SU1368127A1

SU1368127A1 - Способ автоматического управлени процессом сварки и устройство дл его осуществлени

Info

Publication number: SU1368127A1
Application number: SU853974751A
Authority: SU
Inventors: Виктор Александрович Анкудинов
Original assignee: Предприятие П/Я В-8772
Priority date: 1985-11-14
Filing date: 1985-11-14
Publication date: 1988-01-23

Abstract

Изобретение относитс к автоматизации дуговой сварки и может быть использовано при сварке неповоротных стыков изделий сложной конфигурации автоматическими манипул торами. Целью изобрени вл етс расширение функциональных возможностей. Дл этого в процессе сварки вычисл ют угол наклона направлени нормали к поверхности , в соответствии с которым производ т плоскопараллельное перемещение электрода. Устройство снабжено след щими приводами перемещени направл ющих по двум взаимно перпендикул рным ос м и- след щим приводом вращени планшайбы с установленным на ней электродом. Блок управлени в зависимости от скорости сварки и радиуса установки электрода по сигналу блока автоматического регулировани напр жени Дуги обеспечивает позиционное и скоростное управление след щими приводами устройства. Устройство позвол ет производить сварку замкнутых профилей сложной конфигурации без предвари- ,тельного центрировани свариваемого издели . 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

Description

С О5 00

ю

)

Изобретение относитс к автоматизации дуговой сварки и может быть использовано при сварке неповоротных изделий сложной конфигурации автома- тическими манипул торами.

Цель изобретени - расширение функциональных возможностей за счет сварки профилей сложной конфигурации без предварительного центрирова- НИЛ сварочного издели .

На фиг. 1 показано устройство,- реализующее предлагаемый способ (след щие приводы условно не показаны), общий вид; на фиг. 2 - схема переме- щени электрода относительно планшайбы и последней относительно издели (стыка); на фиг. 3 - блок-схема устройства .

Устройство дл автоматического уп равлени процессом сварки содержит основание 1 с кольцевыми направл ющими , по которым перемещаетс планшайба 2 с электродом 3, жестко на ней закрепленным, блок 4 автоматичес кбго регулировани напр жени дуги, подключенный к источнику 5 сварочного тока (к дуговому промежутку), след щий привод 6 вращени планшайбы 2, след щий привод 7 перемещени осно- вани 1 по оси X, след щий привод 8 перемещени основани 1 по оси Y, блок 9 управлени след щими приводами , входами подключенный к выходам приводов и к выходу блока 4 автоматического регулировани напр жени дуги. При необходимости устройство может быть снабжено приводом перемещени основани 1 по оси Z дл настройки электрода на стык.

Привод 6 вращени планшайбы - след щий цифровой, позиционный шаговый, с датчиками угловой скорости со и перемещени cf (кодовыми) . Приводы 7 и 8 перемещени оснований 1 по ос м X и Y также цифровые шаговые след щие , с заданием по скорости линейного перемещени с датчиками скоростей X, Y и перемещений X, Y.

Блок 9 управлени приводами форми рует цифровые сигналы управлени положением Cf планшайбы 2 и скорост ми Vx и Vn перемещени основани 1

Блок 4 автоматического регулировани напр жени дуги.выполнен в ви-. де последовательно соединенных задат- чика, дифференхщального усилител и аналого-цифрового преобразовател ,

относительно издели .

В качестве блока 9 управлени еле-55 второй вход дифференциального усилид щими приводами используетс микро-тел подключен к дуговому промежутку, ЭВМ.

Блок 9 выполн ет следующие функ- .Устройство работает следук цим обции: вычисление текущих координатразом.

