Устройство для управления положением сварочного электрода

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 94 11 В 23 УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТЮПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЬИК,ТОРСНОМУ СВМДА ЬСТЗ ин бъ о СССР1977.СССР1965.(54)(57) УСТРОЙСТВО ПОЛОЖЕНИЕМ СВАРОЧНО содержащее датчик в крещивающихся, шари в точке пересечения щупов и привод гориз ремещения сварочной Я УПРАВЛЕНИЯ ЛЕКТРОДА, е двух пере- соединенных пружиненных ального пеовки, о тО о го(56) Авторское свидетельствМф 742063, кл. В 23 К 9/10,Авторское свидетельствоУ 228189, кл. В 23 К 9/10,л и ч а ю щ е е с .я тем, что, сцелью повышения качества сварногосоединения за счет автоматическогопозиционирования электрода, в неговведены сумматор, блок вычитания,первый и второй блоки сравнения,блок памяти и блок задержки, приэтом входы сумматора и блока вычита:.ия подключены к выходам датчикавыход сумматора через первый блоксравнения соединен с входом блокапамяти, первый выход которого соединен с вторым входом первого блока сравнения, второй выход блока пмяти через второй блок сравненияи блок задержки соединен с входомприводагоризонтального перемещения сварочной головки, второй входвторого блока сравнения соединенс выходом блока вычитания,66940 15 20 25 30 35 40 1 .11Изобретение относйтся к сварочному производству, а именно к устройствам для автоматического управления положением электрода в разделке сварочного шва, и может бытьиспользовано при сварке корпусныхизделий атомногб машиностроениятаких, как корпуса реакторов, сепараторы пара, гидроемкости, а такжероторов турбин, трубопроводов,полотнищ, карти других аналогичныхизделий,Цель изобретения - повышениекачества сварного соединения засчет автоматического позиционирования электрода.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для управления положением сварочного электрода, содержащее датчик в виде двух. перекрещивающихся, шарнирно соединенных в точке пересечения подпружиненных щупов и привод горизонтального перемещения сварочной головки,введены сумматор, блок вычитания,первый и второй блоки сравнения,блок памяти и блок задержки, приэтом входы сумматора и блока вычитания подключены к выходам датчика,выход сумматора через первый блоксравнения соединен с входом блокапамяти, первый выход которого соединен с вторым входом первого блокасравнения, второй выход блока памяти через второй блок сравненияи блок задержки соединен с входомпривода горизонтального перемещения сварочной головки, второйвход второго блока сравнения соединен с выходом блока вычитания.На фиг, 1 и 2 изображен датчик ориен"тации устройства относительно сварного шва; на фиг. 3 - блок-схема устройства. Устройство содержит датчик ориен тации относительно сварного шва, выполненный в виде двух перекрещивающихся, шарнирно соединенных в точке пересечения подпружиненных щупов 1, на верхних концах которых Я закреплены две кодовые пластины 2, например сектора с чередующимися прозрачными и непрозрачными участками, по одну сторону от каждой кодовой пластины установлены источ ники света 3, по другую - фотоприемники 4, причем выходы фотоприемников, представляющих собой, напри" мер, набор раздельно включенныхфотодиодов, поданы на входы сумматора 5 и блока 6 вычитания, блоки7 и 8 сравнения, блок 9 памяти,блок 10 задержки и индикатор 11,при этом первые выходы сумматора 5и блока 9 памяти подключены к входам блока 7 сравнения, выход которой подключен к адресному входублока 9 памяти, первый выход блока6 вычитания и второй выход блока9 памяти подключены к входам блока 8 сравнения, выход которой черезблок 10 задержки подключен к приводу горизонтального перемещениясварочной головки (не показан),а вторые выходы сумматора 5 и блока 6 вычитания подключены к индикатору,Устройство управления положениемэлектрода работает следующим образом.Предварительно в блок 9 памятизаносятся эталонные кодовые значения ширины разделки для каждого типараскладки валиков (равные максимальным значениям ширины разделок длясоответствующего количества укладываемых валиков), а также эталонные значения величины смещения головки от центрального положенияпри сварке боковых валиков для каждого типа раскладки. Кроме того,в блоке 10 задержки устанавливаетсявеличина временной задержки, определяющаяся заданной скоростью сваркии расстоянием от электрода до щупов 1.Подпружиненные концы щупов 1вводятся в разделку и упираются вее кромки. При изменении шириныразделки под действием на нижние.концы щупов 1 кодовые пластины 2перемещаются между источниками света 3 и фотоприемниками 4, причемкаждому дискретному положению нижнего конца каждого щупа 1 соответствует определенное значение, образованное прозрачными и непрозрачными участками кодовых пластин 2.