Устройство управления положением электросварочной горелки относительно стыка

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСГ 1 УБЛИН 94 ЕЛЬСТВ ена Трудового Кра технический инсти с Я ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВ(71) Тульский ордсного Знамени политут(56) Авторское свидетельство СССР 9 580959, кл. В 23 К 9/10, 1976.Авторское свидетельство СССР У 1087283, кл. В 23 К 9/10, 1982. (54)(57)УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМ ЭЛЕКТРОСВАРОЧНОЙ ГОРЕЛКИ ОТНОСИТЕЛЬНО СТЫКА, содержащее датчик величины сварочного тока, связанный с входом полосового фильтра, колебатель дуги с датчиком направления отклонения дуги и фильтр нижних частот, связанный через усилитель с при. водом перемещения электросварочной горелки поперек стыка, о т л и ч аю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности слежения за стыком засчет компенсации фазового сдвига,устройство дополнительно снабженокомпаратором, инвертором, двумя элементами И, триггером, двумя выпрямителями, двумя аналоговыми ключами,при этом выход полосового фильтрасвязан с входами выпрямителей и входом формирователя импульсов, выходпервого выпрямителя через первый аналоговый ключ и выход второго выпрямителя через второй аналоговый ключсвязаны с входом фильтра нижних частот, выход формирователя импульсовсвязан с первым входом второго .элемента И и через инвертор с первымвходом первого элемента И, вторыевходы элементов И связаны с выходомдатчика отклонения направления дуги,а выходы - с входами триггера, выходы триггера связаны с управляющимивходами аналоговых ключей.Изобретение относится к автоматизации сварочных процессов, более точно к автоматизации электродуговой сварки разделанных и угловых швов в. среде защитного газа и под флюсом, и может найти применение в машиностроении и приборостроении.Целью изобретения является повь- шение точности слежения за стыком за счет компенсации Фазового сдвига.Сущностью изобретения является применение в,устройстве управления положением электросвароЧной горелки/относительно стыка при сварке с колебанием дуги в разделкеи использованием принципа минимизации в сигнале сварочного тока составляющей с частотой колебаний дуги компенсации Фазового сдвига. Введение компенсации повышает уровень сигнала рассогласования и, соответственно, точность слежения по стыку.На фиг. 1 изображена структурная схема устройства. управления положением электросварочной горелки относительно стыка; на фиг, 2 - графики, отображающие влияние Фазового сдвига гармонической составляющей на сигнал рассогласования; на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства, 30На Фиг, 2 приняты следующие обозначения: й - сигнал на выходе датчика направления отклонения дуги о - сигнал на выходе полосового Фильтра:, ,о - сигнал на выходе синхронного детектора и его среднее значение при отсутствии Фазового сдвига;- сигнал на выходе полосового Фильтра;сигнал на выходе синхронного детектора и его среднее значение с опережающим Фазовым сдвигом; Р - сигнал на выходе полосового Фильтра; ж - сигнал на выходе синхронного детектора и его среднее значение с отстающим Фазовым сдвигом, 4 вУстройство управления положением электросварочной горелки относительно стыка содержит датчик 1 величины сварочного тока, подключенный к шунту 2, включенному в цепь тока сварочной дуги, выход,цатчика 1 величины сварочного тока подключен к входу полосового Фильтра 3, Формирователь 4 импульсов, вход которого соединен с выходом полосового Фильтра 3, а выход подключен ко входу инвертора 5 и к первому входу второго элемента И 6, второй вход 675 2второго элемента И 6 соединен с выходом датчика 7 направления от. нения дуги, вход датчика 7 направ,пения отклонения дуги соединен с электросварочной горелкой 8, выход датчика 7 подключен к второму входу первого элемента И 9, а первый вход первого элемента И 9 соединен с выходом инвертора 5, триггер 10, прямой выход которого соединен с управляющим входом первого аналогового ключа 11, вход которого через первый выпрямитель 12 соединен с выходом полосового Фильтра 3, а инверсный выход триггера 10 подключен к управляющему электроду второго аналогового ключа 13, вход которого соединен через второй выпрямитель 14 с выходом полосового Фильтра 3, вход установки триггера 10 в единичное состояние соединен с выходом первого элемента И 9, а вход установки в нулевое состояние - с выходом второго элемента И 6, выходы аналогивых ключей 11 и 13 объединены и подключены через фильтр 15 низкой частоты, усилитель 16 на вход привода 17 перемещения электросварочной горелки 8 поперек стыка, колебатель дуги 18, предназначенный для колебания дуги поперек стыка, и сварочный трансформатор 19, питающийсварочную дугуУстройство управления перемещением электросварочной горелки относительно стыка работает следующим образом. 