Устройство для сварки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 0145 4 В 23 К 9/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯВУ 4 ь А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССРУ 987579, кл, С 05 В 19/18, 1981,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВАРКИ(57) Изобретение относится к автоматизации сварочных процессов,аименно к устройствам программногоуправления, и может быть использовано при дуговой, электронно-лучевой и других видах сварки. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства. Устройство содержит генератор импульсов,два цифроаналоговых преобразователисполнительный элемент, шесть блоков памяти, делитель частоты с переменным коэффициентом деления,два счетчика, два элемента ИЛИ, двблока 1 Ь, 17 интерполяции и одновибратор 18. Устройство позволяетвоспроизводить сложные кусочно-линеыные функции с возможностью модуляции функции на заданном интервале. 1 з,п. ф-лы, 2 ил,1459844 5 1 О 15 20 Изобретение относится к автомати- зации сварочных процессов и предназначено для программного управления параметрами сварки.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 функциональная схема блока интерполяции.Устройство содержит генератор 1 импульсов, последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 2 и исполнительный элемент 3, первь 1 й 4 и второй 5 блоки памяти,де-литель 6 частоты с переменным коэффициентом деления, третий блок 7 па мяти, подключенный выходом к входу делителя 6 частоты, четвертый 8, пятый 9 и шестой 10 блоки памяти,последовательно соединенные первый счетчик 11 и первый элемент ИЛИ 12, последовательно соединенные второй 25 счетчик 13 и второй элемент ИЛИ 14, второй ЦАП 15, выходом подключенный к входу опорного напряжения первого ЦАП 2, первый 16 и второй 17 блоки интерполяции и одновибратор 18, 30Первый выход генератора 1 импульсов соединен с первыми входами первого 16 и второго 17 блоков интерполяции, Второй выход генератора 1 импульсов соединен с вторым входом первого блока 16 интерполяции, вход генератора 1 импульсов связан с выходом второго элемента ИЛИ 14. Третий вход первого блока 16 интерполяции соединен с первым выходом пер вого блока 4 памяти, четвертый вход - с вторым выходом первого блока 4 памяти, первый выход - с входом первого ЦАП 2; а второй выход первого блока 16 интерполяции - со счетным 45 входом первого счетчика 11. Второй вход второго блока 17 интерполяции соединен с выходом делителя 6 частоты, третий вход - с вторым выходом второго блока 5 памяти, четвертый вход - с третьим выходом второго бло 50 ка 5 памяти, первый выход - с входом ЦАП 15, а второй выход второго блока 17 - со счетным входом второго счетчика 13. Первый вход первого блока 4 памяти соединен с первым выходом шестого блока 10 памяти, второй вход первого блока 4 памяти - с выходом пятого блока 9 памяти, Первый выход второго блока 5 памяти со-,единен с входом предустановки первого счетчика 11. Вход второго бло"ка памяти соединен с вторым выходом шестого блока 10 памяти. Выходчетвертого блока 8 памяти соединен с входом предустановки второго счетчика 13. Первый вход пятого блока памяти соединен с выходом первогосчетчика 11; Вход шестого блока 10памяти соединен с выходом второгосчетчика 13. Вход разрешения предустановки первого счетчика 11 подключен к выходу одновибратора 18,Выход второго счетчика 13 подключен к входу второго элемента ИЛИ 14. Выход первого элемента ИЛИ 12 поДключен к входам одновибратора 18 иделителя 6 частоты. Второй вход памяти блока 9 памяти соединен с первым выходом шестого блока 10 памяти.1Блоки 16 и 17 интерполяции выполнены идентично, каждый содержит реверсивный счетчик 19, блок 20 вычи-тания, блоки 21 и 22 умножения, выходы которых подключены к входамблока 23 сравнения, преобразователь24 кода, счетчик 25 времени, элемент ИЛИ-НЕ 26, блок 27 вычитания, регистры 28 и 29, одновибратор 30 и триггер 3 1.