Прозрачные и непрозрачные участкикодовых пластин 2 соответственнооткрывают и перекрывают световойпоток от источника света 3 на фотоприемники 4, формируя на выходепоследних электрические сигналы,например, в виде двоичного параллельного кода.11669404 В самом начале сварки всегда осуществляется заварка корневого шва (один валик). При этом сигнал с выхода сумматора 5 поступает на вход блока 7 сравнения и сравнивается с эталонными значениями первого выхода блока 9 памяти, которые соответствуют величинам ширины разделки для укладки одного, двух и трех валиков. По окончании заварки одного валика сварочная головка пе" ремещается вверх (автоматическим устройством, входящим в состав сварочного автомата и реагирующим на изменение длины сварочной дуги (не показано). При этом изменяется ширина разделки и, следовательно, кодовое значение, подаваемое с первого выхода сумматора 5 на вход блока 7 сравнения. Если после изменения ширины разделки указанное кодовое значение не превышает эталонного кодового значения для сварки в один валик на первом выходе блока 9,памяти, то сварка осуществляется в один валик, ;.,ри этом на втором выходе блока 9 памяти кодовое значение равно нулю. Кодовое значение разностного сигнала Фотоприемников 4 обоих шупов сравнивается блоком 8 сравнения с указанным нулевым кодовым значением. При равенстве нулю кодового значения разности сигналов обоих фотоприемников 4 на выходе блока 8 сравнения сигнал отсутствует, это означает, что электрод расположен точно по центру разделки для разделки одного валика. При отклонении от нуля кодового значения значения разности сигналов обоих Фотоприемников 4 (уход электрода в сторону от центрального положения) на выходе блока 8 сравнения появляется сигнал, поступающий через блок 20 задержки на блок управления приводом горизонтального перемещения с целью возвращения электрода в центральное положение. С выхода блока 8 сравнения сигнал результата сравнения значений истинного отклонения электрода от центра разделки и заложенного в па-" мять значения величины сдвига поступает на вход блока 10 задержки.В блоке 10 задержки осуществляется задержка сигнала на время, за которое электрод подойдет к участку, ширина которого определялась.С выхода блока 10 задержки сигнал на отработку перемещения поступает на блок управления приводом горизонтального перемещения свароч" ной головки (не показан). 3Кодовые значения величины отклонения одного иэ щупов 1 от оси электрода, сформированные первой кодовой пластиной 2, с выходов фотоприемников 4 одного щупа складываются и вычитаются в сумматоре 5 и блоке 6 вычитайия с кодовыми значениями величины отклонения второго щупа 1 от оси электрода, сформированными пересечением светового потока другой кодовой пластиной 2.Сумма кодовых значений с выхода сумматора 5, соответствующая ширине разделки в месте измерения, поступает на индикатор 11 и на вход блока 7 сравнения, на второй вход которого подаются из блока 9 памяти эталонные кодовые значения, соответствующие значениям ширины разделки, при укладке определенного числа валиков в слое. С выхода блока 7 сравнения сигнал о результате сравнения кодовых значений эталонной и измеренной ширины разделки поступает на адресный вход блока 9 памяти.В зависимости от величины этого сигнала на второй выход блока 9 памяти подается кодовое значение величины сдвига электрода от центра разделки и с этого выхода указанное кодовое значение подается на первый вход блока 8 сравнения, на второй вход которого с выхода блока 6 вычитания поступает кодовое значение текущего отклонения электрода от центра разделки.С второго выхода блока 6 вычитания кодовое значение величины отклонения электрода от центра разделки поступает на вход индикатора 11. 5 О 15 20 25 30 35 40 45 Если после изменения ширины разделки кодовые значения на первом выходе сумматора 5 превышают эталонные кодовые значения на первом выходе блока 9 памяти для сварки в один валик, то сварку необходимо осуществлять в два валика. При этом на выходе блока 7 сравнения появляется сигнал, поступающий на ад166940 10 ресный вход блока 9 памяти. По этому сигналу на втором выходе блока 9 памяти появляется кодовоезначение, соответствующее отклонению электрода от центра при заварке бокового валика для сварки в два валика. При этом в блоке 7 сравнение кодового значения, поступающего на первый вход, осуществляется с эталонным кодовым значением для сварки в два валика, поступившим с первого выхода блока 9.памяти.