Устройство для автоматической сварки

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. свид-ву Союэ Советскик Сеиалистииескик Респубве(22) Заявлено 01.0876(21) 2393163/25-27 с присоединением заявки Йо 2394179/27 Р 2410603/27 Р 2415957/27Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий,75.03 (088,8) Дата опубликования описания 1509,79(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ Изобретение относится к области сварки и может быть использовано в устройствах автоматического регулирования сварочных процессов при сварке короткой дугой,Известно устройство для автоматического регулирования сварочных процессов с использованием вспомогательного датчика 1.Недостатком известного устройства является то, что оно, позволяя регулировать расстояние от электрода до изделия, не может быть использовано для регулирования других параметров - угла наклона электрода к изделию, блуждания дуги и т,д.о Известно устройство, предназначенное для регулирования различныхсварочных параметров и содержащеерегулируемый источник питания с измерительным шунтом в сварочной цепи, сварочную горелку с соплом имеханизмами ее наклона и подъема,датчик режима и блок управления режимо , подключенный через усилительк испонительному механизму 2.В этом устройстве датчиком состояния процесса является напряжение на дуге,Недостатком такого устройстваявляется то, что изменение напряжения на электроде не всегда однозначно определяет расстояние от электрода до изделия, а может изменятьсятакже эа счет удаления дуги при ееблуждании,Целью изобретения является облегчение возможности съема различнойтехнологической информации при сварке короткой дугой.Поставленная цель достигаетсятем, чу в предлагаемом устройстведатчик выполнен в виде двойного 15 электрического зщеда, закрепленногона сопле сварочной горелки с помощьюхомута квазисимметрично относительнооси горелки и состоящего из прово"дящих пластин, охватывающих сопло 20 горелки по образующей с наружной ивнутренней стороны рабочего отверстия.При этом датчик может иметь однуили несколько пар пластин в зависи мости от того, какая информация требуется оператору.Пластины датчика ориенТированыпо направлению стыка, на входе блока управления установлено нагруэоч ное сопротивление с;регулируемой3средней точкой, концы которого соединены с пластинами датчика, а средняя точка подключена к свариваемомуизделию,С целью определения угла наклонаэлектрода, в блок управления введенфильтр нижних частот, подключенныйвходом к концам нагрузочного сопротивления, а выходом - к усилителю.С целью уменьшения блуждания дуги в блок управления введены последовательно соединенные устройстводля извлечения квадратного корня,подсоединенное входом к концам нагрузочного сопротивления, и дифференцирующее устройство, подсоединенноевыходом к усилителю, а в качествеисполнительного механизма в устройство введен регулятор сварочноготока.Для регулирования дугового промежутка пластины датчика ориентированы поперек стыка и закорочены между собой, нагрузочное сопротивлениеподключено одним концом к общей точке пластин датчика, а другим - к изделию, При этом в блок управлениявведен компаратор, одним входом подключенный к датчику, а другим - кпотенциометру, включенному параллельно шунту, установленному в сварочной цепи.На фиг, 1 представлена конструкция и крепление датчика предлагаемого устройства; на фиг. 2 - вариант устройства для регулирования угла наклона электрода к изделию; на фиг. 3 - вариант устройства, предназначенного для уменьшения блуждания дуги; на фиг, 4 - вариант устройства, предназначенного для регулировки межэлектродного зазора двойного зонда.Пластинчатые электроды двойногозонда 1 закреплены на сопле 2 сварочной горелки в верхней части хомутом3, так что остаются электрическиизолированными один от другого, а внижней части закреплены, например,путем загиба во внутрь сопла 2 так,что электрод касается торца и внутренней поверхности сопла. Сопло удерживает электрод зонда в фиксированном положении, является для него держателем, допускает возможность введения зонда в плазму дуги 4 в большой или меньшей степени поворотом сопла так, что электрод касается торца и внутренней поверхности сопла. Сопла обычно имеет резьбу для соединения с корпусом горелки. Изменять положение зонда можно увеличением или уменьшением вылета электрода 5 регулятором (установленным на любой сварочной горелке), Чувствительной частью электрода зонда является конец электрода, находящий 85453 10 20 25 30 35 40 45 50 При наклоне верхней части горелки вперед по отношению к движению горелки сигнал на переднем электроде зонда увеличивается, а на заднем соответственно уменьшается. Сигнал двойного зонда, равный разности сигналов электродов зонда, сс)стоит из множества составляющих: постоянной, низкочастотной и высокочастотной, Постоянная составляющая определяется скоростью сварки, Она компенсируется установкой средней точки сопротивления 7. Низкочастотная составляющая, слабо изменяющийся сигнал, является полезным сигналом. Вы 55 60 65 ся на торце выходной части горелкии на внутренней поверхности сопла.