Устройство для автоматического направления электрода по стыку свариваемых деталей

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 94 В 23 К 9 ЕНИЯ ИС ИЗО СВИДЕТЕПЬС АВТОР а хе- еойрезсхемы в то. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(56) Авторское свидетельство СССР 9 872093, кл. В 23 К 9/О, 1979.Авторское свидетельство СССР 9 856709, кл. В 23 К 9/О. 979. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО НАПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА ПО СТЫКУ СВАРИВАЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ, содержащее излучатель света, последовательно включенные сканирующий по окружности фотодатчик и формирователь импульса стыка, выход которого связан с В -входом первого триггера, Я -вхоходом второго триггера и первым входом первой схемы И, генератор тактовых импульсов, подключенный к первому входу второй схемы И и второму входу первой схемы И,блок управления приводом перемещения сварочной горелки относительно оси стыка, строб-генератор, первый выход которого связан с 8 -входом первого триггера, прямой выход которого связан со вторым входом первой схемы И, а инверсный - с н -входом второго триггера, при этом второй выход строб-генератора связан с первым входом регистра сдвига, инверсный выход второго триггера связан с треть. им входом второй схемы И, выход которой связан с первым входом схемы ИЛИ, выход первой схема И через делитель на два связан с вторым входом схемы ИЛИ, выход которой связан с вторым входом регистра сдвига, выход регистра сдвига и вы.ЯО 1207678 ход буферного регистра связаны свходами схемы сравнения, о т л и чю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества сварки за счет повышения точности слежения эа стыком, устройство дополнительно содержит третий, четвертый и пятый триггеры, третью, четвертую и пятую схемы И, делитель и вторую схему ИЛИ,причем-вход третьего триггерасвязан с первым выходом строб-генератора, его 8 -вход - с вторым выходом строб-генератора, прямой выход связан с первым входом третьейсхемы И, ь -входом пятого триггера,третьим входом регистра сдвига нпервым входом блока управленияприводом, инверсный выход третьеготриггера связан с вторым входомблока управления приводом и первымвходом пятой схемы И, второй входтретьей схемы И связан с выходомформирователя импульса стыка, а еевыход - с 5 -входом четвертого тригера, прямой выход этого триггерасвязан с-входом пятого триггера, прямой выход которого связан спервым входом четвертой схема И ивторым входом пятой схемы И, инверсный выход пятого триггера связан с вторым входом четвертой схемы И, третьи входы четвертой ипятой схем И связаны с выходом сма сравнения, выход четвертой схмы И связан с первым входом вторсхемы ИЛИ,выход пятой схемы И чеделитель связан с вторым входомИЛИ,выход которой связан с третьимвходом блока управления приводом,ход четвертого триггера связан срым выходом строб-генератора.ку,5Целью изобретения является повышение качества сварки за счет повы-шения точности слежения за стыком.Сущностью изобретения являетсяформирование дополнительного управляющего сигнала, подаваемого наприводпоперечного перемещения сварочной горелки при формировании сигнала стыка сканирующим по окружности фотодатчиком, При пропаданиисигнала стыка в передней полуокружности сканирования схема перекоммутируется на формирование управляющего сигнала при сканировании стыка задней полуокружностью.На. Фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2схема сканирования фотодатчика; нафиг.3 - диаграммы напряжений на выходах отдельных узлов устройства.Устройство состоит из излучателя 1 монохроматического света,расположенного под углом к стыкутак, что образует около него освещенную площадку, сканирующегоЗОпо окружности фотодатчика 2, расположенного на расстоянии 15-20 см отповерхности свариваемого материала, Формирователя 3 импульса стыка, строб-генератора 4, двух В-триггеров, 5 и 6, причем К-вход первого 5 и 8-вход второго 6 триггеров подсоединены к выходу Формирователя 3 импульса стыка, 5-вход первого триггера 5 подключен к первому выходу строб-генератора 4, а 40К-вход второго триггера 6 - кнулевому выходу первого триггера 5,первой и второй схем И 7 и 8,входы первой из которых соединены сединичным выходом первого триггера5, нулевым выходом (О-выход) второготриггера 6 и выходом генератора 9 так.товых импульсов, подключенноготакже к двухвходовой схеме И 8, выход которой подключен к делителю 10на два, первой схемы ИЛИ 11, первыйвход которой соединен, с выходомтрехвходовой схемы И 7 непосредственно, а второй - с вьйодом двухвходовой схемы И 8 через делитель 10Бна два, регистра 12 сдвига, входкоторого соединен,с выходом схемыИЛИ 11, а его шина "Сброс" подсоеди 15 20 12076Изобретение относится к автоматизации сварочных процессов, в частности к устройствам для автоматического направления электрода по сты 78 2иена к второму выходу строб-генератора 4 и единичному выходу триггера буферного регистра 13 и схемы 14 сравнения, третьего 15, четвертого 16 и пятого 17 дополнительных Юь-триггеров третьей, четвертой и пятой схем И 18-20, второй схемы ИЛИ 21, делителя 22 и блока 23 управления приводом 24 перемещения сварочной горелки 25 относительно оси стыка.Устройство работает следующим образом.