SU1348108A1 - Устройство дл адаптивного управлени движением сварочной головки по стыку - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматизации сварки и м.б. использовано в сварочных работах как устройство адаптации робота. Устройство содержит триггер, привод вращени , блок вычислени  координат, систему контурного управлени , блок синхронизации. С целью повьппени  точности слежени  за стыком устройство снабжено блоком автоматического регулировани  напр жени  дуги, приводом перемещени  головки по вертикальной оси, датчиком скорости, компаратором, элементом задержки , регистрами и блоком регистров координат. Сварочна  головка жестко закреплена на вращающейс  оси с некоторым эксцентриситетом, позвол ющим осуществл ть колебани  электрода по дуге окружности с автоматическим реверсом направлени  вращени  в зависимости от ширины разделки стыка при сварке стыков с измен ющейс  кривизной. При этом блок регистров координат задает движение оси вращени  по стыку. Датчиком стыка  вл етс  дуга. 1 з.п. ф-лы, 6 ил. (Л со 4 X)

Description

1

Изобретение относитс  к антомати- з ции сварки и может быть использовано в гварочньк работах как устройство адаптации.

Цель изобретени  - поньшгенис точности слежени  за стыком путем осуществлени  колебани  электрода по дуге окружности с автоматическим реверсом направлени  вращени  в зависимости от ширины разделки стыка при сварке стыков с измен ющейс  кривизной .

На фиг. 1 дана схема устройства (приводы X, Y, Z,q условно не показаны ); на фиг. 2 - поперечное сечение разделки стыка и траектории движени  электрода при повороте головки относительно оси ср с точками А,, Aj реверсов и точками В,, В изменени  ско- рости вертикального перемещени  электрода; на фиг. 3 - блок-схема устройства; на фиг. 4 - функциональна  схема блока регистров координат; на

фиг. 5 - функциональна  схема системы 25 гер 5 - счетный, измен ет состо ние

контурного управлени ; на фиг. 6 - функциональна  схема блока синхронизации .

Устройство содержит последовательпо положительному перепаду напр жени  на входе.

Блок 15 регистров координат содержит регистры 18-22 канала X, регистры

но соединенные блок 1 автоматического 30 23-27 канала Y, регистры 28-32 канала

регулирора 1и  напр жени  дуги (УПНД) привод 2 перемощени  сгзарочной головки относитечьно вортикальной оси Z, датчик 3 скорс сти, компаратор А, триггер 5, элемент Ь задержки, привод 7 5 враще11и , регистр 8 угла ср, поворота, соответствующего точке В,, регистр 9 угла ер. поворота головки, соответствующего точке В,, регистр 10 положени  головки относительно оси X Р точке регистр 1 1 ;тол(жени  головки относительно оси X в точке В,, регистр 12

45

50

положени  голорки относительно оси Y в точке В,, регистр 13 положени  головки относительно оси Y в точке Б, блок 14 вычислени  кг ординат, подключенный входом к выходам регистров 8- 13, блок 15 регистров координат, св занный входами В, X, Y с соответствующими входами системы 16 контурного управлени  и блок 17 синхронизации, входы Х, Y которого соединены с выходами Х, Yf, блока 15 регистров координат, л входы X, Y; - с выхода- Ю1 системы 16 коитуг.ного управлени . элементл f задержки св зан с входом управлеми  записью блока 15 регистров координат, ш ход триггера 5 соединен с пхо;:а№ мпр.шлени  записью

В, мультиплексор 33 капала X, мультиплексор 34 канала Y, мультиплексор 35 канала В, пгпт.ледо ателъно соединенные удвоитель 36 ч а готы и счетчик 37, выходы которого подключены к входам управлени  записью регистров 18-32, вход удвоител  36 частоты соединен с выходом элемента 6 задержки, счетчик 38, св занный выходом с вхо- В 40 управлени  мультиплексоров 33- 35 и входом с выходом блока 17 син- хрониза1щи.

