SU1125110A1 - Способ управлени положением электросварочной горелки и устройство дл его реализации - Google Patents

Abstract

1. Способ управлени  положением электросварочной горелки, при котором сварочную горелку колеблют поперек стыка, формируют сигнал, пропорциональный величине сварочного ток, и сигнал направлени  отклонени  дуги, ввдел ют и минимизируют гармоническую составл ющую сварочного тока с частотой колебани  дуги , по фазе полученной гармонической, составл ющей относительно отклонени  дуги производ т коррекцию положени  горелки относительно стыка, отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества сварки путем поддержани  оси электросварочной горелки в биссектральной плоскости стыка, при выходе горелки на середину стыка вычисл ют эффективные значени  токов дуги в полупериодах колебани  и по разности этих значений формируют с учетом направлени  отклонени  дуги сигнал коррекции углового положени  электросварочной горелки путем ее поворота вокруг оси, параллельной стыку. 2. Устройство дл  управлени  положением электросварочной горелки , содержащее датчик величины сварочного тока, св занный через полосовой фильтр, синхронный детектор и усилитель с двигателем привода перемещени  горелки, колебатель дуги с датчиком знака отклонени  дуги, первым выходом св занный с управл ющим входом син5 хроннрго детектора, отличающее с   тем, что, с целью повышени  качества сварки путем поддержа-нй  оси электросварочной горелки, в биссектральной плоскости стыка, оно дополнительно снабжено первым и вторым измерител ми.эффективного значени  сварочного тока, устройством ivd ел сравнени , пороговым устройством, ключом, вторым усилителем с двигателем привода угловой коррекции положени  оси электросварочной горелки, сигнальные входы измерителей эффективного значени  сварочного тока св заны с BTOpijM и третьим выходами датчика величины сварочного тока, управл ющие входы измерителей св заны с входами устройства сравнени , выход устройства сравнени  через ключ и второй усилитель св зан с двигателем привода угловой коррекции положени  оси сварочной горелки, при этом вход порогового устройства св зан с вькодом синхронного детектора, a его выход-с управл ющим входом ключа.

