Устройство для сварки

(1 Ю (111 598 51) 4 В 23 К 9/10 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТПРИ ГННТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЬСТВ А ВТОРСКОМУ СВИ тво СССР О, 1986ай эл(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВАРКИ(57) Изобретение относится к автоматизации дуговой сварки. и может бытьиспользовано при сварке неповоротных стыков труб неплавящимся электродом. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей засчет работы устройства при импульсном режиме горения дуги. Устройство Изобретение относится к области автоматизации дуговой сварки, а именно к автоматизации сварки не- поворотных стыков труб неплавящимся электродом, и может быть использовано при сварке трубопроводов.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет работы при импульсном режиме горения дуги.На чертеже представлена функциональная схема устройства.Устройство содержит датчик 1 напряжения дуги, первый задатчик 2 напряжения дуги, выходы которых подключены к входам первого компаратора 3, привод 4 вращения планшайбы, привод 5 поступательного перемещения планшайбы по оси Х, привод 6 поступательного перемещения планш бы по оси У, первый 7 и второй 8 едля сварки содержит датчик напряжения дуги, первый задатчик напряжения дуги, компаратор, привод вращения планшайбы, приводы поступательного перемещения планшайбы поосям Х и У и два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. Дополнительно в него введены второй задатчик напряжения,второй компаратор, элемент НЕ, двасчетчика, два элемента ИЛИ, два элемента И, элемент задержки, блок памяти, третий счетчик и генератор.Устройство обеспечивает постоянствоскорости сварки и перпендикулярностьэлектрода к поверхности свариваемого иэделия. 1 ил. менты ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, последовательно соединенные второй задатчик9 напряжения, второй компаратор 10,элемент НЕ 11, последовательно со-.единенные первый счетчик 12, первыйэлемент ИЛИ 13, первый двухвходовыйэлемент И 14, последовательно соединенные второй счетчик 15, второй элемент ИЛИ 16, второй двухвходовый элемент И 17, последовательно соединенные третий двухвходовый элемент ИЛИ18, элемент 19 задержки, выход которого подключен к входам разрешенияпредустановки первого 12 и второго15 счетчиков, блок 20 памяти, третийсчетчик 21 и генератор 22 импульсовпервый выход которого подключен квторому входу первого элемента И 14,второй выход - к второму входу второго элемента И 1/, третий выходк входам третьего счетчика 2 1 ипривода 4 вращения планшайбы,КБ-триггер 23, выход которого подключен к первым входам первого 7 и второго 8 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которых подключены соответственно к входам управления реверсом привода 5 поступательного перемещения план- шайбы по оси Х и привода 6 поступательного перемещения планшайбы по оси г.Выход элемента НЕ 11 соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ 18 и с Б-входом КБ-триггера 23. Выход первого компаратора 3 соединен с вторым входом третьего элемента 18 ИЛИ и с К-входом КБ-триггера 23. Выход третьего счетчика 21 соединен с адресным входом блока 20 памяти, первый выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7, второй выход соединен с вторым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8, Третья и четвертая группы выходов блока 20 памяти соединены соответственно с входами предустановки первого 12 и второго 15 счетчиков, Пятая группа выходов блока 20 памяти связана с адресным входом управления частотой генератора 22 импульсов. Вход второго компаратора 10 связан с выходом датчика 1 напряжения дуги, Выходы элементов И 14 и 17 подключены соответственно к входам приводов 5 и 6 поступательного перемещения планшайбы по осям Х и У, входам счетчиков 12 и 15.