Следящая система автоматического направления электрода по стыку свариваемых деталей

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик 111998042(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий; ффжмз: Л.Г.Чацкис, В,А.Тимченко, Е,Ф,Маличенко и А,Н,Лысенко Киевский институт автоматики имени ХХУ Дъезда КПСС(54) СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО НАПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА ПО СТЫКУ СВАРИВАЕМНХ ДЕТАЛЕЙ25 Изобретение относится к оборудо"ванию для автоматической сварки, аименно к следящим системам автоматического направления электрода по стыку, и может быть использовано;присварке изделий с небольшой кривизной,таких как прямошовные и спиральношовные трубы, полотнища, карты, рулоны и др, 0Следящая система автоматическогонаправления электрода по стыку, какправило, содерх;ит датчик, преобразователь сигнала датчика, регулятор икорректирующий привод,В процессе работы датчик преобразует механические перемещения стыкаили.его аналога в электрический сигнал, а на выходе нормирующего преобразователя вырабатывается сигнал рассогласования, соответствующий этомуперемещению, В регуляторе сигнал рассогласования преобразуется в сигналобработки в соответствии с выбранным.законом регулирования. Сигнал обработки поступает на корректирующийпривод.Известно устройство для регулирования полоения электрода относительно сварного шва, в котором корректирующий привод следящей системы, при 30 возникновении возмущающего воздействия, вызванного технологическими прихватками, отключается путем снижения до нуля коэффициента усиления систе; мы во время прохохдения датчика рас" согласования над прцхваткой, Для этого оно снабжено реле, которое срабатывает при увеличении сигнала датчика сверх установленной величины, и отключающим усилителем 1 .Недостатком этого устройства является то, что отключение системы при поломках самой системы может про- изойти либо с опозданием только при достижении порога срабатывания реле, либо вообще не произойти, .В обоих случаях произойдет смещение электрода со стыка на значительную величину, и свариваемое изделие будет бракованнымеИзвестно также устройство для слежения за стыком, содержащее регулятор с датчиком, жестко связанным со сва" рочной. головкой, регулируемые установки и промежуточные усилители с фазочувствительными выпрямителями в каждом из каналов, сумматор усилитель мощности, исполнительный привод, дополнительные быстродействующие приводы настройки уставки, при этом.на входе сумматора установлен логический блок И-ИЛИ с пороговым коммутатором, переключающим выходы фазо",чувствительных выпрямителей на якор"ные цепи двигателей дополнительныхприводов.,Если сигнал рассогласования дости" .гает уровня насыщения усилителя, тосрабатывает пороговый коммутатор икоммутирует выводы.фазочувствитель";:ных выпрямителей на якорные цепи вспо 40могательных двигателей, которые че-.рез редукторы воздействуют на потенциометры,уставки датчиков.В. результате работы двигателейуровень возмущения уменьшается, сигнал рассогласования снижается ниже.порогового уровня, и коммутатор переключает фазочувстнительные выпрями"тели на сумматор, выход которого через усилитель мощности, исполнительный двигатель .и редуктор воздействуетна сварочную головку 2).Недостатки известного устройстваследующие. Пороговый коммутатор мо"кет контролировать работу устройстватолько для такихполомок, когда сиг"нал рассогласования достигает уровнянасыщения усилителя. Все другие воз"можные .поломки пороговый коммутаторне определяет. Кроме того, устройст-во продолжает работать при достиже"нии уровня насыщения усилителя, чтоможет привести к большому смещениюэлектродов, а следовательно, к бра 35Делью изобретения является повышение надежности системы за счет автоматизации выявления ее неисправности.Поставленная цель достигается тем,40что следящая система автоматического направления электрода по стыку свариваемых деталей, содержащая последовательно соединенные датчик, преоб" разователь сигнала. датчика, регулятор, привод коррекции, а также подключенное к выходу преобразователя сигнала датчика пороговое устройст" во, дополнительно снабжена диЩеренциатором, формирователем, двумя схе" О .