Систему 16 контурного управлени  образуют интерпол торы 39 и 40, подключенные к блоку управлени  след щими природами, пЬ Ходь) которого подключены к ну.пду привода X 42 и к входу привода Y ; 3, фо миропатепь 44 скорости, с огти ший из последовательно соед,ин(; ним:; гч-мматорл 45, блока 46 умножени , еуммлТ .фа 47 и блока 48 управлс-ки  ингериол торпми, Выходы приподоь X, Y (..ключены к входам X, Y блока i/ ( инхрс:н11заиии. Входы

инторпол торои 3 выходам X, Y б.чокл динат, nepKMi i иход ключен к Г координат, р I lT. и

подключены к 1) ре(истров коор- су,г лтора 45 под- J кл 15 регис тров Mj:,oM вход - к заlO

20 4Rl ()82

регигтроп 8-13, и11(1)орма1 ,ио1Н1ые входы регистров В и 9 св заны с пьгходом привода 7 пратпни , информационные входы регистров 10 и 11 св заны с выходом X систем) If) контурного управлени , информационные входы регистров 12 и 13 св заны с выходом Y системы контурного управлени , выход блока 17 синхронизации подключен к входу управлени  считыванием блока 15 регистров координат.

Блок 1 АРНД выполнен в виде датчика напр жени , подключенных к входам 15 дифференциального усилител , выход которого соединен с входом преобразовател  напр жение - частота.

Компаратор 4 - цифровой, формирует на выходе сигнал логической единицы в случае превышени  скорости вертикального подъема электрода, измер емой датчиком 3 над заданны - значением и сигнал логического нул  в случае невыполнени  указанного услови .Триг

по положительному перепаду напр жени  на входе.

Блок 15 регистров координат содержит регистры 18-22 канала X, регистры

30 23-27 канала Y, регистры 28-32 канала

45

50

В, мультиплексор 33 капала X, мультиплексор 34 канала Y, мультиплексор 35 канала В, пгпт.ледо ателъно соединенные удвоитель 36 ч а готы и счетчик 37, выходы которого подключены к входам управлени  записью регистров 18-32, вход удвоител  36 частоты соединен с выходом элемента 6 задержки, счетчик 38, св занный выходом с вхо- 40 управлени  мультиплексоров 33- 35 и входом с выходом блока 17 син- хрониза1щи.

Систему 16 контурного управлени  образуют интерпол торы 39 и 40, подключенные к блоку управлени  след щими природами, пЬ Ходь) которого подключены к ну.пду привода X 42 и к входу привода Y ; 3, фо миропатепь 44 скорости, с огти ший из последовательно соед,ин(; ним:; гч-мматорл 45, блока 46 умножени , еуммлТ .фа 47 и блока 48 управлс-ки  ингериол торпми, Выходы приподоь X, Y (..ключены к входам X, Y блока i/ ( инхрс:н11заиии. Входы

инторпол торои 3 выходам X, Y б.чокл динат, nepKMi i иход ключен к Г координат, р I lT. и

подключены к 1) ре(истров коор- су,г лтора 45 под- J кл 15 регис тров Mj:,oM вход - к за:i13

датчику номинальной ширины разделки (сигнал В на функционально схеме) . Второй вход сумматора 47 соединен с входом задатчика скорости сварки (сигнал VP на структурной схеме),

Блок 17 синхронизации состоит из компаратора X 49 и компаратора Y 50, выходы которых.цодключены к входам элемента И 51, выходом св занного че- рез одновибратор 52 с входом управлени  считьгеанием блока 15 регистров координат. Входы компараторов 49 и 50 соединен с выходами системы 16 контурного управлени  и блока 15 ре- гистров координат.

Счетчик 37 и кольцевой счетчик 38 счетчики двоичных чисел.

Устройство работает следующим образом .

