Устройство для перемещения и колебаний сварочной горелки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУ БЛИН 5 А% 111) К 9/30 5 ) ЗОБ РЕТЕНИЯ ОПИСА де"тельстВ АВТОРСКОМ(71) Институт электродинамики АН .УСС(56) Авторское свидетельство СССР У 1133059, кл, В 23 К 9/30, 1985, ,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕЦЕНИЯ И КО ЛББАНИЙ СВАРОЧНОЙ ГОРЕЛКИ(57) Изобретение относится к сварке,а именно .к автоматизации процесса дуговой сварки. Цель изобретения - упрошеиие конструкции и повышение надежности работы устройства. Устройст во содержит механизм перемешения и , колебаний горелки, выполненный в ви. це трех линейных электромагнитных :.цвигателей, источник питания и блок Изобретение относитсясварки, а именно к автом;. цесса дуговой сварки.Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности работы устройства,На фиг., 1 приведена функциональная схема устройства для перемещения и колебаний сварочной горелки; на фиг. 2 - функциональная блок-схема системы управления механизмом перемещения и колебаний горелки; на фиг. 3 - Функциональная схема порогового устройства; на фиг; 4 - функциональная схема устройства коррекции частоты 1 на фиг. 5 - диаграмма изменения часк области атиэации про"ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕ О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТ ПРИ ГКНТ СССР управления прйводом перемешения и колебаний горелки. Программа работы уст ройства задается с помошью микропроцессора. Логический сигнал, .реализу.емый в блоке управления устройства, дает разрешение на работу двигателей в режиме непрерывного (плавного) перемещения. Сварочная горелка опускается. Включается устройство коммутации сварочного агрегата, и начинается.процесс сварки с поперечными илродольнь 1 ми перемещениями горелки по заданной программе. Устройство с микро процессорной системой управления поз" воляет упростить механическую часть привода, реализовать различные егодинамические состояний с обеспечени- М , ем программного разгона и торможения, рд, , фиксации и реверса в заданных точках рабочего хода. 6 ил. тоты управления импульсов в шаговом режиме работы двигателя продольных перемещений по заданному закону; на фиг. 6 - некоторые виды траекторий перемешения сварочной горелки.Устройство (фиг. 1) содержит многофазный линейный электромагнитный двигатель 1, перемещающийся по закрепленному на концах секционированному якорю 2, состоящему из ферромагнитных и немагнитных элементов и на" правлякппей 3, вдоль стыка сварнваемого соединения. К индуктору двигателя 1 прикреплен многофазный линейный электромагнитный двигатель 4 поперечных колебаний горелки, в расточке1547995 3статора которого размещен,с возмож- .ностью продольного перемещения секци-.онированный якорь 5, К одному из концов якоря 5 прикреплен однофазный линейный электромагнитный двигатель 6вертикального перемещения горелки, к,концу штока якоря 7 которого жесткоприкреплена сварочная горелка 8. Датчик 9 реверса и датчик 1 О положениязакреплены на индукторе двигателяс возможностью взаимодействия с на, правляющей 3. Отверстие 11 на направ ляющей 3 предназначено для выработкисигнала реверса йеремещения двигателя 151 в исходном положениис помощью,датчика 9. Блок 12 управления осуше: ствляет программное, управление меха низмом перемещения и колебаний горелки. Датчик 1 Э изделия расположен подстолом подачи изделия в зоне сваркии предназначен для выработки сигналао наличии изделия в блок 12 управления,Блок 12 управления (Фиг. 2) содержит генератор 14 тактовых импульсоврегулируемой частоты, последовательносоединенные между собой задающий ге".нератор 15 повьппенной частоты, четырехканальный цифроаналоговый задатчик 16, схему ИЛИ 17, распределитель18 импульсов, источник 19 питания постоянного. тока, усилитель 20 мощности, микропроцессор 21, трехканальныйцифроаналоговый эадатчик 22, порого-;вое устройство 23, четырехканальныйрегулятор 24 напряжения, аналого-цифровой преобразеватель 25, схему НЕ 26,устройство 27 коррекции. частоты, одновибратор 28, устройство 29 управления "поперечными колебаниями горелки 40и устройство 30 управления вертикаль-ными перемещениями двигателя 6 (с це,лью упрощения отдельные связи наФиг. 2 показаны одной функциональнойсвязью каждая),Устройство 27 коррекции частоты(Фиг. 4) содержит потенциометр 31ручной регулировки частоты, пять схем3236 совпадения, цифроаналоговыйпреобразователь, реверсивный счетчик, 50дешифратор, два диода и сопротивле, ние (с целью упрощения связи междублоком 12 управлений, линейными дви- .гателями 1, 4 и 6 и датчиками 9 и 10,на Фиг 1 показаны соответственно ", 55каждая одной функциональной связью).1Устройство работает следующим образом. 4Перед началом работы двигатель 1 находится в исходном положении (справа на Фиг. 1) и с помощью микропроцессора 21 через первые три его восьмираэрядных выходных порта устанавливаются в цифровом коде необходимые значениявеличий конечного напряжения Ущ зоны Ц торможения и зоны 01,п позицйонйроьания Эти значения в цифровом параллельном коде поступают на входы второго трехка нального цифроаналогового задатчика 22, на выходах которого устанавливаются аналоговые значения величин 1коН 1и П п, поступающие на входы порорового устройства 23, где сравниваются. с величиной напряжения 1 р датчика 10 положения индуктора. В исходном состоянии двигателя 1 значение 0 п .