Способ управления положением сварочной горелки относительно стыка и устройство для его осуществления

(9) (Н). 23 0 АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ена Трудовогополитехнически ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИ(71) Тульский ордКрасного Знамени йинститут(56) Патент ФРГ Р 533448,кл. В 23 К 9/10, 1977,Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 3491517/25-27кл, В 23 К 9/10, 1983.(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМСВАРОЧНОЙ ГОРЕЛКИ ОТНОСИТЕЛЬНО СТЫКАИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Способ управления положениемсварочной горелки относительно стыка,при котором производят сканированиедуги, измеряют сварочный ток, выделяют гармоническую составляющую сварочного тока на частоте сканирования дуги, по фазе этой гармоническойсоставляющей определяют знак, а поамплитуде - величину отклонения горелки от середины стыка и формируютсигнал управления приводом перемещения электросварочной горелки относительно стыка, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширенияфункциональных возможностей путемслежения за стыком, имеющим кривизну в двух плоскостях, сканирование производят по окружности, из гармонической составляющей сварочного тока на частоте сканирования дуги дополнительно выделяют ее квадратурную составляющую, по фазе и амплитуде которой формируют сигнал на управление угловым положением электросварочной горелки.2. Устройство управления положением сварочной горелки относительно стыка, содержащее датчик величины сварочного тока, связанный через по" лосовой фильтр с первым входом синхронного детектора, выход которого через фильтр низкой частоты связан с приводом перемещения электросварочной горелки поперек Стыка, датчик фазы сканирования, выход которого связан с опорным входом синхронного детектора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем слежения за стыком, имеющим кривизну в двух плоскостях, оно снабжено вторым синхронным детектором, вторым фильтром низкой частоты и приводом управления угловым положением электросварочной горелки,при этом датчик фазы сканирования снабжен вторым выходом, свяэанньм с опорным входом второго синхронного детекто" ра, выход полосового фильтра через второй синхронный детектор и второй фильтр низкой частоты связан с входом привода управления угловым положением электросварочиой горелкиО 15 ЗО Изобретение относится к автоматизации сварочных процессов, а именно к автоматизации электродуговойсварки разделанных и угловых швов всреде защитных газов и под флюсом.Целью изобретения является расширение Функциональных возможностейпутем слежения за стыком, имеющимкривизну в двух плоскостях,На Фиг,1 представлены графикидля случая, когда электрод расположен по нормаци к месту сварки, носмещен относительно оси стыка 1на фиг.2 - графики при положенииэлектрода на оси стыка, но отклоненного от нормали к месту сварки,ца Фцг,3 - графики, соответствующиесмещению электрода относительнооси стыка и от нормали; на Фиг.4структурцая схема устройства управления.На Фиг, 1-3 приняты следующиеобс значения; 3, А - осциллограммасварочного тока; график У п, - кривая ца выходе полосового фильтра;сигнал ца выходе датчикасканирования дуги, выход 1; П,сигнал ца выходе первого синхронного детектора, Б - управляющийсигнал ца выходе первого низкочастотного фильтра, Б- сигнал навыходе датчика Фазы сканирования,выход 2; Б с - сигнал на выходе вто.рого синхронного детектора; Б,сигнал ца выходе второго низкочастот.ного фильтра.Предлагаемый способ состоит в том, что цз сварочного тока при круговом сканировании дуги выделяют гармоцическую составляющую на частоте сканирования, производят синхронное детектирование, согласованное с Фазой сканирования дуги относительно оси, перпендикулярной стыку, полученный сигнал используют для управления приводом совмещения положения оси электросварочной горелки с нормалью к месту стыка. Сигнал, полученный при синхронном детектировании относительно оси стыка, используют для управления перемещением электроСварочной горелки относительно стыка.