Способ сварки и устройство для его осуществления

два других входа которого связаны свыходами мультиплексоров 12 и 13,входы которых связаны с выходом блока 10 синхронизации, выходы Х, У, Еблока 14 интерполяции подключены квторой группе входов блока 9 суммирования, выходы 9,блока 14 интерполяции связаны с третьим и четвертым входами интерполятора 8 и с входами приводов углового перемещениясварочной головки.Блок 8 интерполяции содержит реверсивный счетчик 18, элемент ИЛИ 19,Р-триггер 20, первый и второй элементы И 21 и 22, элемент НЕ 23,блок 24 памяти, с первого.по третийблоки 25 - 27 умножения, с первогопо четвертый элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ 28 - 31.Вход сложения реверсивного счетчика 18 соединен с выходом первогоэлемента И 21, вход вычитания реверсивного счетчика 18 соединен с выходом второго элемента И 22, выход реверсивного счетчика 18 связан с входом элемента ИЛИ 19 и с первыми входами блоков 25 - 27 умножения, выходэлемента ИЛИ 19 подключен к С-входу триггера 20, 0-вход которого связан с выходом элемента НЕ 23. Выходтриггера 20 связан с первыми входамиэлементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 28 - 31,первые входы элементов И 21 и 22связаны с выходом преобразователя 7код - частота, вторые входы элемен,тов И 21 и 22 соединены с выходомпервого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 28,третий вход второго элемента И 22связан с выходом элемента ИЛИ 19.Вход элемента НЕ 23 и второй входпервого элемента ИСКЛЮЧАКВЕЕ ИЛИ 28связаны с выходом датчика 1 положения, Входы блока 24 памяти связаны свыходами 6, ( угловых координат программера 11, Выходы блока 24 памятисвязаны с вторыми входами блоков25 - 27 умножения и с вторыми входами второго, третьего и четвертогоэлементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 29-31, выходы блоков 25 - 27 умножения и элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 29 - 31 связаны с первой группой Ь, Ь у Ь блока 9 суммирования,Преобразователь 7 код-частотасодержит первый и второй задатчики32 и 33, вычитатель 34, счетчик 35, .мультиплексор 36, элемент ИЛИ 37,элемент И 38, выходом подключенныйк первому входу блока 8 интерполяции 30 3 1555080ной линии (относительно изделия),Согласно способу электрод перемещается по заданной программе с одновременным перемещением вдоль егооси по нормали к программной траектории, Это перемещение осуществляется посредством интерполяции.На фиг. 1 показан сварочный робот с пятью степенями свободы перемещения. головки, общий вид; на Фиг. 2 -то же, вид сверху; на Фиг. 3 - блоксхема датчика положения Формирующегосигнал Ь ошибки расположения концаэлектрода от сварочной линии," наФиг. 4 - блок-схема контроллера сварочного робота; на Фиг, 5 - блоксхема программера контроллера сварочного робота; на фиг6 - блок 20схема блока интерполяции контроллера; на Фиг. 7 - блок-схема преобразователя код - частота контроллера.Устройство для реализации способа содержит последовательно соединенные датчик 1 положения, контроллер 2и механизм 3 перемещения сварочнойголовки по трем ортогональным Х, У,Е и двум угловым 0,осям с приводами. Датчик 1 положения содержитдатчик 4 расстояния и задатчик 5расстояния, подключенные к входамвычитателя 6. Контроллер 2 роботасодержит последовательно соединенные преобразователькод-частота иблок 8 интерполяции, блок 9 суммирования, первая группа входов ЬХ,А связана с выходами блока 8интерполяции, блок 10 синхронизации,выход которого связан с входом преобразователя код-частота, с вторым 40входом блока 8 интерполяции и с входом программера 11, Первая группавыходов программера 11 Х, У, Е подключена к второй группе входов блока 9 суммирования, а вторая группа 456, 1 связана с входами управленияприводами по угловым осям и с третьим и четвертым входами блока 8 интерполяции, выходы блока 9 суммирования подключены к входам приводов 50по ортогональным осям.