RU2217277C1 - Apparatus for automatically controlling position of welding head - Google Patents
Apparatus for automatically controlling position of welding head Download PDFInfo
- Publication number
- RU2217277C1 RU2217277C1 RU2002118291/02A RU2002118291A RU2217277C1 RU 2217277 C1 RU2217277 C1 RU 2217277C1 RU 2002118291/02 A RU2002118291/02 A RU 2002118291/02A RU 2002118291 A RU2002118291 A RU 2002118291A RU 2217277 C1 RU2217277 C1 RU 2217277C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- welding
- input
- amplifier
- filters
- Prior art date
Links
Landscapes
- Arc Welding Control (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области автоматизации сварочных процессов, более точно - к автоматизации электродуговой сварки разделанных и угловых швов в среде защитных газов и под флюсом. Оно может найти применение в машиностроении и приборостроении. The present invention relates to the field of automation of welding processes, more precisely to the automation of electric arc welding of cut and fillet welds in a shielding gas environment and submerged arc. It can find application in mechanical engineering and instrument making.
До настоящего времени большинство процессов электродуговой сварки ведется вручную, требует высокой квалификации сварщика и поддается автоматизации на массовом производстве лишь при условии качественной разделки швов и высокой точности установки деталей по отношению к сварочному стенду. Это связано с тем, что для получения качественного шва при прочих равных условиях необходимо непрерывное совмещение оси горелки с серединой стыка. Таким образом, указанное совмещение является необходимым условием автоматизации электросварочного процесса. To date, most of the processes of electric arc welding are carried out manually, require a highly qualified welder and can be automated in mass production only under the condition of high-quality cutting of seams and high accuracy of installation of parts in relation to the welding stand. This is due to the fact that to obtain a high-quality weld, all other things being equal, continuous alignment of the axis of the burner with the middle of the joint is necessary. Thus, this combination is a prerequisite for the automation of the electric welding process.
Известен ряд устройств для наведения электрода на стык свариваемых кромок с использованием дуги в качестве чувствительного элемента (см. Тимченко В.А. и др. Системы автоматического наведения электрода на линию соединения с использованием дуги в качестве датчика//Автоматическая сварка. -1981. - N 6. - с. 59-64). A number of devices are known for pointing the electrode at the joint of the edges to be welded using the arc as a sensing element (see V. Timchenko et al. Automatic electrode guidance systems on the connection line using the arc as a sensor // Automatic Welding. -1981. - N 6. - p. 59-64).
Известно устройство управления движением сварочной головки относительно оси стыка при механизированном процессе сварки, содержащее датчик сварочного тока, датчик знака отклонения дуги, аналоговые интеграторы, схему управления, привод перемещения сварочной головки поперек стыка и схему управления этим приводом (патент ФРГ 2533448, опубликованный 27.01.77 г., МПК5 В 23 К 9/10).A device for controlling the movement of the welding head relative to the axis of the joint during a mechanized welding process, comprising a welding current sensor, an arc deflection sign sensor, analogue integrators, a control circuit, a drive for moving the welding head across the joint and a control circuit for this drive (FRG patent 2533448, published on 01/27/77 g., IPC 5 V 23 K 9/10).
Недостатком данного устройства является то, что измерение электрических параметров дуги производят в течение одного периода ее качания поперек стыка и, следовательно, результат его зависит от флуктуации тока или напряжения, характерных для процесса электросварки, что снижает качество получаемого шва. The disadvantage of this device is that the measurement of the electric parameters of the arc is carried out during one period of its swing across the junction and, therefore, its result depends on fluctuations in current or voltage characteristic of the electric welding process, which reduces the quality of the resulting weld.
Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее источник питания дуги, шунт в сварочной цепи, датчик величины сварочного тока, полосовой фильтр, настроенный на частоту колебаний электрода, синхронный детектор, фильтр низкой частоты, датчик фазы сканирования, колебатель, привод перемещения головки поперек стыка, фильтр низкой частоты, усилитель колебателя и привод перемещения сварочной головки относительно стыка (а.с. СССР 1087283, опубл. в 1982 г., МПК7 В 23 К 9/10).The closest in technical essence is a device containing an arc power source, a shunt in the welding circuit, a welding current sensor, a band-pass filter tuned to the electrode oscillation frequency, a synchronous detector, a low-pass filter, a scanning phase sensor, an oscillator, a head movement drive across the junction , a low-pass filter, an amplifier of the oscillator, and a drive for moving the welding head relative to the joint (AS USSR 1087283, published in 1982, IPC 7 V 23 K 9/10).
