). Бескид

Редактор Х . Веселовская Гираж 1085 ПодпиcHoe

81{ЦЦЩ) (осу )дрствеиио) д ко,,)) те та <, 00Р по денам изобретений и открытий

113035 Ncc);Bо Ж-3з Раушская наб, El, /;

3акаа 6037/ 1 q

ill с„ т. аii((1ПП 1)ате-,)т ), ;кго)3оД у JI ) )3оектвая