Способ копирования линии стыка иустройство для его осуществления

 

н Ю. М. Коротун, Г. И. Сергацкий и Г. А. Jh (72) Авторы . мзобретеняя

Киевский институт автоматики им. XXV съезд и Ордена Ленина и ордена Трудового Красного институт. электросварки им Е. О. Патона (71) Заявители (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ЛИНИИ СТЫКА

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области автоматизации сварочных процессов и может быть использовано при дуговой сва" рке для управления движением сварочного органа, например, с помощью промыв" ленного робота.

Известен способ копирования линии стыка, основанный на измерении положения точки копирования относительно сварочного органа и коррекции положе->в ния сварочного органа в зависимости от фактического положения линии сты.ка с учетом времени запаздывания сва,рочного органа относительно точки копирования (11

Недостатком данного способа явля" ется ограниченная область применения, что связано с необходимостью использования направляющих для сварочного аппарата, которые не позволяют осу- щ ществить сварку стыков значительной кривизны.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному способу яв2 ляется способ, согласно которому измеряют направление линии стыка в точке сварки относительно прямой, проходящей. через точку копирования, суммируют текущий результат измерения с результатом, получаемым по истечении времени запаздывания сварочного органа относительно точки копирования, и корректируют положение сварочного органа по результату суммирования с учетом указанного времени запаздывания(2).

При таком способе обеспечивается. копирование линии стыка без направляющих для сварочного органа.

Недостатком этого способа является низкая точность копирования линий стыка значительной кривизны и в пределе ломаных линий, что приводит к снижению качества и надежности сварного соединения. Если линия стыка имеет, например, излом, причем новое направление линии стыка составляет угол т с первоначальным,. то при копировании линии стыка необходимо, в точке излома

7 изменить направление движения свароч" ного органа на укаэанный угол Ч . С учетом времени запаздывания точки сва" рки относительно точки копирования ин" формацию о новом направлении линии стыка необходимо получить при совмещении точки копирования с точкой иэ" лома. При осуществлении известного способа копирования в качестве информации о величине коррекции положения сварочного органа используется результат суммирования текущего результата измерения с результатом, получаемым по истечении времени запаздывания точки сварки относительно точки копирования, причем в качестве текущего результата измерения используют результат измерения направления линии стыка в точке сварки относительно прямой, проходящей через точку сварки и точку копирования. Однако при переходе точки копирования через точку излома линии стыка. указанная прямая будет поворачиваться на угол Ч постепенно по мере движения точки копирования по новому направлению линии стыка и совпадает с последним лишь при совмещении точки сварки с точкой излома. В результате перемещение точки сварки будет осуществляться не при траекто- з рии перемещения точки копирования, а (по истечении времени запаздывания) в соответствии с изменением угла g, величина которого после прохождения точкой копирования излома линии стыка будет изменяться плавно. "a счет этого возникает погрешность копирования ли" нии стыка, По мере улучшения кривизны линии стыка величина этой погрешности . уменьшается, Известный способ реализуется уст4О ройством для копирования лини1 стыка, содержащим сварочный .орган с приводом перемещения, поворотный рычаг с копиpHblM роликом, шарнирно свя4анныи со сварочным органом, сумматор, дополнительный сумматор, выход которого через блок запаздывания связан с приводом сварочного органа, первый вход соединен с выходом блока запаздывания, а ко второму входу подключен выход датчика угла поворота рычага (3 ).

Цель изобретения - повышение точности копирования стыков значительной кривизны и в пределе ломаных линий.

Это достигается тем, что дополнительно измеряют направление линии стыка в точке копирования относительно

1 4 прямой, проходящей через точку копи« рования, суммируют результаты иэмере" ний в точке сварки и точке копироваHHR и результат суммирования используют в качестве текущего результата измерения, а также тем, что в устройстве для осуществления предложенного способа копирования линии стыков вводят датчик угла поворота датчика положения, выход которого соединен с одним иэ входов первого сумматора, второй вход которого связан с выходом датчика угла поворота рычага, а выход первого сумматора подключен к одному из входов второго сумматора.