Перед включением устройства записывают координаты начальной точки сварки Хд, J и номинальную ширину В разделки стыка свариваемого издели  в регистры 18, 23 и 28. Заданную ши- рину Bjj устанавливают также в задат- чике и подают на сумматор 45 формировател  44 скорости системы 16 контурного управлени . В задатчике контурной скорости (скорости сварки) уста- навливают требуемое значение номинальной скорости сварки V и ввод т его в cyNfbiaTop А7 форг-шровател  44 скорости. Далее располагают ось С со сварочной головкой в исходной точке с нулевыми координатами (или некоторыми заданными, определ ющими исходное направление движени  оси С), после чего включают устройство. В исходном состо нии дуга не горит, привод вращени  отключен и сварочна  головка неподвижна относительно оси С, счетчики 37 и 38 и остальные регистры при включении содержат нулевую информацию , мультиплексоры 33-35 подключа- ют выходы регистров 22, 27 и 32 соответственно к входам X, Y, В системы 16 контурного управлени . Ось С со CBapo4Hofi головкой начинает движение к начальной точке Х, Y , определ ю- щей точку начала сварки (по пр мой со скоростью сварки V). При приближении оси С к начальной точке Х, Y. автоматически зажигаетс  осцилл тором дуга, включаетс  привод 7 вращени  и сварочна  головка начинает вращатьс  в одном направлении относительно оси С, пересека  разделку стыка в точках А), В) , Bj, А. При вращении головки

08 4

относительно оси (; ее вертикальное положение регулируетс  следующим приводом Z 2 посредством блока 1 АРНД, электрод при вращении головки эквидистантно копирует контур разделки стыка . Компаратор 4 в момент подъема электрода в точках В,, В фиксирует превьпиение скорости подъема электрода , измер емой датчиком 3, над некоторой заданной (дл  сварки неплав щимс  электродом заданную скорость подъема устанавливают близкой к нулю или равной половине номинальной скорости подъема электрода при заданной частоте колебаний поперек стыка) скоростью , в результате .чего триггер 5 измен ет свое состо ние, производ  через врем  задержки, определ емое элементом 6 задержкут, реверс двигател  привода 7 вращени . Таким образом , головка соверщает колебательные движени  относительно стыка с амплитудой , определ емой шириной разделки и временем задержки элемента 6 задержки . В моменты подъема электрода В,, В в регистрах В и 9 по сигналу триггера 5 фиксируютс  углы поворота Ср, и LP относительно оси С, соответствующие точкам В,, В, и одновременно в регистрах 10-13 фиксируютс  соответственно текущие координаты X,, Х, Y,, Y оси С, поступаюпше с датчиков положени  приводов 42 и 43 системы 16 контурного управлени . За врем  задержки элемента 6 в блоке 14 вычислени  координат производитс  вычисление Координат средней линии стыка по следую1дим формулам:

х. Ь ГУ, Y; +Rsintf;,

Y, +Y2

X, X; +Rcos cfii

X X; +Rcos qjjj

Y, , (),

де R - рассто ние между ос ми сварочной головки (электрода) и осью С вращени ; В - ширина разделки;

Индексы обозначают:

1- координаты, соответствующие

точке В I;

2- координаты, соответствующие

точке

i - текущие координаты; С - координаты оси С,

1

Вычисленные ксзординаты середины рачделки н моменты реверса гсхтопки и точк; Х А|, Л 2 .итписыплютс  п блок 15 регистро; координат в регистры 19, 2Д и 29 (врем  задержки устанавливают бс). 1ьше времени вычислени ), далее в регистры 20, 25 и 30, в следующем полуцикле колебаний - в регистры 21,

26и 31 и т.д.. После записи коорди- нат стыка в последние регистры 22,

27и 32 информаци  записываетс 

в первые регистры 18, 23 и 28, после чего цикл записи повтор етс . Управление записью осуществл етс  посред- ством кольцевого счетчика 37, св занного через удвоитель 36 частоты с выходом элемента 6 задержки. Считывание информации из блока 15 регистров координат осуществл етс  по мере от- работки сигналов X, Y задани  посредством блока 17 синхронизации. При выходе оси С в начальную точку с координатами Х, Y вблизи точки начала сварки выходной сигнал блока 17 син- хронизации измен ет состо ние счетчика 38 на единицу, что вызывает подключение следующего р да регистров 19, 24 и 29 посредством мультиплексоров 33-35 к входам системы 16 контурного управлени , что определ ет новые координаты X, Y задани . После отработки гледующи.- и приводами системы 16 контурнот о управлени  информации из регистров 19, 24 и 29 производит- с  отработка информации из след тощих р дов регистров и снова из регистров 18, 23 и 28, повтор   цикл считывани . К моменту позиционировани  оси С в первую вычисленную точку стыка информаци  о линии стыка заполн ет TevibKO часть регистров (общее количество р дов регистров выбираетс  с некоторым запасом с целью компенсации возможные, отклонений скоростей запи- си и считывани ), так что интервал времени между записью и считыванием может измен тьс  в некоторых пределах (например, на 20-30%). После нахождени  дугой стыка ось С продолжает пе- ремещатьс  в исходном заданном направлении до ее позиционировани  в первую вычисленную точку стыка, после чего ось С перемещаетс  во вторую вычисленную точку стыка, третью и т.д. При этом вращательные колебани  головки автоматически осуществл ютс  приблизительно в нормальном относител1;Но направлении. По мере движени 

