Устройство для автоматического копирования линии сварного соединения

О П И С А Н И Е (и)933326ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСоциалистическиеРеспублик(53) УД К 621. 791.75(088.8) ао делам изобретений и открытийГ.И. Сергацкий, А.С. Лихошва, Т.Ф. Ермакова и Г. А. ЛинкинКиевский институт автоматики им. ХХУ съевшее КПИ а .и Ордена Ленина и ордена Трудового Красного-Маметгиинститут электросварки им, Е,О. Патона(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОПИРОВАНИЯ ЛИНИИ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯИзобретение относится к области автоматизации сварочного производства и может быть использовано в сварочных установках.Известно устройство для автоматического копирования линии сварного соединения, содержащее измерительный блок, установленный на сварочном органе, привод коррекции положения сварочного органа, блок запаздывания и сумматор, при этом первый вход сумматора подключен к выходу измерительного блока, а выход соединен с входом блока запаздывания, выход которого связан с приводом коррекции и вторым входом сумматора 13 Данное устройство обеспечивает автоматическое копирование линии сварного соединения без направляющих для сварочного аппарата путем алгебраического суммирования величин текущего результата измерения и предыдущего результата измерения,получаемого по истечении времени запаздывания.Недостатком устройства являетсяналичие погрешности копирования, возникающей за счет люФта в механических передачах привода коррекции, В реальных механизмах величина люфта соизмерима с требуемой точностью копирования линии сварного соединения, что может привести к полу Очению некачественного сварного соединения, Погрешность копирования в данном устройстве возникает из-за неполной компенсации в сумматоре сигнала отработки, поступающего 15с выхода блока запаздывания, и сигнала измерительного блока,.поступающего при работе привода коррекции на другой вход сумматора, Сигнал коррекции, поступающий с выхода блока 20запаздывания, вначале компенсирует люФт в механизмах привода коррекции и только после этого происходит реальное перемещение сварочного орга 93332625 на и вместе с ним измерительногоблока. Поскольку сигнал коррекциипоступает одновременно и на второйвход сумматора, то часть его, идущаяна компенсацию люфта в механизмампривода коррекции, поступит черезсумматор на вход блока запаздываниянескомпенсированной соответствующимсигналом измерительного блока, таккак последний начнет вырабатывать 10сигнал компенсации только при смещении сварочного органа, т.е, послевыборки люфта. При реверсированиинескомпенсированный сигнал накапливается и точность копирования (особенно в случае протяженной линии,сварного соединения) снижается,Дополнительным источником погрешности в устройстве является инерционность подвижных элементов и отсут-.ствие синхронизации между блокамиотработки и получения информациио текущем положении линии сварногосоединения,Наиболее близким к изобретениюявляется устройство 2для копирования линии сварного соединения, содержащее измерительный блок, установленный на сварочном органе, снабженном датчиком положения, привод кор 30рекции положения сварочного органа,запоминающее устройство (ЗУ), сумматор и блок регулируемого запаздывания, Вход ЗУ соединен с выходомсумматора, первый вход которого подключен к выходу измерительного блока,35а второй - к выходу блока регулируемого запаздывания. Выход ЗУ связанс входом привода коррекции и входомблока регулируемого запаздывания, уп 40равляющий вход которого подключенк выходу датчика положения.Устройство обеспечивает компенсацию погрешности, вызванной наличиемлюфта в механизмах привода коррекции.Компенсация осуществляется с помощью45блока регулируемого запаздывания, вкотором производится задержка корректирующей информации, поступающей свыхода ЗУ на вход привода коррекциии на вход блока регулируемого запаздывания, на время, необходимое длякомпенсации люфта, Момент окончаниякомпенсации люфта и начала перемещения сварочного органа, а следовательно, и связанного с ним измеритель- . 