Description

t Й:зибретение относ тс  к автоматизации сварочных процессов, .а имен но к. автоматизации электрйдуговой сварки разделанных и угловых швов с качанием дуги поперек стыка в среДе за щитных газов и под флюсом. Известен способ управлени  положением сварочной горелки, при котором управл ющий сигнал формируетс  по величине тока дуги. В процессе сварки измер етс  разность интегралов тока дуги в полупериоды колебани  сварочной горелки ипо этой раз ности формируетс  сигнал управлени  приводом поперечного перемещени  горелки С1 3« Устройство, реализующее способ, содержит датчик сварочного тока (или напр жени ), датчик знака отклонени  дуги, аналоговые интеграто ры, схему управлени , привод перемещени  электросварочной горелки поперек- стыка и схему управлени  этим приводом l 3 Недостатком способа и устройства  вл етс  то, что они не могут обеспечить установку оси сварочной горелки в биссёктральную плоскость стыка, что  вл етс  одним из услови обеспечени  высокого качества сварочного шва. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ при котором из сигнала сварочного тока водел ют и минимизируют гармоническую составл ющую с частотой колебани  дуги, по фазе этой состав л ющей относительно отклонени  дуги формируют сигнал коррекции положени горелки С 2 3. Наиболее близким к изобретению  вл етс  устройство, содержащее дат чики величины сварочного тока и знака отклонени  дуги, колебатель, полосовой фильтр, синхронньй детектор , усилитель с приводом перемещени  горелки С2 . Недостатком способа и устройства реализующего предлагаемый спосрб,  вл етс  отсутствие системы, вывода оси сварочной горелки на биссёктрал ную плоскость стыка, и,-как следствие , невозможность получени  высоко качественного шва при сварке угловы и разделанных стыков. Целью изобретени   вл етс  повышение качества сварки путем поддер10 жани  оси горелки в биссектральной плоскости стыка. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе управлени  положением электросварочной горелки, при котором сварочную горелку колеблют поперек стыка, формируют сигналу пропорциональный величине сварочного тока и сигнал направлени  отклонени  дуги, вьщел ют и минимизируют гармоническую составл ющую сварочного тока с частотой колебани  дуги, по фазе полученной гармонической составл ющей относительно отклонени  дуги, производ т коррекцию положени  горелки относительно стыка, при выходе горелки на середину тыка вычисл ют эффективные значени  токов дуги в полуперирдах кcfлeбaни  и по разности этих значений формируют с учетом направлени  отклонени  дуги сигнал коррекции углового положени  электросварочной горелки путем ее поворота вокруг оси, параллельнрй стыку. Поставленна  цель достигаетс  также тем, что устройство дл  управлени  положением электросварочной горелки , содержащее датчик величины сварочного тока, св занный через полосовой фильтр, синхронный детектор и усилитель с двигателем привода перемещени  горелки, колебатель дуги с датчиком знака отклонени  дуги, первым выходом св занный управл ющим входом синхронного детектора, дополнительно снабжено первым и вторым измерител ми эффективного значени  сварочного тока, устройством сравнени , ПОРОГОВЫМ; устройством, ключом, вторым усилителем с двигателем при- вода угловой коррекции полржени  оси электросварочной горелки, сигнальные входы измерителей эффективного значени  сварочного тока св заны с вторым и третьим выходами датчика величины сварочного тока, управл ющие входы измерителей св заны с датчиком знака отклонени  дуги, а выходы св заны с входами устройства сравнени , выход устройства сравнени  через ключ и второй усилитель св зан с двигателем привода угловой коррекции положени  оси сварочной горелки, при этрм вход порогового устройства св зан с выходом синхронного детектора, а его выход с управл ющим входом ключа. 3 На фиг,1 представлены кривые сварочного тока при расположении продольной оси сварочной горелки параллельно биссектральной плоскости стыка , графика отображает сигнал при больших отклонени х горелки от серед ны стыка, график 6 - сигнал при малых отклонени х горелки от середины стыка, график е- тот же сигнал, при совмещении горелки с серединой стыка; на фиг.2 - кривые на вькоде датчика тока при смещении продольной оси сварочной горелкиотносительно биссектральной плоскости стыка, график « - отображает сигнал при большом отклонении горелки относительно середины стыка, б- сигнал при малом отклонении горелки относительно середины стыка, в- сигнал при совмещении горелки с серединой стыка; на фиг,3 - структурна  схема устройства дл  установки ори электросварочной горелки на биссектральнзто плоскость стыка. Способ состоит в том, что на первом этапе измер ют и минимизируют гармоническую составл ющую на частоте вынужденных колебаний дуги, а на втором корректируют положение горелки относительно биссектральной плоскости стыка, дл  чего измер ют эффективные значени  тока за смежные полупериоды и сравнивают разности эффективных значений сварочного тока формируют сигнал управлени  угловым положением оси сварочной горелки относи,тельно биссектральной плоскости стьжа. Способ и устройство в своей сути опираютс  на известное в сварке  вление - зависимость величины сварочного тока от длины дуги. При колебанли дуги измен етс  длина дуги по отношению к свариваемым детал м, а следовательно, и ее ток. Если к6лебани  дуги синусоидальные, то присовмещении горелки с серединой стыка , ток возрастает в два раза за период , и в токе дуги по вл етс  гармоническа  составл юща  с двойной частотой вынужденных колебаний дуги , если горелка смещена относительно середины стыка больше, чем на половину амплитуды качани , то электро приближаетс  к кромке стыка один раз за период качани , в результате чего в токе дуги по вл етс  гармоническа  составл юща  на частоте коле104 баний дуги. Минимизаци  гармонической составл ющей с частотой вынужденных колебаний дуги путем перемещени  горелки поперек стыка обеспечивает совмещение ее с серединой стыка . При этом, если ось горелки отклонена от биссектральной плоскости стыка (за счет неточности разделки или неточного позиционировани  деталей относительно сварочного стенда),то токи несимметричны. Эта несимметричность токов может быть использована дл  управлени  установкой оси горелки на биссектральную плоскость стыка. Однако определ ть разность эффективных значений токов за период ка .чани  с целью получени  сигнала дл  .коррекции положени  оси горелки относительно биссектральной плоскости стыка можно только после совмещени  горелки с серединой стыка, т,е, тогда, когда устранены другие причины возникновени  разности эффективных значений токов по полупериодам. Устройство дл  управлени  положением электросварочной горелки содержит датчик 1 величины сварочного тока, подключенный к шунту 2, включенному в цепь сварочного тока дугр , выход датчика 1 величины сварочного -тока подключен через полосовой фильтр 3, к первому входу синхронного детектора 4, второй вход которого соединен с выходом датчика 5 знака отклонени  дуги, а выход - с усилителем 7 сигнала перемещени  горелки,выход которого соединен с двига.телем 8 привода перемещени  горелки 9 поперек стыка. Совокупность указанных элементов представл ет Собой канал управлени  положением электросварочной горелки относительно середины стыка. Измерители 10 и 11 эффективного значени  сварочного тока, к первьм входам которых подсоединен выход датчика 1 величины сварочного тока, а к вторым подсоединены выходы датчика 5 знака отклонени  дуги, выходы измерителей 10 и 11 эффективного значени  тока подсоединены к входам устройства 12 сравнени , выход которого , через ключ 13, -соединен с входом усилител  14 сигнала коррекции положени  оси сварочной горелки, выход которого соединен с электродвига - s .

teneM 15 привода 16 угловой коррекции положени  оси сварочной горелки относительно биссектральн«эй плоскости стыка.:

Данные элементы образуют второй канал вывода.оси электросварочной горелкина биссектральную плоскость стыка.

Каналы св заны между собой логическим пороговым устройством 17, вход которого соединен с выходом синхронного детектора 4, а выход с управл ющим входом ключа 13. Непрерывные колебани  дуги создаютс  колебатёлем 18.

Устройство работает следующим образом .

