Устройство для автоматического направления сварочной головки по стыку

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 09) ПИСАНИ РЕТЕ ЛЬСТВУ ВТОРСНГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО НАПРАВЛЕНР 1 Я СВАРОЧНОЙ ГОЛОВКИПО СТЫКУ, содержащее блок программного управления, блок позиционнойобратной связи, привод суппорта про.дольного перемещения, привод каретки поперечного перемещения и привод вращения узла сварочной головки вокруг оси, перпендикулярной направлениям перемещений, причем узелсварочной головки содержит датчикстыка и сварочную головку, размещенные в плоскости, перпендикулярнойоси вращения, по разные стороны отнее, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности слежения за стыком повышенной кривизны, выход блока программного управления связан с входами блока позиционной обратной связи, узел сварочной головки снабжен двумя приводами перемещения сварочной головкив плоскости, перпендикулярной осивращения этого узла, блок позиционной обратной связи содержит дваблока вычислений, коммутатор, двакомпаратора, три оперативных запоминающих устройства, два генераторавозрастающего числового кода, схему ИЛИ и десять ключевых элементов,при этом первый выход первого блока вычислений и выход датчика стыкасвязаны с входом первого ключевогоэлемента и через две идентичные цепи, содержащие последовательно включенные соответственно второй и третий ключевые элементы, первое и второе оперативные запоминающие устройства, четвертый и пятый ключевыеэлементы - с входами схемы ИЛИ, выход которой связан с входом пятогоключевого элемента и первым входомпервого компаратора, выход которого связан с управляющим входом шестого ключевого элемента, выход первого ключевого элемента через третьеоперативное запоминающее устройствосвязан с первым входом второго компаратора, выход которого связан свходом коммутатора, второй выходпервого блока вычислений связан свторыми входами компараторов,выходпервого генератора возрастающегочислового кода через седьмой и восьмой ключевые элементы и выход второго генератора возрастающего числового кода через девятый и десятыйключевые элементы связаны соответственно с адресными входами первого ивторого оперативных запоминающихустройств, первый выход коммутаторасвязан с управляющими входами третьего, четвертого, восьмого и девятого ключевых элементов, второй выходкоммутатора связан с направляющимивходами второго, пятого, седьмогои десятого ключевых элементов, входпервого блока вычислений и первыйвход второго блока вычислещп связаны с выходом блока программного управления, второй вход второго блокавычислений связан с выходом шестогоключевого элемента, выход второго 199516блока вычислений связан с входом приводов перемещения сварочной головки.510 Изобретение относится к машиностроению, в частности к сварочнымавтоматам, и может быть йспольэовано при сварке с помощью маший ссистемой числового программного управления.Цель изобретения - повышение точности слежения за стыком при сваркешвов повышенной кривизны,Сущность изобретения заключаетсяв корректировании положения сварочной горелки, управляемой от системычислового программного управления,сигпалами датчика стыка с учетомразницы пространственных положенийсварочной горелки и укаэанного датчика.На Фиг.1 показана кинематическая схема устройства для автоматического направления сварочной головки по стыку; на фиг.2 - блок-схемаустройства; на Фиг. 3 - расшифровкаобозначений сигналов, приведенныхна блок-схеме.Устройство содержит блок 1 программного управления, суппорт 2 перемещения вдоль оси У,каретку 3 перемещения вдоль оси Х, поворотный механизм 4 вращения относительно оси С,привод 5 перемещения по осям Х, У,С, датчик 6 стыка, сварочную головку 7, дополнительный суппорт 8 снаправляющими перемещения сварочнойголовки по оси коррекции У, направляющие 9 перемещения дополнительного суппорта по оси коррекции Х,корректирующий привод 10, перемещающий сварочную головку по оси У идополнительный суппорт - по оси Х,блок 11 вычисления, кодо-импульсный преобразователь 2, блок 13 вычисления, оперативные запоминающиеустройства 14-16, коммутатор 17,ключевые элементы 18-27 цифровыхсигналов, схему ИЛИ 28, компараторы 29 и 30, генератора 31 и 32 возрастающего цифрового кода, и аналого-цифровой преобразователь 33. 15 20 25 30 35 40 45 На фиг.3 Л - отклонение фактической линии стыка от. программной, измеренное датчиком, Х,У, У - программные координаты; индексация: д -датчик, г - голонка, х - текущая величина, и - воспроизведенная из памяти, ш - момент переключения записи и воспроизведения; 1 - расстояние от программного положения оси датчика до оси С, 22 - расстояние от программного положения оси сварочной головки до оси С. Сваррчная головка 7 перемещается по направляющим дополнительного суппорта 8, который перемещается по направляющим 9, жестко связанным с валом поворотного механизма. Каретка 3 установлена на суппорте 2, поворотный механизм 4 подвешен к каретке 3, корпус датчика 6 стыка жестко связан с валом поворотного механизма. Блок 11 вычисления соединен одним из своих входов с блокомпрограммного управления, а другим входом подключен через ключевой элемент 27, управляющий вход которого соединен с выходом первого компаратора 30, к выходу схемы ИЛИ 28, другой выход которой соединен с входом первого компаратора 30, второй вход первого компаратора 30 соединен с первым выходом блока 13 вычисления текущих координат, к которому подключен один из входов второго компаратора 29, второй вход второ го компаратора 29 через последовательно соединенные оперативное запоминающее устройство 14 и ключевой элемент 18 цифровых сигналов подключен к второму выходу блока 13 вычисления текущих координат. ВыФходы второго и третьего оперативных запоминающих устройств 15 и 16 подключены через ключевые элементы 25 и 26 цифровых сигналов к схеме ИЛИ 28, а