SU1276454A1 - Способ регулировани режима дуговой сварки и устройство дл его осуществлени (его варианты) - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматизации сварочных процессов и может быть использовано в транспортном, энергетическом, химическом и нефт ном машиностроении. Изобретение позвол ет повысить качество сварных соединений за счет повьшени  точности регулировани  режима дуговой сварки. Сущность изобретени  заключаетс  в том, что производ т дополнительные измерени  ширины зазора сварочного стыка между первым датчиком и сварочной головкой. Эти результаты измерений сравнивают, экстраполируют , и по полученному значению выi рабатывают управл ющие сигналы дл  управлени  режимом дуговой сварки. СО 3 с.п.ф-лы. 7 ил.

Description

f Изобретение относитс  к сварочному производству, а именно к автомати з цйи сварочных процессов, и может быть использовано в транспортном, энергетическом, химическом и нефт ном машиностроении. Целью изобретени   вл етс  повышение качества сварного соединени  за счет поБЬШ1ени  точности регулировани  режима дуговой сварки, На фиг.1 изображена структурна  схема устройства дл  регулировани  режима дуговой сварки (вариант 1); на фиг.2 - схема вычислительного бло ка; на фит.З - структурна  схема уст ройства (вариант 2), на фиг.4 - схема блока сканировани  и вычислительного блока; на фиг.5-7 - пример алго ритма регулировани  параметров режима (скорости подачи электродной проволоки УППР, напр жени  дуги скоростисварки в зависимостиот ве личины зазора в соединении (1 стыковое , 2 - угловое соединение при сварке в СО. металла 6 мм проволокой диаметром 1,6 мм). Согласно способу значени  парамет ров расположени  кромок свариваемых деталей - величину зазора измер ют в одной и той же точке стыка несколь ко раз до прихода в эту точку свароч ной головки, затем по истечении времени запаздывани  сравнивают результаты измерени , полученные дл : одной и той же точки, определ ют характер изменени  измеренных величин- в процессе сварки, вычисл ют ожидаемые в точке сварки значени  параметров, по которым формируют режим сварки. Такой способ регулировани  позвол ет определ ть изменени  значений параметров расположени  кромок стыка , возникающие непосредственно при сварке, и формировать сигналы регулировани  режима с большей точностью Устройство (вариант 1) дл  осуществлени  способа (фиг.1) содержит сварочную головку 1 с приводом 2 перемещени , датчики 3, жестко св занные со сварочной головкой 1, блоки 4 запаздывани , вычислительный блок 5, блок 6 управлени  режимом, последовательно соединенные блок 7 задани  скорости, генератор 8 импульсов и делитель 9 частоты, выход которого подключен к первому входу вьиислительного блока 5 и вторым входам бло ков 4 запаздывани , выход генератора 54 8 импульсов св зан с входом привода 2 перемещени , а второй вход соединен с выходом блока управлени  режимом, выходы датчиков 3 подключены к первым входам соответствующих блоков 4 запаздывани , выходы которых св заны с вторым и последующими входами вычислительного блока 5, выход которого соединен с входом блока 6 управлени  режимом. Вычислительный блок 5 содержит микроэвм 10, входные порты 11, выходной порт 12, интерфейсный блок 13, триггер 14 прерываний. Блок 6 управлени  режимом имеет математическую модель дл  данной комбинации мkтepиaлoв издели  и электрода . Входными величинами модели  вл ютс  параметры расположени  кромок стыка, а выходными - параметры режима сварки (пример модели показан на фиг.5-7). Устройство дл  регулировани  режима дуговой сварки работает следующим образом. Сварочна  головка 1 и жестко св занные с ней датчики 3 перемещаютс  вдоль линии сварного соединени  с помощью привода 2 перемещени . Управление приводом 2 перемещени  осуществл етс  сигналами генератора 8 импульсов , частота следовани  которых устанавливаетс  в соответствии с-заданной скоростью сварки с блока 7 задани  скорости. Параметры расположенин кромок стыка свариваемых деталей , а именно ширина зазора стыка, измер ютс  первым датчиком 3, на его выходе формируетс  кодовое значение указанных параметров. Выходной сигнал первого датчика 3 поступает на первый вход первого блока 4 запаздывани , -на второй вход которого подаютс  импульсы от делител  9 частоты , синхронизирующие запись и продвижение информации в соответствии с заданной скоростью сварки. По истечении времени запаздывани  