Устройство для автоматического копирования линии сварного соединения

(21) (22) (46) (72) нов,(56) В 11 В 23 СССР ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОПИРОВАНИЯ ЛИНИИ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ (57) Изобретение относится к сварочному производству, Изобретение позволяет повысить точность копирования при произвольном положениилиний сварIного соединения относительно осей приводов, перемещающих сварочную головку при использовании датчика положения копируемой линии релейного типа. Устройство производит компенсацию люфтов механических узлов приводов. Цель достигается за счет введения в устройство, содержащее датчикположения копируемой линии, счетчиккоррекции, сумматор, блок компенсации люфтов, и делитель частоты, блока управления, двух коммутаторов ивторого делителя частоты. При каждомопросе релейного датчика положениякопируемой линии происходит алгебраическое приращение состояния реверсивного счетчика коррекции. Формирование величины перемещения в каналекоррекции происходит с задержкой,связанной с накоплением числа во втором счетчике. Для компенсации ошибкиот указанной временной задержки накопление числа, характеризующего перемещение по ведущей координате,производят в первом счетчике, аналогичном второму. 6 ил.1318356 фиг,б Составитель В. ГрибоваТехред В.Кадар Корректор В. Бутяга Редактор С. Патрушева Заказ 2458/10 Тираж 975 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 45183562 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 1 13Изобретение относится к автоматизации сварочных процессов и можетбыть использовано в оборудовании длясварки, например, при дуговой илиэлектронно-лучевой сваркеЦелью изобретения является повышение точности копирования линиисварного соединения при произвольномположении линии сварного соединенияотносительно осей приводов, перемещающих сварочную головку,На фиг, 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг,2 -6 - функциональные схемы соответственно первого и второго коммутаторов,блока управления, блока компенсациилюфтов и делителей частоты.Устройство (фиг, 1) содержит релейный датчик 1 положения копируемойлинии, два коммутатора 2 и 3, счетчик4 коррекции, блок 5 управления, сумматор 6, блок 7 компенсации люфтов,два делителя 8 и 9 частоты, Выходыдатчика 1 положения копируемой линии соединены с первыми двумя входами счетчика 4 коррекции третийвход и выход которого соединены соответственно с первым выходом и вторымвходом блока 5 управления. Первыйвход блока 5 управления соединен свыходом первого коммутатора 2, первыйвход которого является первым входомустройства, второй выход блока 5 управления подключен к первым входамделителей 8 и 9 частоты, второго коммутатора 3, блока 7 компенсации люфтов и к входу датчика 1 положения копируемой линии, Третий выход блока 5управления подключен к второму входувторого делителя 9 частоты, четвертыйего выход - к третьим входам делителей 8 и 9 частоты, пятый выход - ктретьему входу сумматора б, шестойвыход - к вторым входам коммутаторов2 и 3 и к третьему входу блока 7 компенсации люфтов, седьмой выход - ктретьему входувторого коммутатора 3,восьмой выход - к первому входу сумматора 6, четвертому входу второгокоммутатора 3 и ко второму входу блока 7 компенсации люфтов, третий входблока 5 управления является вторымвходом устройства, выход блока 7 компенсации люфтов соединен с вторымвходом сумматора 6.Выход сумматора 6 подключен к второму входу первого делителя 8 часто"ты. Выходы делителей 8 и 9 частотысоединены соответственно с пятым я шестым входами второго коммутатора 3, выход которого является выходом устройства.Первый коммутатор 2 состоит из четырех мультиплексоров 10-13,первые два входа которых образуют первый вход первого коммутатора 2, а их выходы - выход первого коммутатора 2. При этом первый вход первого мультиплексора 10 соединен с вторым входом второго мультиплексора 11, второй вход первого мультиплексора 10 - с первым входом второго мультиплексора 11, первый вход третьего мультиплексора 12 - с вторым входом четвертого мультиплексора 13, второй вход третьего мультиплексора 12 - с первым входом четвертого мультиплексора 13, а третьим входы всех четырех мультиплексоров 10-13 - с вторым входом первого коммутатора 2.