11 олебатель 18 дуги электросварочной горелки 8 работает непрерывно, Если электросварочная горелка 8 смещена относительно оси стыка, то на выходе полосового Фильтра 3 выделяется гармоническая составляющая сварочного тока, характеризующая это смещение (фиг, 3 б), эта гармоническая составляющая поступает на вход формирователя 4 импульсов, на выходе которого Формируется прямоугольный сигнал с длительностью импульсов, равной половине периода поступающей на вход формирователя 4 импульсов гармонической составляющей (Фиг. 3 г). Датчик 7 направления отклонения дуги Формирует короткий по длительности импульс в момент максимального отклонения электросварочной горелки 8 (,"-:.г, 3 а), Этот импульс поступает на первый и второй элементы И 9 и 6, если в этот момент сигнал на выходе формирователя 4 импульсов положительный, то на выходе элемента И 6 формируется сигнал логической единицы, который устанавливает триггер 1 О в нулевое состояние, при этом на инверсном выходе триггера 10 появляется сигнал логической единицы и открывает аналоговый ключ 13, на вход которого подается отрицательный сигналс выхода второго выпрямителя 14 (фиг. 3 в), Второй выпрямитель 14 выполнен по мостовой схеме и преобразует входной сигнал в отрицательный уровень. Сигнал с аналоговогоключа 13 поступает на фильтр 15 низкой частоты, который сглаживает пульсации (фиг. 3 д), а затем поступает через усилитель 16 на привод 17 поперечного перемещения горелки. ЕслиэлектРосварочная горелка смещена впротивоположную сторону, то на выходе полосового фильтра 3 формируется гармоническая составляющая, сдвинутая на 180 град. относительно предыдущего сигнала. На выходе формирователя 4 импульсов формируется сигнал, также сдвинутый на 180 град. (фиг. 3 ж). Сигнал с формирователя 4 импульсов проходит через инвертор 5 и поступает на элемент И 9, на второй вход элемента И 9 поступает импульс с датчика 7 направления отклонения дуги, На выходе элемента И 9 формируется сигнал логической единицы, который устанавливает триг. гер 10 в единичное состояние. На прямом выходе триггера 10 находится сигнал логической единицы, который поступает на управляющий электрод первого аналогового ключа 11 и открывает его, Первый выпрямитель 12 выполнен по мостовой схеме и преобразует сигнал в положительный уровень (фиг. 3 е)Сигнал с выпрями 207675 4теля 12 проходит через первый аналоговый ключ 11, фильтр 15 низкой частоты (фиг. 3 з), усилитель 16 ипоступает на привод 17 поперечного 5 перемещения электросварочной горелки 8, Привод 17 начинает перемещатьгорелку в противоположную сторону исовмещает ее с осью стыка. Если электросварочная горелка 8 находитсястрого над стыком, то гармоническаясоставляющая в сварочном токе отсутствует и на выходе полосового фильтра 3 сигнал равен нулю.В предлагаемом устройстве среднее значение сигнала рассогласования,поступающего на вход фильтра 15 низкой частоты, определяется выражением20и в пределах изменения фазы гармонической составляющей сварочного тока 70 град, оно не меняется, в то время как в прототипе среднее значение сигнала рассогласования определяетсяядр = - О, соз Р30Из формулы видно, что при не нулевом фазовом сдвиге уровень сигнала рассогласования при одном и том35же смещении горелки от стыка снижается,Таким образом, предлагаемое устройство управления положением электросварочной горелки обеспечивает полное использование сигнала рассогла-,сования, а следовательно, более высокую точность слежения при отработке начального смещения электросварочной горелки, что приводит к повьппению качества сварного соединения.451207675 Составитель В. Покровскийхред Т.Дубинчак Корректор В. Бутяг Т. ПорФенова еда аказ 12 Ти твенног бретени Ж, ПодлиснР о 11303 д. Ч Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная чГосударделам изМосква ж 1000комитета Си открытийушская наб