SU1134328A1 - Система управлени сварочного робота - Google Patents

Abstract

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ СВАРОЧНОГО РОБОТА, содержаща  приводы перемещени  сварочной горелки по координатам X и , устройство формировани  управл ющих сигналов, привод вращени  горелки, датчик угла поворота горелки, первый вычйтатель, один вход которого соединен через датчик угла поворота горелки с выходом привода вращени  горелки, а выход - с входом этого привода, второй вычйтатель , вход которого подключен к выходным клеммам сварочного источника, причем устройство формировани  управл ющих сигналов состоит из тахогенераторов ; приводов перемещени  сварочной горелки по координатам X и Ч, первый из которых подключен через первый квадратор к первому входу первого сумматора, первого и второго блоков умножени , выходы которых подключены к входам второго сумматора, третьего и четвертого блоков управлени , выходы которых подключены к : входам третьего сумматора, первые входы первого и четвертого блоков .умножени  подключены к выходу третьего вычитатап , выход первого сумматора через первый функциональный преобразователь подключен к входу третьего вычитател , выходы второго и третьего сумматоров подключены к соответствующим приводам переме-г щени  сварочной горелки по координатам ( иЧ, отличающа.  с  тем, что, с цельюрасширени  функциональных возможностей за счет слежени  за стыком, расположенным на цилиндрической поверхности, в нее введены привод поворота издели  с тахогенератором , привод перемещени  сварочной горелки по координате Z , датчики перемещений сварочной горелки 1ПО координатам Ч и2, вычислительный блок, второй и третий функциональные.. преобразователи, масштабный блок, инвертор, ключ, четвертый и п тый сумматоры, п тый и шестой блоки умножени , два блока делени  и датчик стыка, подключенный к первым входам второго и третьего блоков умножени , при зтом первые входы блоков делени  подключены к выходу первого функционального преобра.- овател , второй вход первого блока делени  - к выходу тахогенератора привода перемещени  сварочной горелки по координате X , выход первого блок  делени  подключен к вторым входам первого и третьего блоков умножени , а выход второго блока делени  - к вторым входам второго и четвертого блоков умножени , выход второго вычитател  через масштабный блок и ключ соединен с приводом поворота издели , а через второй функщтональный преобра

Description

зователь - с первым входом четвертого сумматора, выход тахогенератора привода издели  подключен к первым входам п того и шестого блоков умножени  , второй вход п того блока умножени  через датчик перемещени  сварочной горелки по координате V подключен.к выходу привода перемещени  сварочной горелки по этой координате , выход п того блока умножени  через третий функциональный преобразователь - к второму входу четвертого сумматора, выход которого подключен к приводу перемещени  сварочной горелки по координате 2 , выход датчика перемещени  сварочной горелки по координате 7, подключен к второму входу шестого блока умножени , выход

которого подключен к первому входу п того сумматора, второй вход этого сумматора подключен к выходу тахогенератора привода перемещени  сварочной горелки по координате Y, первый вход вычислительного блока подключен к выходу тахогенератора привода перемещени  сварочной горелки по координате X , выход вычислительного блока св зан с входом второго вычитател , а выход п того сумматора подключен к второму входу вторрго блока делени , к второму входу вычислительного блока , через второй квадратор - к второму входу первого сумматора , а также через ин вертор - управл ющему входу ключа .

Изобретение относитс  к сварочному производству и может быть использовано при создании многокоординатных роботов дл  дуговой сварки.

Известно устройство, в котором осуществл етс  формирование управл ю щих сигналов привода вертикального перемещени  горелки, привода горизонтального перемещени  горелки относительно центра поворота издели  вдоль одной оси и привода поворота издели  вокруг этой оси lj.

Все три привода воздействуют на дугу и совместно с устройствами формировани  управл кицих сигналов образуют трехкоординатную систему управлени , обеспечивающую стабилизацию напр жени  дуги, скорости сварки и горизонтальность сварочной ванны. Совместна  работа всех устройств, вход щих в такую трехприводную систему управлени , обеспечивает стабилизацию длины (напр жени ) дуги, скорости сварки и расположение оси электрода по нормали к поверхности за счет вращени  горелки относительно точки сварки.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство, в котором осуществл етс  формирование управл ющих сигналов приводом по двум координатам плоскости с.использованием датчика ошибки в положении так, что

сигнал ошибки в напр жении дуги и сигналы ошибок в скорост х по вум координатам плоскости через тахогенёраторы и функциональные узлы подаютс  на приводы координат горелки. Кроме того, датчик угла вращени  горелки через вычислительное устройство формирует управл ющий сигнал привода , вращени  горелки 2 .