Программер 11 содержит мультиплексоры 12 и 13, блок 14 интерйоляции,задатчик 15, выходом подключенныйк адресному входу мультиплексора 12, 55заддтчик 16, выходом подключенный кадресному входу мультиплексора 13,блок 17 памяти, выходом подключен".ный к входу блока 14 интерполяции, 15550805 10 15 20 25 и к счетному входу счетчика 35, Выход первого задатчика 32 подключенк первому входу вычитателя 34, второй вход которого связан с выходомдатчика 1 положения, Выход вычита -ля 34 связан с входом разрешенияпредустановки счетчика 35 и с адресным входом мультиплексора 36, группавходов которого связана с выходомблока 1 О синхронизации, а выход под -ключен к входу элемента И 38, второйвход которого связан с выходом элемента ИЛИ 37. Вход предустановкисчетчика 35 связан с выходом второго задатчика 33. Выход счетчика 35связан с входом элемента ИЛИ 37,Датчик 4 выполнен в виде датчиканапряжения дуги, эадатчик 5 цифровой. Возможен вариант с выполнениемдатчика 4 и задатчика 5 аналоговыми, а вычитателя 6 - в виде усилителя с дифференциальными входами ианалогоцифровым преобразователем навыходе, Преобразователь 7 код-частота Формируетимпульсный сигнал с частотой, линейно зависящей от выходного кода Д вычитателя 6. Блок 8 интерполяции с заданной скоростью 7,определяемой частотой Г с выходапреобразователя 7 код-частота, формирует корректирующие приращенияортогональных координат,Блок 9 суммирования выполнен ввиде трех сумматоров по координатамХ, У, Е. Блок 10 синхронизации вы -полнен в виде генератора импульсовс выходами различной частоты,Программер 11 формирует программные коды, изменяющиеся во временипо пяти координатам Х(1), У(1), Е(1 ),8(с ),(с).Посредством мультиплексора 12и задатчнка 15 выбирается необходи"мая частота синхронизации для блока14 интерполяции, посредством мультиплексора 13 и задатчика 1 6 задаетсячастота, определяющая дискретностьвремени в блоке 14 интерполяции,В блоке 17 памяти задаются координаты конечных точек интерполяции, запись производится в процессе обу" чения при перемещении головки пд эталонной линии сварки.Р-триггер 20 изменяет состояние по срезу сигнала с выхода элемента ИЛИ 19, Блок 24 памяти выполнен в виде ОЗУ или ППЗУ. 30 35 40 45 50 55 Задатчик 32 выполняет Функцию задатчика эоны нечувствительности датчика 1 положения и может быть выполнен в виде регистра или десятичного переключателя с шифратором, Задатчик 33 выполнен аналогично задатчику 32 и определяет величину перемещения электрода в зоне нечувствительности, Счетчик 35 является вычитающим с инверсным разрешающим входом преустановки (запись производится при нулевом сигнале на разрешающем входе). Культиплексор 36 выбирает с выхода блока 10 синхронизации выход с необходимой частотой Г в зависимости от адресного сигнала с вычитателя 34. Блок 9 суммирования снабжен на выходе буферными регистрами, стробируемыми импульсами с выхода мультиплексора 12 (для избежания возможной недостоверности корректирующего кода при изменении адреса в блоке 24 памяти).Способ осуществляют следующим образом,Записывают перед сваркой в блок17 памяти программера 11 координатыточек эталонной линии сварки (программной траектории), В процессесварки блок 14 интерполяции формирует коды, линейно изменяющиеся отточки к точке, в результате чего головка посредством механизма 3 перемещается по программной траекториис заданной скоростью, Ввиду того,что Фактическое положение сварочнойлинии отличается от программной, датчик 1 и:ложения формирует сигналошибки Л в направлении оси электрода, положение которой в пространстве определяется угловыми координатами (,Сигнал ошибки Д преобразуется вчастоту Г преобразователем 7 кодчастота, Эта частота Г определяетскорость корректирующего перемещенияэлектрода в направлении его оси,т,е, по нормали к сварочной линии.Посредством блока 8 интерполяции сучетом положения оси электрода впространстве производится разложениевектора корректирующего перемещенияна составляющие Д, Ь , Д, Такимобразом, прн повороте электрода и изменении углов 1, О при нулевом сигнале ошибки Д обеспечивается эквидистантное копирование сварочной линии. При нулевом сигнале ошибки Ь50 корректирующие перемещения линейно изменяются в зависимости от положения оси электрода и величины Б текущего отклонения сварочной линии от программной траектории.