Способ автоматического регулирования процесса высокочастотной сварки

Союз Советских Социелистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ а 721282(22) Заявлено 180978 21) 266457825-27 с присоединением заявки Мо(23) Приоритет В 23 К 13/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель 54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ СВАРКИИзобретение относится к высоко-.частотной сварке прямошовных труб,кабельных оболочек и может быть использовано в машиностроительной и 5трубной промышленности.Известен способ регулированияпроцесса высокочастотной сваркитруб, в котором воздействуют на мощность источника питания в зависимос-. 10ти от одного или нескольких сигналов,характеризующих процесс сварки. Вкачестве сигнала используют, например, сигнал, пропорциональный давлению в сварочном калибре. Этот сигнал сравнивают с заданным, а разность является управляющим воздействием 1,В сварочных устройствах с постоянным давлением осадки исполь 20эуют сигнал, пропорциональный перемещению сварочных валков 2,Принцип регулирования остаетсянеизменным, если в качестве управляющего сигнала используют интегральное излучение из очага расплавления 3 .Однако все эти способы не дают,воэможности достаточно точно управлять процессом сварки; так как каж:,пый из них учитывает изменение лишь одного какого-либо параметра процесса.Из известных способов наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ автоматического управления регулирования процесса высокочастотной сварки, при котором воздействуют на мощность источника питания, для чего определяют оптимальный уровень мощности 4 .Задача управления в этом способе сводится к приведению режима сварки в зону, ограниченную удовлетворительным качеством сварного соединения за счет учета возмущений, связанных с нестабильностью во времени параметров исходной ленты, причем весовые ссютношения параметров должны быть известны.Здесь следует учесть, что характер возмущений, производящих дестабилизирующие действия на процесс высокочастотной сварки, различен. Одни из них связаны с изменениями параметров исходной ленты и скорости сварки, они характеризуют в основном изменения в энергетическом(Р=-У ), обеспечивающий высокоекачество сварного соединения, можетбыть определен и установлен какрезультат текущих измерений толщиныленты и скорости сварки путем ФункЦионального преобразования этихвеличин в сигнал управления мощностью источника питания,"о =к ио оДля того, чтобы в системе учитывались и другие возмущения, не зависящие от. изменений толщины ленты искорости, результирующий управляющийсигнал должен быть суммой сигнала,определяемого в соответствии с (3),и сигнала, пропорциойального разности между эталонным сигналом и интегральным потоком излучения из очагарасплавления,4 О Эталонный сигнал, в свою очередьопределяется как уровень напряженияна индукторе при номинальных значениях всех параметров настройки режима.Таким образом предлагаемый способ позволяет осуществить управлениережимом сварки, когда возмущения,не связанные с толщиной ленты и скоростью сварки, учитываются отдельноот них, тем самым существенно расширить динамические свойства системыи качество управления,На чертеже представлена блоксхема регулятора процесса высокочастотной сварки по предлагаемому способу.Основными функциональными элементами схемы являются: объект регулирования 1, представляющий собою сходящиеся под определенным углом свариваемые кромки трубной заготовки, фо 60 тодатчик 2, задатчик 3 эталонной величины температуры, преобразователь4 сигнала рассогласования температуры, датчик. 5 скорости, датчик б толщины ленты, элемент 7 задержки сигна 65 ла датчика толщины, преобразовательуровне процесса; другие могут быть приписаны изменениям параметров, определяющих технологическую настройку режима сварки, например, угол схожде ния кромок, положение точки схождения кромок и т.п., третьи связаны с нестабильностью работы источника питания и механического оборудования стана, Укаэанные возмущения различаются не только по характеру, но и по силе своего воздействия,Система управления должна обеспечить условия оптимальной сварки во всем диапазоне изменения возмущающих воздействий, т.е. динамический диапазон такого регулятора должен быть очень велик. Известный способ не удовлетворяет этим требованиям, так как в немне учтены высокочастотные возмущения.Следует также отметить, что визвестном способе управления режимом сварки уровень эталонной мощности, подводимой к трубной заготовКе, необходимый для определенияуровня мощности, устанавливаетсяпроизвольно оператором на основаниичисто субьективных оценок процесса.