Устройство управления положением электросварочной горелки

.8)дютельство СССР3 К 9/10, 1984. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) УСТРОИСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПОЛО ЖЕНИЕМ ЭЛЕКТРОСВАРОЧНОЙ ГОРЕЛ КИ(57) Изобретение относится к сварке, а именно к автоматизации процессов элект родуговой сварки различных швов в среде защитного газа или под флюсом, Цель - рас ширение функциональных возможностей Устройство содержит приводы перемещения электросварочной горелки вдоль стыка,поперек стыка и вдоль собственной оси, а также приводь 1 разворота электросварочной горелки и наклона оси электоосварочной горелки к нормали к линии шва, колебатель горелки, датчики величины сварочного тока и сварочного напряжения, которые вместе с блоками обработки сигналов обеспечивают наведение электросварочной горелки на линию соединения сварочных швов, имеющих пространственное отклонение относительно заданной траектории движения электросварочной горелки, что позволяет автоматизировать процесс электродуговой сварки угловых и разделанных криволинейных пространственных швов. Устройство может найти применение при построении систем адаптации сварочных роботов в автоматических линиях. 2 ил,С5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к сварке, а именно к автоматизации процессов электродуговой сварки различных швов в среде защитного газа или под флюсом,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства,На фиг, 1 представлена структурная схема устройства пространственного управления положением электросварочной горелки; на фиг. 2 - расчетная кинематическая схема движения электросварочной горелки в пространстве,Устройство управления положением электросварочной горелки содержит датчик 1 величины сварочного тока, подключенный к шунту 2 в цепи сварочного тока, выход датчика 1 подключен к входу полосового фильтра 3, выход которого подключен к сигнальному входу синхронного. детектора 4, управляющий вход синхронного детектора 4 подключен к выходу датчика,5 знака отклонения дуги, вход которого подключен к выходу колебателя 6 горелки, выход синхронного детектора 4 подключен к входу усилителя 7, выход которого подключен к входу фильтра 8 низкой частоты, выход которого соединен с вторым входом делителя 9 сигналов и с входом 10 перемещения электросварочной горелки поперек стыка, первый вход первого делителя 9 сигналов подключен к выходу перемножителя 11 сигналов, к первому входу которого подключен выход задатчика 12 скорости перемещения электросварочной горелки (скорости сварки), к второму входу которого подключен выход косинусного преобразователя 13 сигналов, выход делителя 9 сигналов подключен к входу арксинусного преобразователя 14 сигналов, выход которого подключен к входу привода 15 разворота электросварочной горелки и к входу косинусного преобразователя 16 сигналов, выход которого подключен к первому входу перемножителя 17 сигналов, к второму входу перемножителя сигналов подключен выход задатчика 12 скорости перемещения электросварочной горелки (скорости сварки), который также подключен к первому входу делителя 18 сигналов, вход датчика 19 величины напряжения сварки подключен к источнику 20 сварочного напряжения, а выход подключен к первому входу делителя 21 сигналов, второй вход которого подключен к выходу датчика 1 величины сварочного тока, выход делителя 21 сигналов подключен к входу фильтра 22 высокой частоты, выход которого подключен к первому входу устройства 23 сравнения, второй вход которого подключен к формирователю 24 опорного сигнала, выход устройства 23 сравнения подключен к входу привода 25 перемещения электросварочной горелки вдоль собственной оси и к второму входу делителя 18 сигналов, выход которого подключен к входу арксинусного преобразователя 26 сигналов, выход которого подключен к входу привода 27 наклона оси электросварочной горелки к нормали к линии шва и к входу косинусного преобразователя 13 сигналов, выход которого подключен к третьему входу перемножителя 17 сигналов и к второму входу перемножителя 11 сигналов, выход перемножителя 17 сигналов подключен к входу привода 28 перемещения электросварочой горелки вдоль стыка,Устройство работает следующим образом.