положени электрода 3 и их приращений по формулам

X; X+Rcoscf; ; йХ; Х;-Х „ ; Y; Y+Rsincp;; uY; Y;-Yi., , где i - текуща координата;

R - радиус планшайбы (рассто ние между кончиком электрода и осью планшайбы) за вычетом длины дуги);

вычисление угла tf положени -нормали в зависимости от знаков приращений по формулам

I.Cf arctg uY;/AX,-+|, ,

II.Cf arctg /vY;/iX;+|, , - bY.cO

Ill.Cfn arctg uY; /bX;+T, iX 0,uY.:0 IV. q n arctg UY;/iX;+|-, ,

вычисление составл ющих Vg , Vgu. тангенциальной составл ющей Vg скорости перемещени основани 1 по формулам

Vg(Vo-caR)cos((f+|);

V,()sin(4+|),

где V - скорость сварки;

О - углова скорость вращени

планшайбы;

вычисление составл ющих и нормальной составл ющей V скорости перемещени основани 1 по формулам

20 30,

45

35

V, K-uU.cos( .sin4,

где К - коэффициент пропорциональности (в качестве функции управлени f(ли) выбрана линейна функци f(AU) 40 KMJ, соответствующа пропорциональному закону регулировани ;

к

вычисление составл ющих V и Vi- скорости перемещени основани 1 относительно издели производитс по

формулам

,

.V MБлок 4 автоматического регулировани напр жени дуги.выполнен в ви-. де последовательно соединенных задат- чика, дифференхщального усилител и аналого-цифрового преобразовател ,

31368127

Перед сваркой в блок 9 управлени ввод т требуемые значени скорости сварки V., радиуса R, соответствующего вылету электрода в планшайбе и заданной длине дуги, в задатчике блока 4 автоматического регулировани напр жени дуги устанавливают напр жение дуги Ug, соответствующее требуемой длине дуги, далее зажигают ду- ю гу осцилл тором, после чего электрод движетс по радиусу в направлении своей исходной оси к поверхности издели (ось электрода располагают приблизительно по нормали к поверхности 15 вращени планшайбы и заданного (f, в исходном положении). После переход- к нулю. ного процесса установлени заданной

I.tp -arctg&Yj/uXj+l, , ЬУ

II.Cf arctgbY;/AX .+I, , &Y Ill.Cf -arctguY;/uX; + S (X O, UY

O/

IV. tf arctgbY; /uX;+2-, , uY

Далее след щий привод 6 поворо планшайбы поворачивает планшайбу соответствии с заданием Ц, т.е. изводит позиционирование планшайб привод разность измер емого угла

В процессе отработки задани Ч след щим приводом 6 поворота след ща двусв зна система радиальног перемещени основани , состо ща приводов 7 и 8, стабилизирует дли дуги в соответствии с заданным зн нием напр жени U, привод разность ди заданного и измеренного пр жени к нулю посредством перем щени основани по двум ос м X и с некоторой результирующей скорос V. Плоскопараллельное перемещени основани 1 в радиальном направле нии п не вли ет на результирующую скорость перемещени электрода от сительно контура. Это перемещение осуществл етс приводами X и Y в висимости, от угла положени планш бы 2, при этом скорости перемещени V)( и Vi j определ ют из формул

длины дуги, включаетс основной ток и начинаетс автоматический процесс вычислени и сварки (в переходном процессе горит дежурна дуга).

Сначала вычисл ютс в блоке 9 координаты исходной точки М,

Х„, X,+R-cosCf,; YM,Y.+R-sinq,

и вычисл ютс составл ющие скорости перемещени основани 1 согласно формуле , где V - -скорост сварки.

Так как в исходном состо нии

Vg V, COS(M,4|); у, Vo- sinCcf.+f),

то в начальный момент времени планшайба 2 не вращаетс и сварка производитс посредством тангенциального перемещени основани 1 (двум приводами одновременно). Перемещение основайи 1 приводит к изменению текущих координат конца электрода, при этом в блоке 9 производитс вычисление приращений координат и угла tp положени нормали к вектору приращени в системе координат, жестко св занной с изделием

ЛХ; Х;-Х;., , ; X; X+R-cosCp; ; uY; Y;-Y;., , ; Y Y+R. sin tf;

: (вычисление приращений координат и нового положени нормали производитс и интервалом дискретности At - врем вычислени приращений и угла положени нормали).

Вычисление угла нормали tff, производитс по формулам

вывращени планшайбы и заданного (f, к нулю.

I.tp -arctg&Yj/uXj+l, ,

II.Cf arctgbY;/AX .+I, , Ill.Cf -arctguY;/uX; + S (X O,

O/

IV. tf arctgbY; /uX;+2-, ,

Далее след щий привод 6 поворота планшайбы поворачивает планшайбу в соответствии с заданием Ц, т.е. производит позиционирование планшайбы, привод разность измер емого углаСр

- ю 15 вращени планшайбы и заданного (f, - к нулю.

