Способ автоматического управления положением сварочной головки и устройство для его осуществления

, ц,ИЗ А ВИДЕТЕЛЬСТ ОРСК опрелелячину отклополнироцногозад(:инойруют сиженин св)т знз и зм ц . оо (пл - ц ч( лят п.ц(г) лс в т серелцны ть(лзцспсрсцл с(.се ср; вненце с разности формц(ысотоц рз, цо. (он 1)м к з х( и, т ылоения Гольцо оп тока, про велцчичо нал упрз зроч:(ой г п 1 е(. я ,огь,( Гпосоо звтомжецием свароцнэксперимецтальцти ицтенсивностот высоты рзспонами стыка. Прния головки цц г)тцосцтельно мз ОСУДАРСТВЕННЫй КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР 161) 108728312) 465088/31-2722) 05,12,88146) 07.12.90. Влл.45171) Тульский политехнический институт 72) В. М. Панарин, О. Е. Тонких, В. Г. Ка,ов и В. М. Мазуров 153) 62 .791.75088.8)156) Авторское свидетельство ССГР1087283, кл. В 23 К 9/О, 1982.151) ГПОС;ОВ АВТОМАТИЧВС:КОГО УГ- РЛ ВЛ 1:1 И 5 110, ОЖ .111 ЕМ С; ВАРО(1 НОИ ГО 1 ОВКИ И У( (РО)1( ТВ(1 .Д 51 ЕГО Г)ГУЦЕГТВ51г з "1- с с) ( сгггсп (,;(о; ) (.и. нии сварочных рос(сс,ог) и может ь(, использовано при автоматизации элс.кт ролуговой сварки разделанных и угловь(х ш;тв в среде защитного газа. Цель изооретеция расширение функциональных возможцос 1 ей способа и устройства пм(см слежеция кзк за стыком, так и зз расстоянием от свзроцИзобретение относится к автоматизации сварочных процессов, а именно к автоматизации злектролуговой сварки разделаццых и угловых ш(юв плавящимся злсктролом среле защитного газа, и является усовер. шенствовацием способа и устройства по ав 1.сц.1087283.Цель изобретения - расширение фуцк)иоцальных озможностей за счет слежения зз расстоянием от сварочной головки до кромок стыкаГогласцоп:. обу управления положением сварочной головки. при котором луге чцФщалт ко,.сбзтельцые перемен(ения поперек стыка, , ( н ряют сварочный ток, вылеляк)т его гз моцическмк) составл(я(смл цз чзстгте колс(аций луги,:(о фз(с коср и ной головки до кромок стыка. Способ ззклк). цае(ся в том, что луге сообща.от колебате 1 ьцые перемещения поперек стыка. Выделялт зрмоницескло составляющую сварочного тока, по фазе которой опрелеляют знак, з цо змплцтул - ве,шцинутклоценич головк( от серс лцц. :( стыка. Л поли(тельно опрелсля. лт лисцерил гвзроц:,)го тока, цроизволят ес срзвгц нис зланой величиной и по раз;(ости фс)рм;от сцг:(зл ) правления высотой рзсположс ццц с взроц(гой гопог 1 ки. Устройств .лержит лзтчик зелцппны свзрочцго тск(. колсбс(тль луги, л;(тч(к напрзвлс(,ця г(к,( к(:,)(,ви, гн)лосовой фильтр, сццхр.цьц( лс тектор, фильтр нижних частот. усилите,ь и приво( поперечного сремещенця свар и"головки, Послеловзтель , сост- иены лифферецццру(о(пее устройство, выпрямит."(ь и сглаживзк)(ций фильтр. Имелтся также лифферецпирулц)ее ) стройстзо блок сравнения и цс 1 ццик опорного напряжения. 2 с.п. ф-лы,и, .:ти .еского ) правления пол - ой (огц)вки базируется нз о цсслелванной зависмося с,(ччсых брссков тока ложепи гозовкц нал (хро(. и малой высоте расп)ложесивцот. колсбз й( т, к зз . вс(:(сот;", основ с 1 ц 1 ествен(в ) ос с3тает. Оценкой интенсивности колебаний тока является величина дисперсии, измеряя которую получают сигнал, отражающий высоту расположения сварочной головки над кромками стыка.На чертеже приведена функциональнаясхема устройства автоматического управления положением сварочной головки.Устройство содержит датчик 1 величины сварочного тока, подключенный к шунту 2 в цепи тока сварочной дуги. Выход датчика 1 величины сварочного тока подключен через полосовой фильтр 3 к первому входу синхронного детектора 4, второй вход которого через датчик 5 направления отклонения дуги подключен к колебателю 6. Устройство содержит фильтр 7 нижних частот, вход которого подклюцен к выходу синхронного детектора 4, а выход через усилитель 8 - к приводу 9 поперечной коррекции сварочной головки, дифференцирующий блок 10, вход которого соединен с выходом датчикавеличины сварочного тока, а выход через выпрямитель 11 и сглаживающий фильтр 12 - с первым входом блока 13 сравнения, второй вход которого соединен с источником 14 опорного напряжения, выход блока 13 сравнения соединен церез усилитель 15 с приводом 16 перемещения сварочной головки вдоль оси электрода, корректирующим высоту расположения головки под кромками стыка.Устройство автоматического управленияположением сварочной головки работает следующим образом.Колебатель 6 работает непрерывно. Колебания приводят к модуляции длины луги, а следовательно, и сварочного тока, в результате чего в нем появляется гармоническая составляющая на частоте колебания дуги.Амплитуда гармонической составляющей пропорциональна величине отклонения головки от стыка, а фаза определяется направлением отклонения. Гармоническая составляющая выделяется полосовым фильтром 3, Синхронный детектор 4 производит фазочувствительное относительно сигнала с датчика 5 колебаний выпрямление. В результате на его выходе формируется двухгюлупериодный выпрямленный сигна.