Дополнительная информация о направлении линии стыка в точке кобирова" ния в совокупности с,результатом измерения в точке сварки позволяет определить текущее значение величины угла Ч наклона линии, стыка после точки максимальной кривизны или точки излома относительно прежнего направления сразу же после прохождения копирующей точкой, точки излома. Следовательно, по истечении времени запаздывания (т. е. когда точка сварки совместится в точкой излома} направление движения сварочного органа изменится на угол g не путем постепенного приблин<ения, а сразу же после прохождения точки излома. Следовательно, движение сварочного органа будет происходить вдоль нового направления линии стыка, т. е. повысится точность копирования линии стыка.

Описываемый способ реализует уст-. ройство, в котором датчик угла поворота рычага определяет величину угла

ol. в точке сварки, а датчик угла поворота датчика положения - величину угла Р в точке копирования. В качестве датчика положения используется копир" ный ролик. Суммирование выходных сигналов датчиков в первом сумматоре да" ет искомый угол Я, на который необходимо изменить направление движения сварочного органа после точки излома по истечении времени запаздывания, что реализуется с помощью блока запаздывания.

На фиг. 1 изображена схема копирования линии стыка согласно предложенному способу на фиг. 2 " блок-схема устройства, реализующего данный способ копирования.

Согласно описываемому способу вточ ке сварки и точке копирования измеря" ,ют направление линии стыка относитель5 816715 6 но прямой, проходящей через точку сва- линией стыка "в" и траекторией точки рки и точку копирования. Затем сумми- сварки "е" является ошибкой известноруют полученные результаты .измерений го способа копирования. Для устранеи результат суммирования принимают за ния указанной ошибки, т. е. для изметекущий результат измерения. Послед- 5 нения направления движения сварочного ний суммируют с результатом, получае" органа в точке излома 1 на угол Р слемым по истечении времени запаздывания дует дополнительно определять в точсварочного органа относительно точки ках копирования 1, 2, 3, 4 направление

I y копирования, и корректируют положение линии стыка "в" относительно прямых сварочного органа по результату этого!О "с", проходящих через точки сварки и суммирования с учетом указанного вре- точки копирования, т. е. углы Р, /3

У У мени запаздывания.,, и в качестве информации о но- .

На линии стыка "а" (фиг. 1) изоб- вом направлении линии стыка "в" прини" ражена последовательность некоторых мать сумму углов о(и Р,, которая равна промежуточных точек сварки 1, 2, 3, 35 углу как внешнему углу треугольника

4 и соответствующих им точек копиро- с вершинами в точке сварки, точке коI f y f ванин 1, 2, 3, 4. В точке 1 линия сты- пирования и точке излома ° В этом слука "а" претерпевает излом, причем но- чае траектория точки сварки после провое направление линии стыка "в" сос- хождения точки излома сразу изменит тавляет.с предыдущим угол Y, Прямые 20 свое направление на угол г и совпада"с", проходящие через точки сварки 1, ет с линией стыка "в".

2, 3, 4 и соответствующие точки копи- Устройство для осуществления.заяврования 1, 2, 3„4, образуют с напра- ляемого способа (фиг. 2) содержит сва" влением линии стыка углы в точках сва- рочный орган 6 с приводом 7, поворотрки соответственно с „, <, о(, Ы4 и в а ный рычаг 8 с копирным роликом 9, датточках копирования соответственно „, чик 10 угла поворота рычага, датчик 11

В ситуации, изображенной угла поворота ролика, первый сумматор на фиг. 1, = /„=0. После прохождения 12, второй сумматор 13 и блок эапаздыточкой сварки точки излома 1 направле- вания 14. Поворотный рычаг 8 одним

we движения сварочного органа необ- 50 концом шарнирно связан со сварочным ходимо изменить на угол т . Однако при органом 6, причем ось поворота 15 прокопировании линии стыка известным cno" ходит через точку сварки 2, а ось пособом, при котором в качестве текуще- ворота 16 копирного ролика 9, укрепго результата измерения используют ре- ленного на втором конце поворотного зультат определения направления линии рычага 8, проходит через точку контакстыка только в точке сварки, отработ- та 2 ролика с линией стыка, т. е. че" ка угла $ будет производиться последо- реэ точку копирования. вательным поворотом сварочного органа Устройство работает следующим обна соответствующие углы, „, о(,aL >, разом. с(. и т. д, по соответствующим каса- При переходе через точку излома 1