20

25

30

35

40

45

50

55

В процессе отработки задани след щим приводом 6 поворота след ща двусв зна система радиального перемещени основани , состо ща из приводов 7 и 8, стабилизирует длину дуги в соответствии с заданным значением напр жени U, привод разность ди заданного и измеренного напр жени к нулю посредством перемещени основани по двум ос м X и Y с некоторой результирующей скоростью V. Плоскопараллельное перемещение основани 1 в радиальном направлении п не вли ет на результирующую скорость перемещени электрода относительно контура. Это перемещение осуществл етс приводами X и Y в зависимости , от угла положени планшайбы 2, при этом скорости перемещени V)( и Vi j определ ют из формул

Vn, К aU-cosCf;

uU-sinif.

Вращение электрода производитс относительно центра планшайбы, что приводит к необходимости коррекции тангенциальной составл ющей скорости перемещени в соответствии с формулой ,-S-R, где (jO - углова скорость вращени

при отработке заданного уг- ла Cf j .

Сигналы тангенциальной составл ющей на приводы X и Y распредел ютс следуюш;им образом;

Vg()cos((f+|);

Vg ((jR)sin(). 3

Таким образом, в процессе сварки планшайба разворачивает электрод по нормали к поверхности Cfn , а приводы

X и Y осуществл ют перемещение основани со скоростью , при посто нной длине дуги и перемещени электрода относительно контура со скоростью сварки V .

При этом сигналы на приводы X и Y распредел ютс по формулам

,, ;

,.

Способ и реализующее его устройство позвол ют производить сварку замкнутых профилей сложной конфигурации без точного предварительного центрировани свариваемого издели при упрощении конструкции модул сварочной головки, обеспечивающей расширение номенклатуры свариваемых изделий.

Claims

1. Способ автоматического управлени процессом сварки неповоротных стыков, при котором перемещают электрод относительно свариваемого издели по направл ющим, охватывающим изделие , регулируют длину дуги по сигналу разности измеренного и заданного напр жений дуги, отличающийс тем, что, с целью расширени функциональных возможностей за счет сварки профилей сложной конфигурации , вычисл ют в процессе сварки угол направлени нормали к поверхности издели , после чего осуществл ют позиционирование электрода относительно- направл ющих в соответствии с вычисленным направлением нормали, в процессе позиционировани измер ют- текущие угловые скорость и положение электрода относительно напра.вл ющих и производ т плоскопараллельное перемещение направл ющих относительно издели со скоростью, определ емой формулой

V Ve+Vrt ;| -&:&;. (bU),

V.

V. 5

)

ли

0

R

где V - скорость плоскопараллельного перемещени направл ющих от- носительно издели ;

скорость перемещени направ-- л ющих по касательн ой к поверхности издели (тангенциальна составл юща скорости перемещени направлйющих относительно издели ); скорость перемещени направл ющих по направлению нормали к поверхности (радиальна составл юща скорости перемещени направл ющих относительно издели ); функци управлени ;

разность заданного и измеренного напр жений дуги; радиус кривизны направл ющих, уменьщенный на величину вьше- та электрода и длину дуги; единичный вектор направлени нормали к поверхности; скорость сварки; О в исходном состо нии. Устройство дл автоматического управлени процессом сварки неповоротных стыков, содержащее сварочную горелку, закрепленную на планшайбе , установленной с возможностью вращени относительно основани и- охватывающей изделие, привод вращени планшайбы и блок автоматического 5 регулировани напр жени дуги, под- ключенньй к источнику сварочного тока , отличающеес тем, что, с целью расширени функциональных возможностей за счет сварки про- 0 филей сложной конфигурации, в него дополнительно введе ш привод перемещени основани по оси X, привод перемещени основани по оси Y и блок управлени приводами, все приводы 5 выполнены след щими, входы приводов подключены к выходам блока управлени приводами, а вход блока управлени приводами подключен.к выходу блока автоматического регулировани 0 напр жени дуги.

R п Vo со 2

фиг. i

///

Фиг. I

/

Л Ok 4

/W

Фиг, 2