Счетный вход реверсивного счетчика 19 связан с первым входом блока 16 (17) интерполяции, Выход реверсивного счетчика 19 связан с первым выходом блока 17 интерполяции ис первым, входом первого блока 20 вычитания. Управляющие входы реверсивного счетчика соединены соответственно с первым и вторым выходамипреобразователя 24 кода, первый ивторой входы которого соединены спервым и вторым выходами блока 23 сравнения, а третий и четвертый вхо" ды связаны с выходами первого 20 ивторого 27 блоков вычитания. Первыйвход первого блока 21 умножения ивход предуставки счетчика 25 време"ни связаны с третьим входом блока16 (17) интерполяции, второй вход блока 21 умножения связан с выходом первого блока 20 вычитания. Входы, второго блока 22 умножения связаны с выходами счетчика 25 времени и второго блока 27 вычитания. Второй вход первого блока 20 вычитания и информационные входы регистров 283 14598 и 29 связаны с четвертым входом блока 16 (17) интерполяции. Входы второго блока 27 вычитания связаны с выходами регистров 28 и 29. Выход счетчика 25 времени подключен к входу элемента ИЛИ-НЕ 26, выход которого связан с входом триггера 31, с вторым выходом блока 16 (17) интерполяции и с входом одновибрато О ра 30, выход которого соединен,с входом разрешения предуставки счетчика 25 времени. Выходы триггера31 связаны с входами управления записью первого и второго регистров 15 28 и 29, а счетный вход счетчика 25 времени связан с вторым входом блока 16 (17) интерполяции. Выходы триггера 31 также связаны с третьим и четвертым управляющими вхо дами блока 27 вычитания.Генератор 1 импульсов на первом выходе формирует сигнал с частотой, определяющей скорость отработки ступенчатых возмущений (максималь ную скорость изменения функции), а по второму выходу - с частотой, определяющей дискретность отсчета времени, и может быть выполнен в виде задающего генератора постоянной частоты с делителем частоты. Генератор 1 импульсов на выходе задающего генератора имеет ключ И, на второй вход которого поступает сигнал включения или выключения с элемента ИЛИ 14.35Блоки 4,5 и 7-10 памяти выполнены в виде ПАЗУ и работают в режиме считывания информации. Возможно выполнение блоков памяти также в виде энергонезависимых ОЗУ.В качестве блоков 7 и 8 памяти могут быть использованы также десятичные переключатели с шифраторами,Блоки 4, 5, 9 и 10 памяти имеют адресную структуру, Код адреса блока 4 памяти определяется кодом номера ячейки памяти по второму входу с выхода блока 9 памяти и кодом номера группы ячеек по первому входу50 с первого выхода блока 10 памяти, Выходная информация ячейки памяти блока 4 включает в себя код интервала времени Т по первому выходу и код значения функции Х на конце55 интервала времени по второму выходу блока 4 памяти.Код адреса блока 5 памяти определяется кодом номера группы ячеек 444по второму выходу с блока 10 памяти (этот код может не совпадатьс кодом по первому выходу с блока10 памяти).Выходная информация ячейки памяти блока 5 определяет .по первому выходу код числа К ячеек памяти, используемых в каждой группе, по второму выходу - код числа циклов понторения программы в каждой группе й,по третьему выходу - код опорногонапряжения ЦАА 2 в конце интервалаповторения циклов А,Делитель 6 частоты выполнен спрограммируемым коэффициентом деления, определяемым регистром.Блоки 9 и 10 памяти выполняютфункции преобразователей кода, Счетчик 11 с предуставкой и работает врежиме вычитания, счетчик 13 выполнен аналогично. Элементы ИЛИ 12 и 14выполняют функции индикаторов нулейсчетчиков 11 и 13.Реверсивный счетчик 19 блока ин-терполяции формирует линейные участки функции Х и функции 1), При нулевых сигналах на управляющих входахсчетчика 19 он не изменяет своегосостояния, при единичном сигналена входе "+" и нулевом на входесчетчик работает в режиме сложения,при обратном сочетании сигналов науправляющих входах - в режиме вычитания.