Второй коммутатор 3 имеет в своем составе первый регистр 14 памяти, все четыре входа которого являются первыми четырьмя входами второго коммутатора 3, четыре мультиплексора 15-18, два демультиплексора 19 и 20, выходы которых образуют выход второго коммутатора 3. Первый вход пятого и второй вход шестого мультиплексоров 15 и 16 соединены с пятым входом второго коммутатора 3, Второй вход пятого и первый вход шестого мультиплексоров 15 и 16 соединены с шестым входом второго коммутатора 3Первый выход первого регистра 14 памяти подключен к первому входу восьмого и к второму входу седьмого мультиплексоров 18 и 17, второй его выход - к второму входу восьмого и к первому входу седьмого мультиплексоров 18 и 17, а третий его выход - к третьим входам всех мультиплексоров 15-18. Первый вход первого демультиплексора 19 соединен с выходом пятого мультиплексора 15, а его второй вход - с выходом седьмого мультиплексора 17, Аналогично первый вход второго демультиплексора 20 соединен с выходом шестого мультиплексора 16, а его второй вход - с выходом восьмого мультиплексора 18.Блок 5 управления содержит первый триггер 21, первый и второй входы которого соединены, соответственно, с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ 22, второй триггер 23, первый и второй входы которого аналогично соединены с первым и вторым входа 3 1318 ми второго элемента ИЛИ 24, причем входы обоих триггеров 21 и 23 образуют первый вход блока 5 управления, выход первого триггера 21 соединен с седьмым выходом блока 5 управления, выход первого элемента ИЛИ 22 соединен с четвертым выходом блока 5 управления и первым входом первого счетчика 25, второй вход которого соединен с вторым входом второго счет чика 26 и с третьим входом блока 5 управления, а его четвертые входы соединены с корпусом, первый вход второго счетчика 26 соединен с выходом второго элемента ИЛИ 24, а его чет вертые входы подключены к выходам группы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 27, вторые входы которых соединены с выходом второго триггера 23, третий триггер 28 и третий элемент ИЛИ 29, 20 первые входы которых совместно с первыми входами группы элементов ИСКЛЮ-ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 27 образуют второй вход блока 5 управления, выход третьего .элемента ИЛИ 29 соединен с вторым 25 входом третьего триггера 28, первые выходы обоих счетчиков 25 и 26 при помощи многоразрядных шин соединены соответственно с третьим и пятым выходами блока 5 управления, второй 30 выход первого счетчика 25 подключен к первым входам четвертого элемента ИЛИ 30 и первого элемента И 31, вторые входы которых подключены к выходу второго элемента И 32, а также к первым входам четвертого триггера 33 и пятого элемента ИЛИ 34, .второй вход последнего соединен с 1 третьим входом блока 5 управления и с третьим входом четвертого элемента 40 ИЛИ 30, а выход - с первым выходом блока 5 управления и с вторым входом третьего элемента ИЛИ 29 второй вход четвертого триггера 33 соединен с выходом первого элементаИ 31, 45 а его выход - с шестым выходом блока 5 управления, второй выход второго счетчика 26 соединен с первым входом второго элемента И 32 и через первый одновибратор 35 - с первым входом пятого триггера 36, второй вход пятого триггера 36 соединен с третьими входами обеих счетчиков 25 и 26 и с выходом второго одновибратора 37, вход которого соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ 30 и вторым выходом блока 5 управления, выход пятого триггера 36 подключен к второму входу второго элемента И 32, первый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 38, первый вход которого соединен с выходом второго триггера 23 и с первым входом третьего элемента И 39, второй вход - с выходом третьего триггера 28 и с первым входом четвертого элемента И 40, а его выход - с третьим входом пятого триггера 36, шестой элемент ИЛИ 41, первый вход которого соединен с вторым выходом второго счетчика 26 и вторым входом третьего элемента И 39, второй его вход - с вторыми входами пятого триггера 36 и четвертого элемента И 40, а его выход с первым входом шестого триггера 42, седьмой элемент ИЛИ 43, входы которого соединены с выходами двух элементов И 39 и 40, его выход подключен к второму входу шестого триггера 42, а выход последнего является восьмым выходом блока 5 управления.