Недостаток этого устройства состоит в том, что при сварке с короткими замыканиями оно не обеспечивает требуемого качества. The disadvantage of this device is that when welding with short circuits, it does not provide the required quality.
Задачей изобретения является повышение качества сварного соединения. The objective of the invention is to improve the quality of the welded joint.
Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее источник питания дуги, шунт в сварочной цепи, датчик величины сварочного тока, первый полосовой фильтр, настроенный на частоту колебаний электрода, синхронный детектор и фильтр низкой частоты, датчик фазы сканирования, колебатель и привод перемещения головки поперек стыка, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены второй, третий, четвертый и пятый полосовые фильтры, настроенные на выделение второй, третьей, четвертой и пятой гармонической составляющей тока, первый, второй, третий, четвертый и пятый сглаживающие фильтры первый, второй, третий, четвертый и пятый выпрямители, усилитель с переменным коэффициентом усиления, первый и второй сумматоры, инвертор и аналоговый ключ, причем выход датчика сварочного тока подключен к входам первого, второго, третьего, четвертого и пятого полосовых фильтров, выходы которых через первый, второй, третий, четвертый и пятый выпрямители подключены к входам первого, второго, третьего, четвертого и пятого сглаживающих фильтров, выходы первого, третьего и пятого сглаживающих фильтров подключены к входам первого сумматора, выход которого подключен к первому входу аналогового ключа и через инвертор ко второму входу аналогового ключа, управляющий вход аналогового ключа подключен к выходу фильтра низкой частоты, выход аналогового ключа подключен к входу усилителя с переменным коэффициентом усиления, выходы второго и четвертого сглаживающих фильтров подключены к входам второго сумматора, выход которого подключен к управляющему входу усилителя с переменным коэффициентом усиления, выход усилителя с переменным коэффициентом усиления соединен с приводом перемещения горелки. This goal is achieved by the fact that in a known device containing an arc power source, a shunt in the welding circuit, a welding current sensor, a first band-pass filter tuned to the electrode oscillation frequency, a synchronous detector and a low-pass filter, a scanning phase sensor, an oscillator and a displacement drive heads across the junction, characterized in that the second, third, fourth and fifth band filters are additionally inserted into the device, configured to isolate the second, third, fourth and fifth harmonic component current, first, second, third, fourth and fifth smoothing filters first, second, third, fourth and fifth rectifiers, a variable gain amplifier, first and second adders, an inverter and an analog switch, and the output of the welding current sensor is connected to the inputs of the first , second, third, fourth and fifth bandpass filters, the outputs of which through the first, second, third, fourth and fifth rectifiers are connected to the inputs of the first, second, third, fourth and fifth smoothing filters, the outputs of the first, third and of smoothing filters are connected to the inputs of the first adder, the output of which is connected to the first input of the analog key and through the inverter to the second input of the analog key, the control input of the analog key is connected to the output of the low-pass filter, the output of the analog key is connected to the input of the amplifier with a variable gain, outputs the second and fourth smoothing filters are connected to the inputs of the second adder, the output of which is connected to the control input of the amplifier with a variable gain, the output is divisor variable gain is connected to drive movement of the burner.
В устройстве автоматического управления положением сварочной головки полосовой фильтр, фильтр низкой частоты, сумматор, синхронный детектор, усилитель, привод, датчик фазы сканирования, датчик сварочного тока, инвертор, сглаживающий фильтр, аналоговый ключ используются по своему прямому назначению и широко известны в электротехнике. Однако совокупность соединений, указанная выше, в патентной и научно-технической литературе не обнаружены. In the device for automatic control of the position of the welding head, a band-pass filter, a low-pass filter, an adder, a synchronous detector, an amplifier, a drive, a scanning phase sensor, a welding current sensor, an inverter, a smoothing filter, an analog switch are used for their intended purpose and are widely known in electrical engineering. However, the combination of compounds indicated above was not found in the patent and scientific literature.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где представлена структурная схема устройства автоматического управления положением сварочной головки. The essence of the invention is illustrated in the drawing, which shows a structural diagram of a device for automatically controlling the position of the welding head.