Блок 20 вычитания может быть выполнен в виде комбинационного сумматора с преобразователем кода. Кодзначения разности с выхода блока 20вычитания поступает на эход блока21 умножения, код знака разности свыхода блока 20 (одноразрядный) поступает на третий вход преобразователя 24 кода, управляющего реверсивным счетчиком 19. Блок 27 вычитаниявыполнен аналогично блоку 20, а блок22 умножения - аналогично блоку 21,Блок 23 сравнения формирует единичный сигнал на первом выходе в случае превышения выходным кодом блока21 выходного кода блока 22, в случаеравенства выходных кодов 2 1 и 22 навтором выходе блока 23 сравнения формируется единичный сигнал,Счетчик 25 времени с предуставкойработает в режиме вычитания. Триггер31 счетный, Регистры 28 и 29 работаютв режиме постоянного считывания за9844 5 145 писанной в них информации и выполняют роль буферов.Устройство может быть реализовано также программным или микропрограммным.Устройство работает следующим образам.Перед началом сварки в блоки памяти заносят необходимую информацию для выполнения программ. В блок 4 памяти записывают коды интервалов времени ЬТ и конечные значения функции Х на конце каждого интервала. В блоке 5 памяти записывают код числа ячеек, используемых. в каждой группе при выполнении программы, код числа повторений циклов в каждой группе и код опорного напряжения ЦАП 2 в конце интервала повторений циклов. В блок 9 памяти записывают для каждого состояния счетчика 11 код, определяющий последовательность считывания ячеек в каждой группе ячеек этот код имеет такую же разрядность, как и выходной код счетчика 11). В блок 10 памяти записывают для каждого состояния счетчика 13 код номера группы ячеек, определяющий последовательность считывания групп ячеек при выполнении программы, и код номера группы ячеек, определяющий последовательность выполнения программы повторения циклов в каждой группе и значение функции 0 на интервале повторения циклов. В блок 7 памяти записывают и+1 код, определяющий коэффициент деления делителя 6 частоты и, следовательно, время повторения циклов. В блок 8 памяти записывают код,.определяющий количество используемых состояний счетчика 13 и, следовательно, используемых групп ячеек памяти блока 4 и используемых ячеек памяти блока 5,При включении кнопки "Выполнение прогРаммы" установочный импульс подается на вход разрешения предуставки счетчика 13, на вход разрешения предуставки счетчика 11, на сбросовый вход реверсивного счетчика 19, на вход разрешения предуставки счетчика 25 времени, на К-вход триггера 31, дри этом счетчики 13, 11 и 25 устанавливаются в исходное положение, реверсивный счетчик 19 устанавливается в нулевое состояние, триггер 31 - в нулевое состояние, регистры 28 и 29 блоков 16 и 17 интерполяцииустанавливаются в исходное нулевоесостояние, после чего начинается автоматическая отработка программы,После предуставки счетчика 13 висходное состояние на выходе элемента ИЛИ 14 формируется единичный сигнал, разрешающий включение генерато ра 1 импульсов, импульсы с которого поступают на реверсивные счетчики19 и на счетчики 25 времени блоков16 и 17 интерполяции, с блока 4 памяти в регистр 29 блока 16 интерполя ции записывается координата Х функции на конце интервала времени ЛТ,заданное значение которого записывается в счетчик 25 времени и поступает на вход блока 21 умножения. Ана логично с,блока 5 памяти в регистр29 блока 17 интерполяции записывается значение опорного (умножающего)напряжения Пна конце интервалаповторения циклов, заданное значение 2 В которого записывается в счетчик 25времени (циклов) блока 17 интерполяции и поступает на вход блока 21 умножения блока 17 интерполяции, Блоки16 и 17 интерполяции посредством 30 реверсивных счетчиков 19 формируют лилинейные участки изменения функцииХ на участке АТ и функции опорногонапряжения Ц на некотором участкециклов повторения программы Ь 1.После окончания отработки заданного интервала времени Т блок 16интерполяции формирует сигнал, пофронту которого счетчик .11 изменяетсвое состояние, изменяя адрес ячей ки блока 4 памяти, из которого но"вые значения функции Х и интервалавремени поступают в блок 16 интерполяции для формирования следующегоучастка линейного изменения функции.4 б Аналогично работает блок 17 интерполяции.