Блок 7 компенсации люфтов содержит второй элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 44, первый вход которого соединен с вторым входом блока 7 компенсации люфтов и через элемент 45 задержки со своим вторым входом, а его выход подключен к первому входу седьмого триггера 46, второй вход седьмого триггера 46 подключен к первому входу блока 7 компенсации люфтов, а выход седьмо" го триггера 46 соединен с первыми входами двух элементов И 47 и 48, вторые входы которых подключены к третьему входу блока 7 компенсации люфтов, а их выходы соответственно к первым входам двух групп 49 и 50 кодовых переключателей, выходы первой группы 49 переключателей подключены к первым входам группы 51 элементов ИЛИ, выходы второй группы 50 переключателей подключены к вторым входам группы 51 элементов ИЛИ,а выходы группы 51 элементов ИЛИ образуют выход блока 7 компенсации люфтов.Первый и второй делители 8 и 9 частоты содержат второй регистр 52 памяти и третий счетчик 53, первый вход третьего счетчика 53 является первым входом первого и второго делителей 8 и 9 частоты, оба входа второго регистра 52 памяти образуют второй и третий входы первого и второго делителей 8 и 9 частоты, выход второго регистра 52 памяти соединен с вторым входом третьего счетчика 53, а выход последнего является выходом первого и второго делителей 8 и 9 частоты.Устройство для автоматического копирования линии сварного соединенияработает следующим образом.На первый вход устройства (первыйвход первого коммутатора 2).подаютсигналы перемещения рабочего органапо двум координатам в виде последовательностей импульсов, частоту поступления которых задают по программе. Вблоке 5 управления производят подсчет 10импульсов по обеим координатам, выделяют ведущую координату, т.е. координату с большей скоростью перемещения,формируют частоту опроса релейногодатчика 1 положения копируемой линии. 15Число, характеризующее величину перемещения по ведущей координате, формируют в канале ведущей координаты (первый счетчик 25, первый триггер 21 ипервый элемент ИЛИ 22), Второй счетчик 25, второй триггер 23, второйэлемент ИЛИ 24, группа элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 27, счетчик 4 коррекцииобразуют канал коррекции,Во втором счетчике 26 производят 25накопление числа, характеризующегоперемещение по второй координате иалгебраически складывают его с числом, накопленным в счетчике 4 коррекции, Кроме того, если в результатекоррекции изменяется направление перемещения рабочего органа по корректируемой координате, то величина коррекции увеличивается на величину люф"та привода перемещения по данной координате. Это осуществляется путемсуммирования в сумматоре 6 числа, находящегося во втором счетчике 26, свеличиной люфта привода данной координаты, хранимой в блоке 7 компенсации люфтов.Так как результирующие величиныперемещений с третьего выхода блока5 управления для канала ведущей координаты и с выхода сумматора 6 дляканала коррекции получают в виде параллельного двоичного кода, то устройство снабжено двумя делителями 8и 9 частоты, предназначенными дляпреобразования параллельных двоичныхкодов в последовательности импульсовсоответствующих частот, Окончательноераспределение сигналов перемещенияна входы приводов координат производит второй коммутатор 3.55В качестве релейного датчика 1 по",пожения копируемой линии использована дополнительная электронно-лучеваяпушка с коллектором вторичных электродов, имеющая возможность вращениявокруг оси основной сварочной электронно-лучевой пушки. Электронный лучдатчика непрерывно сканирует попереклинии сварного соединения. С цельюуменьшения ошибки копирования сканирующий луч датчика направляют так,чтобы он проходил как можно ближе кточке сварки (сварочной ванне). О переходе луча через линию сварного соединения судят по характерному изменению количества вторичных электронов,попадающих на коллектор датчика, т.