минимальное и на выходах устройства 23 устанавливаются следующие величины напряжений,: 111 и 0 з - логическая "1", 1 - логический "0";Трехканальное устройство 23 устро ено следующим образом. Основу каждого канала составляет операционный . усилитель или компаратор (Фиг. 3), Если величина напряжения на прямом входекаждого амплитудного компарато,ра превьппает величину напряжения на инверсном входе,. то на его выходе устанавливается значение высокого уров . ня, т.е, логической "1". В противном случае на выходе компаратора устанавливается значение низкого уровня, т.е. логического "0". Сигнал логического "0" с выхода устройства 23 по-. ступает в усилители формирователи четырехканального. регулятора 24.напря" жения, устанавливая.его транзисторы в проводящее состояние, а также бло. - кирует первый задающий генератор 15 .повышенной частоты и через, схему НЕ 26 разрешает работу второго генератора 14 тактовых. импульсов регулируемой частоты. При этом. на выходе 11 устройства 23 имеется сигнал логи-. ческой "1", разрешающийработу устройства 27 коррекции частоты генератора 14, В результате тактовые импульсы от генератора 14 через схему ИЛИ 17 поступают в распределитель 18 импульсов, который осуществляет коммутацию, обмоток двигателя 1 в усилителе 20 мощности по заданному алго-, ритму. В этом случае осуществляется шаговый режим работы двигателя 1 с программным разгоном и торможением.5 1547995 бУстройство 27 коррекции частоты нам регулировании токов в обмоткахгенератора 14 работает следующим об- двигателя 1, Сигналы повыщенной часразом. тоты от генератора 15 поступают вС помощью потенциометра 31 ручной первый четырехканальный цифроаналогорегулировки частоты устанавливается 5 вый эадатчик 16, а также в устройствоначальная частота Г, генератора 14 29 управления поперечными колебаниякоммутации фаз двигателя 1 (фиг. 4). ми горелки двигателя 4 и устройствоПри наличии сигнала логической "1" 30 управления вертикальными перемешенапряжения 11 от устройства 23 ("Раз киями двигателя 6. Аналоговые сигнапъ10гон ) первый импульс от 14 поступает лы с выходов задатчика 16 поступаютчерез нижнюю часть схемы 34 совпаде- на входы четырехканального регулято-ний и схему 35 на счетный вход ревер- ра 24, где и осуществляется четырехсивного счетчика и преобразуется циф- . фаэное регулирование токов в двигатероаналоговым преобразователем в при ле 1 по заданному закону в режимеращение напряжения ЛЦ, которое суммн- искусственного дробления шага двигаруется на входе генератора 14 и выэы- теля и плавного перемещения подвижновает увеличение частоты Еу управляю- го элемента,ших импульсов на его выходе. Второй Линейный электродвигатель 6 верти, импульс вызывает очередное приращение 20 кальных перемещений горелки предстаЦ на выходе ЦАП, и т.д, до восьмого .вляет собой однофазную структуру (обимпульса, при появлении которого на мотка и ферромагнитный сердечник) сседьмом выходе.дешифратора появляется пружиной, При плавном увеличении тон 1логическая 1., блокирующая через схе- ка в его обмотке якорь двигателя заму 33 поступление импульсов от генерасчет сжатия противодействующей пружитора 14 на схему 34, Процесс нараста- ны начинает. плавно перемешаться иния частоты управляющих импульсов сварочная горелка опускается до конпрекращается и дальнейшая коммутация такта со свариваемым изделием, Приобмоток двигателя 1 производится с уменьшении тока в обмотке пружинапостоянной частотой на заданном рас распрямляется и сварочная горелкастоянии (количестве шагов) . При по-, поднимается над изделием после оконатуплении от устройства 23 сигнала чания процесса сварки.О логического "0" (" Торможение" ) про- Сигнал логической 11 с выхода Пцесс снижения частоты 1 у управляющих . порогового устройства 23 дает разреимпульсов происходит в обратном по шение на работу двигателей в режиме.рядке. Таким образом осуществляются . непрерывного (плавного) перемещения,35. программные разгон и торможение под- сварочная горелка опускается, черезвижного элемента двигателя 1 на за- одновибратор 28 с задержкой включает-данном количестве шагов (фиг. 5). ся устройство коммутации сварочногоВ результате двигатель 1 продоль- агРегата и начинается процесс сваркиного перемещения горелки разгоняется с поперечными и продольными перемещедо заданной скорости движения до зоны ниями горелки по заданной программе.торможения, При подходе к зоне тормо-. При достижении сварочной горелкижения на выходе 0 порогового устрой- конечной точки сварки величина цз. упства 23 появляется сигнал логического . становится больше заданной величинь 1"0" и осуществляется торможение дви на выходе Ю, устройства 23 появ-.