Устройство для автоматического слежения за стыком — SU 1049217 (original) (raw)
СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУЬЛИН 3 15 00 ЗОБРЕ ЕТЕЛЬСТВУ ИСАНИ ТОРСНОМУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(46) 23,10.83. Бюл. В 3972) И.М. Мельник71) КиЕвский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(54)(57)УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО СЛЕЖЕНИЯ ЗА СТЫКОМ по авт.св. В 315542, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, преобразователь напряжения биполярного цифроаналогового преобразователя выполненс дополнительным входом, устройствоснабжено блоком суммирования, источником эталонного напряжения, интегратором и блоком регулировки:коэффифицента усиления, причем на выходе биполярного цифро-аналогового преобразователя, включен вход блока суммирования, к другому входу которого подсоединен источник эталонного,напряжения, а выход блока суммирования через последовательно соединенные инте-,гратор и.блок регулировки коэффициента усиления подключен к дополнительному входу преобразователя НаПряжения,биполярногоцифро-аналогового преобра-Езователя.Изобретение относится к технологии машиностроения, и может быть использовано для автоматизации свар-ч издлий на электроннолучевых у( г ";вках.По основному авт.св, Р 315542 известно устройство, содержащее электроннолучевую установку, отклоняющую систему, датчик положения луча и блок формирования сигнала от стыка, к выходу блока Формирования сигнала от 10 стыка подключен блок выделения середины стыка, на выход которого включены триггер режима своим нулевым входом и блок задания, частоты поиска, причем выход блока задания частоты 15 поиска подключен к единичному входу триггера, а триггер режима связан с отклоняющей системой через блок смешения луча вдоль стыка и через блок определения и преобразования коордииаты стыка в пропорциональный отклоняющий ток, в состав которого входят генератор тактовых импульсов, двоичный счетчик, клапан, биполярный циф" ро-аналогоный преобразователь и пре образователь напряжения биполярного цифро-аналогового преобразователя в ропорциональный отклоняющий ток 11 .Недостатком известного устройства является большая зона оплавления по- ЗО нерхности изделия в зоне стыка при .работе устройства с мощными пучками, что ограничивает область его применения.Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей устройстна для автоматического слежения за стыком путем уменьшения эоны оплавления. указанная цель достигается тем, 4 О что н устройстве для автоматического слежения за стыком преобразователь напряжения биполярного цифро-аналогового преобразователя выполнен с дополнительным входом, устройство снабжено блоком суммирования, источником эталонного напряжения, интегратором и блоком регулировки коэффициента усиления, причем на выходе биполярного цифро-аналогового преобразователя включен вход блока суммирования, к другому входу,которого подсоединен источник эталонного напряжения, а выход блока суммиронания через пос- ледовательно соединенные интегратор и блок регулировки .коэффициента усиления подключен к дополнительному входу преобразователя напряжения биполярного цифро-аналогового преобразователя.На чертеже представлена блок-схемабО устройства для автоматического слежения за стыком.Устройство состоит иэ датчика 1 положения луча, в качестве которогоможет быть использован датчик отра женных электронов, датчик проникающих электронов или датчик ретгеновского излучения. На выходе датчика 1включен блок 2 Формирования сигналаот стыка, задачей которого янляетсявыцеление сигнала на Фоне помех иего усиление, К выходу блока 2 подключен блок 3 выделения середины стыка, выход которого связан с блоком 4управления. Блок 4 управления состоит из триггера 5 режима и блока бзадания частоты поиска, Выход блока3 подключен к одному входу триггера5 режима и к входу блока б, выходкоторого соединен с другим входомтриггера 5 режима, Выход триггера5 режима связан одновременно с входом блока 7 смешения луча вдоль стыка и с входом блока 8 определенияй преобразования координаты стыкав пропорциональный отклоняющий ток.Блок 8 состоит из генератора 9 тактовых импульсов, подключенного черезклапан 10 к входу двоичного счетчика 11. Второй вход клапана 10 подсоединен к выходу триггера 5 режима.