Так как при осуществлении коррекции по ортогональным осям угловое положение электрода не изменяется, то суммированием в блоке 9 суммиро 10 вания текущих программных координат и корректирующих приращений осуществляется перемещение сварочной головки с электродом по фактической линии 1сварки с заданным углом к поверхнос ти, С целью улучшения качества регулирования (ввиду того, что осуществляется следящее изменение корректирующего кода), преобразователь 7 код-частота выполнен с дополнитель ным вычитателем 34 и счетчиком 35 и задатчиками 32 и 33, После того, как сигнал ошибки Д положения электрода становится меньше величины, задаваемой в задатчике 32, формиро вание кпульсов на выходе преобразователя 7 прекращается, но с задержкой на число импульсов, задаваемых в задатчике 33. Это обеспечивает быструю и точную остановку электрода 30 внутри зоны нечувствительности, а также возможность регулирования положения электрода в импульсом режиме с колебаниями напряжения дуги в импульсе и паузе сварочного тока, Счетчик 35 при положении электрода за пределами зоны нечувствительности (нулевой сигнал на выходе знакового разряда вычитателя 34) находится в предустановленном состоянии, импуль сы с выхода мультиплексора 36 проходят через. элемент И 38 ввиду единичного сигнала с выхода элемента ИЛИ 37 на его втором входе, В зоне нечувствительности на разрешающем 45 входе счетчика 35 единичный сигнал и счетчик работают в режиме вычитания до обнуления, после чего прохождение импульсов через вентиль 38 прекращается.Импульсы с частотой Г через распределитель импульсов на элементах И 21 и 22 в зависимости от знака ошибки положения Д поступают на вход сложения или на вход вычитания реверсивного счетчика 18, на выходе55 которого формируется код модуля текущего перемещения Б. Знак Б формируется триггером 20 при нулевом состоянии реверсивного счетчика 18 и противоположен знаку ошибки Д, при этом посредством элемента ИСКЛ 1)ЧА 1 ОЯЕЕ ИЛИ 28 обеспечивается формирование кода положительного числа на выходе реверсивного счетчика 18 (исключается переход из нулевого состояния счетчика сразу в единичное, которое свидетельствует о предельном отклонении сварочной линии от программной траектории и при нем может быть сформирован посредством, например, элемента И сигнал аварийной остановки робота), В зависимости от направления нормали к программной траектории и знаков направляющих косинусов посредством элементов ИСКЛНЛА 10111 ЕЕ ИЛИ 29 - 31 формируются знаки корректирующих приращений. Например, при сварке в потолочном положении положительному Д будет соответствовать перемещение по оси Е в отрицательном направлении.Величина корректирующих приращений вычисляется в блоках 25 - 27 умножения по Формуламх "х" БЬ =ахБ,Особенностью предлагаемых способа и реализующего его устройства является изменение корректирующих приращений в зависимости не только от сигнала ошибки, но и в зависимости от текущего направления нормали к программной траектории, что обеспечивает эквидистантное копирование сварочной линии при положении электрода в зоне нечувствительности датчика положения, Кроме того, при корректирующем перемещении электрод перемещается по нормали к программной траектории без накопления ошибки его смещения вдоль сварочной линии, что позволяет повысить надежность выполнения программы за счет устранения сбоев, вызванных укаэанным смещением.