После окончания отработки заданного числа циклов он формирует сигнал,по фронту которого. счетчик 13 изме няет свое состояние, изменяя адресячейки блока 5 памяти, из которогопо второму и третьему выходам в блок17 интерполяции записываются новыезначения опорного напряжения и интервала повторения циклов, По первомувыходу в счетчик 11 устанавливается число ячеек, используемых в программе в текущей группе, после чего формируется следующий участоклинейного изменения опорного напряжения.После отработки циклов в каждой из выбранных групп ячеек состояние счетчика 13 нулевое и, соответственно, на выходе элемента ИЛИ 14 - нулевой сигнал, включающий генератор 1 импульсов, после чего выполнение программы закончено и повторное выполнение программы возможно после повторного нажатия на кнопку "Выполнение программы", Делитель 6 частоты с программируемым коэффициентом деления позволяет увеличить 15 длительность выполнения программы и число циклов за счет увеличения коэффициента деления. Блок 9 памяти изменяет порядок считывания ячеек с блока 4 памяти по сравнению с ес тественным, определяемым. выходным кодом счетчика 11 ячеек. Блок 10 памяти изменяет порядок считывания ф групп ячеек с блока 4 памяти по сравнению с естественным, определяемым 25 выходным кодом счетчика 13 групп ячеек, кроме того, блок 10 памяти изменяет порядок .считывания ячеек с блока 5 по сравнению с естественным, также определяемым состоянием счетчика 13.Таким образом, устройство позволяет выбрать для выполнения про. граммы необходимое число групп ячеек, установить порядок следования групп ячеек при выполнении програм 35 мы, для каждой группы ячеек выбрать необходимое число циклов повторения программы, опорное напряжение, число используемых ячеек и порядок считывания из них информации при выполнении программы.Блок 17 интерполяции обеспечивает модуляцию функции Х путем изменения опорного напряжения ЦАП 2 при45 изменении числа циклов опроса ячеек в каждой группе.Блок 16 (17) работает следующим образом.В регистры 28 и 29 поочередно записывается информация с блока 4(5), определяющая конечное значение функции Хй + ) на заданном интервале йТ (д). Управление записью осуществляется посредством счетного триггера Э 1 по срезу сигнала55 с выхода элемента ИЛИ-НЕ 26 в момент окончания отработки заданного интервала времениТ, в этот же момент времени в счетчик 25 записывается посредством одновибратора 30значение последующего интервала времени для формирования следующего линейного участка функции Х, Ю+, )Блок 20 вычитания реализует алгоритм вычитания текущего значения функции из заданного на конце интервала времени: для блока 16 Х , - Х для блока 17 П - П; .Блок 27 вычитания реализует алгоритм вычитания значения функции в на" чале интервала времени из значения Функции в конце интервала времени для блока 16 Х , " Х; для блокаП+ - ПБлок 21 умножения реализует алгоритм умноженияТ. (Х , + Х,).Блок 22 реализует алгоритм умно"женияЬс; (Х - Х).Блок 23 сравнения реализует алгоритм сравнения двух чисел А и В, где для блока 16 интерполяцииА= ЬТ (Х, - Х;)р Ьс; (Х а для блока 17 интерполяции А = Ь 1 (П, - ТУ,)р(0 и+ "л)Реверсивный счетчик 19 по сигналам управления преобразователя 24 кода осуществляет следующую отработку линейного участка Функции Х (П) .Особенностью устройства является возможность модуляции линейно-кусочной функции за счет изменения по программе опорного напряжения ЦАП 2, а также возможность программирования процесса сварки за счет набора программ путем изменения информации только в блоках 8, 10 и 9 памяти.Устройство позволяет формировать линейно-кусочный закон изменения мощности пульсирующего теплоисточника при различных Формах пульсации, что позволяет использовать его при дуговой, электронно-лучевой и лучевой сварках.9 145Устройство может быть использовано также для формирования программной развертки луча поперек стыка, при этом обеспечивается формирование произвольной траектории развертки, что значительно расширяет технологические возможности сварки электронным лучом и, кроме того, позволяет автоматизировать процесс отработки режимов сварки, что также расширяет его функциональные возможности.Использование устройства придуговой и электронно-лучевой сваркеулучшает качество сварных швов иоблегчает условия труда.