В случае варианта устройства,предназначенного для регулированияугла наклона электрода к иэделию,на сопле 2 сварочной горелки установлен датчик положения горелки -двойной зонд 1 симметрично оси рабочего электрода 5, выше дугового промежутка и сориентирован вдоль стыкаизделия б. Двойной зонд соединенс нагрузочным сопротивлением 7, имеющим регулируемую среднюю точку.Последняя подсоединена к одному изэлектродов, Сопротивление 7 подщпючено к последовательно соединеннымфильтру 8 нижних частот, усилителю9 и исполнительному механизму 10,Электрическая дуга 4 горит междуэлектродом 5 и изделием б.В варианте устройства, предназначенного для уменьшения блужданиядуги, нагрузочное сопротивлениеподключено к последовательно соединенным устройству 11 для извлеченияквадратного корня из величины сигнала зонда, дифференцирующему устройству 12, усилителю 9 и регулятору 13сварочного тока источника 14 питания.В варианте устройства, предназначенном для регулировки межэлектродного зазора, нагрузочное сопротивление 7 подключено на вход блока последовательно соединенных компаратора 15, усилителя 9 и исполнительногомеханизма 1 б перемещения сварочнойгорелки вверх-вниз,На второй вход компаратора 15подан сигнал с шунта 17 через регулируемый потенциометр 18, Мунт находится в цепи источника 14Сварочныйток устанавливается регулятором 13,Работа устройства (вариант нафиг. 2) осуществляется следующим образом.Сигналы, получаемые на электродах зонда при зажженной дуге и расположении горелки, например, перпендикулярно поверхности изделия, постоянной скорости сварки, должны бытьравны нулю, Для этого устанавливаютнуль сигнала нагрузки подбором положения средней точки сопротивления 7,сокочастотная составляющая вызывается дискретным перемещением пятнадуги в процессе сварки в хвост ванны и является помехой для предлагаемого варианта устройства. Сигналдвойного зонда фильтруется фильтром 8, так что на усилитель 9 проходит только ее низкочастотная составляющая. Усилитель 9 усиливаетполезный сигнал до величины, достаточной для приведения в действиеисполнительного механизма 10. Последний отрабатывает сигнал до нулевого значения, поворачивая горелкув противоположную изменению сигналасторонуРабота варианта устройства, изображенного на фиг. 3, осуществляетсяследующим образом.В процессе сварки движущейсядугой при дискретных и случайныхперемещениях пятна дуги в направлении хвоста ванны происходит изменение сигнала двойного зонда 1. Сигналпропорционален квадрату смещенияпятна дуги от точки пересечения осирабочего электрода с плоскостью свариваемого изделия (в диапазоне угловотклонения дуги 0-10 ),оПеремещением средней точки сопротивления 7 устанавливают сравнительное равенство сигналов электродовзондов при отключенной скорости дви- ЗОжения горелки.В процессе сварки движущийся дугой сигнал двойного зонда преобразуется устройством 11 в сигнал, пропорциональный величине смещения пятна 35дуги, и затем дифференцирующим устройством 12 в сигнал, пропорциональный скорости смещения пятна дуги,Сигнал с выхода дифференцирующегоустройства 12 через усилитель 9 поступает в регулятор 13 тока сваркиисточника 14 питания.Регулятор 13 изменяет ток сваркиисточника 14, так что с увеличениемсигнала на выходе дифференцирующего 45устройства 12 уменьшается токсвар"ки, с уменьшением сигнала - увеличивается. Глубина регулировки токаустанавливается опытным путем.Выбором глубины регулировки токаможно добиться существенного уменьшения чешуйчатости, подреэов и вероятности появления внутренних дефектов Ю швах.Улучшается качество сварных соединений, обеспечивается возможностьувеличения скорости сварки,Для регулирования междуэлектродного зазора (вариант на фиг, 4)электроды зонда ориентируют поперекстыка. Это вызвано тем, что зонд 60чувствителен к отклонениям дуги всторону его электродов, При сваркеобычно не наблюдается боковых отклонений, тогда как отклонение дугив сторону хвоста ванны является ес тественным явлением при сварке всреде защитных газов. Необходимоэлектроды зонда располагать перпендикулярно наиболее вероятным отклонения сварочной дуги, т.