SU1611628A2

SU1611628A2 - Method and apparatus for automatic control of position of welding head

Info

Publication number: SU1611628A2
Application number: SU884615088A
Authority: SU
Inventors: Владимир Михайлович Панарин; Олег Евгеньевич Тонких; Вячеслав Сергеевич Карпов; Вячеслав Михайлович Мазуров
Original assignee: Тульский Политехнический Институт
Priority date: 1988-12-05
Filing date: 1988-12-05
Publication date: 1990-12-07

Abstract

Изобретение относитс к автоматизации сварочных процессов и может быть использовано при автоматизации электродуговой сварки разделанных и угловых швов в среде защитного газа. Цель изобретени - расширение функциональных возможностей способа и устройства путем слежени как за стыком, так и за рассто нием от сварочной головки до кромок стыка. Способ заключаетс в том, что дуге сообщают колебательные перемещени поперек стыка. Выдел ют гармоническую составл ющую сварочного тока, по фазе которой определ ют знак, а по амплитуде - величину отклонени головки от середины стыка. Дополнительно определ ют дисперсию сварочного тока, производ т ее сравнение с заданной величиной и по разности формируют сигнал управлени высотой расположени сварочной головки. Устройство содержит датчик величины сварочного тока, колебатель дуги, датчик направлени отклонени дуги, полосовой фильтр, синхронный детектор, фильтр нижних частот, усилитель и привод поперечного перемещени сварочной головки. Последовательно соединены дифференцирующее устройство, выпр митель и сглаживающий фильтр. Имеетс также дифференцирующее устройство, блок сравнени и источник опорного напр жени . 2 с.п. ф-лы, 1 ил.The invention relates to the automation of welding processes and can be used in the automation of electric arc welding of cut and fillet welds in a protective gas environment. The purpose of the invention is to expand the functionality of the method and device by tracking both the joint and the distance from the welding head to the edges of the joint. The method is to oscillate across the junction to the arc. The harmonic component of the welding current is selected, the phase of which determines the sign, and the amplitude determines the deviation of the head from the middle of the joint. In addition, the dispersion of the welding current is determined, compared with a predetermined value, and, by difference, they form a control signal for the height of the welding head. The device includes a welding current magnitude sensor, an arc oscillator, an arc deflection direction sensor, a band-pass filter, a synchronous detector, a low-pass filter, an amplifier, and a transverse displacement drive of the welding head. A differentiating device, a rectifier and a smoothing filter are connected in series. There is also a differentiating device, a comparison unit and a source of reference voltage. 2 sec. f-ly, 1 ill.

Description

Изобретение относитс к автоматизании сварочных процессов, а именно к автомати запии электродуговой сварки разделанных и угловых П1ВОВ плав ни1мс -.чектпо-юм г среде защит,шго газа, и вл етс усо ёрThe invention relates to the automation of welding processes, in particular, to automatic detection of arc welding of cut and angled П1ВОВ melts-ims-interconnected protection medium, gas, and is a solution

n TiS; - - - Цель изобретени -- расщирение функ- пюнальных возможностей за счет счежени за рассто нием от сварочной головки ао кромок стык)n TiS; - - - The purpose of the invention is the extension of the functional possibilities due to the separation of the distance between the welding head and the edges of the joint edges.

Согласно сп. обу управлени положением сварочной головки, при котором ауг- -ог.щают ко;;ебательные перемепчени поперек стыка, tч тep ют сварочный ток вы- дел ют его г-,моничес кую составл ющую на частоте колеПаний дуги, по фазе ,According to sp. By controlling the position of the welding head, in which aug-gccc ;, vibrational interlaces across the butt, the hinge of the welding current allocates its r-, mono component at the frequency of the arc arc, in phase,

определ ют знак, н ц.-т амнлиту-ie -- не : чину отклоне1 и го,-. кн от серетины с-ык.. .чополнит лыю опре.р-тют -исперсию сч;- ручного тока, прои:чот т ее срг внение о зад;;нной величиной ь пп разности формируют сигнал управле -::-, высотой .ю- жени -варочной г(1.-орк; ц.м кромками ты- ка.the sign is defined, n c.-t amnlitu-ie - not: the rank is rejected and the go, -. kn from serotina s-k .. .. completes lyyu opre.r-tyut-dispersion sch; - manual current, proi: so t its sr the assumption about the rear ;; the value of the difference π form the signal control - :: -, height. Yu-ne-welded g (1.-ork; cm by the edges of a tyk.

