Устройство для автоматической сварки криволинейных поверхностей малого радиуса

 

Союз Советских

< >975277

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 12.12.80 (21) 3236482/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

В 23 К9/10

Гасударственный камнтет

СССР

Опубликовано 23.11.82. Бюллетень № 43 !

Дата опубликования описания 23.11.82 (53) УДК 621. / 91. .75 (088.8) ло делам нэабретеннй н аткрмтнй (72) Автор изобретения

В. Ф. Трефилов

Горьковский политехнический институт им. А. А. Жданова (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ

КРИВОЛИНЕЙНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ МАЛОГО РАДИУСА

Изобретение относится к области автоматизации сварочного производства и может быть использовано при автоматической свар.ке криволинейных поверхностей малого радиуса.

Известно устройство, в котором достигается уменьшение ошибки копирования при обходе поверхностей малых радиусов за счет того, что задатчик скорости соединяется с приводами подач по осям х и у через элемент сравнения, второй вход которого соединяется через выпрямитель с датчиком расстояния, так что при увеличении ошибки копирования уменьшается заданная скорость копирования (1).

Недостатком устройства является большая ошибка в длине дуги, особенно при обходе поверхности малого радиуса.

Известно также устройство автоматической сварки швов на криволинейных поверхностях с произвольным углом наклона профиля. Устройство содержит первый сумматор, второй сумматор, первый модулятор, связанный с первым сумматором, второй модулятор, связанный со вторым сумматором, третий сумматор, связанный с обоими модуляторами, выпрямитель, выход которо2 го связан с входом второго сумматора, два демодулятора, связанные с третьим сумматором, приводы вертикального и горизонтального перемещения, измерители скорости вертикального и горизонтального перемещения, третий и четвертый модуляторы, выходы которых связаны с входом четвертого сумматора, фазовращатель и сварочную горелку с приводом поворота.

В устройстве производится косвенное

10 измерение угла Ж наклона свариваемой по.верхности, для чего сигналы, пропорциональные скоростям вертикального VY и горизонтального Vx перемещений, преобразуются третьим и четвертым модуляторами. Опор15 ные напряжения модуляторов отличаются по фазе на 90 . В результате на выходе четвертого сумматора получается сигнал

KC (VYCOS(dt+Vq Sln. GJt) Кс Чц (Япа((СОБОЙ+

20 +СОЯ*1 S!11 6й) Уи Sill(Gft+ ((), где Кс — коэффициент передачи модулятора и сумматора; Чи — истинная скорость сварки; А1 — измеренный угол наклона свариваемой поверхности.

975277 з

Напряжение на выходе четвертого сумматора имеет амплитуду 1и, пропорциональную скорости сварки, и фазу (1, которая в установившемся движении равна углу с4 .

Информация об угле наклона поверхности, заключенная в фазе сигнала U, используется для разложения сигнала ошибки в длине дуги Е и ошибки в скорости сварки на управляющие сигналы привода вертикаль ного перемещения

tJY = ЕЯ СОМ i +Е,1 $1ПА1 и горизонтального перемещения

Ц, =-Е зтМ1+Е,1 cOS41, Это разложение осуществляется с помощью фазовращателя третьего и четвертого модуляторов, четвертого сумматора и демодуляторов. Фазовращатель обеспечивает поворот фазы на 90 . Точность формирования сигналов Б„и U> определяется точностью измерения угла,(, близостью угла 1 к 4 12!.

Недостатком известного устройства с косвенным измерением угла наклона поверхности является увеличенная ошибка в длине дуги, вызванная отличием измеренного угла (1 от истинного, что особенно сказывается при обходе поверхностей малых радиусов.