гателя 1 на заданном количестве шагов. ляется логический "0", который переВ этом случае устройство приближает- ключает распределитель 18 и устройст"ся к зоне позиционирования, и, когда во 30 на реверс, блокирует устройствовеличина О д становится больше вели О коммутации сварочного агрегата ипочины У, навыходе 0 устройства 23 ступает в микропроцессор 21. Процесс(фиг. 2) появляется сигнал логической сварки прекращается, сварочная горел"1", который через схему НЕ 26 блоки- ка поднимается, а задатчик 6 и уст-рует работу генератора 14, разрешает ройство 29 блокируются сигналами сработу задающего генератора 15 режима четвертого выходного порта микропро 55плавного перемещения подвижных эле- цессора 21, При поступлении сигналаментов двигателей устройства и под- . О, уровня логического "0" в микропро"ключает транзисторы регулятора 24 на- цессор 1 на выходах эадатчика 22 успряжения в режим НИИ при четырехфаз- танавливаются максимальные значения9 15 цдвигатель поперечных колебаний горелки и блок управления, состоящий изгенератора импульсов повышенной частоты, подключенного своим выходом кпервому входу четырехканального цифроаналогового задатчика; аналоговыевыходы которого подключены к первымвходам четырехканального регуляторанапряжения, распределителя импулвсов,подсоединенного к управляющим входаммногоканального усилителя мощности,устройства управления поперечными колебаниями горелки, к выходам которого подключены обмоткипервого иногоФазного электродвигателя,источникпитания постоянного тока, подсоединенный своими шинами к регулятору напряжения и усилителю мощности, устройство коммутации сварочного. тока,о т л и ч а ю ш е е с я тем, что,с целью упрощения конструкции и повьгшения надежности, оно. снабжено вторь 1 ммногофазным линейным электроднигагелем продольного перемещения горелкис направляющей для его индуктора иодноазным линейным электродвигатег,лем вертикального перемешения .горелки, датчиком наличия йзделия, вторым.генератором тактовых импульсов регулируемой частоты, вторым трехканальным цифроаналоговым эадатчиком, ана-.логово-цифровым преобразователем,микропроцессором, пороговым устройством, устройством коррекции частоты,одновибратором, схемами ИЛИ,. НЕ, устройством управления вертикальными перемещениями горелки, при этом якорьвторого многофазного электродвигателяжестко связан с направляющей для перемещения индуктора, на одной из боковых стенок индуктора жестко смонтированы датчик его положения и датчикреверса движения, а на нижней стенкеиндуктора жестко установлен статорвторого многофазного линейного электродвигателя, к одному из концов якоря которого прикреплен однофазиый ли"нейный электродвигатель, к якорю которого жестко закреплена горелка, вы.ход второго генератора соединен с одним иа входов схемы ИЛИ и входом устройства коррекции частоты, а выходпервого генератора подключен к первому входу устройства управления попе 7995, 1 Оречными колебаниями и к входу устройства управления вертикальными перемешениями, цифровой выход первого циф"роаналогового задатчика подсоединенк второму входу схемы ИЛИ, а выходсхемы ИЛИ подсоединен к первому входу распределителя импульсов, к второму входу которого подключены первыйвыход порогового устройства, первыйвход микропроцессора, второй вход .устройства управления вертикальнымиперемещениями и первый вход устройства коммутации сварочного агрегата,обмотки нторого многофазиого лиией)5ного-электродвигателя подключены между выходами усилителя мощности и ре- .гулятора напряжения, второй вход которого соединен с вторым выходом под рогового устройстна, входом первогогенератора, через схему, НЕ с первымвходом второго генератора и через одновибратор с вторым входом устройства коммутации сварочного агрегата, ар 5 третий выход порогового устройствачерез устройство коррекции частоты.подключен к второму входу второго генератора, к третьему входу которогоподключен датчик наличия изделия, выход датчика ренерса индуктора подсоединен к второму входу микропроцессора и к устройству управления столомподачи изделия, а выход датчика положения индуктора подключен к одномувходу порогового устррйства и к входу аналого-цифрового преобразователя,выходы которого подключены к третьимвходам микропроцессора, четвертыйвход которого соединен с вторым выхоО дом устройства управления поперечньг. ми колебаниями, три выходных портамикропроцессора подключены к входамвторого трехканального цифроаналогоного задатчика, выходы которого сое45динены с вторыми входами пороговогоустройства, четвертый выходной портмикропроцессора подключен к вторымвходам первого цифроаналогового эадатчика и к вторым входам устройствауправления поперечными копебаииями,а к выходам устройства управлениявертикальными перемешениями подключена обмотка однофазного линейного электродвигателя,547995 л(аю напраолбние сЖ 7 Фаюию иМ Составитель В. Пучинскийедактор О, Юрковецкая Техред Л.Олийнык Корректор Т. Малец аз .102 Тираж 65)ПодписноеИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям1 ЗОЭ 5, Москва, Ж-З 5, Раушская наб., д, 4/5 СССР ВНИИП Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10