Способ автоматического правлени почо- жеиием сварочной голонки базируетс н- экспериментально исслодовпнной зависимости интенсивности случайных бросков тока от высоты расположени головки нат wpoM. ками стыка. Цри малой высоте расппложе ни головки интенсивность колеб;- :: ч -,.к относмтелулно мала С ие in-UMibs v - ГР| сип : ;сть бросков су.цественно во-.расс:The method of automatic control by the soil of the welding neck is based on the experimentally determined dependence of the intensity of random current surges on the height of the nat head wpoM. Kami joint. When the head is at a low altitude, the intensity of the oscillations; - :: h -, - to relative small C sieu in-UMibs v - ГР | sip:; st throws s.itsenno in-Russ:

ГСHS

о:about:

гчhch

Мигелем 11 и сглаживаетс сглаживающим фильтром 12. В результате на выходе сглаживаемого фильтра 12 формируетс сигнал, пропорциональный рассто нию между головкой и кромками стыка. Этот сигнал сравниваетс с заданным от источника 14 опорного напр жени , и на выходе блока 13 сравнени формируетс сигнал рассогласовани , который отрабатываетс усилителем 15 и приводом 16 коррекции высоты расположе- Ш НИН сварочной головки над кромками стыка. Требуемую высоту расположени головки над стыком можно устанавливать заданием величины опорного напр жени . Эта высотаMiguel 11 is smoothed by a smoothing filter 12. As a result, a signal is generated at the output of the smoothing filter 12 proportional to the distance between the head and the edges of the joint. This signal is compared with the one specified from the source 14 of the reference voltage, and at the output of the comparison unit 13 a mismatch signal is generated, which is processed by the amplifier 15 and the height correction actuator 16 located on the welding head above the edges of the joint. The required height of the head above the joint can be set by setting the value of the reference voltage. This height

,,,,,,

:;-з I ™™™и р н-г„ :°;г;аГ. rr/.. .,.L.., i,......:; - h i ™ and p n-g „: °; g; aH. rr / ..., .L .., i, ......

::ЕГТГФ«± :: EHTGF "±

оabout

тает Оценкой интенсивности колебаний тока ва етс величина дисперсии, измер которую получают сигнал, отражающий высоту расположени сварочной головки над кромнами стыка.5The value of the dispersion is measured by an estimate of the intensity of current oscillations, which is measured by a signal reflecting the height of the welding head above the joint edges.

На чертеже приведена функциональна схема устройства автоматического управлени положением сварочной головки. The drawing shows a functional diagram of the device for automatic control of the welding head position.

Устройство содержит датчик 1 величиньг сварочного тока, подключенный к щунту 2 li цепи тока сварочной дугн. Выход датчика 1 величины сварочного тока подключен через полосовой фильтр 3 к первому входу синхронного аетектора 4, второй вход которого через датчик 5 направлени отклонени дуги ,„ С /г. т тл/лйг ГПГ1 РППРПЖИТThe device contains a sensor 1 amperage welding current connected to the shunt 2 li of the arc current circuit. The output of the welding current value sensor 1 is connected via a band-pass filter 3 to the first input of the synchronous selector 4, the second input of which is through the sensor 5 of the arc deflection direction, C / g. tl / lig GPG1 RGPPT

ДИНсК L, tSDlAUAWivi LJ - - DINSK L, tSDlAUAWivi LJ - -

рочного тока, а выход через выпр митель 11 и сглаживающий фильтр 12 - с первым входом блока 13 сравнени , второй вход которого соединен с источником 14 опорного напр жени выход блока 13 сравнени соединен через усилитель 15 с приводом 16 перемещени сварочной головки вдоль оси электрода, корректирующим высоту расположени головки под кромками стыка.current and the output through the rectifier 11 and the smoothing filter 12 to the first input of the comparison unit 13, the second input of which is connected to the source 14 of the reference voltage, the output of the comparison unit 13 is connected through the amplifier 15 to the actuator 16 moving the welding head along the electrode axis, correcting the height of the head below the edges of the joint.

Устройство автоматического управлени положением сварочной головки работает следующим образом.The device for automatic control of the position of the welding head works as follows.

Колебатель 6 работает непрерывно. Колебани привод т к модул ции длины дуги, а следовательно, и сварочного тока, в результате чего в нем по вл етс гармоническа составл юща на частоте колебани дуги. Амплитуда гармонической составл ющей пропорциональна величине отклонени головки от стыка, а фаза определ етс направлением отклонени . Гармоническа составл юща выдел етс полосовым фильтром А. -ин л „„„,,-,r,ntjT гК чпцУйСТ3 DI |1ил1 1Г11 - - The vibrator 6 runs continuously. The oscillations lead to modulation of the arc length, and hence the welding current, as a result of which a harmonic component appears at the oscillation frequency of the arc. The amplitude of the harmonic component is proportional to the magnitude of the deviation of the head from the joint, and the phase is determined by the direction of the deviation. The harmonic component is distinguished by a band-pass filter A. -in l „„ „, -, r, ntjT gk chptsuist3 DI | 1il1 1G11 - -

