SU1459842A1 - Устройство дл сварки - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области автоматизации дуговой сварки, a именно к автоматизации сварки неповоротных стыков труб неплав щимс  электродом, и может быть использовано при сварке трубопроводов.

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей устройства за счет работы при им- пульсном режиме горени  дуги.

На чертеже представлена функциональна  схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 напр жени  дуги, первый задатчик 2 напр жени  дуги, выходы которых подключены к входам первого компаратора 3, привод 4 вращени  планшайбы, привод 5 поступательного перемещени  планшайбы по оси X, Привод 6 поступательного перемещени  планшайбы по оси Y, первый 7 и второй 8 элементы ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ, последовательно соединенные второй задатчик 9 напр жени , второй компаратор 10, элемент НЕ 11, последовательно соединенные первый счетчик 12, первый элемент ИЛИ 13, первый двухвходовый элемент И 14, последовательно соединенные второй счетчик 15, второй элемент ШШ 16, второй двухвходовый элемент И 17, последовательно соединенные третий двухвходовый элемент ИЛИ 18, элемент 19 задержки, выход которого подключен к входам разрешени  предустановки первого 12 и второго 15 счетчиков, блок 20 пам ти, третий счетчик 21 и генератор 22 импульсов, первый выход которого подключен к второму входу первого элемента И 14, второй выход - к второму входу второго элемента И 1/, третий выход - к входам третьего счетчика 21 и

привода 4 вращени  планшайбы,RS-триг гер 23, выход которого подключен к первым входам первого 7 и второго 8 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы ко торых подключены соответственно к входам управлени  реверсом привода 5 поступательного перемещени  планшайбы по оси X и привода 6 поступательного перемещени  планшайбы по оси Y.

Выход элемента НЕ 11 соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ 18 и с S-входом RS-триггера 23. Выход первого компаратора 3 соединен с вторым входом третьего элемента 18 ИЛИ и с R-входом RS-триггера 23. Выход третьего счетчика 21 соединен с адресным входом блока 20 пам ти, первый выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7, второй выход соединен с вторым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8. Треть  и четверта  группы выходов блока 20 пам ти соединены соответственно с входами предустановки первого 12 и второго 15 счетчиков. П та  группа выходов блока 20 пам ти св зана с адресным входом управлени  частотой генератора 22 импульсов. Вход второго компаратора 10 св зан с выходом датчика 1 напр жени  дуги. Выходы элементов И 14 и 17 подключены соответственно к входам приводов 5 и 6 поступательного перемещени  планшайбы по ос м X и Y, входам счетчиков 12 и 15.

Датчик 1 напр жени  дуги аналоговый и подключен к источнику сварочного тока. Задатчик 2 напр жени  дуги аналоговьй и выполн ет функции эадатчика верхнего предельного напр жени  дуги. Задатчик 9 напр жени  дуги аналоговый и выполн ет функцию задатчика нижнего предельного уровн  напр жени  дуги. Компараторы 3 и 10 формируют сигнал логической единицы на выходе в слу- чае превьш1ени  напр женией дуги заданного уровн , в противном случае сигнал на выходе компараторов - ноль. Привод 4 вращени  планшайбы шаговый и производит вращение электрода относительно свариваемой трубы со скоростью еварки.Конструкци  планшайбы и размещение электрода на ней могут быть произвольными.Привод 5 поступательного перемещени 

ш

20

- - g Ю 459842

планшайбы по оси X шаговый реверсивный . Привод 6 поступательного перемещени  планшайбы по оси Y шаговый реверсивный.

Приводы 5 и 6 осуществл ют центрирование планшайбы относительно свариваемой трубы в автоматическом режиме, стабилизиру  длину дуги.

Элементы ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 7 и 8 вьшолн ют функции программируемых инверторов. Выходной сигнал триггера 23 инвертируетс  элементом ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 7 при повороте план- 15 шайбы с электродом на 90-270 путем задани  единичного сигнала на первом выходе блока 20 пам ти. Соответственно при положении электрода

30

35

положении

0-90° и 270-360° сигнал триггера 23 не инвертируетс  элементом ИСЛЮ- ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7 и сигнал на первом выходе блока 20 пам ти - нулевой. Аналогично дл  привода 6 выходной сигнал триггера 23 не инвертируетс  25 при по южении электрода от О до 180 и инвертируетс  при положении 180 - 360°, соответственно выходной сигнал на втором выходе блока 20 пам ти - нулевой или единичный, а функции инвертора вьшолн ет элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8.

Необходимость программировани  инвертировани  выходного сигнала триггера 23 определ етс  тем, что направление коррекции положени  планшайбы зависит от длины дуги заданной величины. При нахождении электрода снаружи свариваемой трубы по оси X в положении О привод 5 должен перемещать электрод с планшайбой в отрицательном направлении оси X, приближа  его к изделию, а в положении 180 - в положительном направлении , также приближа  его к изделию .