точки сварки относительно точки измерени  на выходе первого блока 4 запаздывани  по вл ютс  сигналы, пропорциональные измеренным параметрам расположени  кромок стыка. Эти сигналы через вычислительный блок 5 поступают в блок 6 управлени  режимом, который формирует по ним сигналы управлени  режимом. Поскольку в процессе сварки происход т изменени  параметров расположени  кромок стыка из-за тепловых д формаций материала издели  и резуль таты измерени  первого датчика 3 мо гут не соответствовать фактическим величинам параметров при выходе в точку измерени  сварочной головки 1, то измерение параметров расположени  кромок в одной и той же точке на стыке производ т несколько раз в разное врем . Это осуществл етс  датчиками 3, расположенными в интер вале между первым датчиком 3 (по ход сварки) и сварочной головкой. Синхронизаци  всех блоков 4 запаз дывани  осуществл етс  одной и той же тактовой частотой от делител  9 частоты пропорционально скорости сварки. Разное врем  запаздывани  каждого из них определ етс  рассто нием между соответствующим датчиком 3 и сварочной головкой 1. В каждый момент времени на выходах всех блоков 4 запаздывани  при соответствующем выборе разр дности каждого из них присутствуют сигналы величина которых пропорциональна величинам параметров, а именно ширины зазора стыка расположени  кромок, в одной и той же точке стыка, измеренные и сформированные датчиками 3 в разное врем . Указанна  информаци  поступает на второй и последующие входы вычислительного блока 5, который сравнивает их и по результату сравнени  формирует ожидаемые зна чени  параметров расположени  кромок стыка Б точке сварки. Вычислительный блок 5 выполнен на основе микроэвм 10 (фиг.2). Входные порты 11 осуществл ют прием информации от блоков 4 запаздывани  и ее кратковременное хранение, выходной порт 12 служит дл  св зи с блоком 6 управлени  режимом. Интерфейсный бло 13 предназначен дл  сопр жени  канала конкретной микроЭВМ с внутренним каналом. Кроме того, он содержит дещифратор , выходные сигналы которого осуществл ют выборку информации от .портов 11 и 12. Очередной синхроимпульс от делите л  9 частоты производит одновременну запись информации во входные порты 11 и устанавливает в единичное состо ние триггер 14 прерываний, выходной сигнал которого вызьюает сигнал запроса на прерывание и поступает в микроэвм 10. По этому сигналу микро5А4 ЭВМ 10 по рабочей программе осуществл ет ввод информации с входных портов 1 1 с О7;новременной выдачей сигнала подтверждени  прерывани , который производит сброс триггера 14 прерьгааний . После опроса всех входных портоэ 11 микроэвм 10 осуществл ет анализ полученной информации и расчет ожидаемого значени  параметров расположени  стыка в точке сварки. Конечный результат засыпаетс  в выходной порт 12 и далее в блок 6 управлени  режимом, по которому и формируетс  режим сварки. Формирование ожидаемого значени  параметров расположени  кромок стьпса осуществл етс  с использованием методов экстрапол ции. При этом в запоминающем устройстве микроэвм 10 хранитс  р д функциональных зависимостей. После приема результатов измерений параметров в одной и той же точке стыка микроэвм 10 осуществл ет нормирование полученных результатов- и определ ет с помощью хранимых функций характер изменени  параметров расположени  кромок стыка с экстрапол цией этих величин на точку сварки. Блок 6 управлени  режимом выполнен на основе посто нного запоминающего устройства (ПЗУ), в каждой  чейке которого записаны параметры режима дл  данной комбинации материалов издели  и электрода. Выбор той или иной  чейки ПЗУ, а следовательно, и опредеаенного режима, осуществл ет дешифратор адреса, входными сигналами которого  вл ютс  параметры расположени  кромок стыка. В качестве привода 2 перемещени  может быть использован любой шаговый привод, например 11Щ-5М. Таким образом, устройство обеспечивает точное определение параметров расположени  кромок на основании нескольких измерений этих параметров, в одной и той же точке стыка, что компенсирует вли ние действующих при сварке тепловых деформаций. Это повышает точность регулировани  режима ведет к улучшению качества сварного соединени . Устройство (вариант 2) дл  регулиовани  режима дуговой сварки (фиг.З) одержит сварочную головку 15 с приодом 16 перемещени , датчик 17, меанически св занньй со сварочной го-, овкой 15, блоки 18 запаздывани .