е,по току коллектора. В связи с высо"ким уровнем помех, создаваемых основной сварочной электронной пушкой,примененный датчик дает информациютолько о направлении смещения фактической копируемой линии относительнозаданнойПри к ом опросе релейного датчика 1,положения копируемой линии/происходит алгебраическое приращениесостояния реверсивного счетчика 4коррекции (если есть рассогласование), Формирование величины перемещения в канале коррекции происходитс временной задержкой, связанной снакоплением числа во втором счетчике 26, Для компенсации временногосдвига между ведущей координатой ивторой координатой накопление числа,характеризующего перемещение по ведущей координате, также производятв аналогичном счетчике (первом счетчике 25).Перед началом работы операторручными органами управления приводами совмещает визуально ось сварочного органа в начале линии сварногосоединения. Затем он ориентирует релейный датчик 1 положения копируемой линии, используя его же сигналы,в направлении линии сварного соединения,Определение частот следованияимпульсов производят аналитически позаданной скорости сварки,Далее оператор устанавливает надвух группах 49 и 50 переключателейчисла, соответствующие величинам люфтов приводов обеих координат, и переводит устройство в режим автоматической работы, Перед пуском опера.тор производит начальную установкуустройства по его второму входу, прикоторой сбрасываются счетчик 4 коррекции, два счетчика 25 и 26 и третий триггер 28, Во время действиясигнала "Начальная установка" на вычинают суммировать импульсы перемещения. При этом состояние четвертого 5 О триггера 33 не изменяется, что говорит о том, что импульсы перемещенияпо ведущей координате проходят в канал ведущей координаты, а импульсыподачи по корректируемой координате - 55 в канал коррекции, т.е, ведущая координата выбрана правильно,В противном случае в первом такте заполнится раньше второй счетчик26Сигнал с его второго выхода так 7 .13ходе четвертого элемента ИЛИ 30 вырабатывается сигнал "Строб", которыйпроизводит запись состояния счетчиков 25 и 26 в регистры 52 памяти и,сбрасывает седьмой триггер 46,Сигналы перемещений в виде последовательностей импульсов по двум координатам Х и 7 подключают к первымвходам мультиплексоров первого коммутатора 2: +Х к первому мультиплексору 10, +У к второму мультиплексору11, -Х к третьему мультиплексору 12,-7 к четвертому мультиплексору 13. Квыходу мультиплексора передается информация от информационного входа,выбранного по коду адреса,Автоматический выбор ведущей координаты происходит следующим образом.Первые два триггера 21 и 23 предназначены для определения знаков перемещения по каналам. Третий триггер28 фиксирует знак числа в счетчике4 коррекции по сигналам переноса илизаема (первый вход третьего триггера28 и первый вход третьего элементаИЛИ 29). Первые два элемента ИЛИ 22и 24 выделяют модуль частоты сигналов перемещения по каналам, Четвер"тый триггер 33 является счетным триггером, первый вход которого счетный,а второй установочный. Пятый триггер36 - динамический, первый его входустановочный, второй счетный, третийинформационный. Шестой триггер 42также динамический, первый его входсчетный, второй информационный, Двасчетчика 25 и 26 суммируют количество импульсов перемещения каждый посвоему каналу: первый счетчик 25 поведущей координате и второй счетчик26 по каналу коррекции, Работа устройства происходит по.тактам, длительность которых определяется временем заполнения одного из счетчиков25 или 26, Объем счетчиков 25 и 26выбран одинаковым и он характеризуетинтервал пути, пройденного сварочнойпушкой за время такта вдоль ведущейкоординаты,Первые входы счетчиков 25 и 26счетные, вторые входы - входы сброса,третьи входы - входы строба начальной установки, четвертые входы - информационные входы, первые выходыинформационные выходы и вторые выходы - выходы переноса.