Устройство автоматического управления положением сварочной головки содержит последовательно соединенные выход источника питания дуги 1, соединенный с входом шунта в сварочной цепи 2, выход которого связан с входом датчика величины сварочного тока 3, выход которого соединен с входами первого полосового фильтра 4, настроенного на частоту колебаний электрода, выход которого подключен ко входу синхронного детектора 9, выход которого подключен к фильтру низкой частоты 13, второй вход синхронного детектора 9 подключен к выходу датчика фазы сканирования 10, вход которого соединен с колебателем 11, подсоединенным к сварочной головке 12, выход первого полосового фильтра 4 подсоединен к входу первого выпрямителя 15, выход второго полосового фильтра 5 подключен к входу второго выпрямителя 16, выход третьего полосового фильтра 6 подключен к входу третьего выпрямителя 17, выход четвертого полосового фильтра 7 подключен к входу четвертого выпрямителя 18, выход пятого полосового фильтра 8 подключен к входу пятого выпрямителя 19, выход первого выпрямителя 15 подключен к входу первого сглаживающего фильтра 20, выход второго выпрямителя 16 подключен к входу второго сглаживающего фильтра 21, выход третьего выпрямителя 17 подключен к входу третьего сглаживающего фильтра 22, выход четвертого выпрямителя 18 подключен к входу четвертого сглаживающего фильтра 23, выход пятого выпрямителя 19 подключен к входу пятого сглаживающего фильтра 24, выходы первого сглаживающего фильтра 20, третьего сглаживающего фильтра 22 и пятого сглаживающего фильтра 24 соединены с входом первого сумматора 25, выхода сумматора 25 подключен к первому входу аналогового ключа 14 и входу инвертора 26, а выход инвертора 26 подключен к второму входу аналогового ключа 14, вход управления которого подключен к выходу фильтра низкой частоты 27, выходы второго сглаживающего фильтра 21 и четвертого сглаживающего фильтра 23 соединены с входами второго сумматора 28, выход аналогового ключа 14 подключен к входу усилителя с переменным коэффициентом усиления 27, выход второго сумматора 28 подключен к управляющему входу усилителя с переменным коэффициентом усиления 27, выход которого подключен к входу привода перемещения головки поперек стыка 29. The device for automatic control of the position of the welding head contains a series-connected output of the arc power source 1, connected to the input of the shunt in the welding circuit 2, the output of which is connected to the input of the welding current sensor 3, the output of which is connected to the inputs of the first band-pass filter 4, tuned to the oscillation frequency of the electrode the output of which is connected to the input of the synchronous detector 9, the output of which is connected to the low-pass filter 13, the second input of the synchronous detector 9 is connected to the output of the ska phase sensor 10, the input of which is connected to an oscillator 11 connected to the welding head 12, the output of the first bandpass filter 4 is connected to the input of the first rectifier 15, the output of the second bandpass filter 5 is connected to the input of the second rectifier 16, the output of the third bandpass filter 6 is connected to the input of the third rectifier 17, the output of the fourth bandpass filter 7 is connected to the input of the fourth rectifier 18, the output of the fifth bandpass filter 8 is connected to the input of the fifth rectifier 19, the output of the first rectifier 15 is connected to the input of the first smoothing about filter 20, the output of the second rectifier 16 is connected to the input of the second smoothing filter 21, the output of the third rectifier 17 is connected to the input of the third smoothing filter 22, the output of the fourth rectifier 18 is connected to the input of the fourth smoothing filter 23, the output of the fifth rectifier 19 is connected to the input of the fifth smoothing filter 24, the outputs of the first smoothing filter 20, the third smoothing filter 22 and the fifth smoothing filter 24 are connected to the input of the first adder 25, the output of the adder 25 is connected to the first input of the analog switch cha 14 and the input of the inverter 26, and the output of the inverter 26 is connected to the second input of the analog switch 14, the control input of which is connected to the output of the low-pass filter 27, the outputs of the second smoothing filter 21 and the fourth smoothing filter 23 are connected to the inputs of the second adder 28, the output of the analog key 14 is connected to the input of the amplifier with variable gain 27, the output of the second adder 28 is connected to the control input of the amplifier with variable gain 27, the output of which is connected to the input of the drive moving the head along junction 29.
Устройство автоматического управления положением сварочной головки работает следующим образом. A device for automatically controlling the position of the welding head operates as follows.