вычислительный блок 19, блок 20 уп- равлени  режимом, последовательно соединенные блок 21 задани  скорости , генератор 22 импульсов, делитель 23 частоты, блок 24 сканировани  и привод 25 перемещени  датчика 17 относительно сварочной головки 15, вход которого подключен к первому выходу блока 24 сканировани . Остальные выходы последнего св за-10 мади  с ны с вторыми входами блоков 18 запаз дьтани . Первые входы блоков 18 запаздывани  соединены с выходом датчи ка 17, а выходы св заны с вторым и последующими входами вычислительного блока 19, первый выход которого подключен к входу блока 20 управлени  режимом, а второй выход соединен с входом блока 24 сканировани , Выход делител  23 частоты св зан с первым входом вычислительного блока 19, а выход блока 20 управлени  режимом подключен к второму входу генератора 22 импульсов, выход которого соедине с входом привода 16 перемещени . Вычислительный блок 19 (фиг,4) содержит микроэвм 26, входные порты 27, выходной порт 28, интерфейсный блок 29, триггер 30 прерываний, причем блок 24 сканировани  содержит регистр 31 состо ний, адресньй регистр 32, перепрограммируемое посто  ное запоминающее устройство (ППЗУ) 33 преобразователь код-аналог 34, форми рователь 35 импульсов, Принцип работы устройства дл  регулировани  режима дуговой сварки (вариант 2) заключаетс  в следующем. Датчик 17 непрерывно сканирует вдоль стыка в интервале между сварочной головкой 15 и первоначальным своим положением, определ емым максимальным удалением от нее. Считьшание информации с датчика 17 о параметрах расположени  кромок стыка производ т периодически при ег первоначальном положении и перемещении датчика в направлении удалени  от сварочной головки 15, Разр дность блоков 18 запаздывани  выбираетс  та кой, чтобы врем  прохождени  информа 1щи в каждом из них с момента считывани  до отработки соответствовало рассто нию между датчиком 17 и сварочной головкой 15, причем скорость прохождени  информации в блоках 18 запаздывани  синхронизирована со ско ростью перемещени  сварочной головки

15. Частота считыгзани  информации с датчика 17 при каждом его перемещении в сторону удалени  от сварочной головки 15 также синхронизирована со скоростью перемещени  последней вдоль линии стыка. Тем самым обеспечиваетс  измерение параметров расположени  кромок стыка в одних и тех же точках стыка столько раз, сколько раз инфордатчика 17 считываетс  во врем  его перемещени  в направлении удалени  от сварочной головки 15, Количество измерений в каждой точке стыка будет меньшим указанного лишь на начальном участке стыка, длина которого соответствует максимальному рассто нию между датчиком 17 и сварочной головкой 15, На этом участке измерение с начала перемещени  сварочной головки 15 вдоль стыка будет произведено один раз, во второй точке - два раза и т,д. Синхронизаци  работы устройства обеспечиваетс  с помощью генератора 22 импульсов. Изложенный принцип реализуетс  устройством следующим образом. Перемещение датчика 17 вдоль стыка осуществл етс  по сигналам генератора 22 импульсов, поступаницим на привод 25 перемещени  датчика. Значени  сигналов о параметрах расположени  кромок стыка поступают с выхода датчика 17 в моменты, определ емые синхросигналами опроса, поступающими с блока 24 сканировани , Эти синхросигналы при каждом опросе присутствуют на втором входе одного из блоков 18 запаздьюани , При максимально удаленном от сварочной головки 15 положении датчика 17 синхросигналы поступают на второй вход первого блока 18 запаздывани ,-имеющего наибольшую разр дность. По истечении времени запаздывани  между точками измерени  и сварки, определ емого рассто нием между датчиком 1 7 и сварочной головкой 15, а также скоростью сварки, на выходе первого блока 18 запаздывани  по вл ютс  сигналы, пропорциональные параметрам расположени  кромок стыка. Эти сигналы через вычислительньм блок 19 поступают в блок 20 управлени  режимом, который формирует соответствующие сигналы управлени  режимом. При движении сварочной головки 15 вдоль стыка в момент времени, когда сварочна  головка 15 приблизилась