Световой поток, созданный излучателем 1. попадает на сканирующий по окружности Фотодатчик 2, на выходе которого вырабатывается сигнал, пропорциональный коэффициенту отражения свариваемого металла. В формирователе 3 импульса стыка этот сигнал усиливается и преобразуется в прямоугольный импульс, длительность которого пропорциональна ширине зазора между свариваемыми кромками. Импульсом стробгенератора в момент времени, соответствующий точкена фиг.2. триггер 5оустанавливается в единичное состояние, а триггер 15 - в нулевое состояние, и сигналы с генератора 9 тактовых импульсов через первую схему И 7 и схемы ИЛИ 1 проходят в регистр 12 сдвига. При появлении импульса стыка его передним фронтом второй триггер 6 устанавливается в единичное состояние и его Я-вьгход закрывает схему И 7. Сигналы с генератора тактовых импульсов проходят в этом случае через вторую схему И 8, делитель 10 на два и схему ИЛИ 11 на вход регистра 12 сдвига, причем количество их пропорционально половине длительности импульса стыка. Задним фронтом импульса стыка триггеры 5 и 6 устанавливаются в нулевое состояние и сигналы с генератора 9 тактовых импульсов не проходят в регистр 12 сдвига. Таким образом, в регистре 12 сдвига записывается информация о положении осевой линии стыка. В буферном регистре 13 записана постоянно информация о положении центра сканирования. В схеме 14 сравнения определяется сигнал рассогласования, пропорциональный величине отклонения оси стыка от положенияцентра сканирования.45 50 55 Если импульс стыка обнаруженна участк е й о - з (фиг. 2) при сканированиифотодатчика 2 по окружности, то сигнал рассогласованиясо схемы сравнения подается черезоткрытую схему И 19 и схему ИЛИ 21на вход блока 23 управления приводом24 перемещения сварочной горелки 25относительно оси стыка, Привод 24отрабатывает рассогласование, и горелка 25 устанавливается точно надосью стыка.Если вследствие нулевого зазораили технологической прихватки импульс стыка не обнаружен при движении фотодатчика 2 по участкуто управление осуществляется поимпульсу стыка, который формируется в полупериод сканированияПри этом сигналом с единичноговыхода пятого триггера 17 открывается пятая схема И 20, которая приналичии импульса стыка в полупериод 10 - 1 закрыта. В результате сигнал рассогласования поступает через открытую схему И 20, делитель22 и схему ИЛИ 21 в блоке 23 управления приводом 24 коррекции положения сварочной горелки относительностыка. Делитель 22 введен в схему,чтобы исключить резкие скачки припереходе на управление по импульсустыка, формируемому в полупериодС. С помощью делителя 22 подача на блок 23 управления сигнала рассогласования, получаемогов точке Ь (фиг.2), как бы "растягивается" во времени и сварочная горелка двигается по прямой 48, аппроксимирующей практически неконтролируемый участок с нулевым зазоромили технологической прихваткой. Вделителе 22 число импульсов, пропорциональное величине рассогласования в точке В, делится на 11, где2 йк(Вск- Радиус сканированияьИфотодатчика 2, а ЬП - шаг сканирования, т.е. расстояние, которое проходит фотодатчик вдоль оси сканирова-,ния эа один период),При появлении импульса стыка впервый полупериод сканирования, т,е.на участке й - йз , схема И 20 сигналом с триггера 17 закрывается и .управление ведется по импульсу стыка, определяемому на участке 1 цчерез открытую схему И 19 и схемуИЛИ 21. Поскольку в процессе сканированияфотодатчик 2 на участке движетсяпоперек стыка в одном направлении,а на участке й - йз.в другом, тоТдля управления приводом 24 коррекцииположения сварочной горелки 25 необходимо на одном из участков изменить знак сигнала Рассогласования напротивоположный, что осуществляется 1 О в блоке 23 управления с помощьютретьего триггера 15, нулевой иединичный выходы которого подключены к блоку 23 управления. Блок управления 23 стандартный и представляет собой обычную схему управленияшаговым двигателем и состоит израспределителя импульсов и усилителей мощности, подключенных к соответствующим обмоткам управления шагового двигателя привода 24 коррекции положения сварочной горелки 25.Сигнал рассогласования на участкеподается на привод с темзнаком, который определен в схеме 25 14 сравнения, а сигнал рассогласования на участке 1- 10 подается изблока 23 управления на привод 24 спротивоположным знаком. Обнулениерегистра 12 сдвига при управлениина участке 1 - 1 осуществляется передним фронтом импульса с единичноговыхода триггера 15.Таким образом, предлагаемое уст"ройство для автоматического направления электрода по стыку позволяетвести сварочную горелку по серединестыка свариваемых кромок, причемнезависимо от наличия нулевых за,зоров и технологических прихваток,величина которых не превышает сканирования фотодатчика, что позволяетзначительно повысить качествоЭсварных соединений и уМеньшить обьемподготовительных операций при подготовке деталей к сварке, так как требования к обработке кромок свариваемых деталей в этом случае могут быть невысокими.В качестве базового образца выбран сварочный робот модели 111 А,выпускаемый экспериментальным заводом ВИСП г.Киев, имеющий систему программного направления электрода по стыку. Недостатком этого робота является то, что управление перемещением сварОчной горелки осуществляется по жесткой программе, которая готовится до начала сварки без учета реального положения каждого нового, 120767,8свариваемого изделия, Неточная установка и фиксация свариваемых деталей, изменения пространственного положения стыка приводят к неточномуведению сварочной горелки по стыкуи, соответственно, к браку. Оснащение робота предлагаемой системой управления перемещением сварочнойгорелки относительно стыка позволяет исключить ряд вычислительныхустройств, повысить точность ведения сварочной горелки по стыку чнадежность работы и, как следствие,повысить качество свариваемых деталей. Кроме того, предлагаемое устройство позволяет автоматически направить сварочную горелку по стыкунезависимо от конфигурации шва иточности обработки кромок и уменьшить время, необходимое для проведения подготовительных операций длсварки деталей.1207678 ие Составитель В,ПокровскийТехРед Т,Дубинчак орректор, А.Тяскоктор Т.Парфенов каз 126/ дписно Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проек 4 ТиражНИИПИ Государственного к по делам изобретений 3035, Москва, Ж, Ра 000тета СССРткрытийкая наб д. 4