Датчик 1 напряжения дуги аналоговый и подключен к источнику сварочного тока. Задатчик 2 напряжения дуги аналоговый и выполняет функции эадатчика верхнего предельного напряжения дуги. Задатчик 9 напряжения дуги аналоговый и выполняет функцию задатчика нижнего предельного уровня напряжения дуги. Компараторы 3 и 10 формируют сигнал логической единицы на выходе в случае превышения напряжением дуги заданного уровня, в противном случае сигнал на выходе компараторов - ноль. Привод 4 вращения планшайбы шаговый и производит вращение электрода относительно свариваемой трубы со скоростью сварки, Конструкция планшайбы и размещение электрода на ней могут быть произвольными.Привод 5 поступательного перемещения 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 планшайбы по оси Х шаговый реверсивный. Привод 6 поступательного перемещения планшайбы по оси г шаговыйреверсивный.Приводы 5 и 6 осуществляют центрирование планшайбы относительносвариваемой трубы в автоматическомрежиме, стабилизируя длину дуги,Элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7 и 8выполняют функции программируемыхинверторов. Выходной сигнал триггера 23 инвертируется элементомИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7 при повороте планошайбы с электродом на 90-270 путемзадания единичного сигнала на первом выходе блока 20 памяти. Соответственно при положении электрода0-90 и 270-360 сигнал триггера23 не инвертируется элементом ИСЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7 и сигнал на первом выходе блока 20 памяти - нулевой. Аналогично для привода 6 выходной сигнал триггера 23 не инвертируетсяопри положении электрода от 0 до 180и инвертируется при положении 180 -о360 , соответственно выходной сигнал на втором выходе блока 20 памяти - нулевой или единичный, а функции инвертора выполняет элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8.Необходимость программированияинвертирования выходного сигналатриггера 23 определяется тем, чтонаправление коррекции положения планшайбы зависит от длины дуги заданной величины. При нахождении электрода снаружи свариваемой трубы поооси Х в положении 0 привод 5 должен перемещать электрод с планшайбой в отрицательном направленииоси Х, приближая его к изделию, а воположении 180 " в положительном на"правлении, также приближая его к из"делию.Элемент НЕ 11 выполняет функциюинвертора выходного сигнала компаратора 10, и, таким образом, на выходеэлемента ИЛИ 18 - единичный сигналв том случае, если напряжение дугивыходит за пределы как верхнего,так и нижнего уровня, в противномслучае на выходе элемента ИЛИ 18 нулевой сигнал. Счетчики 12 и 15вычитающие и имеют входы предуста-.новки,Элемент ИЛИ 13 имеет количество входов, определяемое разрядностью счетчика 12, и фиксирует нуле 1459842вое состояние счетчиков, определяя конец отработки заданного числа импульсов приводом Х. Аналогичные функции выполняет элемент ИЛИ 16.Элемент 19 задержки задерживает единичный сигнал с выхода элемента ИЛИ 18 на время, необходимое для записи в счетчики 12 и 15 чисел импульсов отработки, соответствующих положению электрода планшайбы.Блок 20 памяти выполнен в виде ПЗУ, работающего в режиме постоянного считывания. В зависимости от адреса, определяемого выходным кодом счетчика 21, на первом и втором выходах блока 20 устанавливаются нулевые или единичные сигналы, определяющие направление отработки приводами Х и У возмущений по длине дуги.Например, если счетчик 21 имеет 32 состояния, то с 1-го по 8-е состояние счетчика включительно сигналы на первом и втором выходахблока 20 памяти - соответственно 0и 0; с 9-го по 16-е состояние - 1и О; с 17-го по 24-е - 1 и 1; с 25-гопо 32-е - 0 иКаждому состоянию счетчика 21соответствует угол поворота планшайбы с электродом и величина кода отработки приводами 5 и 6, котораяустанавливается, соответственно натретьей и четвертой группах выходовблока 20. Величина кода отработкиопределяется зоной нечувствительности, т.