В первом такте работы устройствакод адреса ведущего канала, определя 183568ющий адреса коммутации для обоихкоммутаторов 2 и 3 с выхода четвертого триггера 33, устанавливаетсяпроизвольно,В случае, если первым заполняетсяпервый счетчик 25, то сигнал переноса с его второго выхода пройдет навыход четвертого элемента ИЛИ 30.Этот сигнал произведет запись сосщ тояния первого счетчика 25 в регистр52 памяти второго делителя 9 частоты,состояния сумматора 6 в регистр 52первого делителя 8 частоты, а знакиперемещения и код адреса ведущего ка 15 нала - в регистр 14 памяти второгокоммутатора 3 с шестого, седьмого ивосьмого выходов блока 5 управления,Этим же сигналом производят опросрелейного датчика 1 положения копируемой линии. Сигналы с выхода релейного датчика 1 положения копируемой линии поступают на реверсивный двоичный счетчик 4 коррекции. В зависимости от направления ухода копируемой25 линии сигналы поступают на суммирующий или вычитающий входы счетчика 4коррекции,Спадом сигнала с выхода четвертого элемента ИЛИ 30 запускается втоЗо рой одновибратор 37, сигналом с выхода которого сбрасывают первый счетчик 25, заносят во второй счетчик 26число (величину коррекции) из счетчика 4 коррекции. Кроме того, если несовпадают знак направления перемещения по каналу коррекции, который устанавливается на выходе второго триггера 23, знак направления коррекции,который устанавливается на выходе40 второго триггера 23, и знак направления коррекции,.который устанавливает,ся на выходе третьего триггера 28, тосигнал с выхода второго одновибратора37 устанавливается пятый триггер 3645 для блокировкИ второго элемента И 32.Этим завершается такт работы устройства и оба счетчика 25 и 26 снова на9 13183 же пройдет через четвертый элемент ИЛИ 30 и произведет описанные действия, кроме того, своим спадом сменит состояние четвертого триггера 33 на противоположное, что приведет к смене кода адреса ведущего канала для обоих коммутаторов 2 и 3 в следующем такте работы устройства. При этом через пятый элемент ИЛИ 34 пройдет сигнал сброса счетчика 4 коррекции и 10 третьего триггера 28 знака коррекции,Если оба счетчика 25 и 26 заполняются одновременно, так как движениерабочего органа происходит под угломрабочего органа происходит под углом 1545 к осям координат, то на вторыхвыходах обоих счетчиков 25 и 26 сигналы появятся одновременно.При этом на выходе четвертого элемента ИЛИ 30, как и в предыдущих случаях, появится сигнал "Строб", крометого, сигнал пройдет через первыйэлемент И 31 и сбросит четвертыйтриггер 33. На выходе этого триггераустановится такой код адреса ведущего канала, при котором ведущей координатой окажется координата Х,Коррекцию отклонения рабочего органа от линии сварного соединениявводят во второй счетчик 26 подачи 30по каналу коррекции, В зависимостиот знака перемещения по корректируемойкоординате коррекцию вводят либо впрямом, либо в обратном (инверсном)коде, Обращение кода коррекции производит группа элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ 27 под управлением сигнала с выхода второго триггера 23,Если знаки перемещения и коррекции различны, то в начале очередного 40такта работы устройства по сигналу свыхода второго одновибратора 37 устанавливается пятый триггер 36, а вшестой триггер 42 записывается знаккоррекции с выхода третьего триггера28 через четвертый элемент И 40 иседьмой элемент ИЛИ 43, В этом случаепервый сигнал переноса с второго выхода второго счетчика 26 свидетельствует о переходе через нуль суммы величин коррекции и перемещения, Этотсигнал не пройдет через вторую схемуИ 32, но при этом запишет в шестойтриггер 42 знак перемещения с выходавторого триггера 23 через третий эле-,5мент И 39 и седьмой элемент ИЛИ 43,а спадом этого сигнала сбросится пятый триггер 36 первый одновибратор35, что снимает блокировку для про 56 10 хождения очередного сигнала переноса.