Устройство автоматического управления положением сварочной головки

 

Изобретение относится к автоматизации сварочных процессов, в частности к электродуговой сварке угловых и разделанных швов. Цель изобретения - повышение качества сварного соединения. Устройство содержит датчик величины сварочного тока, полосовой фильтр, синхронный детектор, фильтр нижних частот, привод поперечной коррекции сварочной головки, колебатель и датчик направления отклонения дуги. Дополнительно в устройство введены датчик величины сварочного напряжения, второй полосовой фильтр, инвертор, масштабирующий блок и сумматор. Формирование сигнала управления как по току, так и по напряжению повышает достоверность сигнала и помехозащищенность, а также независимость от характеристик источника питания. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 В 23 К 9/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2 I ) 4401609/31-27

22) 04.04.88 (46) 15.02.90. Бюл. № 6 (71) Тульский политехнический институт (72) В. С. Карпов, В. М. Мазуров, В. М. Па нарин, О. Е. Тонких, Е. М. Шелест, В. С. Меркулов, Ю. И. Ануфриев и В. Н. Панфилов (53) 621.791.75 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1087283, кл. В 23 К 9/10, 1982. (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМ СВАРОЧНОЙ ГОЛОВКИ (57) Изобретение относится к автоматизации сварочных процессов, в частности к электродуговой сварке угловых и разделанных

Изобретение относится к автоматизации сварочных процессов, именно к устройствам автоматического наведения электрода на стык свариваемых кромок с использованием дуги в качестве датчика при электродуговой сварке угловых и разделанных швов, и может найти применение в машиностроительной, судостроительной и других отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения — повышение качества сварного соединения путем повышения достоверности информации о положении сварочной головки .относительно стыка.

На фиг. 1 представлена структурная схема предложенного устройства; на фиг. 2-гармонические составляющие сварочного тока и напряжения при различных характеристиках источника питания (а — жесткая, б — пологопадающая, в — крутопадающая, г — мягкая).

Устройство содержит датчик 1 величины сварочного тока, подключенный к шунту 2 в цепи сварочной дуги, первый полосовой

„„SU„„1542730 д 1 швов. Цель изобретения — повышение качества сварного соединения. Устройство содержит датчик величины сварочного тока, полосовой фильтр, синхронный детектор, фильтр нижних частот, привод поперечной коррекции сварочной головки, колебатель и датчик направления отклонения дуги. Дополнительно в устройство введены датчик величин ы сва р очного напряжения, второй полосовой фильтр, инвертор, масштабирующий блок и сумматор. Формирование сигнала управления как по току, так и по напряжению повышает достоверность сигнала и помехозащищенность, а также независимость от характеристик источника питания.

2 ил. фильтр 3, подключенный к датчику 1 величины сварочного тока, источник 4 питания сварочной дуги, к которому подключены последовательно соединенные датчик 5 величины сварочного напряжения, второй полосовой фильтр 6, инвертор 7 и масштабирующий блок 8, выход масштабирующего блока 8 подключен к второму входу сумматора

9, первый вход которого подключен к выходу первого полосового фильтра 3, а выход— к первому входу синхронного детектора 10, колебатель 11 и датчик 12 направления отклонения дуги, выход которого подключен к второму входу синхронного детектора 10, выход синхронного детектора 10 через фильтр 13 низкой частоты и усилитель

14 подключен к приводу 15 поперечной коррекции сварочной головки.

Устройство работает следующим образом.

Колебатель 11 дуги работает непрерывно. Поперечные колебания приводят при сварке угловых и разделенных стыков к модуляции сварочного тока и напряжения. В

1542730 них появляются гармонические составляющие на частоте колебаний электрода, причем амплитуда гармонических составляющих пропорциональна величине отклонения головки от стыка, а фаза зависит от направления отклонения. Кроме того, амплитуда гармонических составляющих зависит от характеристик источника питания. При жесткой характеристике (фиг. 2 а) модулируется в основном сварочный ток, а напряжение не изменяется под действием колебаний ду) ги, при мягкой характеристике (фиг. 2 г), наоборот, модулируется напряжение при постоянном сварочном токе. В случаях пологопадающей (фиг. 2 б) и крутопадающей (фиг. 2 в) характеристик модулируется как сварочный ток, так и напряжение. Гармонические составляющие сварочного тока и напряжения выделяются первым 3 и вторым 6 полосовыми фильтрами, В связи с тем, что гармонические составляющие тока и напряжения находятся в противофазе, производится инвертирование гармоники напряжения инвертором 7. Согласование уровней гармонических составляющих тока и напряжения в зависимости от характеристики источника 4 питания осуществляется выбором величины коэффициента передачи масштабирующего блока 8. В результате на выходе сумматора 9 формируется гармонический сигнал, представляющий собой сумму гармонических составляющих тока и напряжения. Последний выпрямляется с учетом фазы синхронным детектором 10, фильтруется фильтром 13 низкой частоты,. усиливается усилителем 14 и подается на привод 15 поперечной коррекции сварочной головки, который совмещает положение головки с осью свариваемых кромок.

Формирование сигнала управления как по току, так и по напряжению позволяет повысить его достоверность и помехозащищенность. Так, использование сварочного тока в случае, изображенном на фиг. 2 г, не позволяет выделить достоверный сигнал о положении головки, следовательно, не обеспечивает наведение электрода на стык и получение качественного шва. В случае, изображенном на фиг. 2 а, невозможно организовать управление по сварочному напряжению. В других случаях (фиг. 2 б и s) возможно применение для управления как сварочного тока, так и напряжения, однако наибольший эффект можно получить только йри совместном их использовании, что обеспечивает наибольшую достоверность сигнаведения головки на стык и качество шва.

Кроме того, устройство позволяет исключить зависимость сигнала управления положением сварочной головки (сигнал на выходе фильтра 13 низкой частоты) от параметров сварочного процесса. Так, в известном устройстве изменение режима сварки (скорость подачи проволоки, скорость сварки и т. д ) приводят из-за перемещения

10 рабочей точки на характеристике источника питания к изменению уровня сигнала управления за счет изменения амплитуды гармоники тока при одном и том же отклонении головки от стыка, что приводит к нарушению режима слежения по стыку и к снижению качества шва. В устройстве перемещение рабочей точки также приводит к изменению амплитуды гармоники тока, но при этом изменяется и амплитуда гармоники напряжения. В результате происхо20 дит взаимная компенсация и сигнал управ25

Формула изобретения

50 ла коррекции, а следовательно, точность наления не зависит от изменения параметров процесса сварки, а отражает только положение сварочной головки относительно стыка. Режим слежения при этом не нарушается и происходит качественное формирование шва. Учитывая, что процесс сварки весьма подвержен влиянию различных возмущений, данная особенность устройства является важным условием получения прочного соединения.

Устройство автоматического управления положением сварочной головки, содержащее подключенный к шунту датчик сварочного тока, выходом подключенный к входу первого полосового фильтра, последовательно соединенные синхронный детектор, фильтр нижних частот, усилитель и привод поперечной коррекции сварочной головки, а также колебатель и датчик направления отклонения дуги, выход которого подключен к первому входу синхронного детектора, и источник питания дуги, отличающееся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения, в него введены последовательно соединенные датчик сварочного напряжения, второй полосовой фильтр, инвертор, масштабирующий блок и сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого полосового фильтра, а выход — с вторым входом синхронного детектора, датчик сварочного напряжения подключен к источнику питания дуги.

1542730

Составитель В. Грибова

Редактор М. Келемеш Техред И. Верес Корректор Н. Ренская

Заказ 367 Тираж 654 Г1одписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР ! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, IOI