CS227628B1

CS227628B1 - Pluidic welding nozzle position sensor for automatic welding

Info

Publication number: CS227628B1
Application number: CS509882A
Authority: CS
Inventors: Ivan Ing Georgiev
Original assignee: Georgiev Ivan
Priority date: 1982-07-05
Filing date: 1982-07-05
Publication date: 1984-04-16

Abstract

Vynále patři do odboru automatizač» nej techniky a robotiky arieši úlohu snímania polohy zváracej hubice pri zváraní jednonásobných tupých priestorových zvarov elektrickým oblúkom pře adaptivně riadiace obvody polohových servosystémov priemyselných robotov. Jeho podstata spočívá v tom, že pozostáva z matice 4x4 fluidných planárnych reflexných snímačov vzdialenosti, z ktorých jedna štvorica je prevádzkovaná v režime merania relatívnej axiálnej vzdialenosti roviny ich ústia a okamžitej odrazovej roviny, pre nastavenie pracovného bodu druhej stvoříce fluidných planárnych snímačov vzdialenosti, prevadzkovanej v režime merania bočného posunutia priestorove tvarovanej odrazovej plochy, charakterizovanéj vodiacou hranou zváraného materiálu. Vynález je znázorněný na priloženom výkrese na obr. 8.An invention belonging to the field of automation technology and robotics solves the task of sensing the position of the welding nozzle during welding of single butt space welds with an electric arc through adaptive control circuits of position servo systems of industrial robots. Its essence lies in the fact that it consists of a matrix of 4x4 fluidic planar reflective distance sensors, one of which is operated in the mode of measuring the relative axial distance of the plane of their mouth and the immediate reflection plane, for setting the working point of the second creature of fluidic planar distance sensors, operated in the mode of measuring the lateral displacement of the spatially shaped reflective surface, characterized by the leading edge of the welded material. The invention is shown in the attached drawing in Fig. 8.

Description

Vynález aa týká fluidného snímače polohy zváracej hubice pre automatické zváranie uzavretých tupých zvarov pri zváraní jednonásobných tupých priestořových zvarov elektrickým oblúkom pre adaptivně riadiace obvody polohových servosystémov priemyselných robotov·FIELD OF THE INVENTION The invention relates to a fluid position sensor for automatic welding of closed butt welds when welding single-point butt welds with electric arc for adaptive control circuits of positional servo systems of industrial robots.

Súčasný stav je taký, Že nie je známy snímač, umožňujúci riešenie úlohy spomínaného typu· vThe current state is that there is no known transducer to solve the problem of the mentioned type

Uvedený nedostatek odstraňuje fluidný snímač polohy zváracej hubice pre automatické zváranie uzavretých tupých zvarov pri zváraní jednonásobných tupých zvarov priestořových zvarov elektrickým oblúkom podlá vynálezu, ktorého podstata je v tom, že prvý a druhý fluidný planárny reflexný snímač bočného posunutia a prvý a druhý fluidný planárny reflexný snímač vzdialenosti majú spoločnú rovinu pozdížnej symetrie a třetí a stvrtý fluidný planárny reflexný snímač bočného posunutia a třetí a štvrtý planárny reflexný snímač vzdialenosti majú tiež spoločnú rovinu pozdížnej symetrie, pričom prvý a třetí fluidný planárny reflexný snímač bočného posunutia a druhý a stvrtý fluidný planárny reflexný snímač bočného posunutia a prvý a třetí fluidný planárny reflexný snímač bočného posunutia a druhý a štvrtý fluidný planárny reflexný snímač bočného posunutia majú totožné roviny priečnej symetrie.This drawback eliminates the fluid position sensor of the welding nozzle for automatic welding of closed butt welds when welding single-point butt welds of spatial welds with an electric arc according to the invention, characterized in that the first and second fluid planar reflective lateral displacement sensors and first and second fluid planar reflective sensors the distances have a common plane of longitudinal symmetry and the third and fourth fluid planar reflective lateral displacement transducers and the third and fourth planar reflective distance sensors also have a common plane of longitudinal symmetry, the first and third fluid planar reflective transverse transducers and second and fourth fluid planar reflective transverse transducers displacements and the first and third fluid planar reflective lateral displacement sensors and the second and fourth fluid planar reflective lateral displacement sensors have identical planes of transverse symmetry ie.

Výhody vynálezu sú v tom, že obidve štvorice snímačov sú planárne integrované a tvoria monolytické funkčně bloky. Ich miniatúrnosť zabezpečuje jednoznačnost merania polohy. Nespojité vyhodnotenie výstupných signálov zo snímačov pomocou meracích kanálov, respektive regulátorov typu dvoj polohového, res- 2 227 628 pektíve troj polohového relé s hysteréziou a ich následné logické spracovanie umožňuje získat riadiace signály pre polohovaoie servosystémy posunutia hubice v smere osí x, y, z a pootočenia vókol týohto osí. Súčasne je možnost indikovat ukončenie jednovrstvového uzavretého zvaru.The advantages of the invention are that the four sensor blocks are planar integrated and form monolytic function blocks. Their miniature ensures unambiguous position measurement. The discontinuous evaluation of the output signals from the sensors by means of measuring channels or two-position controllers, respectively, 2 227 628 in the three position relay with hysteresis and their subsequent logical processing allows to obtain control signals for positioning the nozzle displacement servosystems in the x, y axes around these axes. At the same time, it is possible to indicate the end of a single-layer closed weld.

