Устройство для адаптивного управления движением сварочной головки по стыку

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 09) (И) 23 К 9/ РЕТЕНИЯ ЛЬСТВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ОПИСАНИЕН АВТОРСКОМУ СВИ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ СВАРОЧНОЙ ГОЛОВКИ ПО СТЫКУ(57) Изобретение относится к автоматизации сварки и м.б. использовано в сварочных работах как устройство адаптации робота. Устройство содержит триггер, привод вращения, блок вычисления координат, систему контурного управления, блок синхронизации. С целью повьпдения тсчности слежения за стыком устройство снабжено блокомавтоматического регулирования напряжения дуги, приводом перемещения головки по вертикальной оси, датчикомскорости, компаратором, элементом задержки, регистрами и блоком регистров координат. Сварочная головка жестко закреплена на вращающейся осис некоторым эксцентриситетом, позволяющим осуществлять колебания электрода по дуге окружности с автоматическим реверсом направления вращенияв зависимости от ширины разделки стыка при сварке стыков с изменяющейсякривизной. При этом блок регистровкоординат задает движение оси вращения по стыку. Датчиком стыка является дуга. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.Изобретене относится к дцтамдтизлццц гвлрьц и мсжет бьть использовано в гвдрачцых работях кдк угтрайство лддптдциц,6Цель изобретения - повышение точности слежения эа стыком путем осуществления колебания электрода по дуге окружности с автоматическим реверсом направления вращения в зависи- О мости ат ширины разделки стыка при сварке стыков с изменяющейся кривизной.На фиг, 1 дана схема устройства (приводы Х, У, 2,С условно не пока заны); на фиг. 2 - поперечное сечение разделки стыка и траектории движения электрода при повороте головки относительно аси с с точками А А реверсов и точками В В изменения ско рости вертикальнога перемещения электрода; на фиг. 3 - блок-схема устройства; на фиг. 4 - функциональная схема блока регистров координат; нафиг, 5 - функциональная схема системы 25 контурного управления", на фиг. 6функциональная схема блока синхронизации.Устройство содержит последовательна саепцченные блок 1 автоматического ЗО регулроглция напряжения дуги (УПНД) ривап 2 еремещеция сварочной головки атцаситс 1 ьц вертикальной аси 2, датчик 3 скарогти, кампарлтор 4, триггер 5, злемст 6 здпержки привод 7 врдщеия, регистр 8 угла с поворота, соответствующего точке В регистр 9 углас. паиоратд головки, соответствующего тачке В регистр 10 положения головки относительно оси Х в точке В 4 г регистр 11,ал 1 жесия га.анки относительно аси Х ц тачке 1 регистр 12 положения головки атцагцтельна оси У в тачке В, регистр 13 положения головки относительна аси У в точке В, блок 14 вычисления координат, подключенный входом к выхапдм регистров 8- 13, блок 15 регистров координат, свяэлццьсй вхоплми В, Х, У с соответствующими вхапдмц истемы 16 контурного управления и блок 17 синхронизации, входы Х, У катарага саепицецы с выходами Х, У блока 15 регистров координат, д вхапь Х, У; - с выходами гистемы 16 катур; аг упрагления, Вьсап элеме гл 6 здп ржки связан с входам урдвпеця злисью блока 15регистров к с рпилт, выход триггера 5 гаепицец г вх, дмц 1 рлцлеция записью регцгтрав 8 - 13, и 1 кьрмлционцые входы регцгтрав 8 ц 9 гвяляь с выходом привала 7 врлшецця, информационные входы регистров 1 О и 11 связаны с выходом Х сцстемь 16 кптурага управления, ицфармдцициье входы регистров 12 и 13 связаны с выхапам У системы контурного управления, выход блока 17 синхронизации подключен к входу управления считыванием блока 15 регистров координат,Блок 1 АРНД выполнен в виде датчика напряжения, подключенцьм к входам дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом преобразователя напряжение - частота.Компаратар 4 - цифровой, формирует на выходе сигнал логической единицыв случае превьпхецня скорости вертикальнога подъема электрода, измеряемой датчиком 3 цад заданным эначениеь и сигнал логического нуля в случае невыполнения укаэанного условия.Триггер 5 - счетный, изменяет состояние по положительному перепаду напряжения ца входе.Блок 15 регигтрав координат содержит регистры 18-22 канала Х, регистры23-27 кяцлла У, регистры 28-32 каналаВ, мультиплексор 33 кацапа Х, мультиплексср 34 канала У, мультиплексор35 канала В, последовательна соединенные удвоитель 36 чл готы и счетчик 37, выходы катарага подключены квходам управления записью регистров18-32, вход упваителк 36 частоты соединен с выходам элемента 6 задержки,счетчик 38, г.вяззнный выходом с входами управления мультиплексоров 3335 и входам с выходом блока 17 синхронизации,Систему 16 к цтурцогс управления образуют интераляторы 39 и 40, падключецнье ь бпак 1 управления следящими присплп, выходы которого подключеы к капу прцвапд Х ч 2 и к входу привапл У 3, фармирацлтепь 44скорости, гггясий цз последовательна саепиц.",ц ."; ,.