их главные входы - через ключевые элементы 19 и 20 цифровых сигналов - к второму выходу блока 13еФ вычисления текущих координат и через аналого-цифровой преобразова"тель 33 - к датчику 6 стыка, управляющие входы второго и третьего опративных запоминающих устройств 15и .16 через ключевые элементы 21-24цифровых сигналов соединены с генераторами 31 и 32 возрастающего циф"рового кода, причем выход второгокомпаратора 29 соединен с входом коммутатора 17, выходы которого подключены к управляющим входам ключевыхэлементов цифровых сигналов, а выходблока 11 вычисления корректирующихотклонений соединен через кодо-им"пульсный преобразователь 12 с корректирующим приводом 10 перемещений по осям Х, Ух.1Блок 13 вычисления текущих координат производит вычисление текущихпрограммных координат датчика и головки по программным значениям координат вала поворотного механизмапо формуламгХ; =Х -1 совс ФХ =Х +2 сов У1У Г =Ус -Р,з 1 п У,.;+где Хс, У - программные линейныекоординаты перемещенияоси С;; - угол поворота вала,Блок 11 вычисления корректирующих отклонений производит вычисление корректирующих отклонений сварочной головки по осям Х и У покФормуламвХк = д; з 1 п(У;-У;1 У = д;соз (;- л 1,где Ь, - величина отклонения, измеренная датчиком по нормалик линии программного расположения датчика и головки;У; - текущий программный уголповорота вала;1 ю 6М, - запомненный угол поворотавала.В качестве датчика стыка можноиспользовать механический щуп илифотоголовку.Устройство работает следующим образом.В начальный момент времени в опе"ративное запоминающее устроиство 14вводятся в цифровой Форме начальныекоординаты датчика. После этогоосуществляется движение головки сдатчиком по заданной программе. В процессе движен, т в оперативное запоминающее устройство 15 записывают.ся текущие координаты датчика, отклонение и угол поворота, определенные в блоке 13 вычисления координат. Управление режимом записиосуществляется путем подачи через1коммутирующий элемент 21 сигнала отгенератора.32 возрастающего кода на 10 адресные входы оперативного запоминающего устройства 15. Текущие координаты датчика, отклонение и уголповорота подаются на информационныевходы оперативного запоминающего 15 устройства 15 через коммутирующийэлемент 19. Одновременно с движением головки производится квазинепрерывное ( с интервалом дискретизациивходных аналоговых сигналов) срав пение в компараторе 29 текущих значений координат головки со значениемкоординат датчика в начальный момент.При взаимном равенстве кодов текущих координат головки и значений,записанных в оперативном запоминающем устройстве 14, на выходе компаратора 29 появляется управляющийсигнал, который воздействует на.коммутатор 17, управляющий работой 30коммутирующих элементов 18-26. Коммутатор 17 дает команду" на прекраще"ние записи текущих значений координат датчика,.отклонения и угла поворота в оперативное запоминающее 35 устроиство 15. На этом заканчиваетнся первый цикл работы устройства.В следующем цикле работы устройства запись текущих значений координат датчика, отклонения и угла поворота производится через коммутирующий элемент 20 в .оперативное запоминающее устройство 16. Управление записью осуществляется аналогично первому циклу работы путем 45подачи на адресные входы оперативного запоминающего устройства 16сигнала от генератора 32 возрастающего цифрового кода через коммутирующий элемент 22. Одновременно каждое текущее значение координат головки Х и У, сравнивается вг Гкомпараторе 30 со значением координат датчика, записанным в оперативном запоминающем устройстве 15. Считываемые координаты датчика подаются на вход компаратора 30 через коммутирующий элемент 25 и схемуИЛИ 28, а управление адресом счи1199516 . 6координаты головки сравниваются скоординатами положений датчика, записанными в оперативное .запоминающееустройство 16. В последующих циклахкоррекция производится аналогично.При работе устройства время полного считывания информации из оперативных запоминающих устройств 15 и16 не должно превышать интервала1 О квантования входных сигналов, равного продолжительности цикла вычисления текущих координат головки идатчика в блоке 13 вычисления текущих координат.15 Втывания информации осуществляется с,помощью генератора 31 возрастающего цифрового кода через коммутирующий элемент 23, При взаимном равенстве кодов текущих значений координат головки Хг,. и У; и значения, записанного в одной из ячеек оперативного запоминающего устройя йства 15 Х; и У компаратор 30 открывает коммутирующий элемент 27 и соответствующие этим координатам величины отклонения и угла поворота подаются в блок 13 вычисления корректирующих отклонений,и далее через кодо-импульсный преобразователь 12 на корректирующий привод 10. В оперативном запоминающем устройстве 14 в начале второго цикла через коммутирующий элемент 18 записываются координаты датчика Х , У , соответа аеф ы ствующие его положению в момент начала второго цикла. Окончание второго цикла, аналогично как и первого, происходит при программном перемещении головки в точку положения датчика в начальный момент циклаВ следующем цикле работы устройства запись текущих координат датчика, отклонения и угла поворота вновь производится в оперативное запоминающее устройство .15, а текущие Таким образом, тактовый интервал генератора 32 возрастающего кода равен продолжительности интервала квантования входных сигналов, а тактовый интервал генератора 31 равен времени, необходимому для считывания информации по одному адресу оперативного запоминающего устройства.Применение устройства обеспечи вает коррекцию. программной траектории с радиусам кривизны Кс/2, где Й- расстояние между электродом и датчиком. При этом точность коррек ции не зависит от кривизны траектории и определяется, в основном точностью датчика стыка.7768/6 ТиражВНИИПИ Государстпо делам ивоб113035, Москва,.Ж у 4