дача - разделение работы каналов слежени по стыку и регулирование высоты распо- лож.ени головки, исключение их взаимного вли ни . При неправильном расчете парамет „ д,,,п1-тпа 19 мпжет наго соединен с источником 14 опор,.о,о„апр. лажи7а юще;;1жльтра 12 может на жени , выход ..меще- 25 Елюдатьс регулирование высоты в процессеDacha - separation of the work of the tracking channels along the junction and adjustment of the height of the head position, excluding their mutual influence. In case of incorrect calculation, the parameters “d ,,, n1-tpa 19 mppet nago is connected to the source of 14 pillars, o, o” apr. ; 1 xltra 12 can be on the bridegroom, the exit .. is placed- 25 There is a height adjustment in the process

изменени длины дуги при ее поперечных колебани х. При этом увеличение или уменьшение длины дуги непосредственно в процессе ее колебаний от колебател 6 приводит к ,„ изменению сигнала на выходе сглаживающе- го фильтра 12, а следовательно, к отработке этих изменений приводом 16 коррекции высоты расположени головки. Это вызывает существенное снижение качества работы системы слежени , увеличение погрещности на- ,,- ведени головки на стык. Дл исключени такого взаимного вли ни сглаживающий фильтр 12 небходимо разрабатывать таким образом, чтобы сигнал с выхода выпр мител 11 обусловливаемый изменением длиныchanges in arc length at its transverse oscillations. At the same time, an increase or decrease in the length of the arc directly in the process of its oscillations from the oscillator 6 results in a change in the signal at the output of the smoothing filter 12, and consequently, the adjustment of the height of the head by the actuator 16 corrects these changes. This causes a significant decrease in the quality of the tracking system, an increase in the accuracy of the heading, - keeping the head at the joint. To eliminate this mutual influence, the smoothing filter 12 must be designed in such a way that the signal from the output of the rectifier 11 caused by the change in length

з;;д;.7е,с .„™со.ь„ф„.ь.ро„.h ;; d; .7e, p. „™ co.n„ f „i.ro“.

...L 5 . Д .,е..-и з.;ь. колебании ,. В результате н,„„„.„„„у.оре, содер«аше ве руки,... l 5. D., E ..- and h.; B. oscillation As a result, n, „„ „.„ „„ U.ore, containing “our hands,

Гь;ГрГ«е2 с:™ , О.ОРО™ ™,Ге.Г «ГрГу е ГаГнГ™Г „ропор.иональна .елнчине 1 « °; ™tSS „« Р « ГГ; ГГГ «е2 с: ™, О.О.ОRO ™ ™, Г.Г« ГРГу е ГГНГГ »Г„ ropor.ionalna. Melnchine 1 "°; ™ tSS „“ P “

II UU11 u II UU11 u

рочной головки от стыка, а пол рность - направлению. Этот сигнал сглаживаетс фильтром 7 низкой, частоты, усиливаетс усилителем 8 и отрабатываетс приводом У поперечного перемещени сварочной головки.head from the junction, and polarity - direction. This signal is smoothed by a low-frequency filter 7, amplified by an amplifier 8 and driven by a drive U transversely moving the welding head.

„ТГГУ.ГТ, НЯ ГРПв J y ЩС. 1 и Jin Л v, (.j -р “TGGU.GT, NN GRPv J y SCHS. 1 and Jin L v, (.j - p

главных балок мостовых кранов в среде углекислого газа плав щимс электродом при следующих параметрах: скорость сварки 36 м/ч, сварочный ток 270 А, напр жение сварки 23 В, сварочна проволока диамет- л1 . . .л,-. тл л/-.пгч ГО;уг ™- 0 T H: ef p--«sthe main beams of bridge cranes in a carbon dioxide environment with a melting electrode with the following parameters: welding speed 36 m / h, welding current 270 A, welding voltage 23 V, welding wire of diameter l1. . .l, -. tl l / -. pgch GO; um ™ - 0 T H: ef p - “s

ДИНУ стыка.Dinu joint

Одновременно сигнал с датчика 1 величины сварочного тока подаетс на дифференцирующий блок 10, который позвол ет выделить сигнал, пропорциональный интенсив- ...,.,„ f( гп ппчного тока.At the same time, the signal from the welding current magnitude 1 is supplied to the differentiating unit 10, which makes it possible to isolate a signal proportional to the intensity ...,.