Недостатком известных систем  вл етс  ограниченность их применени  только дл  слежени  за стыком, расположенным в одной плоскости (горизонтальной или вертикальной).

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей системы за счет слежени  за стыком, расположенным на. цилиндрической поверхности

При этом выполн ютс  следующие услови  сварочного процесса: стабильна  длина дуги (напр жение дуги) или отклонение напр жени  дуги от заданного значени  горизонтальность сварочной ванны, что соответствует погрешности д О, где jb - угол наклона касательной вектора скорости к поверхности в точке сварки относительно оси У; стабильность скорости сварки или отклонении относительно заданной скорости ошибка в положении горелки относительно стыка, т.е. рассто нии 8 между проекцией электрода на горизонтальную плоскость и проекцией точки .сварки на ту же плоскость, 6 0; «расположение плоскости электрод присадочна  проволока (электрод :дат 1ик стыка) в плоскости, проход щей через касательную к стыку в точке сварки (определ етс  углом поворо та привода вращени  горелки). Поставленна  цель достигаетс  тем что в систему управлени  сварочного робота, содержащую приводы перемещени  сварочной горелки по координатам X и У, устройство формировани  управл юпщх сигналов, привод вращени  горелки, датчик угла повотора горелки, первый вычитатель, один вхо которого соединен через датчик угла поворота горелки с выходом привода вращени  горелки, а выход - с входом этого привода, второй вычитатель, вход которого подключен к выходным клеммам сварочного источника, причем устройство формировани  управл ющих сигналов состоит из тахогенераторов приводов перемещений сварочной горел ки по координатам X и У, первый из которых подключен через первый квадратор к первому входу первого суммаiTopa , первого и второго блоков умножени , выходы которых подключены к входам второго сумматора, третьего и четвертого блоков умножени , выхо|ды которых подключены к входам треть :го сумматора, первые входы первого и четвертого блоков умножени  подключены к выходу третьего вычитател , выход первого сумматора через первый функциональный преобразователь подключен к входу третьего вычн тател , выходы второго и третьего сумматоров подключены к соответствую щим приводам перемещени  сварочной горелки по координатам X и У, введены привод поворота издели  с тахоге нератором , привод перемещени  свароч ной горелки по координате Z , датчики перемещений сварочной горелки по координатам У и Z вычислительный блок, второй и третий функциональные преобразователи, масштабный блок, инвертор, ключ, четвертый и п тый сумматоры, п тый и шестой блоки умно жени  , два блока делени  и ; стыка, подключенный к первым входам ; второго и третьего блоков умножени  при этом первые входы блоков делени  подключены к выходу первого функционального преобразовател , второй вход первого блока делени  - к выходу тахогенератора привода перемещени  сварочной горелки по координате X, выход первого блока делени  подключен к вторым входам первого и третьего блоков умножени , а выход второго блока делени  - к вторым входам второго и четвертого блоков умножени , выход второго вычитател  через масштабный блок и ключ соединен с приводом поворота издели , а через второй функциональный преобразователь - с первым входом четвертого сумматора, выход тахогенератора привода издели  подключен к первым входам п того и шестого блоков умножени , второй вход п того блока умножени  через датчик перемещени  сварочной горелки по координате У подключен к выходу привода перемещени  сварочной горелки по этой координате , выход п того блока умножени  через третий функциональный преобразователь - к второму входу чет;вертого сумматора, выход которого подключен к приводу перемещени  сварочной горелки по координате 2 , выход датчика перемещени  сварочной горелки по координате. подключен к второму входу шестого блока умножени , выход которого подключен к первому входу п того сумматора, второй вход этого сумматора подключен к выходу тахогенератора привода перемещени  сварочной горелки по координате У, первый вход вычислительного блока под|спючен к выходу тахогенератора привода перемещени  сварочной горелки по координате