Целью изобретения является улучшение качества сварки путем уменьшения ошибки в длине дуги при обходе поверхностей малых радиусов.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для автоматической сварки криволинейных поверхностей малого радиуса, содержащее первый и второй сумматоры, первый модулятор, соединенный с первым сумматором, второй модулятор, соединенный со вторым сумматором, третий сумматор, связанный с первым и вторым модуляторами, выпрямитель, вход которого соединен с первым, а выход — со вторым сумматором, демодуляторы, соединенные с выходом третьего сумматора, приводы вертикального и горизонтального перемещений сварочной горелки, измерители скоростей приводов вертикального и горизонтального перемещений, фильтры низких частот, связанные входами с измерителями скоростей, а выходами — с третьим и четвертым модуляторами, четвертый сумматор, связанный с выходами третьего и четвертого модуляторов, фазовращатель, вход которого связан с четвертым сумматором, а выход — с первым модулятором, привод поворота горелки, вход которого связан с четвертым сумматором, снабжено первым и вторым переключателями знака и инвертором, при этом второй вход третьего модулятора соединен с выходом первого сумматора через первый переключатель знака, управляющий вход которого соединен с измерителем скорости привода горизонтального перемещения сварочной горелки, второй вход четвертого модулятора соединен с выходом инвертора, при45

УУ = Е Cosd1 +(V(> К1IЕ /) Sly а<1 поступающий в привод вертикального перемещения 9 и сигнал

Ц< Я s 111 < 1 + (VP К 1 /Ед / ) соз 1 Р поступающий в привод горизонтального перемещения 10. Введение сигнала К1 4g/ позволяет снизить скорость обхода при увеличении /Е /и тем самым уменьшить ошибку в длине дуги Е11. Скорости привода измеряются измерителями 1! и 12 скорости и через фильтры низких частот 13 и 14 полученные сигналы поступают на первые входы третьего 15 и четвертого 16 модуляторов. Сигналы модуляторов 15 и 16 складываются в четвертом суммирующем чем вход последнего связан с выходом первого сумматора, управляющий вход второго переключателя знака соединен с измерителем скорости привода вертикального перемещения сварочной горелки.

На фиг. I изображена схема устройства для автоматической сварки криволинейных поверхностей малых радиусов; на фиг. 2 и 3 — диаграммы обхода острых углов.

Устройство содержит первый сумматор 1, второй сумматор 2, первый модулятор 3, связанный с сумматором 1., второй модулятор 4, связанный с сумматором 2, третий сумматор 5, связанный с модулято рами 3 и 4, выпрямитель 6, связанный входом с сумматором 1 и выходом с сумматором 2, демодуляторы 7 и 8, связанные с сумматором 5, привод 9 вертикального перемещения сварочной горелки, измеритель 11 щения сварочной орелки, измеритель 11 скорости привода вертикального перемещения, измеритель !2 скорости привода горизонтального перемещения, фильтры низких частот 13 и 14, третий модулятор 15, четвертый модулятор 16, четвертый сумматор 17, входы которого связаны с выходами модуляторов 15 и 16,фазовращатель 18, привод 19 поворота горелки, сварочную горелку 20, первый переключатель знака 21, второй переключатель знака 22 и инвертор 23.

Устройство работает следующим образом.

В сумматоре 1 вырабатывается сигнал ошибки в длине дуги Е = Uq — Ug, в сумматоре 2 вырабатывается сигнал 1! = 1,—

К1/ у/, в модуляторе 3 вырабатывается. сигнал У,1 — — K „G cos(cot + А,), в модуляторе 4 вырабатывается сигнал U < =К„(vp—

1 1 И /) Sin(Wt +)

Полученные сигналы суммируются в сумматоре 5. Выпрямитель 6 служит для получения абсолютной величины ошибки в дли4о не дуги /6q/. С помощью демодуляторов 7 и 8 из сигнала сумматора 5 формируется управляющий сигнал

975277 устройстве 17, на выходе которого получается сигнал !

4, = U„Sin(.urtext., Напряжение сумматора 17 поступает на модулятор 4 и через фазовращатель 18 на модулятор 3 и используется в качестве опорных напряжений. Одновременно напряжение сумматора 17 подается в привод 19 поворота горелки 20.