Ф тельным "d" Причем угол т будет отра- копирный ролик повернется вокруг оси ботан за время, равное времени. запаз- 16 на угол Р, одновременно с этим no" дывания точки сварки относительно.точ- вернется рычаг 8 вокруг оси 15 на ки копирования (которое определяется угол (. Значения углов с и 1 . опреде" скоростью движения сварочного органа ляются датчиками 10 и ll соответствени расстоянием между точкой сварки и но, выходы которых соединены со вхоточкой копирования). На фиг. 1 траек- дами первого сумматора 12, сигнал на тория точки сварки после точки излома . выходе которого равен сумме углов С

1 изображена линией " 1г, которая от- и р, т. е. углу Y . Выход первого сумклонена от нового направления линии матора 12 через второй сумматор 13 стыка в, причем максимальное откло- соединен с входом блока запаздывания

14 Н

50 нение (точка 5) соответствует оконча- 14, выход которого подключен к входам нию отработки угла, после чего тра- привода 7 и второго сумматора 13. Слеектория точки сварки "е" начнет сбли- довательно, flo истечении времени эа" жаться с линией стыка "в", что можно паздывания, реализуемого блоком эапоказать, проделав построения линий, паздывания 14, привод 7 изменит нап55 соединяющих точки сварки на траекто- равление движения сварочного органа 6 рии "е" с точками копирования на ли- на угол 9. Обратная связь с выхода нии стыка "в". Рассогласование между блока запаздывания 14 на вход второго

7 8167 сумматора 13 устраняет влияние коррекции направления движения сварочного органа 6 на углы поворота рычага. 8 и копирного ролика 9 и, следовательно, на выходные сигналы соответствующих датчиков 10 и 11 угла поворота.

Таким образом, коррекция положения сварочного органа производится по сумме результатов измерений, получаемых в точке сварки и точке копирования, 1© т. е. по сумме сигналов датчика угла поворота рычага и датчика угла поворота ролика. Это повышает точность когв рования линии стыка при значительной кривизне последней. Способ и уст- И ройство для его осуществления могут быть использованы в системах .автоматического направления сварочного органа rto линии стыка при дуговой сварке с помощью промышленного робота, сва- 26 рочного трактора и т. и.

Техническая эффективность описываемого способа и устройства заключается в повышении качества свариваемого соединения и, следовательно повышении 3S прочности и надежности сварных конструкций. формула изобретения

1. Способ копирования линии стыка, при котором измеряют направление линии . стыка в точке сварки относительно прямой, проходящей через точку копирова" ния, суммируют текущий результат измерения с результатом, получаемым по истечении времени запаздывания свароч" ного органа"относительно точки копирования, и корректируют положение сва" рочного органа по результату суммиро15 .8 вания с учетом укаэанного времени запаздывания, отличающийся

I тем, что, с целью повышения точности копирования стыков значительной кривизны и в пределе ломаных линий, дополнительно измеряют направление линии стыка в точке копирования относительно укаэанной прямой, суммируют результаты измерений в точке сварки и точке KollHpoBBHHR и результат суммирования используют в качестве текущего результата .измерений.

2. Устройство для осуществления способа по и. 1, содержащее сварочный орган с приводом перемещения, поворотный рычаг с датчиком положения, шарнирно связайный со сварочным органом, датчик угла поворота рычага, первый сумматор, второй сумматор, выход которого соединен с входом йривода сварочного органа через блок запаздывания, а первый вход второго сумматора соединен с выходом блока запаздывания, о тл и ч а ю щ е е с я тем,что в устрой-. во введен датчик угла поворота датчика положения, причем его выход соединен с одним из входов первого сумматора, второй вход которого связан с выходом датчика угла поворота рычага, а выход первого сумматора подключен к одному из входов второго сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии 1Р 17905, кл. 12 В 112.4, 1968.. 2. Авторское свидетельство CCCP

ll 617206, кл. В 23 K ll/24, 23.03.77.

3, Авторское саиде тел ьст во С CC P и 617207, кл. В 23 К 11/24, 01.03.77 (прототип) .

816 715

Фил 8

Тираж 1151 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7882

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

С оста вител ь Л. Гла голе ва

Редактор,Т. Загребельная Техредй. Гергель Корректор А. Гриценко