устройство для управления положением электросварочной горелки содержит датчик 1 величины сварочного тока, полосовой Фильтр 2., настроенный на частоту сканировация дуги, первый синхронный детектор 3, сигнальный вход которого подключен к выходу полосового Фильтра 2, а управляющий - к первому выходу датчика 4 фазы сканирования дуги, выход первого синхронного детектора 3 подключен через фильтр 5 низких частот к приводу б перемещения электросварочной горелки относительно стыка, сигнальный вход второго синхронного детектора 1 подключен к выходу полосового Фильтра 2, а управляющий - к второму выходу датчика 4 фазы сканировсцция дуги, выход второго синхронного детектора 7 через Фильтр 8 низкой частоты подключен к приводу 9 управления положением электросварочной горелки относительно нормали к месту сварки. Сканирование дуги (перемещение по заданной траектории) осуществляется сканатором 10, Питание дуги осуществляется питающим трансформатором 11.Предлагаемое устройство работает следующим образом.Сканатор работает непрерывно. При смещении горелки относительно оси стыка или отклонении оси горелки от нормали к месту сварки в сварочном токе присутствует гармоническая составляющая с частотой сканирования дуги (фиг.1-3). Эта составляющая выделяется на выходе полосового Фильтра 2. В том случае, если сварочная горелка не имеет смещения относительно стыка и нормали к месту сварки на выходе низкочастотных Фильтров 5 и 8 сигнал управления отсутствует (фиг.2, график Б и фиг.1, график Н,). При смещении электросварочной горелки относительно оси стыка нЪ выходе йолосового Фильтра 5 появляется управляющее напряжение (Фиг,1, график У), которое посредством привода управления положе.ием сварочной горелки относительно оси стыка совмещает ее с осью стыка. Если шов выпуклый при выходе на кривизну, например подъем, необходимо вывести горелку на нормаль к месту сварки. Это выполняется эа счет того, что на выходе фильтра 8 низкой частоты появляется управляющее напряжение Н, (фиг.2). Отклонение обоих параметров приводит к появлению управляющего сигнала на выходах низкочастотных фильтров 5 и 8, и управление идет сразу по двум каналам. Для формирования указанных управляющих сигна- . лов П и П, датчик 4 фазы сканирования дуги выполнен с двумя выходами, которые подключены к управляющим входам синхронных детекторов 3 и 7 соответственно. При этом первый выход датчика 4 фазы сканирования дуги переключает синхронный детектор 3 при переходе оси стыка, а второй выход датчика 4 фазы ска- нирования дуги - управляющий выход синхронного детектора 7 при пересечении оси, перпендикулярной оси стыкаУправление по обоим параметрам ведется независимо.Известно что величина сварочного тока зависит от длины дуги. При сканировании дуги изменяется ее длина по отношению к свариваемым деталям, а следовательно, и ее ток.При сканировании дуги с постоянной частотой в токе дуги появляется гармоническая составляющая. Если электросварочная горелка направлена по нормали к месту сварки и выставлена по отношению к оси стыка, то в сварочном токе будет составляющая с двойной частотой сканирования дуги, так как дуга дважды за период приближается то к одной, то к другой кромке шва.При смещении горелки в сторону от оси стыка появляется гармоничес 181806 4кая составляющая по частоте сканирования дуги, появление ее свидетельствует о наличии смещения,причем фаза свидетельствует о знакеотклонения, а амплитуда - о величине смещения.При отклонении оси (продольной)электросварочной горелки от нормалик месту сварки в Сварочном токе1 О появляется гармоническая составляющая на частоте вынужденных колебаний дуги, сдвинутая по фазе на90 О относительно гармонической составляющей, появляющейся при смеще 15 нии электросварочной . горелки по отношению к оси стыка,Разность в уровнях сварочной ванны, возникающая при круговых перемещениях электрода, в передней и зад 20 ней полуокружностях траекторий всерии проведенных экспериментовоказывалась незначительной и неоказывала существенного влияния нахарактер изменения гармонической25 составляющей сварочного тока.Стендовые испытания показали,что раздельное синхронное детектирование обеспечивает совмещениегорелки и стыка, а также вывод горелки на нормаль к месту стыка.Приэтом слежение по стыку поддерживается с точностью + 0,3 мм, смещениеэлектросварочной горелки по отношению к нормали к месту сварки непревышает + 15 ф, 118180 б,ост 037/12 Тлрлж 10 В 11,Вл Я 1 Го,ч уез р с т ц е и по денам изобрет Д 1 с1 ц5 Подписиоеого комитета СССР ний и открытий Раупскак няб., ц, /5 1 и "Питеит 3 4 уб "оро,1 роектнзя рФ с.тие и