X, выход вычислительного блока св зан с входом второго вычитател , а выход п того сумматора подключен к второму входу второго блока делени  к второму входу вычислительного блока , через второй квйдратор - к второму входу первого сумматора, а также через инвертор - к управл ющему входу ключа. На фиг. 1 показано расположение сварочного стыка на цилиндрической поверхности и сварочной горелки относительно осей координат; на фиг. 2 блок-схема предлагаемой системы управлени  сварочного робота. . Система управлени  сварочного робота содержит датчик 1 стыка, тахогенератор 2 привода 3 перемещени  по координате X, тахоге«ератор 4 привода 5 перемещени  по координате У, тахогенератор 6 привода 7 поворота издели , датчик 8 координат У привода 5 горизонтального перемещени  горелки вдоль оси У относительно центра поворота издели , датчик 9 координаты 2 привода 10 вертикального перемещени  горелки вдоль оси Z отгносительно центра поворота издели . Выходы тахогенератора 6 и датчика 9 св заны с входами шестого блока 11 умножени , выход которого св зан с первым входом п того сумматора 12 второй вход которого св зан с тахоге нератором 4. Выход сумматора 12 св зав через второй квадратор 13 с вторым входом первого сумматора 14, пер звый вход которого через первый квадратор 15 св зан с выходом тахогенератора 2. Выход сумматора.14 св зан с входом первого функционального преобразовател  16, Выход последнего св зан с третьим вычитателем 17 и с первым входом первого блока 18 делени , второй вход которого св зан с тахогенератором 2. Выход преобразовател  16 св зан также с первым , входом второго блока 19 делени , второй вход которого соединен с выходом сумматора 12, Выходы датчика 1 и блока 19 делени  соединены с вхо дами второго блока 20 умножени j а выходы вычитател  17 и делител  18 с входами первого блока 21 умножени . Выходы блоков 20 и 21 умножени  св заны с входами второго сумматора 22, выход которого соединен с входом привода 3, Выходы Д;атчика 1 и блока 18 делени  соединены также с входами третьего блока 23 умножени , а вьгходы вычитател  17 и делител  19 соеди нены с входами четвертого блока 24 умножени . Выходы блоков 23 и 24 сое динены с входами третьего сумматора 25, выход которого св зан с приводом 5. Выходы тахогенератора 6 и дат чика 8 св заны с входами п того блока 26 умножени , выход которого через третий функциональный преобразователь 27 св зан с вторым входом чет вертого сумматора 28, первый вход которого через второй функциональны преобразователь 29 св зан с выходом второго вычитател  30, на входы которого поданы заданное и истинное напр жени  дуги. Выход, сумматора 12 через инвертор 31 св зан с управл ю щим входом ключа 32, сигнальный вхо 11 86 которого через масштабный блок 33 св зан с выходом вычитател  30. Выход тахогенератора 2 ивыход сумматора 12 св заны также с входами вычислительного блока 34, выход которого св зан с первым входом вычитател  35, второй.вход которого св зан с датчиком 36 угла горелки. Выход вычитател  35 св зан с входом привода 37 вращени  горелки. Приводы 3, 5, 10 и 37 совместно действуют на сварочную горелку 38, а привод 7 - на свариваемое изделие. Выходные клеммы сварочного источника 39 подключены к входу второго вычитател  30. Датчик 1, тахогенераторы 2 и 4, квадраторы 13 и 15, сумматоры 14, 22 и 25, функциональный преобразователь 16, вычитатель 17, блоки 20, 21, 23 и 24 умножени , а также блоки 18 и 19 делени  образуют устройство 40 формировани  управл ющих сигналов приводов 3 и 5 сварочной горелки по коррдинатам X и У. Датчик 8, блок 26 умножени , функциональные преобразователи 27 и 29, сумматор 28 представл ют собой устройство 41 формировани  управл ющих сигналов привода 10 координаты 2. Вычислительный блок 34, вычитатель 35 и датчик 36 образуют устройство 42 формировани  управл ющих сигналов привода 37 вращени  горелки. Работа системы управлени  сварочного робота осуществл етс  следующим образом. Датчик 1 стыка формирует на выходе сигнал, пропорциональный ошибке л в положении горелки относительно стыка. Тахогенератор 2 привода 3 перемещени  по координате X формирует на выходе сигнал, пропорциональный скорости V)( ; тахогенератор 4 привода 5 перемещени  по координате У