ЧРПИТЬ сигнал, прони щиипалипш,. ..---г о ,CHRP signal, transmit tamper,. ..--- oh,

случайных бросков сварочного тока, 55 кои не более 2мм. .„,, o,,o,Touup йыготыТаким образом. random throws of welding current, 55 koi no more than 2mm. . „,, o ,, o, Touup yygotyThis way.

и им 1 , I- i IT I 111, и 1...- - 1and im 1, i- i IT I 111, and 1 ...- - 1

ловки 14 мм, величина дисперсии сварочного тока 980 A. При этих параметрах система при сварке криволинейных стыков с радиусом кривизны 40 см устойчиво поддерживала сварочную головку на высоте 14 мм с ощибHU J 1 П у ПС1 Г1 - - 14 mm, welding current dispersion is 980 A. With these parameters, the system, when welding curved joints with a radius of curvature of 40 cm, steadily supported the welding head at a height of 14 mm with an error of J 1 P at PS1 G1 - -

те сигнал, отражающий значение высоты расположени сварочной головки над кромками стыка. Этот сигнал выпр мл етс выпр I пС UUf lCt: ivi ivi.Those signal reflecting the height of the welding head above the edges of the joint. This signal is rectified. Rec-I I PU UUf lCt: ivi ivi.

Таким образом, способ и устройство позвол ет корректировать положение сварочной головки относительно середины стыка и поThus, the method and device allows you to adjust the position of the welding head relative to the middle of the joint and

3 DI |1ил1 1Г11 - -3 DI | 1л1 1Г11 - -

дача - разделение работы каналов слежени по стыку и регулирование высоты распо- лож.ени головки, исключение их взаимного вли ни . При неправильном расчете парамет „ д,,,п1-тпа 19 мпжет на лажи7а юще;;1жльтра 12 может на Елюдатьс регулирование высоты в процессеDacha - separation of the work of the tracking channels along the junction and adjustment of the height of the head position, excluding their mutual influence. If the parameters are incorrectly calculated, d1, n1-tpa 19 mpets per frame ;; 1 liter 12 can be controlled by the height adjustment in the process

™,Ге.Г «ГрГу е ГаГнГ™Г °; ™tSS „« Р « ™, Gu.G "GrGu e GgnG ™ G °; ™ tSS „“ P “

ЩС. 1 и Jin Л v, (.j -р SCHS. 1 and Jin L v, (.j - p

главных балок мостовых кранов в среде углекислого газа плав щимс электродом при следующих параметрах: скорость сварки 36 м/ч, сварочный ток 270 А, напр жение сварки 23 В, сварочна проволока диамет- л1 . . .л,-. тл л/-.пгч ГО T H: ef p--«sthe main beams of bridge cranes in a carbon dioxide environment with a melting electrode with the following parameters: welding speed 36 m / h, welding current 270 A, welding voltage 23 V, welding wire of diameter l1. . .l, -. tl l / -. pgch GO T H: ef p - "s

T H: ef p--«sT H: ef p - “s

---г о ,--- oh,

кои не более 2мм. Таким образом.Koi no more than 2mm. In this way.

и им 1 , I- i IT I 111, и 1...- - 1and im 1, i- i IT I 111, and 1 ...- - 1

ловки 14 мм, величина дисперсии сварочного тока 980 A. При этих параметрах система при сварке криволинейных стыков с радиусом кривизны 40 см устойчиво поддерживала сварочную головку на высоте 14 мм с ощибкои не более 2мм. Таким образом.14 mm, welding current dispersion is 980 A. With these parameters, the system, when welding curved joints with a radius of curvature of 40 cm, steadily supported the welding head at a height of 14 mm with an error less than 2 mm. In this way.

I пС UUf lCt: ivi ivi.I PS UUf lCt: ivi ivi.

Claims

Claim

1. The method of automatic control of the position of the welding head by ed. St. No. 1087283, characterized in that, in order to expand the functionality by tracking the distance from the welding head to the edges of the butt, the dispersion of the welding current is additionally determined, it is compared with a predetermined value and a difference is generated to control the distance from the welding head to the edges of the butt .

2. Device for automatic control of the position of the welding head according to ed. St.

⁵ No. 1087283, characterized in that. that, in order to expand functionality by tracking the distance from the welding head to the edges of the butt, a differentiating unit, a rectifier, a smoothing filter, a comparison unit, a reference voltage source, an amplifier and a drive for moving the welding head along the axis of the electrode are introduced into it, while the input of the differentiating unit is connected to the output of the welding current sensor, the output of the differentiating unit through series-connected rectifier, smoothing filter, comparison unit and amplifier is connected to the input ohm drive moving the welding head along the axis of the electrode, and the second 20 input of the comparison unit is connected to the output of the reference voltage source.