/

к точке первоначального измерени  параметров расположени  кромок стыка на рассто ние, пропорциональное разр дности последнего блока 18 запаздывани , привод 25 перемещени  под действием управл ющих сигналов от блока 24 сканировани  осуществл ет перемещение датчика 17, приближа  его к сварочной головке 15, в указанную вьше точку на стыке. Производитс  дополнительное измерение параметров с записью результата измерени  в последний блок 18 запаздывани  что достигаетс  подачей синхросигнала от блока 24 сканировани  на его второй вход. Далее датчик 17 перемещаетс  в точку на стыке, удаленную от сварочной головки 15 на рассто ние , пропорциональное разр дности предпоследнего блока 18 запаздывани , где.снова производитс  измерение (считывание информации с выхода датчика 17). Вышеописанные операции Повтор ютс  до тех пор, пока датчик 17 не возвратитс  в исходное положение , соответствующее максимальному рассто нию между сварочной головкой 15 и датчиком 17.

Переменна  разр дность блоков 18 запаздывани  обеспечивает получение информации о параметрах расположени  кромок стыка в каждой его точке в разные моменты времени в интервале между датчиком 17 и сварочной головкой 15.

Вычислительный блок 19 вьшолнен на основе микроЭВМ 26, Входные порты 27 осуществл ют прием информации от блоков 18 запаздывани  и ее кратковременное хранение. Выходной порт 28 служит дл  св зи с блоком 20 управлени  режимом. Интерфейсный блок 29предназначен дл  сопр жени  канала конкретной микроэвм 26 с внутренним каналом. Кроме того, он содержит дешифратор , выходные сигналы которого осуществл ют выборку информации с одного из портов 27,28, 31 и 32.

Очередной синхроимпульс от делител  23 частоты устанавливает триггер 30 прерьшаний, который формирует запрос на прерывание. По этому сигналу микроэвм 26 производит опрос входных портов 27 с последующим формированием ожидаемого значени  параметров расположени  кромок, стыка с пересылкой этого значени  в выходной порт 28 и далее в блок 20 управлени  режимом

7ft/i348

который по этому значению формирует режим сварки.

Блок 24 сканировани  также управл ет микроэвм 26. Выходы регистра 31 5 состо ни  св заны с вторыми входами блоков 18 запаздывани . До начала сканировани  датчика 17 вдоль линии стыка в блок 31 с приходом в микроЭВМ 26 первого запроса прерывани 

10 записьгеаетс  единица в первый разр д регистра 31 состо ни  (остальные разр ды установлены в ноль).: Выход первого разр да регистра 31 состо ни  подключен, к второму входу

15 первого блока 18 запаздывани  и поэтому результат измерени  датчика 17 записываетс  только в него. После того, как поступило определенное число запросов на прерывание в мик20 роЭВМ 26, что идентично определенному числу импульсов от делител  23 частоты , пропорциональному скорости сварки , очередной запрос на прерывание : вызывает подпрограмму сканировани 

25 датчика 17. При этом в адресный регистр от микроэвм 2 через интерфейсный блок 29 записываетс  адрес первой  чейки Ш13У 33, которое посто нно находитс  в режиме считьшани ,

0 В первой  чейке ППЗУ 33 хранитс  код максимального перемещени  датчика 17 в направлении сварочной головки 15, который через преобразователь 34 коданалог поступает на вход привода 25 перемещени .