п, амплитуда которого пропорциональна величине отклонения сварочной головки от стыка, а полярность - направлению. Этот сигна,п сглаживается фильтром 7 низкой частоты, усиливается усилителем 8 и отрабатывается приводом 9 поперечного перемещения сварочной головки, Этим достигается наведение головки на серединч стыка.Одновременно сигнал с датчика 1 величины сварочного тока подается на дифференцирующий блок 10, который позволяет выделить сигнал, пропорциональный интенсивности случайных бросков сварочного тока, т.е. сигнал, отпажающий значение высоты расположения свароцной головки над кромка ми стыка. Этот сигнал выпрямляется выпрямителем 11 и сглаживается сглаживающим фильтром 12. В результате на выходе сглаживаемого фильтра 12 формируется сигнал, пропорциональный расстоянию между головкой и кромками стыка. Этот сигнал сравнивается с заданным от источника 14 опорного напряжения, и на выходе блока 13 сравнения формируется сигнал рассогласования, который отрабатывается усилителем 15 и приводом 16 коррекции высоты расположе О ния сварочной головки над кромками стыка.Требуемую высоту расположения головки над стыком можно устанавливать заданием величины опорного напряжения. Эта высота поддерживается постоянной в течение всего процесса сварки, чем обеспечивается качественное сварное соединение при сварке криволинейных в плоскости движения электрода стыков.Сглаживающий фильтр 12 предназначенне только для фильтрации пульсаций на 20 выходе выпрямителя 11. Основная его задача - разделение работы каналов слежения по стыку и регулирование высоты расположения головки, исключение их взаимного влияния. При неправильном расчете парамет ров сглаживающего фильтра 12 может наблюдаться регулирование высоты в процессе изменения длины дуги при ее поперечных колебаниях. При этом увеличение или уменьшение длины дуги непосредственно в процессе ее колебаний от колебателя 6 приводит к ЗОизменению сигнала на выходе сглаживающего фильтра 12, а следовательно, к отработке этих изменений приводом 16 коррекции высоты расположения головки. Это вызывает существенное снижение качества работы системы слежения, увеличение погрешности наведения головки на стык. Для исключения такого взаимного влияния сглаживающии фильтр 12 небходимо разрабатывать таким образом, чтобы сигнал с выхода выпрямителя 11, обусловливаемый изменением длины дуги под действием поперечных колебаний, 40 сглаживался и не приводил к срабатываниюпривода 16 коррекции высоты.Изобретение было реализовано на сварочном манипуляторе, содержащем две руки, на которых закреплено по свароцной головке.45Осуществляли сварку вертикальных швовглавных балок мостовых кранов в среде углекислого газа плавящимся электродом приследующих параметрах: скорость сварки 36 м/ч, сварочный ток 270 А, напряжение сварки 23 В, сварочная проволока диамет ром 1,2 - 1,6 мм, высота расположения головки 14 мм, величина дисперсии сварочного тока 980 А. При этих параметрах система при сварке криволинейных стыков с радиусом кривизны 40 см устойчиво поддерживала сварочную головку на высоте 14 мм с ошиб кой не более 2 мм.Таким образом, способ и устройство позволяет корректировать положение сварочной головки относительно середины стыка и по611628 формула изобретения Составитель В. ПокровскийТехред А. Кравчук Корректор Л. Патай Тираж 653 Подписное Редактор О. ЮрковецкаяЗаказ 3797 ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 45 Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород. ул. Гагарина, 1 О5высоте. В результате имеется возможность автоматизации сварки криволинейных стыков не только в плоскости свариваемых поверхностей, но и в плоскости движения электрода. Кроме того, появляется возможность снижения требований к качеству обработки свариваемых кромок и точности их позиционирования относительно траектории движения сварочной головки. Этим сокращается трудоемкость подготовительных операций, снижаются затраты на их выполнение с повышением качества сварных соединений. 1. Способ автоматического управления положением сварочной головки по авт. св.1087283, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет слежения за расстоянием от сварочной головки до кромок стыка, дополнительно определяют дисперсию сварочного тока, производят ее сравнение с заданной величиной 6и по разности формируют сигнал управления расстоянием от сварочной головки до кромок стыка.2. Устройство автоматического управления положением сварочной головки по авт. св.1087283, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет слежения за расстоянием от сварочной головки до кромок стыка, в него введены дифференцирующий блок, выпря митель, сглаживающий фильтр, блок сравнения, источник опорного напряжения, усилитель и привод перемещения сварочной головки вдоль оси электрода, при этом вход дифференцирующего блока связан с выходом 15датчика величины сварочного тока, выход дифференцирующего блока через последовательно соединенные выпрямитель, сглаживающий фильтр, блок сравнения и усилитель связан с входом привода перемещения сварочной головки вдоль оси электрода, а второй 2 О вход блока сравнения связан с выходом источника опорного напряжения.