Устройство слежения за линией стыка при электронно-лучевой сварке

(56) Сагго 1 ИАцСошай 1 с 1 егСМС-рго 8 гащпейюе 1 дп 8. ЯеИНф 8, р, 34-38 РотеггасМ. п Йог еаш 1. 64 е 1 е сг. гоп 1985, ч РКЕ иножео 4 - диаграмуправления а фиг. 5 - ринцип фор- и иност еинои ке; на икропроцесй устройойство слежэлектронно я за линие евои сварке с1о соединенныектронов, усили ка при держитдатчик оследователь вторичных эл ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБР(54) УСТРОЙСТВО СЛЕЖЕНИЯ ЗА ЛИ СТЫКА ПРИ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ С (57) Изобретение относится к м строению и предназначено для сл ния за линией стыка при электр лучевой сварке. Цель изобретен повышение точности отслеживания Изобретение относится к маш ро ению и предназначено для слежения за линией стыка при электронно-лучевой сварке,Цель изобретения - повышение точности при отслеживании криволинейных стыков.На фиг, 1 представлена структурная схема устройства слежения за линией стыка; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип формирования сигнала рассогласования; на фиг.3 - диаграмма, поясняющая поворот разверт волинеиных стыков и повышение качества свариваемых соединений. Устройство содержит блок исходной установки перпендикуляра, клапан и блок коррекции сканирования. Выход блока коррекции сканирования подсоединен к.входу первого цифроаналогового преобразователя, выход которого управляетсервоприводом. Повышение качествасвариваемых соединений достигаетсявведением последовательно соединенныхблока коррекции скорости, второгоцифроаналогового преобразователя иблока управления скоростью привода.Устройство позволяет добиться перпендикулярности сканирования луча навсех участках криволинейного стыка,увеличить точность совмещения лучасо стыком, а также обеспечить одинаковое тепловложение на всем протяжении криволинейного стыка и повыситьтем самым качество свариваемого соединения, 1 з.п.ф-лы, 6 ил,ки сканирования; на фиг,ма, описывающая алгоритм движением сервопривода; н диаграмма, показывающая пмирования постоянства.лин,рости на криволинейном сть фиг. 6 - алгоритм работы сорной системы, реализующ ство.тель 2, логический блок 3, двоичныйсчетчик 4, клапан 5, блок б исходнойустановки перпендикуляра, блок 7 коррекции сканирования, первый цифроаналоговый преобразователь 8, блок 9 сканирования, двухкоординатную отклопяющую систему 10, вход которой подключен к второмувходу логического блока3, второй выход которого подсоединенк второму управляющему входу клапана 5, второй выход которого подключен,к входу блока 7 коррекции сканирования, а дополнительный третий выход -к входу блока 11 коррекции скорости,последовательно соединенного через;рого подключен к выходу первого циф,роаналогового преобразователя 8.Устройство работает следующим образом,Датчик 1 вторичных электронов, установленный над поверхностью свариваемых иэделий, обеспечивает непрерывный контроль потока вторичных электронов и регистрацию изменения величины тока эмиссии при прохождении луча через стык. Усилитель 2 выделяетсигнал от стыка на фоне помех, формирует и усиливает его, Логический блок3 измеряет временной интервал междувозникновением импульса от стыка и35моментом перехода пилообразного напряжения через нуль блока 9 сканирования, и формирует сигнал рассогласования 1 с учетом знака (запаздыванияили опережения сигнала с выхода датчика вторичных электронов относительно нуля пилообразного напряжения).Кроме того, логический блок 3 управляет работой клапана 5. Сигнал рассогласования преобразуется в двоичный код с помощью реверсивного двоичного счетчика 4 и в зависимости от режима работы клапана 5 поступает на блок 7 коррекции сканирования или блок 11 коррекции скорости, или блок б исходной установки перпендикуляра,Блоки коррекции 7, 11 осуществляют преобразование кода рассогласования1 55после чего код поступает на первый 8 и второй 12 цифроаналоговые преобразователи и корректирует работу блока 9 сканирования, двухкоорди определяется как (фиг,4) Ь УголагсСц ф (3)М Ч.,.1где М - масштабный коэффициент,ЧТаким образом, на всех участках криволинейного стыка луч будет сканировать стык перпендикулярно к нему и точность определенияи, следовательно, точность отслеживания криволинейных стыков возрастет.Однако при воздеиствии сервоприводом только на перемещение сервопринатной отклоняющей системы 1 О, блока 14 управления сервоприводом и бло1ка 13 управления скоростью привода.