08

сварочной голонки и-заполнени  разделки стыка текуща  ширина разделки сравниваетс  с заданной в сумматоре 45, выходно сигнал которого через блок 46 умножени  поступает на вход сумматора 47, корректиру  задание скорости в блок 48 управлени  интерпол торами (амплитуда вращательных колебаний головки автоматически регулируетс  цепочкой злементов 1-7 устройства ) .

Таким образом, в процессе сварки осуществл етс  регулирование амплитуды , частоты и направлени  вращательных колебаний сварочной головки.

Устройство характеризуют жесткое закрепление сварочной головки на оси С с некоторым эксцентриситетом R осей электрода и оси С и подключение цепи элементов устройства 1-6 к приводу 7 вращени , позвол ющие осуществл ть колебани  электрода по дуге окружности с автоматическим реверсом направлени  вращени  в зависимости от ширины разделки при сварке стыков с измен ющейс  кривизной, причем блок 15 регистров координат выполн ет новую функцию - задает движение оси С по стыку в то врем , как дуга автоматически находит стык. Устройство позвол ет осуществл ть поиск и слежение за стыком без дополнительных датчиков стыка, ограничивающих его технологические возможности, и автоматически регулировать амплитуду и частоту колебаний электрода поперек стыка.

Claims (2)

1. Устройство дл  адаптивного управлени  движением сварочной головки по стыку, содержащее систему контурного управлени  с приводом X и приводом Y, к выходам которой под ;лючен блок синхронизации, два регистра углового положени , входы управлени  записью которых св заны с ныходом триггера, а информационные ьходы - с входом блок. вычислении координат, привод зра Ц .чи ч, о т л и ч а ю щ е е- с   тем, что, с целью повышени  точное т ; слежечи  та стыком в аего введены злеме т задержки, блок автоматического регулировани  напр жени  дуги принод Z, датчик скорости компаратор, четыре регистра текущего положени , блок регистров ,,1т, при этом ныход блока .-. :ескогп регулироранич напр жени  дуги через последовательно св занные привод Z датчик скорости и компаратор св зан с входом триггера, выход которого св зан с элементом задержки и входами управлени  записью четырех регистров текущего положени , выход элемента задержки св зан с входом привода вращени  и записьгоающим входом блока регистров координат, выходы четырех регистров текущего положени  через блок вычислени  координат и блок регистров координат св заны с входами системы контурного управлени  и блока синхро- низации, выход блока синхронизации св зан со считьтающим входом блока регистров координат.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а- ю щ е е с   тем, что блок регистров координат содер сит регистры координат X, регистры координат Y и регистры ширины разделки В, подключенные к соответствующим вькодам блока вычислени  координат, три мультиплексора, два счетчика и удвоитель частоты,входом подключенньй к выходу элемента задержки и выходом св занный через первый счетчик с входами X, Y, В управлени  записью регистров, вход второго счетчика подключен к выходу блока синхронизации, а его выход соединен с управл ющими входами мультиплексоров , выходы которых св заны с входами системы контурного управлени 

фае.;

Фиг. 2

I

42

43

45

c

47

/

k

JS

i

ЛГ

УП

T

45

V-

45

1

Vo

/

фиг5

Редактор А. Orар

Составитель В. Грибова

Техред А.Кравчук КорректорВ. Гирн к

Заказ 5149/12Тираж 969Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

фиг. 6