Колебатель 6 электросварочной горелки работает непрерывно в процессе сварки и обеспечивает необходимые амплитуду и частоту колебаний. Полная величина сварочного тока; проходящего через шунт 2, пре -образуется датчиком 1 величины сварочного тока в сигнал, поступающий на вход полосового фильтра 3, который выделяет гармоническую составляющую сварочного тока на частоте колебаний электрода (дуги), После полосового фильтра 3 сигнал поступает на сигнальный вход синхронного детектора 4, которым он детектируется, усиливается усилителем 7 и фильтруется фильтром 8 низкой частоты. Затем сигнал поступает на один иэ входов делителя 9 сигналов, в котором происходит его деление на сигнал, поступающий с геремножителя 11 сигналов на другой вход делителя 9 сигналов, С делителя 9 сигналов сигнал поступает в арксинусный преобразователь 14 сигналов, который преобразовывает его в сигнал той величины, которая соответствует величине угла разворота электросварочной горелки от исходного положения, согласованного с осью У, Этот сигнал поступает на привод 15 разворота электросварочной горелки и на вход косинусного преобразователя 16 сигналов, на выходе которого образуется величина сигнала, соответствующая косинусу угла разворота электросварочной горелки от исходного положения, согласованного с осью У (угол а),и поступает на один из входов перемножителя 17 сигналов,Одновременно сигнал, поступающий с датчика 19 величины сварочного напряжения, делится на сигнал, поступающий с датчика 1 величины сварочного тока, в делителе 21 сигналов,Результатом деления является величина сигнала, соответствующая величине сопротивления сварочной дуги. Этот сигнал проходит через фильтр 22 высокой частоты,Таким образом, угол наклона между осью электросварочной горелки и нормалью к линии шва фотносительно плоскости, определяемой координатными осями Х и,У, будет зависеть от арксинуса отношения величины сигнала, поступающего на вход привода 15 перемещения горелки вдоль ее оси к величине сигнала, поступаю) 55 имеющий частоту среза, меньшую частоты колебаний электрода (дуги), сравнивается в устройстве 23 сравнения сигналов с сигналом, поступающим с формирователя 24 опорного сигнала,и результат сравнения 5 сигналов, величина которого пропорциональна отклонению электросварочной горелки по оси Е относительно сварочного шва, а знак соответствует направлению отклонения, поступает как на привод 25 пе ремещения электросварочной горелки вдоль собственной оси, так и в делитель 18 сигналов, в котором осуществляется деление этого сигнала на сигнал, поступающий с задатчика 12 скорости перемещения алек тросварочной горелки (скорости сварки), Результат этого деления соответствует синусу угла наклона оси электросварочной горелки к нормали к линии ш.ва и поступает в арксинусный преобразователь 26 сигналов, 20 который преобразовывает его в сигнал той величины, которая соответствует величине угла наклона оси электросварочной горелки к нормали к линии шва (угол Р), Этот сигнал поступает одновременно на привод 27 на клона оси электросварочной горелки к нормали к линии шва и косинусный преобразователь 13 сигналов, на выходе которого образуется величина сигнала, соответствующая косинусу угла наклона оси 30 электросварочной горелки к нормали к линии шва. Этот сигнал поступает на один из входов перемножителя 11 сигналов, где перемножается с сигналом задатчика 12 скорости перемещения электросварочной 35 горелки (скорости сварки) и на один из входов перемножителя 17 сигналов, где перем ножа ются сигналы с косинусных преобразователей 16 и 13 с сигналом задатчика 12 скорости перемещения электросва рочной горелки (скорости сварки), На выходе перемножителя 11 сигналов образуется такая величина сигнала, которая соответствует величине проекции вектора скорости сварки на плоскость, определяе мую осями Х и У. Одновременно на выходе перемножителя 17 сигналов образуется сигнал, величина которого соответствует величине составляющей скорости перемещения электросварочной горелки по оси У. 50 щего с задатчика 12 скорости перемещениягорелки;ЧсвЕ5 = агсзпЧсвУгол разворота электросварочной горелки относительно координатных осей