Способ слежения за стыком

(51)М. Кл. В 23 К 9/10 МЬеударвтеввмВ квмвтет ЮСьр ае авлам вэеврвтеннв н вткрытвйОяублнковано 07.0.82 Бюллетень.М 17 Дата онублнковання оянсання 07. 05 .8. г.В.К.Лебедев, Г.Л.Атаманчук и Р.М .Широк вскии"Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Зйаеениинститут электросварки им. Е.О, Патона(Б) спосоБ сленения зд стцкои Изобретение относится к области машиностроения, в частности к автоматизации сварочных процессов.Известны многочисленные способы и устройства автоматического слежения эа стыком при дуговой сварке,которые классифицируют по типу применяемых датчиков, с фотоэлектрическими датчиками, преобразующими изменение светового потока при смещении ис 1 Е точника света от начального положения в сигнал управления, но требующими обязательного гарантированного зазора или нанесения параллельно стыку опорной линии 11 с телевизионными датчиками, применяемыми в аналогичных условиях 21 датчиком является дуга, которой задают колебательное движение в поперечном направле" нии и путем сравнения эпюр напряжений дуги, пропорциональных длине дуги с эталонной величиной, получают сигнал управления, при этом необходима разделка кромок 3, с электромагнитными датчиками, жестко связаннымисо сварочной головкой и перемев 1 ающи-,мися вместе с ней вдоль стыка контролируемого материала, выходной сигналкоторых преобразуют в сигнал управления сварочной головкой В 1,Известные способы и устройства ав".томатического слежения за стыком илинедостаточно надежны, или применяют"ся для определенных сварочных про"цессов, или требуют дополнительныхтехнологических операций,Известен способ слежения за стыком,по юторому датчик перемещают в по"перечном. направлении относительнодвижения сварочной головки с постоянной амплитудой и вдоль стыка совместно со сварочной головкой, а выходной сигнал датчика используют дляуправления приводом поперечного перемещения сварочной головки 5.Однако изменения в процессе сле-;жения возмущающих факторов, изменяющих чувствительность, либо превыше"ний кромок стыка вызывают значительные затруднения при эксплуатации этих систем и, в частности, при выделении известным способом сигнала превышения кромок стыка из общего сигнала датчика.Целью изобретения является повы" шение надежности и точности слежения, а также повышение точности направления сварочной головки при О изменяющейся величине превышения кромок.Цель достигается тем, что по предлагаемому способу в качестве параметра управления используют время, при 35 этом сигнал управления сварочной го" ловкой получают сравнением эталонной величины времени с величиной времени перемещения датчика от момента изменения направления движения до момента, при котором амплитуда выходного сигнала датчика достигает заданного порогового значения. Сигнал управления корректируют сигналом, полученным сравнением величин амплитудных значений выходного сигнала датчика, измеренных в точках, равно- удаленных от точек изменения направления движения датчика.На фиг. 1 представлены идеализированные зависимости выходного сигнала датчика; на фиг, 2 - структурная схема системы слежения.Поперечным перемещениям датчика (кривая 1) с постоянной амплитудой, равной А, относительно стыка кро 55 мок 2 соответствуют изменения выходного сигнала датчика О = 1 х1 которые аппроксимированы согласно кривой 3. Изменениям выходного сигнала датчика О = Гх1 во времен 40 ном интервале соответствуют- момент изменения направления1движения датчика;- момент равенства амплитудывыходного сигнала датчика45О = Г х(Ц заданному пороговому значению О, например равному по величине нулевому значению (т.е, для =о)ИГН, 5 О,)- момент очередного изменениянаправления движения датчика.Превышению кромок стыка на величину Ь Ь соответствуют изменения выходного сигнала датчика, аппроксимированные согласно кривой 4, а также изменения на величинуЬмомента раВенства амплитудь выходного сигнала датчика заданному пороговому значению ОО. Величины О - Ои11О 1 - О для стыка кромок в случае превышения кромок являются амплитудными значениями выходных сигналов датчика, которые представлены для моментов изменения направления движения датчика1 исоответственно.Датчику задают поперечные перемещения, т,е. колебательные движения кривая 1 постоянной амплитуды, равной А, относительно направления движения сварочной головки, совершающей совместное с датчиком относительное перемещение вдоль стыка кромок. При этом идеализированный выходной сигнал датчика по амплитудным значениям с учетом фазы описывается кривой О = т х(Ц .Поясняя принцип слежения, кривую О = Гх(Ц аппроксимируют, т.