Элемент НЕ 11 выполн ет функцию инвертора выходного сигнала компаратора 10, и, таким образом, на выходе элемента ИЛИ 18 - единичный сигнал в том случае,если напр жение дуги выходит за пределы как верхнего, так и нижнего уровн , в противном случае на выходе элемента ИЛИ 18 - нулевой сигнал. Счетчики 12 и 15 вычитающие и имеют входы предуста- новки.

Элемент ИЛИ 13 имеет количество входов, определ емое разр дностью счетчика 12, и фиксирует нуле40

45

50

55

вое состо ние счетчиков, определ   конец отработки заданного числа импульсов приводом X, Аналогичные функции выполн ет элемент ИЛИ 16.

Элемент 19 задержки задерживает единичный сигнал с выхода элемента ИЛИ 18 на врем , необходимое дл  записи в счетчики 12 и 15 чисел импульсов отработки, соответствующих положению электрода планшайбы ..

Блок 20 пам ти выполнен в виде ПЗУ, работающего в режиме посто нного считывани . В зависимости от адреса, определ емого выходным кодом счетчика 21, на первом и втором выходах блока 20 устан авлива- ютс  нулевые или единичные сигналы, определ ющие направление отработки приводами X и Y возмущений по длине дуги.

Например, если счетчик 21 имеет 32 состо ни , то с 1-го по 8-е состо ние счетчика включительно сигналы на первом и втором выходах блока 20 пам ти - соответственно О и 0; с 9-го по 16-е состо ние - 1 и 0; с 17-го по ik-e. - 1 и 1; с 25по 32-е - О и 1.

Каждому состо нию счетчика 21 соответствует угол поворота планшайбы с электродом и величина кода отработки приводами 5 и 6, котора  устанавливаетс ,соответственно на третьей и четвертой группах выходов блока 20. Величина кода отработки определ етс  зоной нечувствительности , т.е. разностью между верхним (нижним) уровнем и максимальным (минимальным) напр жением в импульсе дл  заданной длины дуги. Величина кода отработки задаётс  в функци косинуса угла поворота планшайбы дл  счетчика 12 и в функции синуса дл  счетчика 15..Генератор 22 импульсов имеет три выхода, ка сдьй с программируемой частотой , и выполнен в виде задающего генератора посто нной частоты с трем  программируемыми делител ми частоты , при этом первый делитель частоты определ ет частоту импульсов, поступающих на вход счетчика 21 и на вход привода 4 планшайбы, и, следовательно , угловую скорость вращени  планшайбы с электродом относительно трубы (скорость сварки), второй и третий делители частоты опре0

5

дел ют частоту импульсов, поступающих на приводы 5 и 6, и, следовательно , скорость и направление отра- с ботки. Эти частоты программируют в функции квадрата косинуса угла поворота дл  привода 5 и в-функции квадрата синуса угла поворота планшайбы с электродом дл  привода 6, Таким образом, результирующа  скорость отработки возмущени  по длине дуги одновременно двум  приводами 5 и 6 сохран етс  приблизительно посто нной, при этом направление 5 отработки соответствует радиальному перемещению электрода.

Коды заданной частоты поступают на делители частоты генератора 22 импульсов с п той группы выходов 0 блока 20 пам ти.

RS-триггер 23 фиксирует направление отработки возмущени  по длине дуги: при отработке и перемещении электрода от издели  выходной сигнал триггера 23 единичный, при отработке к изделию - нулевой.

Устройство работает следующим образом .

В исходном состо нии электрод с планшайбой находитс  в нулевом положении по оси X, на заданном рассто нии от поверхности свариваемой трубы. Все счетчики и триггер 23 наход тс  в нулевом состо нии. После зажигани  дуги фактическое напр жение дуги в импульсе и паузе сварочного тока сравниваетс  с верхним и нижним заданными пределами, устанавливаемыми посредством задатчи- ков перед сваркой дл  конкретного режима сварки и заданной длины дуги.

При выходе напр жени  дуги за установленные пределы вследствие отклонени  длины дуги, что может быть вызвано, например, эксцентриситетом свариваемой трубы и планшайбы,оваль- ностью трубы или неточной начальной установкой вылета электрода, на выходе компаратора 3 или на выходе элемента НЕ 11 формируетс  сигнал логической единицы, который через эле- мент ИЛИ 18 и элемент 19 задержки поступает на вход разрешени  предустановки счетчиков 12 и 15. В результате в счетчики 12 и 15 записываютс  числа импульсов отработки по координатам X и Y. Например, в исходном положении электрода при наличии разрешающего единичного сигна0

5

0

5

5

ла в счетчик 12 записываетс  двоичный код, соответствующий 10 импульсам отрабдтки, в счетчик 15 - нулевой код, соответствующий нулю импульсов отработки. Далее с генератора 22 импульсов по первому выходу с заданной частотой начинают поступать импульсы на шаговый привод вращени  планшайбы и на счетчик 21 угла поворота, который может быть выполнен, например, р виде последо- эательно соединенных делител  частоты и двоичного счетчика.