формирует на выходе сигнал, пропорциональный скорости V ц ; тахогенератор 6 привода 7 поворота издели  формирует на выходе сигнал, пропорциональный скорости поворота SI. Датчик g горизонтального перемещени  формирует сигнал, пропорциональный перемещению У привода 5 и сварочной горелки , а датчик 9 вертикального перемещени  сигнал, пропорциональный перемещению Z привода 10 вертикального перемещени  и горелки относительно центра поворота издели . Сигнал с тахогенератора бис датчика 9 поступает на входы блока 11 умножени , на выходе которого формируетс  сигна S5Z. С выхода блока 1 1 сигнал поступает на первый вход сумматора 12, .на второй вход которого поступает сигнал у с тахогёнератора 4. На выходе сумматора 12 формируетс  сигнал (Yh +52) . Этот сигнал через первый квадратор 13 поступает на второй вход сумматора 14, на первый вход которого подаетс  сигнал с выхо да второго квадратора 15, на вход ко торого подан сигнал Vx с выхода тахогёнератора 2. С выхода сумматора 14 сигнал поступает на первый функциональный преобразователь 16, на выходе которого находитс  сигнал V,H(V + S2)+4/, (т.е. пропорциональ ный скорости сварки V). Этот сигнал поступает в вьгчитатель 17, где сравниваетс  с сигналом, пропорциональны заданной скорости сварки Vg. В результате на выходе вычитател  17 получаетс  сигнал ошибки в скорости сварки Sy . Одновременно сигнал с вы хода преобразовател  16 поступает на первый вход первого блока 18 деле ни , на второй вход которого поступает сигнал V) с тахогёнератора 2. В результате на выходе блока 18 формируетс  сигнал х пр опор циональный косинусу угла об поворота касательной вектора скорости к стыку I относительно X. Одновременно сигнал I с выхода преобразовател  16 поступа:ет на первый вход второго блока 19 iделени , на второй вход которого поступает сигнал (/(j -п2) с выхода сумматора 12. В результате на вькоде блока 19 формируетс  сигнал , - Nu пропорциональный синусу угла поворота ot горелки к стыку относительно оси X. Сигналы с выходов датчика 1 и блока 19 делени  поступают на входы второго блока 20 умножени , а с выходов вычитател  17 и блока 18 делени  - на входы второго блока 21 умно жени . С выходов блоков 20 и 21 умно жени  сигналы поступают на вхоДы третьего сумматора 22, с выхода кото рого сигнал поступает на вход привода 3 перемещени  горелки по координате X. С выходов датчика 1 и блока 18 делени  сигналы поступают на входы блока 23 умножени , а с выходов вычитател  17 и блока 19 делени  - на блок 24 умножени . С выходов блоков 23 и 24 умножени  сигналы поступают на входы сумматора 25, с выхода которого сигнал . поступает на вход привода 5 перемещени  по координате У. В то же врем  сигналы с выходов тахогёнератора 6 и датчика 8 поступают на входы п того блока 26 умножени , с выхода которого сигнал, пропорциональный П У, через функциональный преобразователь 27 поступает на второй вход сумматора 28, на первый вход которого поступает сигнал ошибки в напр жении дуги fg- , через второй преобразователь 29 с выхода второго вычитател  30, на входы которого подано заданное напр жение дуги Utfg и истинное напр жение дуги U-j-. На выходе сумматора 28 формируетс  сигнал ,.e, где Wg - передаточна  функци  преобразовател  27; W - передаточна  функци  преобразовател  29. Этот сигнал поступает на вход привода вертикального перемещени . Одновременно с этим сигнал (Vu +nZ) с выхода сумматора 12 через инвертор 31 поступает на управл ющий вход ключа 32, на сигнальный вход которого через масшт абный блок 33 поступает сиг-- KSI , нал(Ьв.--- с вычитател  30. С выхода Ь V(j ключа 32 сигнал. Я, подаетс  на вход привода 7 поворота издели . Одновременно сигналы с тахогёнератора 2 и сумматора 12 поступают на входы вычислительного блока 34, выполн ющего операцию вычислени  угла поворота касательной к стыку относительно оси X. Сигнал, пропорциональный углу off , поступает на первый вход вычитател  35, второй вход которого соединен с датчиком 36 угла oij. вращени  горелки. С выхода вычитател  35 сигнал Е поступает на вход привода 37 вращени  горелки . Совместна  работа приводов обеспечивает стабилизацию напр жени  U,f уги, слежение за стыком, стабилизацию скорости сварки, горизонтальность сварочной ванны.