мами И, двумя схемами НЕ и схемойИЛИ, при этом вход дифференциатора связанс выходом регулятора, а ны ход через первую схему НЕ соединен с первым входом первой схемы И, входформирователя связан с выходом преобраэонателя сигнала датчика, а вы" ход соединен с вторым входом нторой схемы И и через вторую схему НЕ с первым входом второй схемы И, второй: вход которой связан с выходом порогоного устройства, причем выходы обеихсхем И связаны с входами схемы ИЛИПри этом ди 4 еренциатор состоитиз дифференцирующего звена, иннертора и схемы ИЛИ, входы которой подключены к выходам дифференцирующего зве"на и иннертораКроме того, при контроле уменьшения сигнала, рассогласования,. диффе" ренциатор состоит из дифференцирующего звезда, устройства определения знака сигнала рассогласования, двух инверторов, двух схем И и схемы ИЛИ,при этом выход дифференцирующегс звена связан с первым входом второй схе-, мы И и через первый инвертор с первым входом первой схемы И, выход устройства определения знака сигналасвязан с вторым входом первой схемыИ и через второй инвертор с вторымвходом второй схемы И, причем выходы обеих схем И связаны с входом схе" мы ИЛИ.На фиг. 1 изображена структурная схема .следяще системы. на фиг. 2 структурная схема дифференциатора 1 на фиг. 3 - структурная схема дифференциатора с контролем уменьшения сигнала рассогласования.В состав. следящей системы входят последовательно соединенные датчик 1 положения стыка, првобраэователЬ 2сигнала датчика, регулятор 3, привод4 корректора, управляющий перемеще" ниями сварочного инструмента и жестко закрепленного на нем датчика 1. К выходу преобразователя 2 подключены дифференциатор 5 и пороговое уст" ройство 6, а к выходу регулятора 3 формирователь 7. К выходу дифференциатора 5 включены последовательно логические схемы НЕ 8, И 9 и ИЛИ 10,а к выходу формирователя. 7 - логичес"кие. схемы НЕ 11 и И 12, .выход кото" рой соединен с другим входом схемы ИЛИ 10, Выход формирователя 7 соединен с вторым входом схемы И 9, а выход порогового устройства 6 соединен с нторым входом схемы И 12. Выход схемы ИЛИ 10 подключен к цепям сигнализации.Порог срабатывания порогового устройства 6 .выставляют таким, чтобы срабатывание происходило в пределах точности, требуемой на изготовление изделия, но выше, чем порог срабаты" вания следящей системы при отработках рассогласования.Дифференциатор 5 без контроля уменьшения сигнала рассогласования состоит из последовательно соединенных дифференцирующего звена 13, инвертора 14 и схемы ИЛИ 15, Второй вход схемы ИЛИ 15 связан с выходом дифференцирующего звена 13;Дифференциатор 5 с контролем уменьшения сигнала рассогласования состоит из последовательно соединенных дифференцирующего звена 16, инвертора 17, схемы И 18, схемы ИЛИ 19, а также последовательно соединенных устройства 20 определения знака, ин998042 эвертора 21 и схемы .И 22, выход которой,соединен с другим входом схемыИЛИ .19. Выходы дифференцирующего звена 18 и устройства 20 определениязнака обьединены. Выход дифференциру-.ющего звена 16 подсоединен к второму 5входу схемы И 22, а вьйод устройства20 определения знака подсоединен квторому входу схемы И 18. Устройство20 определения знака представляет собой пороговое устройство с двумя уров 10нями выходного сигналал положительным, когда входной сигнал имеет положительную полярность, и отрицатель-.ным, когда входной, сигнал имеет от"рицательную полярность. При этом сиг нал положительной полярности соответствует логической единице, а сигналотрицательной полярности - логическому нулю,Выход схемы ИЛИ 15, либо схемыИЛИ 19, в зависимости от того, како-,го вида дифференциатор используется,только для контроля изменения сигна-ла или для контроля уменьшения сигнала, соответственно подключается квходу схемы НЕ 8, Выход схемы ИЛИ 10может использоваться для сигнализациисостояния устройств системы слежения.