В установившемся движении измеренный угол d, равен истинному углу . При обходе поверхностей малых радиусов и особенно прямых и острых внешних и внутренних углов (фиг. 2 и 3) скорости приводов Y„è

V íå могут измениться мгновенно с изменением угла наклона поверхности. Поэтому появляется отличие между углами, и (, что приводит к увеличению ошибки в длине дуги при обходе таких поверхностей. Для уменьшения этой ошибки обеспечивается ускоренный поворот вектора скорости Vz в положение Y . Для этого сигнал ошибки

Е с сумматора 1 через переключатель знака 21 подается на второй вход третьего модулятора 15. Управляется переключатель напряжением с измерителя 12 скорости. На второй вход четвертого модулятора 16 поступает сигнал с переключателя знака 22, который управляется напряжением с измерителя 11 скорости. На вход переключателя знака 22 сигнал поступает с инвертора 23, связанного с сумматором 1. В итоге на входе модулятора 15 будет сигнал из = VY Ф Ко Е я в!дп Ч», на входе модулятора 16—

U = võ КоEq п у

Тогда при обходе угла с увеличением модуля ошибки Я =U>,-У Опроисходит ускоренное изменение знака сигнала U, ускоренное изменение фазы сигнала сумматора !7. Аналогично при обходе угла с увеличением модуля происходит ускоренное изменение знака сигнала U4 и ускоренное изменение фазы (, сигнала сумматора 17. В результате обеспечивается ускоренное изменение управляющих сигналов 11„и U> приводов 9 и 10 и приведение их в соответствие с новым значением угла А, что обеспечивает уменьшение ошибки в длине дуги Е при обходе поверхностей малых радиусов, прямых и острых внешних и внутренних углов.

Применение выпрямителя 6, обеспечивающего снижение скорости обхода при увеличении Е, позволяет снизить ошибку Е в 1,5 — 2 раза по.сравнению с известным устройством. Применение переключателей знака 21 и 22 и инвертора 23 обеспечивает дополнительное снижение ошибки Е в 1,5—

2 раза и позволяет свести ее до минимально возможного уровня, определяемого лишь быстродействием приводов.

Формула изобретения

Устройство для автоматической сварки

10 криволинейных поверхностей малого радиуса, содержащее первый и второй сумматоры, первый модулятр, соединенный с первым сумматором, второй модулятор, соединенный со вторым сумматором, третий сумматор, связанный с первым и вторым модуляторами, выпрямитель, вход которого соединен с первым, а выход —.— со вторы м сумматором, демодуляторы, соединенные с выходом третьего сумматора, приводы вертикального и горизонтального перемещений, измерители щ скоростей приводов вертикального и горизонтального перемещений сварочной горелки, фильтры низких частот, связанные входами с измерителями скоростей, а выходами — с третьими и четвертым модуляторами, четвертый сумматог, связанный с выходами третьего и четвертого модулягоров, фазовращатель, вход которого связан с четвертым сумматором, а выход — с первым модулятором, привод поворота горелки. вход которого связан с четвертым сумматором, 30 отличающееся тем, что, с целью повышения качества сварки путем уменьшения ошибки в длине дуги при обходе поверхностей малых радиусов, устройство, дополнительно снабжено первым и вторым переключателями знака и инвертором, при этом второй вход

35 .третьего модулятора соединен с выходом пер вого сумматора через первый переключатель знака, управляющий вход которого соединен с измерителем скорости привода горизонтального перемещения сварочной горелки, . второй вход четвертого модулятора соединен с выходом инвертора, причем вход последнего связан с выходом первого сумматора, а управляющий вход второго переключателя знака соединен с измерителем скорости привода вертикального перемещения сварочной горелки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 395234, кл. В 23 g 35/!2, 15;03.71.

2. Трефилов В. Ф. и др. Система авто50 матической сварки швов на криволинейных поверхностях с произвольным углом наклона профиля. — «Сварочное производство».

1972, № 8, с 3 (прототип).

975277

I и

Составитель В. Покровский

Редактор В. Данко Техред И. Верес Корректор Н. Король

Заказ 8409/17 Тираж 1153. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4