Колебатель 18 дуги работает непрерывно . При смещении горелки относительно середины стыка в сварочном токе присутствует гармоническа  составл юща  с частотой вынужденных колебаний дуги (фиг.1, графики « и 6), котора  в первом канале устройства, пройд  полосовой фильтр 3 и синхронный детектор 4, образует сигнал уп- равлени , воздействующий через усилитель 7 на двигатель В, который через привод 9 совмещает горелку с серединой стыка, в результате чего гармоническа  составл юща  на частоте вынужденных колебаний дуги уменьшаетс .

Когда на выходе синхронного де-тектора 4 уровень сигнала становитс  меньше заданной величины, логическое пороговое устройство 17 открывает ключ 13-и разрешает работу второго канала коррекции положени  оси сварочной горелки относительно биссектральной плоскости стыка. Во втором канале устройство на сигнальные входы измерителей 10 и 11 эффективного значени  тока подаетс  сигнал от датчика 1 сварочного тока, а на управл ющие входы тех же измерителей эффективного значени  тока подаютс  сигналы от датчика 5 знака отклонени  дуги, открывающие и закрьтаниф1е поочередно тракты измерителей 10 и 11 эффективного значени  тока таким образом, что .к концу каждого из смежных полупериодов колебаний дуги, в них запоминаютс  зффективНые значени  тока дуги. Упом нутые значени  токэ дуги поступают на входы устройства-12сравнени , их разность  вл етс  сигналом на1106

личи  отклонени  оси горелки от биссектрапьной плоскости стыка. Этот сигнал проходит через открытый ключ 13 на вход усилител  14 и через электродвигатель 15 и привод 16 корректирует положение оси горелки относительно биссектрапьной плоскости стыка . При выводе оси горелки на биссектрапьную плоскость стыка эффективные значени  токов по смежным полупериодам выравниваютс  (фиг.2, график в). Если при этом горелка . смещаетс  относительно середины стыка , то вновь в токе дуги по вл етс 

гармоническа  составл юща  на частоте колебател , котора  через логическое пороговое устройство 17 закчьтает ключ 13, а через усилитель 7 двигатель 8 и привод 9 совмещает горелку с серединой стыка.

Измерение зффективных значений тока по смежным полупериодам имеет смысл только при условии совмещени  горелки с серединой стыка, так как

при нарушении зтого услови  замеры необъективны и не могут быть использованы в качестве управл ющего сигнала дл  регулировани  положени  оси сварочной горелки относительно.бИссектральной плоскости стыка.

Применение указанной системы управлени  обеспечивает получение качественного шва как при понижении точности позиционировани  деталей

относительно сварочного стенда,

так и при понижении-качества разделки шва.

В качестве базового объекта вз т манипул тор сварки крупногабаритных

листобалочных конструкций, предназначенных дл  сварки угловых швов и установленный на заводе ПО Кран в городе Александри  УССр; где используетс  дл  сварки угловых швов

несущих балок мостовых кранОв. . По сравнению с базовым, предлагаемое устройство, за счет управлени  перемещением электросварочной горелки относительно стыка, а

также относительно его биссектральной плоскости, позвол ет получить следую1ф1е преимущества: возможность автоматизации процесса сварки, улучшение качества сварочного шва за

счет удержани  горелки над стыком и ее оси в биссектральной плоскости стыка при их относительном продольном перемещении.

У:j

4:7

Mfemnt

/

X i

X J

У/Л

Komfamtn

IL

4

Claims (1)

1. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 3491517/25-27, кл. В 23 К 9/10, 1982 (прототип) . (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ. ПОЛОЖЕНИЕМ ЭЛЕКТРОСВАРОЧНОЙ ГОРЕЛКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ (57) 1. Способ управления положением электросварочной горелки, при котором сварочную горелку колеблют поперек стыка, формируют сигнал, пропорциональный величине сварочного токл, и сигнал направления отклонения дуги, выделяют и минимизируют гармоническую составляющую сварочного тока с частотой колебания дуги, по фазе полученной гармонической, составляющей относительно отклонения дуги производят коррекцию положения горелки относительно стыка, отличающийся тем, ^- что, с целью повышения качества сварки путем поддержания оси электросварочной горелки в биссектральной плоскости стыка, при выходе горелки на середину гтыка вычисляют эффективные значения токов дуги в полупе тектор и усилитель с двигателем привода перемещения горелки, колебатель дуги с датчиком знака отклонения дуги, первым выходом связанный с управляющим входом синхроннрго детектора, отличающ е е с я тем, что, с целью повышения качества сварки путем поддержания оси электросварочной горелки, в биссектральной плоскости стыка, оно дополнительно снабжено первым и вторым измерителями.эффективного значения сварочного тока, устройством сравнения, пороговым устройством, ключом, вторым усилителем с двигателем привода угловой коррекции положения оси электросварочной горелки, сигнальные входы измерителей эффективного значения сварочного тока связаны с вторым и третьим выходами датчика величины сварочного тока, ‘ управляющие входы измерителей связаны с входами устройства сравнения, выход устройства сравнения через ключ и второй усилитель связан с двигате- лем привода угловой коррекции положе· ния оси сварочной горелки, при этом вход порогового устройства связан с выходом синхронного детектора, а его выход- с управляющим входом ключа.