При каждом изменении знака результирующего перемещения по каналу коррекции с выхода блока 7 компенсации люфтов на второй вход сумматора 6 в течение одного такта подается число, соответствующее величине люфта привода корректируемой координаты. По сигналу вНачальная установка" сигналом с выхода четвертого элемента ИЛИ 30 сбрасывается седьмой триггер 46, Сигнал с выхода этого триггера запрещает выбор обеих групп 49 и 50 переключателей пятым и шестым элементам И 47 и 48. При этом с выходов группы элементов ИЛИ 51 на сумматор 6 не подается число, При изменении знака результирующего перемещения схема, состоящая из элемента 45 задержки и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 44, устанавливает седьмой триггер 46, При этом триггер разрешает выбор одной из групп 49 или 50 переключателей в зависимости от установленного в данном та те работы устройстве кода адреса в - дущего канала на третьем входе бло а 7 компенсации люфтов, На выходе группы 51 элементов ИЛИ устанавливается величина люфта,Преобразование параллельных двоичных кодов величин перемещений по каналам производят при помощи двух счетчиков 53 с переменным коэффициентом ;деления, В качестве тактовой частоты для этих счетчиков используют частоту сигнала перемещения по каналу ведущей координаты с выхода первого элемента ИЛИ 22,Сигналы с выходов обоих делителей 8 и 9 частоты распределяют при помощи второго коммутатора 3 на соответствующие входы приводов перемещения по координатам +Х, -Х, +У, -У в зависимости от трех признаков: кода адреса ведущего канала, знака перемещения по ведущему канал: и знака перемещения по каналу коррекции. Все эти признаки записывают в первый регистр 14 памяти сигналом "Строб" и хранят там в течение очередного такта,В результате перемещение рабочего органа будет осуществляться по копируемой линии, ориентированной произвольно по отношению к осям координатам,с высокой точностью.Предлагаемое устройство для автоматического копирования линии сварного соединения может быть использова35 б 12 Формула 1 1318 но в сварочном оборудовании для электронно-лучевой и дуговой сварки. В первом случае в качестве датчика можно использовать вторично-эмиссион- ный датчик, во втором случае - саму дугу,Предлагаемое устройство позволяет расширить класс линий сварного соединения, копируемых с помощью релейного датчика положения стыка, повысить точность копирования, следовательно, качество сварных соединений. Экономическая эффективность от применения предлагаемого устройства заклю чается в повышении качества сварных соединений, снижении брака выпускаемой продукции. изобретения Устройство для автоматического копирования линии сварного соединения, содержащее релейный датчик положения копируемой линии, два выхода которого связаны с двумя входами счетчика коррекции, вход релейного датчика положения копируемой линии связан с первыми входами блока компенсации люфтов и первого делителя частоты, вторые вход и выход блока компенсации люфтов соединены, соответственно с первым и вторым входами сумматора, выход которого подключен к второму входу первого делителя частоты,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения точности копирова-ния, оно дополнительно снабжено двумя коммутаторами, блоком управленияи вторым делителем частоты, при этомпервый вход первого коммутатора является первым входом устройства, еговыход подключен к первому входу блокауправления, первый выход и второйвход которого связаны соответственнос третьим входом и выходом счетчикакоррекции, второй выход блока управления подключен к первым входам обоих делителей частоты и второго коммутатора, его третий выход связан свторым входом второго делителя частоты, его четвертый выход подключен ктретьим входам обоих делителей частоты, пятый выход блока управления подключен к третьему входу сумматора,его шестой выход подключен к вторымвходам обоих коммутаторов и к третье"му входу блока компенсации люфтов,седьмой выход блока управления связанс третьим входом второго коммутатораи его восьмой выход подключен к четвертому входу второго коммутатора, кпервому входу сумматора и второмувходу блока компенсации люфта, третий вход блока управления являетсявторым входом устройства, выходы обоих делителей частоты соединены с пятым и шестым входами второго коммутатора, выход которого является выходом устройства.