55ного блока, фиксируется датчикомположения, который дает команду обокончании выборки люфта на управляющий вход блока регулируемого запаздывания, Последний эа счет этого передает информацию о коррекции на второй вход сумматора одновременно с поступлением "ложного" сигнала, вызванн"го результатом воздействия сварочного органа на положение измерительного органа. Результатом компенсации люфта является повышение точности копирования..Недостатком устройства является его сложность, связанная с наличием дополнительного измерительного органа - датчика полоежния и блока регулируемого запаздывания, выполняющих функцию регулирования задержки сигнала, поступающего на второй вход сумматора, в зависимости от времени компенсации люфта в механизмах привода коррекции положения сварочного органа. Эта сложность обусловлена не только наличием укаэанных элементов, но и необходимостью синхронизации сигналов в контуре компенсации, Кроме того, устройство не обеспечивает компенсации в сумматоре других погрешностей, создающих асинхронностьежду сигналами, поступающими на привод коррекции, и сигналами измерительного блока.Источником этих погрешностей является, например, нелинейность динамических характеристик привода, зона нечувствительности измерительного блока, инерционность механических передач и т.д. Зависимость точности компенсации сигналов в сумматоре от указанных технических характеристик.привода коррекции и измерительного блока приводит к снижению точности копирования линии сварного соединения.оЦелью изобретения является упрощение устройства и повышением точности копирования.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для автоматического копирования линии сварного соединения, содержащем измерительный блок, установленный на сварочном органе, привод коррекции положения сварочного органа, блок запаз- дывания (ЗУ) и сумматор, причем выход измерительного блока подключен к первому входу сумматора, выход которого соединен с входом блока запаздывания, а выход последнего связан с входом привода коррекции и вторым входом сумматора, сумматор выполненв виде и -разрядного реверсивного счетчика, выходы которого соединены соответственно с и-входовой схемой И-НЕ и трех ключеи 2 И-НЕ. Входы первого и второго ключей 2 И-НЕ соедине ны и являются первым входом сумматора. Второй вход первого ключа 2 И-НЕ подключен к выходу третьего ключа 2 И-НЕ, а второй вход второго ключа 2 И-НЕ и вход третьего ключа 2 И-НЕ соединены с выходом п -входовой схемы И-НЕ. Выход второго ключа 2 И-НЕ соединен со входом и-разрядного реверсивного счетчика, другой вход которого является вторым вхо дом сумматора, а выход первого ключа 2 И-НЕ является выходом сумматора.Выполнение сумматора в виде и-разрядного реверсивного счетчика с подключением к его выходам и -вхо довой схемы И-НЕ, а также трех ключей 2 И-НЕ, выполняющих логические функции, позволяет осуществлять в сумматоре компенсацию сигналов, поступающих с выхода измерительного 25 блока, за счет корректирующих переЭ мещений сварочного органа, сигналами, поступающими с выхода блока запаздывания, в реверсивном счетчике и пропускать в блок запаздывания З 0 только те сигналы измерительного блока, которые вызваны текущим отклонением копируемой линии от заданного положения сварочного органа. Накапливаемые в реверсивном счетчике сигналы 55 выборки люфта в механизмах коррекции и другие сигналы, не вызывающие перемещения сварочного органа, не поступят на вход блока запаздывания до обнуления реверсивного счетчика сигналами измерительного органа, которые поступят на вычитающий вход реверсивного счетчика только в результате перемещения сварочного органа и связанного с ним измерительного блока. Ключи 2 И-НЕ пропустят на вход блока запаздывания только сигналы отклонения копируемой линии, а не "ложные" сигналы, появляющиеся в результате воздействия корректирующих50 перемещений сварочного органа на положение измерительного блока.Компенсация люфта обеспечивается при этом более простыми средствами, чем в известном устройстве, т.