е. заменяют кривой 3Сигнал управления сварочной головки О и получают сравнением эталонной величины времени Т с временем движения датчика от момента изменения направления движения (,2) до момента, при котором амплитуда выходного сигнала датчика достигает заданного порогового значения О а амплитуда сигнала эталонного источника О гОЗРР,= эт. () Озт О+ где= ., либоВеличина порогового значения О представлена равной нулевому значению амплитуды выходного сигнала датчика (О г -- 0).В случае появления превышения кромок стыка Ь Ь выходной сигнал датчика при всех прочих равных условиях изменяется (кривая 4) и возникает погрешность направления дпропорциональная величине превышения дЬ, Для повышения точности направления сигнал управления ОРр сварочной головкой корректируют сигналом О кор, полученным сравнением амплитудных значений1 выходного сигнала датчика О и О, измеренных в точках, равноудаленных от точек изменения направления движения датчика, а именно1Предлагаемый способ слежения с электромагнитным датчиком реализован на интегральных микросхемах серии К 155 согласно описанных алгоритмов по схеме, содержащей датчик 5, первый узел 6 сравнения амплитудных значений выходных сигналов датчика О 1 с5 925О и (О 1 с О), узел преобразования 7времени движения датчика от момента С(й до момента С + Ь й, в пропорциональный сигнал О, память 8 эталонного сигнала О , пропорционально- бго эталонной величйне времени ТТ,второй узел 9 сравнения сигналов Ос От, знаковые ключи 10 и 11, сумматор 12 и сварочную головку 13.Амплитудные значения выходного сиг 10.нала датчика 0,1 и 0, измеренные вмоменты времени С,1 и й,1, соответствующие моментам изменения направления движения датчика, сравниваютсяв первом узле 6 сравнения. Время 1движения датчика.от момента С.1(С)изменения направления движения датчика до момента с при котором амплитуда выходного сигнала датчика достигает заданного порогового значе Вния О , преобразуется в пропорциональный по величине сигнал О,О= сгде й = й, либо С = й,в узле преобразования 7 и.сравнивается с эталонным сигналом 01., пропорциональным эталонной величине времени Т 21 во втором узле 9 сравнения.Результаты операции сравнения в узле 9 и сравнения в узле 6, причем 30последний через знаковые ключи 10 и11, подают в сумматор 12 и с последнего уже управляющий корректированный сигнал - на управление сварочнойголовкой 13. В качестве привода управления колебания датчика примененшаговый двигатель типа ШД 300/300со схемой управления, Датчик с Ш"об-разным магнитопроводом 20 х 10 Х 16 ммзапитывают от источника питания током 1 пцт частотой У 11 Ит,= 5000 кГц.Испытания проводились на лабораторной установке, содержащей подвижной стол и сварочную головку типаА.1272. Результаты проведенных испы-таний показали, что точность направления электрода по стыку лежит в пределах 0,2 мм при изменении величинпревышений кромок и зазоров в процессе слежения, а также при изменении толщин контролируемых материаловкак черных, так и цветных металлов.Предлагаемый способ обеспечиваетповышение надежности и точности слежения при изменениях величин зазораи возмущающих факторов вызывающихизменения чувствительности датчика,и выделение сигнала превышения кромок 572 Фс целью компенсации влияния этого сигнала на точность слежения без каких-либо усложнений конструкции датчика.Датчик выполнен с приводом поперечных перемещений в виде небольшой приставки, которой снабжаются известные сварочные головки.Формула изобретения1. Способ слежения за стыком, по которому датчик перемещают в поперечном,направлении относительно движения сварочной головки с постоянной амплитудой и вдоль стыка совместно со сварочной головкой, а выходной сигнал датчика используют для управления приводом поперечного переме" щения сварочной головки, о т л и" ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и точности слежения, в качестве параметра управле" ния используют время, при этом сиг" нал управления сварочной головкой по лучают сравнением эталонной величины времени с величиной времени перемещения датчика от момента изменения направления движения до момента, при котором амплитуда выходного сигнала, датчика достигает заданного порого" вого значения.2. Способ по п.1, о т л и ц а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности направления сварочной головки при изменяющейся величинепревышения кромок, сигнал упрааления корректируют сигналом, полученным сравнением величин амплитудных значений выходного сигнала датчика, измеренных в точках, равноудаленных от точек изменения направления движения датчика.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРй 221876, кл.,В 23 кф 1964.2. Патент США Н 3532807,кл. 178 - 6, 1970.3, Патент ФР Г И 2546894,кл. В 23 к 9/1 О, 1976.4, "Технология судостроения",11 2, 1965, с. 20-305.Авторское свидетельство СССР позаявке У 2325618, кл. В 23 К 9/10,1978