Выход двоичного счетчика 11 черезбиполярный цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 12 подключен к ЦАП 13напряжения в пропорциональный отклоняющий ток. Выход блока 7 соединенс одним из входов отклоняющей системы 14.электроннолучевой пушки, авыход блока 13 соединен с другим вхо-дом отклоняющей системы 14. К выходу биполярного ЦАП 12 подключенблок 15 суммирования, к другомувходу которого подсоединен источник16 эталонного напряжения.: В качествеисточника 1 б эталонного напряженияможет быть использован электронныйстабилизированный источник питанияс регулируемым выходным напряжением.Блок 15 суммирования может быть выполнен на операционном усилителе,позволяющем суммировать (вычитать)одновременно по обоим входам, что ненакладывает дополнительных требований на полярность входных напряжений.,К выходу блока 15 суммированияподключен интегратор 17. В качествеинтегратора может быть использованапассивная интегрирующая В-С цепьили операционный усилитель с емкостной обратной связью, Постоянная времени интегратора 17 должна быть больше времени, которое занимает циклсканирования (обычно это время не .превышает 5 мс), но меньше нременинепрерывной:сварки, т,е. временимежду двумя соседними циклами сканирования. Расчет постоянной временидолжен вестись из условия, чтобы интегратор 17 успел зарядиться доамплитуды входного напряжения за время между двумя соседними циклами сканирования и не успел разрядиться зачто напрйжение на входеравно для исходнойзаписать время наведения электронного луча Учитывая,на стык. Выход блока 18 регулировки ., блока 13 цпкоэффициента усиления подключен кдополнительному входу ЦАП 13 напрясмжения в пропорциональный отклоняющий ток, а вход блока 18 связанс точки (нулевой) можновыходом интегратора 17, Блок 18 регулировки коэффициента усиления предназначен для изменения коэффициента Ц.=Ц -Ц =О,передачи ЦАП напряжения в пропорциос М сМнальный отклоняющий ток, поэтому . 10 . Следовательно, в исходном состояаппаратурная реализация блока 18 за-нии напряжение цс на выходе блока 15висит от особенностей съемных. Реше- суммирования равноний преобразователя 13 Обычно ЦАП .13 напряжения пропорциональный от-. , ос Эфклоняющий ток представляет собой шиРокополосный усилитель мощности пос- где цэ - напряжение источника 1 бтоянного тока. . эталонного напряжения.В этом случае блок 18 регулиров- Изменяя величину напряжения цки ккоэФфициента усиления представ- устайавливают с помощью блока 18 коэф.Эляет собой транзистор (биполярный 20 Фициент передачи блока 13, чтобыили полевой) .с необходиьими цепями . амплитуда сканирования на поверхсмещения, включенный в цепь отрица- ности изделия равнялась величине ь 0 .тельной обратной связи (ООС); охва- Режим поиска стыка начинается потывающей блок 13, Напряжение инте- приходе импульса с блока б задания .гратора 17, приложенное к базе (зат частоты поиска на вход триггера 5,воРу) тРанзистора, определяет вели- который устанавливается в состояниечину переходного сопротивления тран- Ч"., при этом:блок 7 смещения лучазистора, т,е. глубину ООС,а значит, Сподключает координатную катушку отки коэффициент передачи блока 13. В лоняющей системы 14, смещающую лучцепь ООС блока 13 может быть вклю- вдоль базовой оси к постоянному30чен фоторезистор, входящий в пару напряжению; открывается клапан 10,светодиод - фоторезистор, а свето- что приводит к обнулению счетчика 11диод является нагрузкой интеграто- (до этого был включен старший разряд)ра 17. Изменение напряжения .на выхо" и подключению его входа к генератоде интегратора 17 изменяет ток через ру 9 тактирующих импульсов.светодиод и его яркость, что приводит к изменению сопротивления фото- Обнуление счетчика 11 приводит кРезистора, а следовательно и к изме- тому, что на вход блока 13 подаетсянению коэффициента передачи блока 13, напряжение "см(ц = О)., Одновременесли первый каскад блока 13 построен ное воздействие напряжений (токов вна операционном усилителе, то рас 40 отклоняющих катушках) выводит лучсмотренные элементы (транзистор оптиз зоны плавления под углом к базоФРон) могут быть включены на входе опе- вой оси на величину Ь Б. По мере зарационного усилителя в одно из плеч полнения двоичного счетчика 11 тактивходного делителя напряжения, Рующими импУльсами через открытый45 клапан 10 линейно растет напряжениеПри отсутствии токов в координат- ц, суммарное напряжение ц.