Естественно, что качество сварногосоединения в сипьной степени зависит от опыта оператора, его добросовестности и т.д.Эти недостатки способа управления режимом сварки могут быть преодолены, если ряд возмущений, в первую очередь, высокочастотные, будутучитываться независимо от другихвозмущений.Цель изобретения - улучшениекачества сварного соединения засчет улучшения динамических свойствсистемы регулирования, а также из-фвестной степени формализации действия оператора при выборе оптималь-,ного уровня мощности.Это достигается тем, что в предпаГаемом способе при автоматическомрегулировании процесса высокочастотной сварки формируют сигналы, пропорЦиональные текущим значениям толщины ленты и скорости сварки, осуществляя задержку сигнала, пропорционального толщине ленты, в функции,скорости сварки, перемножают их,усиливают и алгебраически складывают с сигналом, пропорциональнымазнооти между эталонным сигналомТемпературы и интегральным потокомизлучения, и полученный таким образом суммарный сигнал принимают заоптимальный уровень мощности,Сущност,ь способа заключается вследующем.Известно, что применительно квысокочастотной сварке условиемреализации процесса в области, близкой к оптимальной, является сохранение постоянным значения приведенной мощности 5Здесь Р - мощность в кромках;И - толщина ленты;Ч - скорость сварки;)ос - величина осадки;10- теплосодержание.Для целого ряда объектов, например, при сварке кабельных оболочек, выражение (1) может быть существенно упрощено до .уровня вполне приемлемого к требованиям практики:721282 Формула из обре т ени я Заказ 45/1Подписное атент, Проектная,иый блок 8 для обработки информации,получаемой с датчиков 5 и 6, элементсравнения - сумматор 9, система 10управления высокочастотным источникомпитания 11, сварочное устройство 12,Автоматическое регулирование режима сварки производится следующим образом,Сигнал датчика 5, пропорциональный скорости сварки, и сигнал датчикаб, пропорциональный толщине ленты,поступают на преобразовательныйблок 8, где функционально преобразуются в сигнал управления мощностьюисточника питания, При этом сигналпропорциональный толщине ленты,предварительно проходит через элемент 7 нелинейной задержки, в которомвремя задержки сигнала определяетсятекущим значением скорости сварки,Одновременно сигнал интегрального потока излучения из очага расплавления 20сравнивается в фотодатчике 2 с эталонной величиной от задатчика 3 температуры. Преобразованный до стандартных значений сигнал рассогласованияподается на сумматор 9, где складывается с сигналом уровня мощности отблока 8; затем результирующий сигналподается на схему 10 управления мощностью источника питания 11, которыйрегулирует проводимую к сварочному Эоустройству 12 мощность,Предлагаемый способ автоматического регулирования может быть использован при локальном нагреве, например,при сварке труб и металлических ка- З 5бельных оболочек,Использование предлагаемого способа автоматического регулирования позволяет обеспечить по сравнению с существующими способами следующиепреимушества:улучшение динамических свойствсистемы регулирования; возможность. повышения точности поддержания температуры в зоне сварки в широком диапазоне изменения возмущающих воздействий;повышение качества сварного соединения и уменьшение брака выпускаемой продук ции евозможность автоматического выбора уровня оптимальной мощности . Способ автоматического регулирования процесса высокочастотной сварки,при котором воздействуют на мощностьисточника питания, для чего определяют оптимальный уровень мощности, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения качества изделияза счет улучшения динамических сйойствистемы регулирования, формируютсигналь 1, пропорциональные текущимзначениям толщины ленты и скоростисварки, осуществляя задержку сигнала, пропорционального толщине ленты,в функции скорости .сварки, перемножают их, усиливают и алгебраическискладывают с сигналом, пропорциональным разности между эталонным сигналомтемпературы и интегральным потокомизлучения, и полученный таким образом суммарный сигнал принимаютза оптимальный уровень. мощности,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРМ 189087, кл,В 23 К 13/00, 1965.2. Авторское свидетельство СССРФ 504616, кл.В 23 К 13/00, 1974,3, Авторское свидетельство СССР9 200060, кл,В 23 К 13/02, 1966.4. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2362228/27, кл,В 23 К13/02, 19 76,