Способ автоматической дуговой сварки и устройство для его осуществления (его варианты)

(21) 37 (22) 16 ан ьн ей корректирую ине и знаку уют управляюорот электро 5,846,86, Бюлский ордени поли У на Т(71) Туль ного Знам ш арочнои горелки ическии инсти матиче тут (72 В,С,Карп Войницки 88.8)идетельст К 9/10, тельство 3 К 9/10 анари в и В 91,75 ское кл. В ое сн кл, В сканато В,М,Мазу (53) 621 (56) Авт У 797564Автор У 108728 ия дуг СССР979,ССР орел росварочно соединенны датод ка шунту, п етекто также о ды продольн щений элект усилителями щий вход си онизируюктора ска причем сикх ронного дет и связан с ыходом датчи е е с яния функциочет слежевания д зы, о т л и ч а лью поныш костей за м что сльных Возм од поворотас измеритетом привод осварочной гла поворота первым входо алов перемещеелки, первый усилителем ещения элект ой выход свя ОСУДАРСТБЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ИОАН ИЕТОРСКОМУ СВИ(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ДУГОВОЙСВАРКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ)(57) 1. Способ автоматической дуговой сварки, при котором производятсканирование дуги в плоскости свариваемых изделий, измеряют снарочныйток, выделяют его гармоническую составляющую на частоте сканирования,по фазе которой определяют знак, апо амплитуде - величину отклонениягорелки от стыка, по знаку и величи-не отклонения Формируют сигнал управ.ления приводом горелки, и минимизируют эту гармоническую составляющую,о т л и ч а ю щ и,й с я тем, что, сцелью расширения функциональных возможностей за счет слежения за криво"линейным плоским стыком, дугу сканируют по окружности, Формируют сигнал фазы сканирования относительноосей корректирующих приводов, измеряют текущее значение величины Фазового сдвига между гармоническойсоставляющей сварочного тока на частоте сканиронайия и фазой сканироих приводов, по велич аэового сдвига формир ее воздействие на пов 2, Устроиство дл дуговой сварки, сод сварочную горелку с датчиком фазы скани рочный трансформато подключенный к элек ке, последовательно чик величины снароч которого подключен вой Фильтр, синхрон фильтр низкой часто и поперечного перемеварочной горелки с ния за кринолинеиним плоским стыком оно дополнительно содержит два ана логоных ключа, измеритель фазового .сдвига, два иннертора, блок форми" ронания сигналов перемещения элект варочнои горелки и при лектросварочной горелк лем угла поворота, при поворота связан с элект горелкой и измерителем выход которого связан с блока дюрмиронания сиги ния электросварочной го выход которого связан с привода поперечного пер росварочной горелки, втз с усилителем привода продольного перемещения электросварочной горелки, выход датчика Фазы сканирования дуги снязан с первым входом измерителя Фазового сдвига, второй вход которого связан с выходом первого и второго аналоговых ключей, выход полосового Фильтра связан с сигнальным входом первого аналогового ключа и через первый инвертар с сигнальным входом второго аналогового ключа, выход Фильтра низких частот связан с управляющим входом первого аналогового ключа, с вторым входом блока Формирования сигналов перемещения электросварочной горелки и через второй инвертор с управляющим входом второго аналогового ключа.3. Устройство для автоматической дуговой сварки, содержащее электросварочную горелку со сканаторам и датчиком Фазы сканирования дуги, сварочный трансформатор, через шунт подключенный к электросварочной горелке, последовательно соединенные датчик величины сварочного тока, вход которого подключен к щунту, паласовый фильтр, синхронный детектор и фильтр низкой частоты а также приводы продольного и поперечного перемещений электросварочной горелки с усилителями, причем синхранизирующий вход синх. ронного детектора связан с выходом датчика Фазы сканирования дуги, а т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыщения Функциональных возможностей эа счет слежения за криволи нейным плоским стыком, оно дополнительно содержит два аналоговых ключа, измеритель Фазового сдвига, два инвертора,и блок формирования сигналов перемещения электросварочной горелки, датчик фазы сканирования дуги выполнен поворотным относительно .