Устройство работает в двух режимах - режиме установки перпендикулярности развертки и стыка перед сваркой в начальной точке стыка и режимеслежения за стыком в процессе сварки,Б первом режиме луч выводитсяна стык путем задания напряжения,управляющего перемещением координат"ного стола по оси Х (поперечной оси),При этом продольное перемещение отсутствует, развертка луча осуществляется подачей пилообразного напряжения Ч, лишь на пластины Х с амплитудой Ч, отрабатывается сигнал рассогласования й, вызванный смещением пооси Х.Во втором режиме деталь начинаетдвигаться параллельно оси стыка(вдоль оси У) со скоростью 7, .На каждом периоде развертки пилообразного напряжения Чх определяетсясигнал рассогласования Ь,и сравнивается с 5;, на предыдущем периоде. ЕслиЯ:ц-К;у- О, то нужно произвести поворот развертки сканирования и пово"рот оси, вдоль которой движется свариваемое изделие, на угол, пропорциональный.Поворот развертки сканированиядостигается подачей пилообразногонапряжения на пластины, отклоняющиепо Х и У с амплитудами (фиг, 3),Чх = Ч, созе;(1)Чо = Чз 1 п,Поворот оси движения изделия достигается подачей напряжения, управляющего движением сервопривода вдольоси Х (фиг. 4)Пп /Чс / сов , (2)гду П, - напряжение управления приводом,(4) 5 15390 вода вдоль оси Х суммарная скорость движения изделия будет зависеть от угла поворота у и при сварке криволи-нейных стыков тепловложение ка отдельных участках шва будет не одина"5 ковым, Чтобы избежать этого, необходимо производить коррекцию движения скорости и по оси У.Так из фиг. 5 видно, что для обеспечения одинаковой скорости Ч, напряжения 1111 управляющие движением сервопривода по осям Х и У должны быть пропорциональны 15 Цп11 озп- -+0 ц = 1 о созВыбор таких управляющих напряжений обеспечит одинаковое тепловложе ние на всем протяжении криволинейных стыков, следовательно, улучшится качество свариваемых соединений.Примером схемкой реализации вводимых блоков - клапана 5, блока уста новки перпендикуляра 6, блоков коррекции сканирования 7 и скорости 11 является использование серийно выпускаемого микроконтроллера "Электроника МС 2702". При этом связь с выходом счетчика 4 и входами блоков сканирования 9 (по Х и У) управление сервоприводом 14 и блока 13 уйравления скоростью привода осуществляется с помощью двух схем, программируемых параллельных интерфейсов КР 580 ВВ 55 по каналам 1 А, 1 В, 2 А, 2 В, 2 С соответственно, а вход логического блока 3, сигнализирующего о наличии кода Д на выходе счетчика 4, подается на вход ХГП 1 запроса прерывания микроконтроллера.Алгоритм работы микроконтроллера приведен на фиг. 6, где Г 1, Г 1 - масштабные коэффициенты.Работа устройства испытывалась на электронно-лучевых установках, укомплектованных энергокомплексами ЭЛА 60/60; ЭАА 60/15. При углах по 23 6ворота стыка +45 обеспечивалось ус-.тойчивое слежение с погрешностью ф 0,01 мм, при этом было получено высокое качество сварочных швов навсех участках криволинейного стыка. формула изобретения 1.Устройство слежения за линией стыка при электронно-лучевой сварке, содержащее последовательно соединенные датчик вторичных электронов, усилитель, логический блок, двоичный счет- чик, а также цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к входу блока управления сервоприводом и входу блока сканирования, выход которого соединен с входом двух- координатной отклоняющей системы электронно-лучевой сварочной пушки и вторым входом логического блока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности отслеживания криволинейных стыков, оно снабжеко блоком исходной установки перпендикуляра, клапаном и блоком коррекции сканирования, причем выход блока коррекции сканирования подсоединен к входу цифроаналогового преобразователя, а вход - к выходу блока исходной установки перпендикуляра, вход которого подключен к первому выходу клапана, а выход - к второму выходу клапана, первый вход которого соединен с выходом двоичного счетчика, а второй управляющий - с вторым выходом логического блока.2. Устройство по п, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что клапан выполнен с дополнительным третьим выходом и око снабжено последовательно соединенными блоком коррекции скорости, вторым цифроаналоговым преобразователем и блоком управления скоростью привода, причем клапан выполнен с третьим входом, подключенным к входу блока коррекции скорости.1539023 Фиг Составитель В. ПучннскийТехред Л,Сердюкова . Корректор В. Гирняк ктор М. Товтин роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж ул. Гагарина, 101 Заказ 182 НИИПИ Го Тираж 62 б дарственного комитета по изобрете 1 13035, Москва, Ж, РаушскПодписноем и открытиям при ГКНТ СССР наб., д. 4/5