Планшайба с электродом начинает вращатьс  против часовой стрелки со сварочной скоростью, и RS-триггер 23 устанавливаетс  либо в нулевое, либо в единичное состо ние, в зависимости от того, больше или меньше фактическое напр жение дуги соответственно максимального (в паузе) или минимального (.в импульсе) напр жени  дуги.

- При этом выходной сигнал RS-триг- гера определ ет направление отработки приводами 5 и 6 возмущени  по длине дуги в сторону уменьшени  отклонени  длины дуги от заданного значени . Отработка отклонени  . производитс  одним из приводов 5 ил 6 или двум  приводами 5 и 6 одновременно в радиальном направлении в зависимости от положени  электрода. Например , в исходном положении отработка производитс  приводом 5 по оси X. После приближени  электрода к границам заданной длины дуги напр жение дуги оказываетс  в заданных пределах, однако RS-триггер сохран ет заданное направление отработки . Это приводит к .тому, что электрод продолжает движение в прежнем направлении до. обнулени  счетчиков 12 и 15. При этом на выходах элементов ИЛИ 13 и 16 формируютс  нулевые сигналы, закрьшающие посредством элементов И 14 и 17 дальнейшее прохождение импульсов на приводы 5 и 6 и на счетчики 12 и 15. В результате электрод останавливаетс  посередине зоны нечувствительности , что устран ет перерегулирование . Наличие в схеме устройства RS-триггера 23 позвол ет запоминать состо ние движени  электрода в требуемом направлении, так как в импульсном режиме напр жение дуги зависит не только от длины дуги, но

5

0

и от величины сварочного тока, и, i следовательно, отсутствие этого элемента приводило бы к периодическому прекращению отработки из-за естественного изменени  напр жени  дуги и, в конечном счете, к ухудшению качества регулировани .

По мере поворота планшайбы из блока 20 пам ти на входы предустановки счетчиков 12 и 15 поступают необходимые величины кодов отработки , задающих перемещение электрода приводами 5 и 6 в радиальном направлении на заданное рассто ние, соответствующее половине заданной зоны нечувствительности длины дуги. В случае выхода длины дуги за установленные пределы эти коды записываютс  в счетчики по сигналам разрешени  предустановки с элемента 19 задержки . При этом устанавливаетс  номинальна  длина дуги дл  заданного импульсного режима.

С целью уменьшени  времени регулировани  и миним 1зации ошибки по скорости сварки в процессе регулировани  частоты отработки приводов 5 и 6 программируютс  посредством блока 20 пам ти в зависимости от состо ни  счетчика 21 угла поворота планшайбы с целью перемещени  электрода в радиальном направлении, например , в функции дл  привода 5 и дл  привода 6, где cf - угол поворота планшайбы против часовой стрелки от оси X,

Устройство позвол ет сваривать . трубы в импульсном и непрерывном ре- Q жимах горени  сварочной дуги. В последнем случае задаетс  меньша  по сравнению с импульсным режимом величина зоны нечувствительности, причем отработка возмущений по длине g дуги в процессе поворота планшайбы производитс  непрерь1вно. При этом увеличиваетс  точность регулировани  дины дуги.

5

0

5

Claims (1)

1. Формула из обре.тени  

   Устройство дл  сварки, содержащее датчик напр жени  дуги с задатчи- ком напр жени  дуги, выходы которых подключены к входам первого комч паратора, привод вращени  планшайбы, привод поступательного перемещени  планшайбы по оси X, привод поступательного перемещени  планшайбы по

   оси Y, первый и второй элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, отлича юще- е с   тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей устройства , в него введены второй задатчик напр жени , второй компаратор, элемент НЕ, три счетчика, три элемента ИЛИ, два элемента И, элемент задержки , блок пам ти, генератор импульсов RS-триггер, при этом входы второго компаратора св заны.с выходами второго задатчика напр жени  и датчиком напр жени  дуги, а выход - с элементом НЕ, выход первого счетчика через первый элемент ИЛИ св зан с первым входом первого элемента И, выход второго счетчика через второй элемент ИЛИ св зан с первым входом второго элемента И, выход элемента НЕ св зан с S-входом RS-триггера и через третий элемент ИЛИ и элемент задержки с входами разрешени  предустановки первого и второго счетчиков , первый и второй выходы генера- тора импульсов св заны соответственно с вторыми входами первого и второго элементов И, третий выход генератора импульсов св зан с входом третьего счетчика и с входом привода вращени  планшайбы, выход первого компаратора св зан с вторым входом третьего элемента ИЛИ и R-входом RS-триггера, выход которого св зан с первыми входами первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которых св заны соответственно с входами управлени  реверсом приводов поступательного перемещени  планшайбы по ос м X и Y, выход третьего счетчика св зан с адресным вхрдом блока пам ти, первый и второй выходы которого св заны соответственно с вторыми входами первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, третий и четвертый выходы блока пам ти св заны соответственно с входами предустановки первого и второго счетчиков , п тый выход блока пам ти св зан с входом управлени  частотой генератора импульсов, выходы первого и второго элементов И св заны соответственно со счетными входами первого и второго счетчиков и с вторыми входами приводов поступательного перемещени  планшайбы по ос м X, Y.