Кодовое значение разностного сигнала фотоприемников 4 сравнивается с кодовым значением на втором 15 выходе блока 9 памяти, соответству- ющим отклонению электрода от центра при заварке бокового валика. При равенстве обоих кодовых значений сигнал на выходе блока 8 сравнения 20 отсутствует и это означает, что электрод находится точно в положении, соответствующем положению при заварке бокового валика. При отклонении кодового значения разностного 25 сигнала от кодового сигнала навтором выходе блока 9 памяти на выходе блока 8 сравнения появляется сигнал, поступающий через блок 10 задержки на блок управления приво- . ЗО дом горизонтального перемещения с целью возвращения электрода в положение для сварки бокового валика. После окончания заварки первого бокового валика ширина разделки З 5 в месте сварки уменьшается, шупы находятся в пространстве разделки, ограниченном с одной стороны стенкой разделки, а с другой - уже направленным боковым валиком, а кодо О вое значение на первом выходе сумматора 5 будет меньше эталонного кодового значения ширины для двух валиков на первом выходе блока 9 памяти, При этом сигнал с выхода 45 блока 7 сравнения поступит на адресный вход блока 9 памяти. По этому сигналу изменяется кодовое значение на втором выходе блока 9 памяти, которое принимает нулевое 50 значение, соответствующее центральному положению электрода при сварке в один валик, а блок 7 сравнения осуществляет сравнение кодового значения сигнала на втором 55 выходе сумматора 5 с эталонным кодовым значением (для одного валика) на первом выходе блока 9 памяти. 6По окончании заварки второго валика сварочная головка перемещается вверх (автоматическим устройством, входящим в состав сварочного автомата и реагирующим на изменение сварочной дуги). При этом изменяется ширина разделки и, следовательно, кодовое значение, подаваемое с первого выхода сумматора 5 на вход блока 7 сравнения, Кодовое значение на выходе сумматора 5 превышает эталонное кодовое значение на. первом выходе блока 9 памяти.Сварку нового слоя необходимо осуществлять в два валика. Процедура заварки нового слоя в два валика аналогична указанной вьппе.Если кодовое значение для сварки в два валика на первом выходе блока 9 памяти меньше кодового значения на первом выходе сумматора 5, то сварку необходимо производить в три валика, в соответствии с увеличившейся шириной разделки.При этом на выходе блока 7 сравнения появляется сигнал, поступающий на адресный вход блока 9 памяти,По этому сигналу изменяется кодовое значение на втором выходе блока 9 памяти.Блоком 7 сравнения в этом случае производится сравнение кодового значения на первом выходе сумматора 5 и с эталонным значением ширины разделки для сварки в три валика на первом выходе блока 9 памяти, а на втором выходе блока 9 памяти появляется кодовое значение, соответствующее отклонению электрода от центра при заварке бокового валика при сварке в три валика.При равенстве кодового значения разностного сигнала фотоприемников 4 кодовому значению на втором выходе блока памяти 9 сигнал на выходе блока сравнения 8 отсутствует, это означает, что электрод находится в положении, соответствующем положению при заварке бокового валика. При отклонении электрода от указанного положения сигнал с выхода блока сравнения 8 через блок задержки 10 поступает на привод для возвращения электрода в установленное положение.После заварки бокового валика ширина разделки в месте сварки уменьшается и дальнейшая работа устройст. ва осуществляется аналогично указанной для заварки двух валиковб После заварки второго валика указанным ранее способом проводится заварка третьего валика.Предложенное устройство позволяет расширить его функциональные 10 возможности, а именно создает возможность осуществить автоматическое управление положением электрода в любой заданной точке разделки и автоматической раскладки валиков 15 при многопроходной сварке,Кроме того, предложенное устройство позволяет производить измерение ширины разделки шва в любом месте сварки и индицировать положение электрода относительно стенок разделки,Применение предложенного устройства позволит сделать систему управления положением электрода более гибкой и устранить зависимость аппаратных средств системы от параметров изделия за счет использования управляющей программы. Использование цифрового фотодатчика позволяет повысить помехоустойчивость системы с одновременным увеличением точности измерения ширины разделки. Экспериментально установлено, что точность измерения ширины разделки и расстояния электрода до стенок разделки не менее 0,45 мм при ширине разделки 6-20 мм.1166940 Составитель Г.ЧайковскийТехред С.йовжий Корректор С,Шекм Редактор М.Дыпы аз 4365/14 ен ете Ж-З иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. тная,Тираж 1086 ВНИИПИ Государс по делам изоб 113035, Москва, Подписноего комитета СССРий и открытийРаушская наб д,