Следящая система работает следую-щим образомПри смещении датчика 1 со стыкаили физического аналога стыка преобразователь 2 вырабатывает сигнал рассогласования постоянного тока, амплитуда и полярность которого определя.ют величину и направление смещения.Этот сигнал подается на регулятор 3,который вырабатывает сигнал управления для привода 4 корректора в направлении уменьшения сигнала рассогласования. При этом сварочный инстру.мент и жестко закрепленный на немдатчик 1 совмещается со стыком.Для осуществления слежения ско.рость корректировочного перемещения 45поперек стыка должна быть больше, .чем максимально возможная скоростьотклонения стыка..Поэтому при рабОте двигателя кор- .ректирующего привода скорость изменения (уменьшения) сигнала рассогласования значительно больше, чемскорость изменения во время, когдадвигатель не включен. Дифференциатор5 настроен так, что при: работе дзига теля на его выходе появляется импульс напряжения, а когда двигатель.отключен,и скорость изменения сигиа",ла рассоглавования мала и определяется только кривизной стыка или направляющих для перемещения сварочного 6 Оаппарата, на выходе дифференциатора5 импульс напряжения отсутствует.При правильной работе следящей системы, когда отсутствует сигнал отра"ботки на выходе регулятора 3, на 65 вход схемы И 9 с выхода формирователя 7 сигнал не поступает, а на входсхемы И 12 не поступает сигнал с выхода порогового устройства б. Приэтом на выходе схемы ИЛИ 10 такжеотсутствует сигнал об отказе в работе. Когдаже на выходе регулятора 3появляется сигнал отработки и на выходе Формирователя 7 появляется сиг"нал единицы, начинается отработкадвигателемпривода 4 корректора поя"вившегося рассогласования При этомуменьшается сигнал рассогласованияна выходе преобразователя 2, а навыходе дйфференциатора 5 появляетсясигнал логической единицы. Он инвер",тируется схемой НЕ 8 и поступает навторой вход схемы И 9 сигналом логического нуля Следовательно, при правильном функционировании следящей системы навы", ходе схемы ИЛИ 10 отсутствует сигнал оботказе в работе следящей системы.,В случае, когда на выходе регуля- тора 3 в результате его поломки.от- . сутствуют сигналы отработки, на вход Формирователя 7 сигнал ие поступает, а на выход схемы И 12, соединенной с выходом схемы НЕ 11, поступаетсиг". нал высокого уровня - логическая единица. Если в, реэультате смещения датчика со стыка сигнал рассогласования на выходе преобразователя 2 превысит порог срабатывания порогового уст-. ройства б, то на второй вход схемы И 12 тоже поступает сигнал .единицы, которыйпередается через схему ИЛИ 10 на цепи сигнализации. При этом оператор переходит на ручное управление корректором.В случае, когда на вход регулятора 3 поступает, сигнал рассогласования, и на его выходе появляется,.сигнал отработки, а в результате полом" ки датчика 1, преобразователя 2 или корректирующего привода 4 сигнал рас согласования не уменьшается, на вы" ходе дифференциатора 5 сигнал отсутствует, и на вход схемы И 9 через схему НЕ 8 будет непрерывнОподаваться сигнал едииицы.На выходе Формирователя 7 также будет вырабатываться сигнал единицы при каждом включении регулятора Зкоторый подается на второй вход схемы И 9, В Этом случае с выхода схемы И 9 на вход схемы ИЛИ 10 поступит сигнал об отказе в работе следящей системы, и оператор переходит на ручное управление,Формирование:на выходе дифференциатора 5 импульсов одной полярности при различных по знаку производных по времени от сигнала рассогласования при отработках привода 4 корректора производится следукицим образом.,При включении исполнительного двигателя корректора уменьшается сигнал рассогласования, и на выходе диф 998042фервнцирующего звена 13 образуетсяимпульс напряжения, полярность кото"рого определяется направлением отработки. Импульсы. одной полярности через инвертор 14 и противоположнойполярности непосредственно поступают;5на входы схемы ИЛИ 15. Таким.образом,на выходе схемы ИЛИ 15 всегда появляется сигнал логической единицы,когда включается исполнительный двигатель принода 4 корректора. 10Рассмотрим схему диффвренциатора5 с контролем уменьшения сигнала рас".