мятарс 45, блока 46 умцажс я,ум.",т. рд 47 и блока 48 управ;с иятс рпятрами, Выходы првадац Х, У; пь.ецы к в:,адам Х, У блока 1цхрсвлииц. Входы ццтс рппьят.рп Вп, 40 падключень к выходам Х, У б; ьл 1ре .стран координат, перв 11 хп ултзря 45 подключен к ьх и В . кд 15 регцс тров каарПццлт, лз. й в:сс ц - к зддатчику номинальной ширины разделки (сигнал В, на функциональной схеме), Второй вход сумматора 47 соединен с входом задатчика скорости сварки (сигнал Ч на структурной схеме).5Блок 17 синхронизации состоит из компаратора Х 49 и компаратора У 50, выходы которых подключены к входам элемента И 51, выходом связанного че рез одновибратор 52 с входом управления считыванием блока 15 регистров координат, Входы компараторов 49 и 50 соединен с выходами системы 16 контурного управления и блока 15 регистров координат.Счетчик 37 и кольцевой счетчик 38 - счетчики двоичных чисел.Устройство работает следующим образом.Перед включением устройства записывают координаты начальной точки сварки Х , У и номинальную ширину В разделки стыка свариваемого изделия в регистры 18, 23 и 28. Заданную ширину В, устананливают также н задатчике и подают на сумматор 45 формирователя 44 скорости системы 16 контурного управления, В задатчике контурной скорости (скорости сварки) уста- З 0 нанлинают требуемое значение номинальной скорости сварки 1 и ннОдят его н сумматор 47 Формирователя 44 скорости. Далее располагают ось С со снарочной головкой в исходной точке З 5 с нулевыми координатами (или некоторыми заданными, определяющими исходное направление движения оси С), после чего включают устройство. В исходном состоянии дуга не горит, привод 40 вращения отключен и сварочная головка неподвижна относительно оси С, счетчики 37 и 38 и остальные регистры при включении содержат нулевую информацию, мультиплексоры 33-35 подключа ют выходы регистров 22, 27 и 32 соответственна к входам Х, У, В системы 16 контурного управления. Ось С со сварочной головкой начинает движение к начальной точке Х У, определяю п щей точку начала сварки (по прямой со скоростью сварки Ч,). При приближении оси С к начальной точке Х Уо а автоматически зажигается осциллятором дуга, включается привод 7 вращения и сварочная головка начинает вращаться в одном направлении относительно оси С, пересекая разделку стыка в точках А , В, Вг, Аг. При вращении головкиотносительно осн С ее вертикальное положение регулируется следующим приводом 7. 2 посредством блока 1 АРНД,электрод при вращении головки эквидистантно копирует контур разделки стыка. Компаратор 4 в момент подъемаэлектрода в точках В Вг фиксируетпревышение скорости подъема электрода, измеряемой датчиком 3, над некоторой заданной (для сварки непланящимся электродом заданную скоростьподъема устанавливают близкой к нулюили равной половине номинальной скорости подъема электрода при заданнойчастоте колебаний поперек стыка) скоростью, н результате .чего триггер 5изменяет свое состояние, произнодячерез время задержки, определяемоеэлементом 6 задержки, реверс двигателя привода 7 вращения. Таким образом, головка совершает колебательныедвижения относительно стыка с амплитудой, определяемой шириной разделкии временем задержки элемента 6 задержки, В моменты подъема электродаВ Вг в регистрах 8 и 9 по сигналутриггера 5 фиксируются углы поворотад,и р относительно оси С, соответствующие точкам В Вг, и одновременнон регистрах 10-13 фиксируются соответственно текущие координаты Х, ХУ, У оси С, поступающие с датчиковположения приводов 42 и 43 системы16 контурного управления. За времязадержки элемента 6 н блоке 14 вычисления координат производится вычисление координат средней линии стыка последующим формулам;+уги У, =У;, +Кз 1 п;,Х Х +КсозВ = (с, м )у у Кг где К - расстояние между осями сварочной головки (электрода) иосью С вращения;В - ширина разделки; Индексы обозначают:1 - координаты, соответствующиеточке В,;2 - координаты, соответствующиеточке Втекущие координаты;С - координаты оси С,50 51381Вцс.ецце координаты середины рд дслки ц моменты реверсдОловки н точках А Л т дпцсындютгя н блок 15 региг.тров координат в регистры 19Ъ5 2 А и 29 (время задержки устанавливают больше времени вычисления), далее в регистры 20, 25 и 30, в следующем полуцикле колебаний - в регистры 21, 26 и 31 и т.