При сварке поверхностей, стык ко торых расположен в горизонтальной плоскости ХОУ, Vj; 0, g 0 и система управлени  преобразуетс  в трехкоординатную , содержащую привод 3 координаты X, привод 5 координаты У, приврд 37 вращени  горелки. При сварке поверхностей, стык которых расположен в вертикальной плоскости У02, , и система управлени  пре2 Стмн

образуетс  в трехкоординатную,систему , содержащую привод 5 координаты У, привод 10 вертакального перемещени , привод 7 поворота издели .

При сварке на цилиндрических поверхност х стыков произвольного направлени  в работе участвуют все п ть приводов с соответствующими управл ю1цими сигналами.

ui.1

Claims (1)

1. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ СВАРОЧНОГО РОБОТА, содержащая приводы перемещения сварочной горелки по координатам X и У , устройство формирования управляющих сигналов, привод вращения горелки, датчик угла поворота горелки, первый вычитатель, один вход которого соединен через датчик угла поворота горелки с выходом привода вращения горелки, а выход - с входом этого привода, второй вычитатель, вход которого подключен к выходным клеммам сварочного источника, причем устройство формирования управляющих сигналов состоит из тахогенераторов приводов перемещения сварочной горелки по координатам X и У, первый из которых подключен через первый квадратор к первому входу первого сумматора, первого и второго блоков умножения, выходы которых подключены к входам второго сумматора, третьего и четвертого блоков управления, выходы которых подключены к входам третьего сумматора, первые входы первого и четвертого блоков умножения подключены к выходу третье^; го вычитателя, выход первого сумматора через первый функциональный преобразователь подключен к входу третьего вычитателя, выхода второго и третьего сумматоров подключены к соответствующим приводам перемещения сварочной горелки по координатам X иУ, отличающа, яся тем, что, с целью'расширения функциональных возможностей за счет слежения за стыком, расположенным на цилиндрической поверхности, в нее введены привод поворота изделия с тахогенератором, привод перемещения сва- § рочной горелки по координате 7 , датчики перемещений сварочной горелки по координатам У и 7 , вычислительный блок, второй и третий функциональные., преобразователи, масштабный блок, инвертор, ключ, четвертый и пятый сумматоры, пятый и шестой блоки умножения, два блока деления и датчик стыка, подключенный к первым входам второго и третьего блоков умножения, при этом первые входа блоков деления подключены к выходу первого функционального преобразователя, второй вход первого блока деления - к выходу тахогенератора привода перемещения сварочной горелки по координате X , выход первого блока деления подключен к вторым входам первого и третьего блоков умножения, а выход второго блока деления - к вторым входам второго и четвертого блоков умножения, выход второго вычитателя через масштабный блок и ключ соединен с приводом поворота изделия, а через второй функциональный преобра

   WFnT’TTs зователь - с первым входом четвертого сумматора, выход тахогенератора привода изделия подключен к первым входам пятого и шестого блоков умножения , второй вход пятого блока умножения через датчик перемещения сварочной горелки по координате V подключен,к выходу привода перемещения сварочной горелки по этой координате, выход пятого блока умножения через третий функциональный преобразователь - к второму входу четвертого сумматора, выход которого подключен к приводу перемещения сварочной горелки по координате 2 , выход датчика перемещения сварочной горелки по координате Σ подключен к второму входу шестого блока умножения, выход которого подключен к первому входу пятого сумматора, второй вход этого сумматора подключен к выходу тахогенератора привода перемещения сварочной горелки по координате Ύ, первый вход вычислительного блока подключен к выходу тахогенератора привода перемещения сварочной горелки по координате X , выход вычислительного блока связан с входом второго вычитателя, а выход пятого сумматора подключен к второму входу второго блока деления, к второму входу вычислительного блока , через второй квадратор - к второму входу первого сумматора , а также через ин вертор — управляющему входу ключа.