его оси и имеет дополнительный вход для управления поворотом датчика и дополнительный выход, характеризующий угол доворота, при этом первый выход датчйка Фазы сканирования дуги связан с первым входом измерителя Фазового сдвига, его дополнительный выход связан с первым входом блока формирования сигналов перемещения электросварочной головки, первый выход блока Формирования сигналов перемещенияэлектросварочной горелки связан сусилителем привода поперечного перемещения электросварочной горелки, аего второй выход связан с усилителем привода продольного перемещенияэлектросварочной горелки, первый выход датчика фазы сканирования дугисвязан с первым входом измерителяФазового сдвига, выход которого связан с дополнительным входом датчикаФазы сканирования дуги, второй входизмерителя Фазового сдвига связанс выходом первого и второго аналоговых ключей, выход палосоного фильтрасвязан с дополнительным входом первого аналогового ключа и через первый инвертор с сигнальным входамвторого аналогового ключа, выходФильтра низких частот связан с управляющим входом первого аналоговогоключа, с вторым входом блока формирования сигналов перемещения электросварочной горелки через второй инвертар с управляющим входом второгоаналогового ключа. ч. Устройство по пп, 2 и 3, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что блок Формирования сигналов перемещения электросварочной горелки содержит синусный и косинусный функциональные преобразователи, два сумматора, два блока умножения, инвертор, причем входы синусного и косинусного Функциональных преобразователей объединены и являются первым входом блока Формирования сигналов перемещения электросварочной горелки, вторым его входом является объединеннке вторые входы блоков умножения, первым выходом является выход первого сумматора, а вторым выходом - выход второго сумматора, при этом выход синусного Функционального преобразователя связан с первыми входами первого сумматора и второго блока умножения выход косинусного Функционального преобразователя связан с первыми входами второго сумматора и первого блока умножения, выход первого блока умножения через инвертор связан с вторым входом второго сум матора, 1235682перемещения электросварочной горелкипо двум координатам,Устройство работает следующимобразом.Сканатор 11 работает непрерывно и5обеспечивает горелке 9 круговое сканирование, Полная величина сварочного тока, протекающего через шунт 2,преобразуется датчиком 1 в сигнал,который поступает на вход полосового фильтра 3, с помощью которого выделяется гармоническая составляющаясварочного тока на частоте сканирования дуги. Затем сигнал поступаетна два канала, первый содержит синхронный детектор 4 и фильтр 6 низкойчастоты и служит для Формирования ссигнала рассогласования, пропорционального смещению электросварочнойгорелки 8, от оси стыка, второйканал содержит два аналоговых ключа 12 и 13, два инвертора 14 и 15 иизмеритель 16 фазового сдвига, навыходе которого Формируется сигналрассогласования, пропорциональныйуглу отклонения направления перемещения электросварочной горелки 8 откасательной к линии соединения свариваемых деталей в месте сварки.Аналоговые ключи и инверторы предназначены для исключения влияниянаправления смещения электросварочной горелки 8 от оси стыка на сигнал рассогласования между направлением перемещения электросварочной 35горелки и касательной к продольнойоси шва. Сигнал с выхода измерителя16 Фазового сдвига подается на привод 21, который поворачивает электросварочную горелку 8, тем самым 40уменьшая величину фазового сдвига,Одновременно измеритель 22 угла поворота вырабатьвает сигнал, пропорциональный углу поворота, которыйподается на первый вход блока 7 Фор"45мирования сигнала перемещения, навторой вход последнего подается сигнал с фильтра 6 низкой частоты, пропорциональный смещению электросварочной горелки 8 от оси стыка. Блок 7 50формирования сигналов перемещенияэлектросварочной горелки преобразует полученные сигналы о смещениигорелки относительно оси ствиа и оботклонении ее движения от касательной к продольной осн шва в сигналуправления по двум координатам,которые усиливаются усилителями 17 и 19 и подаются на приводы8 и 20, обеспечивающие движение электросварочной горелки 8 по стыку при сварке криволинейных плоских швов.В устройстве по второму варианту датчик 5 фазы сканирования дуги выполнен поворотнвю относительно его собственной оси, что позволяет перемешать зону его срабатывания при сканировании электрода. Дополнительнвщ вход датчика 5 Фазы сканирования дуги обеспечивающий поворот относительно его оси, соединен с выходом измерителя 16 джазового сдвига, н 1выход пропорциональнвй углу этого поворота, соединен с первым входом блока 7 формирования сигналов перемещения электросварочной горелки, Такое исполнение датчика 5 фазы сканирования дуги позволяет исключить из устрокства привод поворота электросварочной горелки н измери" тель угла поворота вала привода,Сигнал с выхода измерителя фазового сдвига, пропорциональный