д После записи коорди нат стыка в последние регистры 22, 27 и 32 информация записывается в перные регистры 18, 23 и 28, после чего цикл записи понторяется. Управление записью осуществляется посред ством кольцевого счетчика 37, связанного через удвоитель 36 частоты с выходом элемента 6 задержки, Считывание информации из блока 15 регистров координат осуществляется по мере от работки сигналов Х, У задания посредством блока 17 синхронизации. При выходе оси С н начальную точку с координатами Х , У, вблизи точки начала сварки выходной сигнал блока 17 синхронизации изменяет состояние счетчика 38 на единицу, что вызывает подключение следующего ряда регистров 19,24 и 29 посредством мультиплексоров33-35 к входам системы 16 контурного 30управ:еццч, что определяет новыекоорд;наты Х, У задания, После отрабс тки гледующими приводами системы16 контурного управления информациииз регигтрон 19, 2 А и 29 производится отработка информации из следующихрядон регистров и снова из регистров18, "3 и 28, повторяя цикл считывания. К моменту позиционирования осиС в первую вычисленную точку стыка 40информация о линии стыка заполняеттолько часть регистров (общее количество рядов регистров выбирается снекоторым запасом с целью компенсациивозможных отклонений скоростей записц и считывания), так что интервалвремени между записью и считыванием может изменяться в некоторых пределах (например, ца 20-30 Е). После нахождения дугой стыка ось С продолжает перемещаться в игходцом заданном направлеции до ее позиционирования в первую нычислеццук точку стыка, послечего огь С перемещается во вторую вычисленцук точку стыка) третью и т,д.При этом вращательные колебания голонки автоматически осуществляются приблцзительцс в нормальном относите:ьцс стыка направлении. По мере движения сварочной голоки и заполнения разделки стыка текущая ширина разделки сравнивается с заданной в сумматоре 45, выходной сигнал которого через блок 46 умножения поступает на вход сумматора 17, корректируя задание скорости в блок 48 управления интерполяторами ,амплитуда вращательных колебаний головки автоматически регулируется цепочкой элементов 1-7 устройства),Таким образом, в процессе сварки осуществляется регулирование амплитуды, частоты и направления вращательных колебаний сварочной головки.Устройство характеризуют жесткое закрепление сварочной головки на оси С с некоторым экспентриситетом К осей электрода и оси С и подключение цепи элементов устройства 1-6 к приноду 7 вращения, позволяющие осуществлять колебания электрода по дуге окружности с автоматическим реверсом направления вращения в зависимости от ширины разделки при сварке стыков сизменяющейся кривизной, причем блок15 регистров координат выполняет ноную функцию - задает движение оси С по стыку в то время, как дуга автоматически находит стык. Устройство позволяет осуществлять поиск и слежениеза стыком без дополнительных датчиковстыка, ограничивающих его технологические возможности, и автоматическирегулировать амплитуду и частоту колебдний электрода поперек стыка,формула и з о б р е т е н и я 1, Устройство для адаптивного управления движением сварочной головки по стыку, содержащее систему контурного управления с приводом Х и приводом У, к выходам которой подключен блок синхронэдции, двд регистр;. углового положения, входы управлениязаписью которых вязаны с н ходомтриггера, а информационные ьхОдыс входом б;ок,; нычсления координат,привод нращ 1 ч, о - л и ч а ю щ е ес я тем, то, с слью повышения точНОСТЧ СЛЕжЕЧЦЯ за СТЪКОМ В ЦЕГО ВВЕдецы злс.ма т здлержкн, блок автоматического регулирования напряжения дуги,привод 7 датчц; скорости,компаратор,чс:тыре регистра тек 1 тего положения,блок регистров к з цицдт, при этомвыход блока де гс.;.т; ского регулиро1348108 СУу Вг Фиг. 2 Диет ванин напряжения дуги через последовательно связанные привод Е датчикскорости и компаратор связан с входомтриггера, выход которого связан с элементом задержки и входами управлениязаписью четырех регистров текущегоположения, выход элемента задержкисвязан с входом привода вращения изаписывающим входом блока регистровкоординат, выходы четырех регистровтекущего положения через блок вычисления координат и блок регистров координат связаны с входами системыконтурного управления и блока синхронизации, выход блока синхронизациисвязан со считывающим входом блокарегистров координат,2, Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блОк регистров координат содержит регистры координат Х, регистры координат У и регистры ширины разделки В, подключенные к соответствующим выходам блока вычисления координат, три мультиплексора, два счетчика и удвоитель частоты,входом подключенный к выходу элемента задержки и выходом связанный через первый счетчик с входами Х, У, В управления записью регистров, вход второго счетчика подключен к выходу блока синхронизации, а его выход соединен с управляющими входами мультиплексоров, выходы которых связаны с входами системы контурного управления.1348108 ЖУс Составитель В, ГрибоваТехред А.Кравчук КорректорВ. Гирняк Редактор А, Огар Заказ 5149/12 Тираж 969 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4