При сварке угловых, тавровых и разделанных стыков с колебаниями электрода происходит модуляция сварочного тока. При этом гармонический состав сварочного тока зависит от положения колеблющегося электрода, при приближении к с стыку первая, третья и пятая гармонические составляющие уменьшаются по амплитуде, а вторая и четвертая гармоники увеличиваются по амплитуде. При отклонении сварочной головки 12 от стыка ток сварки содержит гармонические составляющие. Эти составляющие поступают с датчика тока 3 на полосовые фильтры. Первая гармоническая составляющая выделяется первым полосовым фильтром 4, настроенным на частоту колебаний электрода, вторая гармоническая составляющая выделяется вторым полосовым фильтром 5, настроенным на вторую гармонику, третья гармоническая составляющая выделяется третьим полосовым фильтром 6, настроенным на утроенную частоту колебаний электрода, четвертая гармоническая составляющая выделяется четвертым полосовым фильтром 7, настроенным на четвертую гармонику, пятая гармоническая составляющая выделяется пятым полосовым фильтром 8, настроенным на пятую гармонику. Первая гармоническая составляющая выпрямляется синхронным детектором 9 синхронизируемым сигналом, поступающим с датчика фазы сканирования 10. В результате на выходе синхронного детектора 9 формируется продетектированный сигнал, зависящий от направления отклонения сварочной головки 12 от стыка. Этот сигнал интегрируется фильтром нижних частот 13 и поступает на управляющий вход аналогового ключа 14. На входы первого выпрямителя 15 поступает сигнал с первого полосового фильтра 4, на вход второго выпрямителя 16 поступает сигнал с второго полосового фильтра 5, на вход третьего выпрямителя 17 поступает сигнал с третьего полосового фильтра 6, на вход четвертого выпрямителя 18 поступает сигнал с четвертого полосового фильтра 7, на вход пятого выпрямителя 19 сигнал поступает с входа полосового фильтра 8. Выпрямленные сигналы с выхода первого выпрямителя 15 поступают на вход первого сглаживающего фильтра 20, с выхода второго выпрямителя 16 на вход второго сглаживающего фильтра 21, с выхода третьего выпрямителя 17 на вход третьего сглаживающего фильтра 22, с выхода четвертого выпрямителя 18 на вход третьего сглаживающего фильтра 23, с выхода пятого выпрямителя 19 на вход пятого сглаживающего фильтра 24. С выходов первого сглаживающего фильтра 20, третьего сглаживающего фильтра 22 и пятого сглаживающего фильтра 24 первая, третья и пятая гармоники поступают на вход первого сумматора 25, с выхода сумматора 25 сигнал поступает на первый вход аналогового ключа 14 и на вход инвертора 26, а с выхода инвертора 26 поступает на второй вход аналогового ключа 14. В зависимости от знака первой гармоники, поступившей с фильтра низкой частоты 13, выход аналогового ключа 14 подключается либо к первому, либо ко второму входу. С выхода аналогового ключа 14 сигнал коррекции положения сварочной головки поступает на вход усилителя с переменным коэффициентом усиления 27. С выходов второго сглаживающего фильтра 21 и четвертого сглаживающего фильтра 23 вторая и четвертая гармоники поступают на входы второго сумматора 28, с выхода второго сумматора 28 сигнал поступает на второй вход усилителя с переменным коэффициентом усиления 27 и управляет его коэффициентом усиления. С выхода усилителя с переменным коэффициентом усиления 27 сигнал поступает на привод перемещения головки поперек стыка 29. В результате сварочная головка начинает отслеживать линию стыка. When welding corner, tee and cut joints with electrode vibrations, modulation of the welding current occurs. In this case, the harmonic composition of the welding current depends on the position of the oscillating electrode, when approaching the junction, the first, third and fifth harmonic components decrease in amplitude, and the second and fourth harmonics increase in amplitude. When the welding head 12 deviates from the junction, the welding current contains harmonic components. These components come from the current sensor 3 to the bandpass filters. The first harmonic component is selected by the first band-pass filter 4, tuned to the frequency of oscillation of the electrode, the second harmonic component is allocated by the second band-pass filter 5, tuned to the second harmonic, the third harmonic component is selected by the third band-pass filter 6, tuned to triple the frequency of the electrode oscillations, the fourth harmonic component is highlighted by the fourth the bandpass filter 7 tuned to the fourth harmonic, the fifth harmonic component is highlighted by the fifth bandpass filter rum 8 tuned to the fifth harmonic. The first harmonic component is rectified by the synchronous detector 9 with a synchronized signal coming from the scanning phase sensor 10. As a result, a detected signal is generated at the output of the synchronous detector 9, depending on the direction of deviation of the welding head 12 from the junction. This signal is integrated by the low-pass filter 13 and is fed to the control input of the analog switch 14. The signal from the first bandpass filter 4 is supplied to the inputs of the first rectifier 15, the signal from the second bandpass filter 5 is supplied to the input of the second rectifier 16, and the signal from the third bandpass filter 6, the input of the fourth rectifier 18 receives the signal from the fourth bandpass filter 7, the input of the fifth rectifier 19 receives the signal from the input of the bandpass filter 8. The rectified signals from the output of the first the frame 15 is fed to the input of the first smoothing filter 20, from the output of the second rectifier 16 to the input of the second smoothing filter 21, from the output of the third rectifier 17 to the input of the third smoothing filter 22, from the output of the fourth rectifier 18 to the input of the third smoothing filter 23, from the output of the fifth rectifier 19 to the input of the fifth smoothing filter 24. From the outputs of the first smoothing filter 20, the third smoothing filter 22 and the fifth smoothing filter 24, the first, third and fifth harmonics are fed to the input of the first adder 25, from the output adder 25, the signal is supplied to the first input of the analog switch 14 and to the input of the inverter 26, and from the output of the inverter 26 is fed to the second input of the analog switch 14. Depending on the sign of the first harmonic received from the low-pass filter 13, the output of the analog switch 14 is connected either to the first or second entrance. From the output of the analog key 14, the correction signal for the position of the welding head is fed to the input of the amplifier with a variable gain 27. From the outputs of the second smoothing filter 21 and the fourth smoothing filter 23, the second and fourth harmonics are fed to the inputs of the second adder 28, and the signal from the output of the second adder 28 the second input of the amplifier with a variable gain 27 and controls its gain. From the output of the amplifier with a variable gain 27, the signal is fed to the head displacement drive across the junction 29. As a result, the welding head begins to track the junction line.
Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемое устройство обеспечивает большую точность слежения по стыку при учете ряда гармонических составляющих сварочного тока, чем достигается повышение качества сварного соединения. Thus, in comparison with the prototype, the proposed device provides greater accuracy of tracking along the joint when taking into account a number of harmonic components of the welding current, thereby improving the quality of the welded joint.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002118291/02A RU2217277C1 (en) | 2002-07-08 | 2002-07-08 | Apparatus for automatically controlling position of welding head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002118291/02A RU2217277C1 (en) | 2002-07-08 | 2002-07-08 | Apparatus for automatically controlling position of welding head |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2217277C1 true RU2217277C1 (en) | 2003-11-27 |
| RU2002118291A RU2002118291A (en) | 2004-02-27 |
Family
ID=32028080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002118291/02A RU2217277C1 (en) | 2002-07-08 | 2002-07-08 | Apparatus for automatically controlling position of welding head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2217277C1 (en) |
-
2002
- 2002-07-08 RU RU2002118291/02A patent/RU2217277C1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2002118291A (en) | 2004-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4435631A (en) | Method and device for controlling the length of an electrical arc in an arc generating machine | |
| CN101327545B (en) | Real time technique for tracking weld joints of gas metal arc welding by magnetic controlled electric arc sensor | |
| JPS6329627B2 (en) | ||
| EP1077101A8 (en) | Method and apparatus for determining seam tracking control of arc welding | |
| CN201227711Y (en) | Real time tracing control apparatus of magnetic controlled electric arc sensing welding seam for gas metal arc welding | |
| RU2217277C1 (en) | Apparatus for automatically controlling position of welding head | |
| RU2212321C1 (en) | Device for control of welding electrode position | |
| RU2205730C1 (en) | Apparatus for automatic control of position of welding head | |
| US3775582A (en) | Proximity control using microwave techniques | |
| RU2177860C1 (en) | Apparatus for automatic control of welding head position | |
| RU2212320C1 (en) | Device for automatic control of welding head position | |
| RU2187414C1 (en) | Apparatus for automatic control of welding head position | |
| RU2251474C1 (en) | Apparatus for automatic control of welding head position | |
| RU2147270C1 (en) | Apparatus for automatic control of welding head position | |
| RU2217276C1 (en) | Apparatus for controlling motion of welding electrode | |
| SU1660888A1 (en) | Device for control of the position of a robotъs electric welding burner | |
| RU2261159C1 (en) | Electric welding torch position automatic control method | |
| SU1097460A1 (en) | Device for controlling position of welding torch relative to butt | |
| RU2051015C1 (en) | Method of automatic control of position of electric welding burner relative to butt and apparatus for performing the method | |
| RU2241583C1 (en) | Apparatus for automatic control of welding head position | |
| SU1611628A2 (en) | Method and apparatus for automatic control of position of welding head | |
| SU1697999A1 (en) | Apparatus for controlled positioning of a welding head | |
| RU2240903C1 (en) | Apparatus for data discrimination and controlling position of welding electrode | |
| RU2278770C1 (en) | Apparatus for automatic control of welding torch position | |
| RU2255846C1 (en) | Apparatus for automatic correction of welding torch movement |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040709 |