е. перпендикулярно направлению стыка. Тогдасигнал зонда становится независимымот отклонения дуги в сторону хвоставанны. Напряжение ча сопротивлении 7зонда подается на один иэ входов ком"паратора 15, сравнивается с опорнымсигналом, поступающим на второй еговход,Разностный сигнал усиливаетсяусилителем 9 и поступает на исполнительный механизм 16, В соответствии с разностным сигналом приводится в движение сварочная горелка всторону уменьшения или увеличениямеждуэлектродного зазора, а следовательно, напряжения на зонде относительно изделия, так что разностный сигнал уменьшается до минимума, близкого к нулю.Так как сигнал зонда слабо зависит от отклонений дуги в сторонухвоста сварочной ванны повышаетсяточность поддержания заданного междуэлектродного зазора по сравнению сустройствами, использующими в качестве сигнала напряжение на дуге,Опорный сигнал в предлагаемомустройстве формируется из напряжения на шунте 17 и подключенногопараллельно ему регулируемого потенциометра 18, Величина опорного сигнала соответствует величине междуэлектродного зазора, устанавливается положением ползунка потенциометра 18,С изменением тока сварки, например при импульсной сварке, изменяются пропорционально сигнал зондаи опорный сигнал, в то же время навыходе компаратора 15 сигнал остается стабильным.Предлагаемое устройство позволяет достаточно просто получать информацию о различных технологических параметрах при сварке короткой дугой и воздействовать на этипараметры с целью их стабилизацииили регулирования.Оно обладает более широкими возможностями и позволяет осуществлятьрегулирование с большей точностью,чем в случае, когда в качестве датчика использовано напряжение на дуге, а следовательно, позволяет повысить качество сварки.Формула изобретения1,устройство для автоматической сварки, содержащее регулируемый ис- точник питания с измерительным шунтом в сварочной цепи, сварочную горелку с механизмами ее наклона иподъема, датчик режима и блок управления режимом, подключенный через усилитель к исполнительному механизму, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью облегчения возможности сьема различной технологической информации при сварке короткой дугой, датчик выполнен в виде двойного электрического зонда, закрепленного на сопите сварочной горелки с помощью хомута квазисимметрично относительно оси горелки и состоящего из проводящих пластин, охватывающих сопло горелки по образующей с наружной и внутренней стороны рабочего отверстия.2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что пластины датчика ориентированы по направлению стыка, на входе блока управления установлено нагрузочное сопротивление с регулируемой средней точкой, концы которого соединены с пластинами датчика, а средняя точка подключена к свариваемому изделию.3. Устройство по пп.1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью. определения угла наклона электрода, в блок управления введен фильтр нижних частот, подключенный своим входом к концам нагруэочного сопротивления, а выходом - к усилителю." 4. Устройство по пп.1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с 685453целью уменьшения блуждания дуги,в блок управления введены последовательно соединенные устройство дляизвлечения квадратного корня, подсоединенное входом к концам нагрузочного сопротивления, и дифференцирующее устройство, подсоединенное выходом к усилителю, при этомв качестве исполнительного механизма в устройство введен регуляторсварочного тока.10 5. Устройство по п,1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюрегулирования дугового промежутка,пластины датчика ориентированы пЬперек стыка и закорочены между собой, нагрузочное сопротивление подключено одним концом к общей точке пластин датчика, а другим - киэделию, при этом в блок управлениявведен компаратор, одним входомподключенный к датчику, а другим -к потенциометру, включенному параллельно шунту, установленному в сварочной цепи.Приоритет по п.4 исчислять с 25 05.10.76.Приоритет по п,5 исчислять с27.10.76.Источники информации, принятыево внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство9 187905, кл, В 23 К 9/10, 1965,2. Авторское свидетельствоР 2000082, кл, В 23 К 9/10, 1966.Редактор Л. Василькова Составитель Е. СомоваТехоед З.фанта Корректор И. МихееваЗаказ 5362/16 Тираж 1222 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035 Москва, ЖРаушская наб, д, 45филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4