е. разностью между верхним (нижним) уровнем и максимальным(минимальным) напряжением в импульсе для заданной длины дуги, Величина кода отработки задается в функциикосинуса угла поворота планшайбыдля счетчика 12 и в функции синусадля счетчика 15,Генератор 22 импульсов имеет тривыхода, каждый с программируемой частотой, и выполнен в виде задающегогенератора постоянной частоты с тремя программируемыми делителями частоты, при этом первый делитель частоты определяет частоту импульсов,поступающих на вход счетчика 21 ина вход привода 4 планшайбы, и, следовательно, угловую скорость вращения планшайбы с электродом относительно трубы (скорость сварки), второй и третий делители частоты опре 5 10 15 20 25 303540 деляют частоту импульсов, поступающих на приводы 5 и 6, и, следовательно, скорость и направление отработки. Эти частоты программируют в функции квадрата косинуса угла поворота для привода 5 и в функции квадрата синуса угла поворота план- шайбы с электродом для привода 6, Таким образом, результирующая скорость отработки возмущения по длине дуги одновременно двумя приводами 5 и 6 сохраняется приблизительно постоянной, при этом направление отработки соответствует радиальному перемещению электрода.Коды заданной частоты поступают на делители частоты генератора 22 импульсов с пятой группы выходов блока 20 памяти.КЯ-триггер 23 фиксирует направление отработки возмущения по длине дуги: при отработке и перемещении электрода от изделия выходной сигнал триггера 23 единичный, при отработке к изделию - нулевой.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии электрод с планшайбой находится в нулевом положении по оси Х, на заданном расстоянии от поверхности свариваемой трубы. Все счетчики и триггер 23 находятся в нулевом состоянии, Послезажигания дуги фактическое напряжение дуги в импульсе и паузе сварочного тока сравнивается с верхним и нижним заданными пределами, устанавливаемыми посредством задатчиков перед сваркой для конкретного,режима сварки и заданной длины дуги,При выходе напряжения дуги за ус" тановленные пределы вследствие отклонения длины дуги, что может быть вызвано, например, эксцентриситетом свариваемой трубы и планшайбы,оваль. ностью трубы или неточной начальной установкой вылета электрода, на выходе компаратора 3 или на выходе элемента НЕ 11 формируется сигнал логической единицы, который через элемент ИЛИ 18 и элемент 19 задержки поступает на вход разрешения предустановки счетчиков 12 и 15, В результате в счетчики 12 и 15 записываются числа импульсов отработки по координатам Х и У, Например, в исходном положении электрода при наличии разрешающего единичного сигна 145984250 ла в счетчик 12 записывается двоичный код, соответствующий 10 импульсам отработки, в счетчик 15 - нулевой код, соответствующий нулю импульсов отработки, Далее с генератора 22 импульсов по первому выходу с заданной частотой начинают поступать импульсы на шаговый привод вращения планшайбы и на счетчик 21 угла поворота, который может быть выполнен, например, в виде последовательно соединенных делителя частоты и двоичного счетчика.Планшайба с электродом начинает вращаться против часовой стрелки со сварочной скоростью, и КБ-триггер 23 устанавливается либо в нулевое, либо в единичное состояние, в зависимости от того, больше или меньше фактическое напряжение дуги соответственно максимального (в паузе) или минимального в импульсе) напряжения дуги.При этом выходной сигнал КБ-триггера определяет направление отработки приводами 5 и 6 возмущения по длине дуги в сторону уменьшения отклонения длины дуги от заданного значения. Отработка отклонения производится одним из приводов 5 или 6 или двумя приводами 5 и 6 одновременно в радиальном направлении в эависимости от положения электрода. Например, в исходном положении отработка производится приводом 5 пооси Х. После приближения электродак границам заданной длины дугинапряжение дуги оказывается в заданных пределах, однако КБ-триггер сохраняет заданное направление отработки. Это приводит к .