Формула изоб ре те ния1, Способ сварки, при котором осуществляется коррекция траектории сварочного робота, причем коррекцию осуществляют по трем ортогональньк осям Х, У, Е, суммируя программные и корректирующие сигналы, вычисленные по сигналу ошибки датчика поло 1555080жения сварочной головки, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения качества сварки путем повышения точности слежения за стыкомбольшой кривизны, коррекцию осуществляют в направлении по нормали ксварочной линии, причем вычислениекорректирующих сигналов производятпо Формулам 10 к=(Ч, Ю Я; Ь= а(Ц,9) к я,= а,(Ч,О)8;=(С)вдп(Ь)Ы,о 15 гДе Ьф ф 0 корректирующие сигналы по ортогональньк осям;20 направляющие косинусы нормали к программной траектории; текущее расстояние от кончика электрода до программной траектории;сигнал ошибки полоав ау а жения электрода от 30носительно свариваемого изделия;7(1) - скорость корректирующего перемещенияголовки нормали ктраектории в Функции времени С,2. Устройство для сварки, содержащее сварочную головку с приводамиперемещения по трем ортогональным40осям Х, У, Е и двум угловым 6, Ц осямс датчиками положения, о т л и ч а -ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества сварки путем повыше ния точности слежения за стыком боль 45шой кривизны, в устройство введеныпреобразователь код - частота, блокинтерполяции, блок суммирования,программер, блок синхронизации, приэтом преобразователь код - частотачерез первый вход блока интерполяции50связан с первой группой входов блока суммирования, блок синхронизациисвязан с входом преобразователякод - частота, вторым входом блокаинтерполяции и входом программера, 55первая группа выходов которого подключена к второй группе входов Х,У, Е блока суммирования, а вторая группа выходов связана с входами управления приводами по угловым осям 6, 1 и третьим и четвертым входами блока интерполяции.3. Устройство по п. 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что преобразователь код - частота содержит первый и второй задатчики, вычитатель, счетчик, мультиплексор, элемент ИЛИ, элемент И, выходом подключенный к первому входу блока интерполяции и к счетному входу счетчика, выход первого задатчика подключен к первому входу вычитателя, второй вход которого связан с выходом датчика положения, выход вычитателя связан с входом разрешения прецустановки счетчика и с адресным .входом мультиплексора, группа входов которогосвязана с выходом блока синхронизации, а выход подключен к входу элемента И, второй вход которого связан с выходом элемента ИЛИ, вход предустановки счетчика связан с выходом второго задатчика, выход счетчика связан с входом элемента И 1 И.4. Устройство по пп, 2 и 3, содержащее реверсивный счетчик, элемент ИЛИ, триггер, первый и второйэлементы И, элемент НЕ, блок памяти, первый, второй и третий блоки умножения, первый, второй, третий и четвертый элементы ИСК 5 ПОЧАЮ 1 ТЕ ИЛИ, вход сложения реверсивного счетчика соединен с выходом первого элемента И, вход вычитания реверсивного счетчика соединен с выходом второго элемента И, выход реверсивюго счетчика связан с входом элемента ИЛИ и с первыми входами блоков умножения, выход элемента ИЛИ подключен к С-входу триггера, Р-вход которого связан с выходом элемента НЕ, выход триггера связан с первыми входами элементов ИСКЛЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первые входы элементов И связаны с выходом преобразователя код - частота, вторые входы элементов И соединены с выходом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИМИ, третий вход второго элемента И связан с выходом элемента ИЛИ, вход элемента НЕ и второй вход первого элемента ИСКЛЮЧАЮ 111 ЕЕ ИЛИ связаны с выходом датчика положения, входы блока памяти связаны с выходами угловых координат 0,1 программера, выходы блока памяти связаны с вторыми входами блоков умножения и с12 1555080 г.г вторыми входами второго, третьегои четвертого элементов ИСКЛОЧА 10 ЩЕЕИЛИ, выходы блоков умножения и второго, третьего и четвертого элементовИСКЛ 11)ЧАЮЩЕЕ ИЛИ связаны с первойгруппой входов блока суммирования.1555080 Составитель В. Покровскийедактор А, Мотыль Техред Л,Олийнык Корр С. Шевкун и ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат Патент , г, Ужгород, у11 11 л Гага ииа 101Р ю Заказ 524 НИИПИ Госу Тираж 648 Подписноерственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5