согласорания,Когда входной сигнал рассогласования имеет положительную полярность, 15сигнал логической единицы подаетсяна один из входов схемы И 18, а навход схемы И 22 подается логическийноль, При включении исполнительногодвигателя происходит уменьшение входрного сигнала рассогласования, и навыходе дифференцирующего звена 16появляются отрицательные импульсынапряжения, соответствуюцие потенциалу логического нуля. Они иннерти"руются инвертором 17 и поступают надругой вход схемы И 18, которая открывается.и передает импульс на схему ИЛИ 22. При этом на выходе схемыИЛИ 22 появляются импульсы логической единицы,Когда входной сигнал рассогласования имеет отрицательную полярность,отрицательный потенциал на выходеустройства 20 определения знака инвертируется инвертором 21 в положительный соответствующий логическойединице и поступает на вход схемыИ 22,При. нормальной работе системы сиг нал рассогласования по абсолютнойвеличине уменьшается, и на выходедифференцирующего звена 16 образуются импульсы положительной полярности,соответствуюцие логической единице,которые поступают на другой вход схе"мы И 22 и отпирают ее. При этом навыходе схемы ИЛИ 19 формируется сиг.нал логической единицы,Если в результате какой-либо поломки сигнал рассогласования на входе дифференциатора.не уменьшается,то на выходе дифференцируюцего звена 16 не будут появляться импульсыотрицательной полярности, и обе схе"мы И 18 и 22 будут закрыты. На выходе схемы ИЛИ 19 также будет отсутствовать сигнал логической единицы,Таким образом, в предложенной сле.дящей системе автоматически контро-. лируется правильность функционирования системы, и в случае отказа вработе в системе антоматически вырабатывается сигнал об этом отказе,Прй этом оператору не требуется визуально контролировать точность рабо"65 ты следящей системы,и он может большевнимания уделить выполнению другихтехнологических опвраций.Изобретение повышает надежность работы следящей системы, облегчает ве обслуживание, и тем самым повышает качество сварных соединений.Формула изобретения1. Следящая система автоматичес" кого направления электрода по стыку свариваемых деталей, содержащая последовательно соединенные датчик,преобразователь сигнала датчика, регулятор,привод корректора, а также подключенное к выходу преобразователя сигналадатчика пороговое устройство, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности за счет авто.матизации выявления неисправности,система дополнительно снабжена дифференциатором, формирователем, двумясхемами И, двумя схемами НЕ и схемой ИЛИ, при этом вход дифференциатора связан с выходом регулятора, авыход через первую схему НЕ соединенс первым нходом первой схемы И, входФормирователя связан с выходом пре"образователя сигнала датчика, а выход соединен с вторым входом второйсхемы И и через вторую схему НЕ - спервым входом второй схемы И, второйвход последней связан с ныходом порогового устройства, причем выходыобеих схем И снязаны с входами схемы ИЛИ,2, Следящая система по и, 1, о тл и.ч а ю ц а я с я тем, что дифференциатор состоит из инвертора, схемы ИЛИ и дифференцируюцего звена,причем нходы схемы ИЛИ подключены квыходам дифференцируюцего звена иинвертора.3. Следящая система по и1, о т"л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью контроля уменьшения сигнала рассогласования, дифференциатор выпол"нен из дифференцирующего звена, устройства определения знака сигналарассогласования, двух инверторов,двух схем И и схемы ИЛИ, при этомвыход дифференцирующего звена связанс перным входом второй схемы И и через первый инвертор - с первым входом первой схемы И, выход устройст"ва определения знака сигнала связанс вторым входом первой схемы И и через нторой инвертор - с вторым входом второй схемы И, причем выходыобеих схем И связаны с входом схе"мы ИЛИ,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРР 141233, хл. В 23 К 9/10, 1961,2. Авторское свидетельство СССРР 411971, кл. В 23 К 9/10, 22,11,7):,;998042 НИИПИ За илиал ППП "Пате ФигЗ 022/22 Тираж 1104 ПодписнУжгород, ул.ПроектнаЧ1