Na připojených výkresoch je na obr· 1 axonometrický pohlad na základné geometrické usporiadanie pracovného priestoru fluidného planárneho reflexného snímače vzdialenos i, na obr· 2 je naznačené jeho polohovanie v priestore pri meraní axiálněj vzdia lenosti odrazovej roviny v smere osi z a relativného bočného posunutia odrazovej roviny v smere osi y, na obr. 3 jo převodová charakteristika snímača pri meraní axiálnej vzdialenosti medzi ústim snímača a odrazovou rovinou pri plnom překrytí ústia snímača, na obr. 4 je převodová charakteristika snímača pri meraní relativného bočného posunutia ústia snímača, ktorý je funkčně spojený so zváracou hubioou a v priestore tvarovanéj odrazovej plochy, charakterizovanéj hranou AB, znázorňujúcou vodiacu hranu zváraného materiálu, na obr. 5 je naznačené polohovanie snímača v priestore pri meraní relativného bočného posunutia odrazovej roviny, charakterizovanej hranou CD, znázorňujúcou opat vodiacu hranu zváraného materiálu v smere osi x, na obr. 6 je převodová charakteristika snímača pri meraní bočného posunutia podl’a obr. 5, na obr. 7 je naznačený princip polohovanie zváracej hubice v priestore lineárnym posunutím v smere osí x, y, z a natočením okolo týchto osí, na obr. 8 je axonometrický pohled na priestořové usporiadanie snímača a polohy hubice podlá vynále zu a na obr. 9 bloková schéma meracích kanálov pre vyhodnotenie výstupných signálov snímača polohy hubice, respektive nespojitého regulátora polohy.In the accompanying drawings, FIG. 1 is an axonometric view of the basic geometrical arrangement of the working space of the fluid planar reflective distance sensor; FIG. 2 shows its positioning in space when measuring the axial distance of the reflection plane along the axis along the relative lateral displacement of the reflection plane. in the direction of the y-axis, in FIG. 3 shows the transmission characteristic of the sensor when measuring the axial distance between the sensor mouth and the reflection plane while fully covering the sensor mouth; FIG. 4 is a transmission characteristic of the sensor when measuring the relative lateral displacement of the sensor mouth, which is operatively connected to the welding hub and in the area of the shaped reflecting surface, characterized by an edge AB showing the leading edge of the material to be welded; Fig. 5 shows the positioning of the sensor in space when measuring the relative lateral displacement of the reflection plane, characterized by the CD edge, showing the guide edge of the weld material in the x-axis direction; 6 is a transmission characteristic of the transducer when measuring the lateral displacement of FIG. 5, FIG. 7 shows the principle of positioning the welding nozzle in space by linear displacement in the direction of the x, y, z axes and rotating about these axes; FIG. 8 is an axonometric view of the spatial arrangement of the sensor and nozzle position of the present invention; and FIG. 9 is a block diagram of the measurement channels for evaluating the output signals of the nozzle position sensor and the discontinuous positioner respectively.

Pluidný planárny reflexný snímač vzdialenosti 10 - obr.l pozostáva z dvojice napájaoích kanálov 12. 13. výstupného kanále 11 a krycej došky 14. uzatvárajúcej pracovně priestory reliéfu snímača. Osou výstupného kanála snímača prechádza rovina jeho pozdížnej symetrie, polovičnou hodnotou výšky H reliéfu snímača rovina jeho priečnej symetrie. Převodové charakteristikyThe planar reflective distance sensor 10 - Fig. 1 consists of a pair of supply channels 12, 13 of the outlet channel 11 and a cover thatch 14 enclosing the sensor relief work spaces. The axis of the sensor output channel passes through its plane of longitudinal symmetry, by half the value of the sensor relief height H the plane of its transverse symmetry. Gear characteristics

- 3 227 628 fluidného planárneho reflexného snímača 10 pri bočnom posunutí odrazovéj roviny - obr· 4, 6 sa vo všeobecnosti vyznačujú úsekom spojitej změny výstupného tlaku P , respektive P_z, medzi dvomi krajnými hodnotami P_zl, P_z2, ktorý má v najnepriaznivejšom případe sirku H, respektive R, čiže pre plnú změnu výstupného tlaku snímača třeba úplné prekrytie alebo odokrytie obidvoch napájecích kanálov·3, 3, 62, 628 of the fluid planar reflection sensor 10 in the lateral displacement of the reflection plane - Figs. 4, 6 are generally characterized by a section of continuous change in outlet pressure P and P _z respectively between the two extreme values P ₁ , P ₂ . width H or R respectively, so to fully change the output pressure of the sensor, a complete overlap or a reveal of both supply channels is needed ·