е. беэ применения датчика положе"55 ния сварочного органа относительно сварочного аппарата и блока регулируемого запаздывания, Наличие других погрешностей, связанных с инерционностью механизмов передачи движения, нелинейностью динамическиххарактеристик привода и параметровизмерительного блока, также не сказываются на точности компенсации измеряемого и полученного по истечении времени запаздывания сигналов,так как реверсивный счетчик обеспечивает компенсацию в том числе при асинхронном поступлении сигналов на суммирующий и вычитающий входы. Сумматор в целом выполняет функцию фильтра, пропуская в блок запаздываниятолько сигналы отклонения копируемой линии от заданного первоначального положения сварочного органа. Независимость процесса компенсацииот природы и источника алгебраически суммируемых в реверсивном счетчике сигналов позволяет, таким образом, повысить точность копирования линии сварного соединения.На чертеже показан один канал устройства для автоматического копирования линии сварного соединения.Устройство содержит измерительный блок 1, установленный на сварочном органе 2, привод 3 коррекции, блок 4 запаздывания, сумматор 5. Выход блока 1 подключен к первому входу сумматора 5, выход которого соединен с входом блока 4 запаздывания. Выход последнего связан с входом привода 3 коррекции и вторым входом. сумматора 5. Сумматор 5 содержит й,-разрядный реверсивный счетчик 6, выходы которого соединены соответственно с й- -входовой схемой И-НЕ 7 и ключи 8, 9 и 10 2 И-НЕ. Первым входом сумматора 5 служат первые входы первого 8 и второго 9 ключей 2 И-НЕ, вторым входом- первый вход счетчика 6, второй вход которого связан с выходом ключа 9 2 И-НЕ) а выходом сумматораслужит выход ключа 8 2 И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу третьего ключа 1 О 2 И-НЕ. Выход ключа 10 и второй вход ключа 9 2 И-НЕ соединены с выходом схемы 7 И-НЕ.Второй канал устройства для автоматического копирования построен аналогично. При этом один иэ каналов осуществляет. управление копированием при отклонении копируемой линии от заданного положения измерительного блока 1 в положительном направлении, например, при увеличении расстояния между ними, Другой933326 канал управляет копированием при отклОнении копируемой линии относительно измерительного блока 1 в отрицательном направлении, например,при уменьшении расстояния между ними. Каналы работают поочередно взависимости от положения блока 1относительно заданного и, следовательно, от наличия сигналов на еговыходах "+" и "-".Число разрядов счетчика 6 и схемы 7 выбирается не меньше максимально возможного числа импульсов, соответствующего величине люфта и другихпогрешностей и поступающего в сумматор 5 (на счетчик 6) для компенсации сигналами блока 1,Устройство работает следующим образом.При движении сварочного органа2 вдоль линии сварного соединениявремя прохождения информации от входа к выходу блока 4 запаздываниясоответствует времени запаздываниясварочного органа 2 относительно блока 1. Информация об отклонениях линии соединения воспринимается .блоком 1 и в виде, например, импульсов,число которых соответствует величине, а частота - интенсивности отклонения, поступает на первый входсумматора 5 и далее на вход блока4 запаздывания, С выхода блока 4 сиг.налы об отклонениях поступают напривод 3 коррекции положения сварочного органа 2 и одновременно на второй вход сумматора 5При отработке приводом 3 сигналовкоррекции в сумматоре 5 происходиткомпенсация сигналов блока 1, возникающих в результате перемещениясварочного органа 2 за счет жесткойсвязи блока 1 со сварочным органом2, Основной функцией сумматора 5 является, таким образом, предотвращейие поступления на вход блока 4 сигналов органа 1, возникающих эа счетотработки сварочным органом 2 текущих сигналов коррекции. Это обеспечивает самокопирование устройствомлинии соединения при жесткой связиблока 1 со сварочным органом 2 независимо от расстояния между нимипри условии соответствия времени запаздывания второго относительнопервого и скорости продвижения информации в блоке 4 запаздывания,Поскольку в реальных механизмах1 привода 3 коррекции перемещение сва. рочного органа 2 происходит не с момента поступления сигналов коррекции с выхода блока 4, а после компенсации частью этих сигналов люфта, момента инерции и т.