Х и У будет зависеть от арксинуса отношения величины сигнала, поступающего на вход 10 привода перемещения горелки поперек стыка,к произведению величины сигнала, поступающего с задатчика 12 скорости перемещения электросварочной горелки (скорости сварки) и косинуса угла наклона оси электросварочной горелки к нормали к линии шваЧсв Чсвх ха = агсз 1 пЧ Чсв совсвСоставляющая скорости сварки по оси У будетЧсв = Ч, соза: Чсвсоз а соз р, где Р - угол наклона между осью электросварочной горелки к нормали к линии шва в случае, если линия шва лежит в плоскости, определяемой осями Х и У, Р = 0;а - угол, соответствующий повороту электросварочной горелки от исходного положения, согласованного с осью У в случаеО, совпадения линии стыка с осью У, а = 0;Чсв - скорость поперечного перемещения электросварочной горелки при сварке прямолинейного плоского стыка в случае его отклонения от заданной программной траектории движения электросварочной горелки, Эта скорость является также составляющей скорости перемещения электросварочной горелки по оси Х;Ч,в - составляющая скорости перемещения электросварочной горелки по оси У;" Чсв - скорость перемещения электросварочной горелки вдоль собственной оси при отклонении линии стыка от плоскости, определяемой осями Х и У. Эта скорость является также составляющей скорости перемещения электросварочной горелки по оси 2;Чсв - скорость перемещения электросварочной горелки вдоль стыка (скорость сварки);Чсв - проекция вектора скорости перемещения электросварочной горелки в пространстве на плоскость, определяемую осями Х и У,Устройство управления положением электросварочной горелки позволяет расширить функциональные возможности путем слежения за стыком, имеющим пространственные отклонения относительно заданной траектории движения электросварочной горелки, автоматизироватьпроцесс электродуговой сварки угловых и разделанных криволинейных пространственных швов.Формула изобретения Устройство управления положением электросварочной горелки, содержащее последовательно соединеннце датчик величины сварочного тока, полосовой фильтр, синхронный детектор, усилитель, фильтр низкой частоты и привод перемещения электросварочной горелки поперек стыка, причем датчик величины сварочного тока подключен входами к сварочному шунту, включенному в сварочную цепь источника сварочного напряжения, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены последовательно соединенные первый делитель, первый арксинусный преобразователь и привод разворота электросварочной горелки, последовательно соединенные датчик величины напряжения сварки, второй делитель, фильтр высокой частоты, устройство сравнения и привод перемещения электросварочной горелки вдоль собственной оси, последовательно соединенные задатчик скорости перемещений электросварочной горелки, третий делитель, второй арксинусный преобразователь и первый косинусный преобразователь, последовательно соединенные второй косинусный преобразователь, первый перемножитель и привод перемещения электросварочной горелки вдоль стыка, а также формирователь опорного напряжения, второй перемножитель, привод накло на оси электросварочной горелки к нормалик линии шва и последовательно соединенные колебатель горелки и датчик знака отклонения дуги, соединенный выходом с вторым входом синхронного детектора, при этом 10 второй перемножитель первым входом соединен с входом третьего делителя и вторым входом первого перемножителя, вторым входом - с выходом первого косинусного преобразователя и третьим входом первого 15 перемножителя, а выходом - с первым входом первого делителя, второй вход которого связан с выходом фильтра низких частот, формирователь опорного сигнала подключен к второму входу устройства сравнения, 20 выход которого соединен с вторым входомтретьего делителя, кроме того, вцход первого арксинусного преобразователя связан с входом второго косинусного преобразователя, а выход второго арксинусного преоб разователя - с приводом наклона осиэлектросварочной горелки к нормали к линии шва, датчик величины напряжения сварки соединен с источником сварочного напряжения, а выход датчика величины сва рочного тока - с вторым входом второгоделителя.