Žiadaná poloha zváracej hubice pri zváraní priestorove tvarovaných tupých zvarov - obr· 7 je charakterizovaná konštantným uhlom sklonu hubice v rovině xz požiadavkou, aby os hubice lézala v rovině xz a teda aby hubica bola v kolmej polohe k rovině xy, pričom střed M súradnicového systému leží vo fiktívnem střede zvaru· ŽJsdanú polohu hubice teda možno dosiahnuť jej lineárnym posunutím v smere osí x, y, z a pootočením okolo týchto osí.The desired position of the welding nozzle when welding spatially shaped butt welds - Fig. 7 is characterized by a constant angle of nozzle inclination in the xz plane, requiring the nozzle axis to climb in the xz plane and thus the nozzle to be perpendicular to the xy plane. Thus, the position of the die can be achieved by linearly displacing it in the direction of the x, y axes, after the rotation about these axes.

Pluidný snímač zváracej hubice pre automatické zváranie uzavretýoh tupých zvarov na obr. 8 pozostáva z prvého a druhého fluidného planárneho reflexného snímača bočného posunutia 10, 20, z prvého a druhého fluidného planárneho reflexného snímača vzdialenosti 50» 60, ktoré majú spoločnú rovinu pozdížnej symetrie. Sálej třetí a štvrtý fluidný planárny reflexný snímač bočného posunutia 2°. ±0 a třetí a štvrtý fluidný planárny reflexný snímač vzdialenosti 70, 80 majú tiež spoločnú rovinu pozdížnej symetrie. ^alej prvý a třetí fluidný planárny reflexný snímač bočného posunutia 10, 30 a druhý a štvrtý fluidný planárny reflexný snímač bočného posunutia 20. 40 a prvý a třetí fluidný planárny reflexný snímač bočného posunutia 50» 70 a druhý a štvrtý fluidný planárny reflexný snímač bočného posunutia 60, 80 majú totožné roviny priečnej symetrie·A plasmid welding tip sensor for automatic welding of closed butt welds in FIG. 8 consists of a first and a second fluid planar reflection transducer of lateral displacement 10, 20, a first and a second fluid planar reflection transducer 50, 60 having a common plane of longitudinal symmetry. Reflect the third and fourth fluid planar reflective transducer of 2 ° lateral displacement. ± 0 and the third and fourth fluid planar reflection sensors 70, 80 also have a common plane of longitudinal symmetry. Next, a first and third fluid planar side displacement transducer 10, 30 and a second and fourth fluid planar side displacement transducer 20. 40 and a first and third fluid planar side displacement transducer 50, 70 and a second and fourth fluid planar side displacement transducer. 60, 80 have identical planes of transverse symmetry ·

Meracie kanály pre vyhednotenie výstupných signálov zo sní·¹mača polohy hubice T - obr· 8 pozostávajú z blokov fluidných, respektive elektronických komparátorov s predradenými pneumaticko-elektrickými prevodníkmi a K₂, tvoriacich nespojité regulátory bočného posunutia, respektive vzdialenosti typu dvoj polohového alebo trojpolohového relé s necitlivo3ťou a logického obvodu L pre ioh následné logické spracovanie za účelora získania riadiacich signálov pre polohovanie hubice lineárnym posunutím v smere osí x, y, z, respektive pootočením v smere, alebo okoloThe measuring channels vyhednotenie output signals of the bre · ¹ kitten position of the nozzle T - FIG · 8 consist of units of fluid, or the electronic comparator preceded by a pneumatic-electric converter, and K _2, forming discrete controllers lateral displacement, or the distance of a type of two of the position or three-position relay with an insensitive and logic circuit L for ioh subsequent logic processing in order to obtain control signals for positioning the nozzle by linearly shifting in the x, y, z axes, or rotating in or around

- 4 227 628 οβί χ, y, z. Súčasné umožňuje indikovat začiatok· a konlec jednonásobného uzavreteho tupého zvaru.- 4,227,628 οβί χ, y, z. At the same time it allows to indicate the start and end of a single closed butt weld.

Blok snímačov Z, a fluidjiých komparátorov K^, respektive blok snímačov Y a blok fluidných komparátorov móžu tvořit jeden monolytioký, plenárně integrovaný fuhkčny”blok·The sensor block Z, and the fluid comparator K ^, or the sensor block Y, and the fluid comparator block, respectively, can form a single monolytic, plenary integrated, " block "

Claims

Fluid nozzle position sensor for automatic welding of sealed butt welds in single arc butt welding of spatial welds, characterized in that the first and second fluid planar reflective lateral displacement sensors (10, 20) and the first and second fluid planar reflective distance sensors / 50, 60) have a common plane of longitudinal symmetry and the third and fourth fluid planar reflective lateral displacement transducers (30, 40) and the third and fourth fluid planar reflective distance sensors (70, 80) also have a common plane of longitudinal symmetry, the first and third fluid a planar reflective lateral displacement sensor (10, 30) and a second and fourth fluid planar reflective lateral displacement sensor (20, 40) and a first and third fluid planar reflective lateral displacement sensor (50.70) and a second and fourth fluid planar reflective lateral displacement sensor (60, 80) are identical plane of transverse symmetry.