тому, что электрод продолжает движение в прежнем направлении до обнуления счетчиков 12 и 15. При этом на выходахэлементов ИЛИ 13 и 16 формируютсянулевые сигналы, закрывающие посредством элементов И 14 и 17. дальнейшее прохождение импульсов на приводы 5 и б и на счетчики 12 и 15. Врезультате электрод останавливается посередине зоны нечувствительности, что устраняет перерегулирование. Наличие в схеме устройстваКБ-триггера 23 позволяет запоминатьсостояние движения электрода в требуемом направлении, так как в импульсном режиме напряжение, цуги зависит не только от длины дуги, но 5 10 15 го 25 30 35 40 45 и от величины сварочного тока, и, следовательно, отсутствие этого эле" мента приводило бы к периодическому прекращению отработки иэ-эа естественного изменения напряжения дуги и, в конечном счете, к ухудшению качества регулирования.По мере поворота планшайбы из блока 20 памяти на входы предустановки счетчиков 12 и 15 поступают необходимые величины кодов отработки, задающих перемещение электрода приводами 5 и 6 в радиальном направлении на заданное расстояние, соответствующее половине заданной зоны нечувствительности длины дуги. В случае выхода длины дуги за установленные пределы эти коды записываются в счетчики по сигналам разрешения предустановки с элемента 19 задержки, При этом устанавливается номинальная длина дуги для заданного импульсного режима.С целью уменьшения времени регулирования и минимизации ошибки по скорости сварки в процессе регулирования частоты отработки приводов 5 и 6 программируются посредством блока 20 памяти в зависимости от состояния счетчика 21 угла поворота планшайбы с целью перемещения электрода в радиальном направлении, на 1пример, в функции сов" для привода 5 и зп( для привода б, где Ч угол поворота планшайбы против часовой стрелки от оси Х.Устройство позволяет .сваривать трубы в импульсном и непрерывном режимах горения сварочной дуги, В последнем случае задается меньшая по сравнению с импульсным режимом величина зоны нечувствительности, причем отработка возмущений по длине дуги в процессе поворота планшайбы производится непрерывно. При этом увеличивается точность регулирования дины дуги. Формула изобретения Устройство для сварки, содержащее датчик напряжения дуги с задатчиком напряжения дуги, выходы которых подключены к входам первого ком. паратора, привод вращения планшайбы, привод поступательного перемещения планшайбы по оси Х, привод поступательного перемещения планшайбы по9 145 оси У, первый и второй элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, о т л и ч а ю щ е - е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены второй задатчик напряжения, второй компаратор, элемент НЕ, три счетчика, три элемента ИЛИ, два элемента И, элемент задержки, блок памяти, генератор импульсов, КБ-триггер, при этом входы второго компаратора связаны.с выходами второго задатчика напряжения и датчи- ком напряжения дуги, а выход - с эле" ментом НЕ, выход первого счетчика через первый элемент ИЛИ связан с первым входом первого элемента И, выход второго счетчика через второй элемент ИЛИ связан с первым входом второго элемента И, выход элемента НЕ связан с Б-входом КБ-триггера и через третий элемент ИЛИ и элемент задержки с входами разрешения предустановки первого и второго счетчиков, первый и второй выходы генератора импульсов связаны соответственно с вторыми входами первого и второго элементов И, третий выход гене-, ратора импульсов связан с входом тре. -9842тьего счетчика и с входом приводавращения планшайбы, выход первогокомпаратора связан с вторым входом 5третьего элемента ИЛИ и К-входомКБ-триггера, выход которого связанс первыми входами первого и второгоэлементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы ко"торых связаны соответственно с входами управления реверсом приводовпоступательного перемещения планшайбы по осям Х и У, выход третьегосчетчика связан с адресным входомблока памяти, первый и второй выходы 15 которого связаны соответственно свторыми входами первого и второгоэлементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, третий ичетвертый выходы блока памяти связаны соответственно с входами пред О установки первого и второго счетчиков, пятый выход блока памяти связан с входом управления частотой генератора импульсов, выходы первогои второго элементов И связаны соот ветственно со счетными входами первого и второго счетчиков и с вторыми входами приводов поступательного перемещения планшайбы пр осямХ, У.