углу отклонения направления перемещения электросварочной горелки 8 от касательной к линии соединения, поступает на вход датчика 5 фазы сканирования дуги и обеспечивает его поворототносительно собственной оси. Приэтом перемещается эона срабатываниядатчика 5 в сторону уменьшения величины фазового сдвига до полного совпадения момента срабатывания с моментом перехода гармонической составляющей через нулевое значение фиг.1 1) одновременно на дополнительном выходе датчика 5 фазы сканирования дуги формируется сигнал, пропор" циональный углу поворота, которыйпоступает в блок 7 формирования сиг"налов перемещения электросварочнойгорелки 8,Блок 7 формирования сигналов перемещения электросварочной горелки подвум координатам содержит синусный и косинусный функциональные преобразователи 23 и 24, входы которых объединены и представляют собой первый вход блока 7 формирования сигналов перемещения электросварочной горелки. Выход синусного Функционального преобразователя 23 соединен спервым входом первого сумматора 25 и первым входом второго блока 26 умножения, а выход косинусного Функционального преобразователя 24 соеди 1235682нен с первым входом второго сумматора27 и первым входом первого блока 28умножения.Блоки 26 и 28 умножения выполненытаким образом, что позволяют ослабить уровень сигнала на выходе вК-раз, где К - отношение скоростипоперечной коррекции электросварочной горелки к скорости сварки. Вторые входы блоков 26 и 28 умноженияобъединены и являются вторым входомблока 7 формирования сигналов перемещения электросварочной горелки.Выход первого блока 28 умножениясоединен с вторым входом первого сумматора 25, а выход второго блока 29умножения - с вторым входом второгосумматора 27. Выход первого суммато- .ра 25 является первым выходом, а 20выход второго сумматора 27 - вторымвыходом блока 7 формирования сигналов перемещения электросварочнойгорелки.Блок 7 Формирования сигналов перемещения электросварочной горелкипо двум координатам работает следующим образом.Сигнал с измерителя 22 угла поворота или дополнительного выхода 30датчика 5 Лазы сканирования дуги(Аиг.3), пропорциональный углу отклонения направления перемещенияэлектросварочной горелки 8 от начального положения, согласованного сосями приводов перемещения электросварочной горелки 8 по двум координатам, поступает на первый входблока 7 формирования сигналов перемещения электросварочной горелки нследовательно на входы синусногоФункционального преобразователя 23 ии косинусного Функционального преобразователя 24,Сигналы с выходов этих преобразователей перемножаются блоками 26и 28 умножения с сигналом, пропорциональным смещению электросварочной горелки 8 от оси стыка, поступающим от Фильтра 6 низкой частоты,и затем суммируются на сумматорах25 и 27, Сигналы с выходом суммато -ров 25 и 27 усиливаются усилителями17 и 19 и отрабатываются приводамипоперечного и продольного 18 и 2055перемещения электросварочной горел ки 8 по координатам Х и У в плоскости стыка, Таким образом блок 7 формирования сигналов перемещения электросварочной горелки по двум координатам обеспечивает ее движение перемещения со следующими скоростями покоординатам Х и 7. Ч= Чся (яппи+ АК соя(с ) Ч= Чсе (сояы- АК япы ) скорость перемещения электросварочной горелки по оси Х;скорость перемещения электросварочной горелки по оси У;угол, соответствующий повороту электросварочной горелки, от исходного положения согласованного с осью У (при совпадении оси стыка с осью У, ы = 0)1амплитуда гармонической составляющей сварочного тока;коэффициент коррекции, определяемый выражением где Ч К ЧаК = -17"- -св где Ч - скорость поперечной корп.крекции электросварочной горелки при сварке прямолинейного плоского стыка;Ч - скорость перемещенияэлектросварочной горелки вдоль стыка (скорость свар ки). Измерение текущего значения величины Лазового сдвига между гармонической составляющей сварочного тока и моментом срабатывания датчика Фа" зы сканирования дуги, формирование по этой величине сигнала рассогласования между направлением перемещения электросварочной горелки и касатель" ной к месту сварки и использование его для управления перемещением электросварочной горелки по двум координатам позволяет расширить функциональные возможности устройства путем слежения за криволинейным плоским стыком,1235 б 82 НапраЬекие НИй ЗОДйй 1 31235682 Рцг В,Покровский Составит Техред И орректор С.Черни едактор огулич в одписно К д.4/5 зводственно-полиграическое.предприятие,г,ужгород,ктная,4 Л 3046/12 ВНКПЮ по д 113035, Тираж 1001осударственного комитета Сам иэобретений и открытийосква, Ж, Раушская наб.