Одновременно в регистр 31 состо ний (в его последний разр д) записываетс  Единица (остальные разр ды установлены в ноль). По окончании

0 отработки приводом 25 перемещени  заданного перемещени  блок 34 формирует сигнал, который через формирователь 35 импульсов вызьшает кратковременное открьшание выходных усилителей регистра 31 состо ний. Выход последнего разр да регистра 31 состо ний подключен к второму входу последнего блока 18 запаздывани . Тем самым результат измерени  датчика

17 записываетс  в последний .блок 18 запаздывани .

Далее микроЭВМ 26 устанавливает в адресном регистре 32 адрес второй  чейки ППЗУ 33, в которой хранитс 

5 код перемещени  датчика 17 вдоль стыка в сторону удалени  от сварочной головки 15, а в регистр 31 состо ний записываетс  единица (в его предпоследний разр д). После вьтолнени  описанных операций производитс  запись результата измерени  датчика 17 в предпоследний блок 18 запаздывани  Эти операции повтор ютс  до тех пор, пока датчик 17 не вернетс  в исходно положение, соответствующее максималь ному рассто нию между сварочной головкой 15 и датчиком 17. Таким образом , сканированием датчика 17 вдоль стыка осуществл ютс  дополнительные измерени  параметров расположени  кромок в одной и той же точке. В сос тав преобразовател  34 код-аналог входит генератор импульсов, частота следовани  которых выбираетс  максимальной дл  конкретного типа привода 25перемещени  датчика 17 относитель но сварочной головки 15. Дл  учета перемещени  сварочной головки 15 вдоль стыка, происход щего во врем  сканировани  датчика 17, микроЭВМ 26посылает в преобразователь 34 код-аналог корректирующий код, который в зависимости от заданной скорос ти сварки уменьшает сигналы (коды) перемещени  датчика 17, хранимые в ППЗУ 33, на соответствующую величину Блок 20 управлени  режимом и прив ды 16 и 25 перемещени  описаны вьше (устройство, вариант 1), Остальные блоки, вход щие в состав устройства, вьшолнены на известных элементах дискретной техники. Таким образом, данное устройство по сравнению с известными устройствами обеспечивает более точное определ ние величины параметров расположени  кромок стыка. Это повышает точность регулировани  режима сварки, что позвол ет улучшить качество сварного соединени . Форм, ула изобретени  1. Способ регулировани  режима дуговой сварки, при котором измер ют величину зазора стыка свариваемых деталей и по результату измерени  формируют сигналы регулировани  режима дуговой сварки с учетом запаздывани  точки сварки относительно точки измерени , отличающий с   тем, что, с целью повьтвнк  качества- сварного соединени  за счет повышени  точности регулировани  режима дуговой сварки, производ т дополнительные измерени  величины зазор1 стыка свариваем):)1х деталей в интервале между первой точкой измерени  и точкой сварки, по истечении времени запаздывани  сравнивают результаты измерени  величины зазора, полученные в разное врем  дл  одной и той же точки, и экстраполируют величину зазора в точке сварки, а сигналы регулировани  режима дуговой сварки формируют по результату экстрапол ции . 2. Устройство регулировани  режима дуговой сварки, содержащее сварочную головку с приводом перемещени , блок управлени  режимом, последовательно соединенные первый датчик и первый блок запаздывани , а также последовательно соединенные блок заДани  скорости, генератор импульсов и делитель частоты, выход которого подключен к второму входу первого блока запаздывани , второй вход генератора импульсов соединен с выходом блока управлени  режимом, а выход соединен с входом привода перемеще1ш  сварочной головки, отличающеес  тем, что в него введены вычислительньй блок и последовательно соединенные второй датчик и второй блок запаздьшани , третий датчик и третий блок запаздывани , при этом второй и третий датчик установлены между первым датчиком и сварочной головкой, вторые выходы второго и третьего блоков запаздывани  и первый вход вычислительного блока соединены с выходом делител  частоты, вход блока управлени  режимом соединен с выходом вычислительного блока, второй, третий и четвертьй входы которого соединены соответственно с выходами первого, второго и третьего блоков запаздывани . 3. Устройство регулировани  режима уговой сварки, содержащее сварочную оловку с приводом перемещени , блок правлени  режимом,- последовательно оединенные датчик и первый блок зааздывани , последовательно соединеные блок задани  скорости, генератор мпульсов и делитель частоты, второй ход генератора импульсов соединен выходом блока управлени  режимом, выход соединен с входом привода еремещени  сварочной головки, о тичающеес  тем, что в неге ведены вычислитехсьный блок, второй

и12764

и третий блоки запаздывани , блок сканировани , а датчик вьшолнен с приводом перемещени  относительно сварочной головки, при этом вход последнего соединен с первым выходом j блока сканировани , выход датчика соединен также с первыми входами второго и третьего блоков запаздывани , второй, третий и четвертьм выходы блока сканировани  соединены соот- ю ветственно с вторыми входами первого.