ных катушках отклоняющей системы 14 : ц-ц на выходе блока 12 уменьшаетро ный луч направляется в точку ся, уменьшается и ток во второй катушсмстыка на плоскости изделия, принимае- ке, тем самым приближая луч к стыкумую за начало координат, Отсутствию перпендикулярно базовой оси, В моменттока в катушке, смещающей луч перпенпересечения лучом стыка с выходадатдикулярно базовой оси (вектору скорос- чика 1 подается импульс на вход блоти перемещения изделия), соответствует ка 2 формирования, где он вцпеляетсяотсутствие напряжения на выходе би- на фоне помех, усиливается и подаетсяполярного цАП 12 . Биполярность преоб" на блок 3 выделения середины стыка.разователя 12 достигается обычно по Выходной импульс блока 3 поступает надачей напряжения смещения цсм в сумми- нулевой вход триггера 5, устанавливаярующуюточку на выходе преобразова- его в состояние "0", и на блок б за,теля 12, равного по величине, но,об- дания частоты поиска, при этом: закрыратного по знаку напряжению ц = Цау вается клапан 10, фиксируЯ код в счетгде ц - текущее значение напряжения Щ чике 11, которому соответствует напряЦАП до суммирующей точки; жение ц на выходе блока 12, удержиц 4 - напряжение на выходе ЦАП в вающее луч над серединой стыка до слетой ж точке, соответствующее вклю- дующего цикла сканирования; блок 7,ченному старшему разряду счет- отключает свою отклоняющую катушкучика 11. 65 от постоянного напряжения, благодаряЗаказ 8300/11 Тираж 110 б ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д., 4/5 филиал ППП "Патент", г, ужгород, ул. Проектная, 4 чему луч возвращается в зону плавления и восстанавливается сварочный режим.Процесс сварки длится до тех пор, пока блок б задания частоты поиска, запущенный блоком 3, не установит через заданный промежуток времени триггер 5 в положение "1", при этом начинается очередной цикл поискового режима. 10В процессе работы устройства необходимо поддерживать амплитуду развертки, равную д Б, вне зависимости от величины отклонения стыка от базовой оси. Пусть после очередного 15 поискового режима на выходе блока 12 зафиксировано напряжение Пп0о (стык удаляется от базовой оси),Если не откорректировать коэффициент передачи блока 13, то при очередных ска нированиях происходит "потеря" стыка электронным лучом, поскольку амплитуда сканирования становится, меньше величины ухода стыка от базовой оси. 25Следовательно, в данном случае необходимо увеличить амплитуду сканирования, Напряжению У соответст 1вует напряжение ПЕ" /Ъ-НЭ 7/"с/Интегратор 17 заряжается до напряжения У, которое с помощью блока 18 увеличивает коэффициент передачи блока 13 0/ сУсо, и при следующем сканировании амплитуда сканирования опять станет равной Ь Б, Пусть после очередного поискового режима на выходе блока 12 зафиксировано напряжение ЦЪ (стык прибЛижается к базовой оси), Если не откорректи-ровать коэффициент передачи блока13, то при последующих сканированияхамплитуда сканирования возрастает,возрастает и зона оплавления. Напряжению у соответствует напряжениеЯ/0 д = О - Щ/ 01, ИнтеграторЗаряжается до величины напряжения0 ф, которое с помощью блока 18уменьшает коэффициент передачи блока 13, поддерживая величину эоны оплавления равную Ь Б.1Получение небольшой зоны оплавления при работе предлагаемого устройства по сравнению с известнымпозволяет расширить область его применения эа счет автоматизации сваркиответственных изделий мощными пучками. Если при работе базового устройства зона оплавления может достигать величины 20-30 мм, то при использовании предлагаемого устройствавеличина зоны оплавления не превьыает3 мм, т.е. на порядок меньше, В этомслучае оплавленная зона заглаживаетсяпри повторном проходе несколько расфокусированным лучом пониженной мощности в режиме непрерывной сварки.Применение повторного прохода не яв-.ляется недостатком,поскольку этатехнологическая операция применяетсяпри сварке ответственных иэделий длядостижения чистоты поверхности вместе сварного соединения. Заглаживание неровностей и шероховатостейповторным проходом исключает необходимость последующих трудоемких механических операций для достижения.чистоты поверхности изделия,