Формула и э о б р е т е н и я1, Устройство для сварки содержащее генератор импульсов, последовательно соединенные первый цифроаналоговый преобразователь и исполнительный элемент, два блока памяти и делитель частоты с переменным коэффициентом деления, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены четыре блока памяти, два счетчика, два элемента ИЛИ, второй цифроаналоговый преобразователь, одновибратор и два блока интерполяции, при этом выход первого счетчика связан с входом первого элемента ИЛИ и первым входом пятого блока памяти, выход четвертого блока памяти связан с входом предуставки второго счетчика, выход которого связан с входами второго элемента ИЛИ и шестого блока памяти, первый выход генератора импульсов связан с первыми входами первого и второго блоков интерполирования, второй выход генератора импульсов связан с вторым входом первого блока интерполирования, выход первого элемента ИЛИ через делитель частоты с переменным коэффициентом деления связан с вторым входом второго блока интерполирования и через одновибратор с входом разрешения предуставки первого счетчика, первый вход первого блока памяти связан с пер вым выходом шестого блока памяти и вторым входом пятого блока. памяти, первый и второй выходы первого блока памяти связаны соответственно с9844 третьим и четвертым входами первого блока интерполирования, первыйвыход первого блока интерполирования связан с первым входом первого цифроаналогового преобразователя, а второй выход - со счетным входом первого счетчика, первый выход второго блока памяти связан с входом предуставки первого счетчика, второй и третий выходы второго блока памяти связаны соответственно с третьим и четвертым входами второго блока интерполирования, первый выход которого через второй цифроаналоговый преобразователь связан с вторым входом первого цифроаналогового преобразователя, второй вход второго блока интерполяции связан со счетным входом второго счетчика, выход третьего блока памяти связан с вторым входом делителя частоты с переменным коэффициентом деления.2. Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок интерполяции содержит реверсивный счетчик, два блока вычитания, два блока умножения, выходы которых подключе- . ны к входам блока сравнения, преобразователь кода, счетчик времени, элемент ИЛИ, два регистра, одновибратор, триггер, при этом счетный вход реверсивного счетчика связан с первым входом блока интерполяции, выход реверсивного счетчика связан с первым выходом блока интерполяции и связай с первым входом первого блока вычитания, управляющие входы реверсивного счетчика соединены соответственно с первым и вторым выходами преобразователя кода, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами блока срав" нения, а. третий и четвертый входы связаны с выходами первого и второго блоков вычитания, первый вход 1первого блока умножения и вход предуставки счетчика времени связаны с третьим входом блока интерполяции, второй вход блока умножения связан с выходом первого блока вычитания, входы второго блока умножения связаны с выходами счетчика времени. и второго блока вычитания, второй вход 55 первого блока вычитания и информа 10 15 20 25 ЭО 35 ао 45 50 ционные входы регистров связаны счетвертым входом блока интерполяции, .входы второго блока вычитаниясвязаны с выходами регистров, выходиг тель В,Г ,Олийнык в СостаРедактор О.Юрковецкая Техре ректо 92 Подписноетениям и открытияская наб., д. 4/5 аказ 396 1 изоб5, Ра ри ГКНТ СС НИИПЯосуд ственного комитета 113035, Москва, Проектная,Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород 1 1459844счетчика времени подключен к входу ны с входами управления записью элемента ИЛИ, выход которого связан первого и второго регистров и с трес входом триггера, с вторым выходом тьим и четвертым входами второго блоблока интерполяции и с входом одно 5ка вычитания, счетный вход вибратора, выход которого соединен счетчика времени связан с втос входом разрешения предуставки счет- рым входом блока интерполя - чика времени, выходы триггера связа" ции