5412.

второго и третьето блоков запазл.ми; ни , первый вход вычислительного блока соединен с выходами делител  частоты, выходы первого, второго и третьего блоков запаздывани  соединены соответственно с вторым, третьим и четвертым входами вычислительного блока, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входом блока управлени  режимом и с входом блока сканировани .

/f исполнительным органам сбарочного

Оборудовани 

К испопните/шшн ореанам

сборочного

аборудованиз

Уп.пр.ММ

св.м/ч

1 2 в,мм (Puz. 7

Claims (3)

1. Формула изобретения

   1. Способ регулирования режима дуговой сварки, при котором измеряют величину зазора стыка свариваемых деталей и по результату измерения формируют сигналы регулирования режима дуговой сварки с учетом запаздывания точки сварки относительно точки измерения, отличающийс я тем, что, с целью повышения качества· сварного соединения за счет повышения точности регулирования режима дуговой сварки, производят дополнительные измерения величины зазо

   1276454 Ю ра стыка свариваемых деталей в интервале между первой точкой измерения и точкой сварки, по истечении времени запаздывания сравнивают результаты 5 измерения величины зазора, полученные в разное время для одной и той же точки, и экстраполируют величину зазора в точке сварки, а сигналы регулирования режима дуговой сварки 10 формируют по результату экстраполяции.
2. 2. Устройство регулирования режима дуговой сварки, содержащее свароч15 ную головку с приводом перемещения, блок управления режимом, последовательно соединенные первый датчик и первый блок запаздывания, а также последовательно соединенные блок за2Q Дания скорости, генератор импульсов и делитель частоты, выход которого подключен к второму входу первого блока запаздывания, второй вход генератора импульсов соединен с выходом 25 блока управления режимом, а выход соединен с входом привода перемещения сварочной головки, отличающееся тем, что в него введены вычислительный блок и последовательно соединенные второй датчик и второй блок запаздывания, третий датчик и третий блок запаздывания, при этом второй и третий датчик установлены между первым датчиком и сварочной головкой, вторые выходы второго и третьего блоков запаздывания и первый вход вычислительного блока соединены с выходом делителя частоты, вход блока управления режимом соединен с выходом вычислительного блока, второй, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с выходами первого, второго и третьего блоков запаздывания.
3. 3. Устройство регулирования режима дуговой сварки, содержащее сварочную головку с приводом: перемещения, блок управления режимом,- последовательно соединенные датчик и первый блок за50 паздывания, последовательно соединенные блок задания скорости, генератор импульсов и делитель частоты, второй вход генератора импульсов соединен с выходом блока управления режимом, 55 а выход соединен с. входом привода перемещения сварочной головки, о тличающееся тем, что в неге введены вычислительный блок, второй

   I )

   J2 и третий блоки запаздывания, блок сканирования, а датчик выполнен с приводом перемещения относительно сварочной головки, при этом вход последнего соединен с первым выходом блока сканирования, выход датчика соединен также с первыми входами второго и третьего блоков запаздывания, второй, третий и четвертый выходы блока сканирования соединены соответственно с вторыми входами первого, второго и третьего блоков запаз/итя ния, первый вход вычислительного блока соединен с выходами делителя частоты, выходы первого, второго 5 и третьего блоков запаздывания соединены соответственно с вторым, третьим и четвертым входами вычислитель ного блока, первый и второй выходы которого соединены соответственно с 10 входом блока управления режимом и с входом блока сканирования.

   Ψυ.ΐ.2 zoo зоо

   т \ \ \ / / _Ζ__

   φυ.2.5

   Фиг. 7