д., то и пере-, мещение измерительного органа происходит лишь после прохождения укаэанной части сигналов на второй вход сумматора 5. Причем эта часть сигналов может поступить через сумматор 5 на вход блока 4 и в дальнейшем вносить систематическую погрешность копирования, Однако это не происходит, Сумматор 5 при автоматическом копировании работает следующим образом. (в случае реализации в цифровом виде).При подаче команды на начапо движения счетчик 6 обнуляется, а ключ 8 2 И-НЕ открыт для прохождения импульсов с выхода блока 1 на.вход блока 4. По истечении времени запаздывания импульсы коррекции с выхода блока 4 поступают на привод 3 коррекции и на суммирующий вход счетчика 6. С началом запоминания счетчика 6 с выхода схемы 7 И-НЕ на вход ключа 9 2 И-НЕ поступит разрешающий сигнал для прохождения импульсов блока 1 с выхода ключа 9 2 И-НЕ на вычитающий вход счетчика 6, Одновременно с выхода ключа 1 О 2 И-НЕ. на вход ключа 2 И-НЕ поступит запрет на прохождение импульсов блока 1 на вход блока 4. Запрет будет иметь место до момента обнуления счетчика 6, т,е. до момента полной компенсации сигналом блока 1 сигнала коррекции, поступающего на привод 3 сварочного органа 2. Причем взаимная компенсация укаэанных сигналов в счетчике 6 и последующее прохождение через сумматор 5 (с помощью ключей 8, 9 и 10 2 И-НЕ) сигналов Фактического отклонения копируемой линии на вход блока 4 осуществляется независимо от причины и величины запаздывания в отработке сигналов коррекции исполнительным механизмом сварочного органа 2.Таким образом, устройство обеспечивает компенсацию люфта в механизмах привода не только более простыми средствами, но и повышает точность копирования, так как процесс компенсации механического воздействия сварочного органа на измерительный блок не зависит от зоны нечув-ствительности и других свойств 10 5 10 25 30 35 40 45 55средств измерения, от технических характеристик привода, а осуществляется в сумматоре средствами электроники.Технико-экономическая эффективность предложенного технического решения заключается в том, что за счет упрощения устройства повышаются его надежность и срок службы, а за счет повышения точности достигается более высокое качество сварочных соединений.Формула изобретенияУстройство для автоматического копирования линии сварного соединения., содержащее измерительный блок, установленный на сварочном органе, привод коррекции положения сварочного органа, блок запаздывания и сумматор, причем выход измерительного блока подключен к первому входу сумматора, выход последнего соединен с входом блока запаздывания, выход которого связан с входом привода коррекции и вторым входом сумматора,. о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повыщения точности копирования и упрощения устройства, сумматор выполненв виде и -разрядного реверсивногосчетчика, и -входовой схемы И-НЕ з и трех ключей 2 И-НЕ, причем входпервого и вход второго ключей 2 И-НЕсоединены и являются первым входомсумматора, второй вход первого ключа 2 И-НЕ подключен к выходу третье О го ключа 2 И-НЕ, а второй вход второго ключа 2 И-НЕ и вход третьегоключа 2 И-НЕ соединены с выходоми-входовой схемы И-НЕ, при этомвыход второго ключа 2 И-НЕ соединен 15 с входом и -разрядного реверсивногосчетчика, другой вход которого является вторым входом сумматора, выход первого ключа 2 И-НЕ являетсявыходом сумматора, причем выходы 20 и-разрядного реверсивного счетчикасоединены соответственно с и -входовой схемой И-НЕ. Источники информации,. принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРК 617206, кл. В 23 1( 11/24, 23,02.772. Авторское свидетельство СССРпо заявке Ю 2648086, кл. В 23 К ЭЛ О,24.07 78 (прототип).933326 Составитель Техред Е. Х ГлаголевитончикКорректор М. Шаро Утехи дакто Заказ 02217 Тираж 1153 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий поп, ж , ж пп, жи . ппп