УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ СВАРОЧНЫМ ТОКОМ ПРИ МНОГОПРОХОДНОЙ СВАРКЕ

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ СВАРОЧНЫМ ТОКОМ ПРИ МНОГОПРОХОДНОЙ СВАРКЕ


RU (11) 2250811 (13) C1

(51) 7 B23K9/10 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2005.04.27 
(21) Регистрационный номер заявки: 2003135709/02 
(22) Дата подачи заявки: 2003.12.08 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.12.08 
(45) Опубликовано: 2005.04.27 
(56) Аналоги изобретения: RU2212321C1, 20.09.2003. RU2051015C1, 27.12.1995. SU919820A, 18.04.1982. JP55070477A, 27.05.1980. GB1388877A, 26.03.1975. DE19936888A, 25.01.2001. US3855446A, 17.12.1974. 
(72) Имя изобретателя: Панарин В.М. (RU); Воронцов Н.И. (RU); Воронцова Н.В. (RU); Рощупкин Э.В. (RU); Корниенко М.А. (RU); Соколовский Р.В. (RU) 
(73) Имя патентообладателя: ТУЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (ТулГУ) (RU) 
(98) Адрес для переписки: 300600, г.Тула, пр. Ленина, 92, ТулГУ, патентно-лицензионный сектор 

(54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ СВАРОЧНЫМ ТОКОМ ПРИ МНОГОПРОХОДНОЙ СВАРКЕ

Изобретение относится к автоматизации электродуговой сварки разделанных и угловых швов в среде защитных газов и под флюсом, в частности к устройствам управления сварочным током при многопроходной сварке. Выход источника питания дуги устройства подключен к датчику напряжения и к сварочной горелке. Выход датчика напряжения подключен к первому входу четвертого одновибратора. Выход второго генератора подключен к первому входу второго триггера и второму входу счетчика положения зоны сварочной горелки. Выход второго триггера подключен к второму входу четвертого одновибратора, выход которого подключен ко второму входу второго триггера, второму входу третьего усилителя мощности и третьему входу счетчика дефектов. Выход первого генератора подключен к первому входу первого усилителя мощности, первому входу второго усилителя мощности и к первому входу третьего усилителя мощности. Выход первого усилителя мощности подключен к первому ультразвуковому излучателю. Выход второго усилителя мощности подключен ко второму ультразвуковому излучателю. Второй выход первого датчика крайнего положения сварочной горелки подключен к первому входу счетчика положения зоны сварочной горелки. Первые выходы первого и второго датчиков крайнего положения сварочной горелки подключены к входу первого одновибратора, выход которого подключен ко входу второго одновибратора, ко входу шагового двигателя, к первому входу цифрового коммутатора и к первому входу регистра памяти. Выход второго одновибратора подключен ко входу третьего одновибратора, ко второму входу второго усилителя мощности, ко второму входу блока первой аналоговой памяти, к третьему входу счетчика дефектов, ко второму входу первого блока управления коэффициентом усиления. Выход третьего одновибратора подключен ко второму входу первого усилителя мощности, ко второму входу блока второй аналоговой памяти, ко второму входу второго блока управления коэффициентом усиления. Первый выход счетчика положения зоны сварочной горелки подключен к первым входам первого и второго блоков управления коэффициентом усиления. Второй выход счетчика положения зоны сварочной горелки подключен ко входу первого триггера и ко входу счетчика проходов. Выход первого триггера подключен к третьему входу счетчика положения зоны сварочной горелки. Кнопка “сброс” подключена ко второму входу счетчика проходов. Выход счетчика проходов подключен ко входу вычитателя и третьему входу цифрового коммутатора. Выход вычитателя подключен ко второму входу цифрового коммутатора, выход которого подключен ко второму входу регистра памяти. Выход первого датчика приема ультразвуковых колебаний подключен к первому входу первого усилителя с переменным коэффициентом усиления, выход которого подключен к входу первого выпрямителя, выход которого подключен ко входу первого сглаживающего фильтра, выход которого подключен к первому входу первого дифференциального усилителя. Выход второго датчика приема ультразвуковых колебаний, подключен к первому входу второго усилителя с переменным коэффициентом усиления, выход которого подключен к входу второго выпрямителя, выход которого подключен ко входу второго сглаживающего фильтра, выход которого подключен к второму входу первого дифференциального усилителя. Выход третьего датчика приема ультразвуковых колебаний подключен к первому входу третьего усилителя с переменным коэффициентом усиления, выход которого подключен к входу третьего выпрямителя, выход которого подключен ко входу третьего сглаживающего фильтра, выход которого подключен к первому входу второго дифференциального усилителя. Выход четвертого датчика приема ультразвуковых колебаний подключен к первому входу четвертого усилителя с переменным коэффициентом усиления, выход которого подключен к входу четвертого выпрямителя, выход которого подключен ко входу четвертого сглаживающего фильтра, выход которого подключен к второму входу второго дифференциального усилителя. Выход первого дифференциального усилителя подключен к первому входу первого сумматора и первому входу первого компаратора. Выход первого сумматора подключен к второму входу блока первой аналоговой памяти, выход которой подключен ко второму входу первого сумматора и ко второму входу первого усилителя с переменным коэффициентом усиления. Выход первого блока управления коэффициентом усиления подключен ко второму входу второго усилителя с переменным коэффициентом усиления. Выход второго блока управления коэффициентом усиления подключен ко второму входу третьего усилителя с переменным коэффициентом усиления. Выход второго дифференциального усилителя подключен к первому входу второго сумматора и первому входу второго компаратора. Выход второго сумматора подключен к второму входу блока второй аналоговой памяти, выход которой подключен к второму входу второго сумматора и второму входу четвертого усилителя с переменным коэффициентом усиления. Выход источника опорного напряжения подключен ко вторым входам первого и второго компаратора. Выход первого компаратора подключен к первому входу элемента логического “ИЛИ”. Выход второго компаратора подключен ко второму входу элемента логического “ИЛИ”, выход которого подключен ко второму входу счетчика дефектов, выход которого подключен к третьему входу регистра памяти, выход которого подключен к первому контакту ключа. Второй контакт ключа соединен с нулевым проводом, третий контакт ключа подключен ко входу источника питания дуги. При выполнении сварки устройство позволяет не только управлять сварочным током, но и обнаруживать дефекты, результатом чего является повышение качества сварного соединения при многопроходной сварке. 1 ил.






ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Предлагаемое изобретение относится к области автоматизации сварочных процессов, более точно - к автоматизации электродуговой сварки разделанных и угловых швов в среде защитных газов и под флюсом. Оно может найти применение в машиностроении и приборостроении. 

До настоящего времени большинство процессов электродутовой сварки ведется вручную, требует высокой квалификации сварщика и поддается автоматизации на массовом производстве лишь при условии качественной разделки швов и высокой точности установки деталей по отношению к сварочному стенду.

Это связано с тем, что для получения качественного шва при прочих равных условиях необходимо непрерывное совмещение оси горелки с серединой стыка. Таким образом, указанное совмещение является необходимым условием автоматизации электросварочного процесса.

Известно устройство для обнаружения дефектов сварного шва (см. Глаголев А.Е, Гаврюшина Г.Ф., Борцов Г.Ф. Установка для ультразвукового контроля качества паяных и диффузионносварных соединений миниатюрных узлов // Дефектоскопия, 1972, №12, с.7-12).

Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее источник питания дуги, шунт в сварочной цепи, датчик величины сварочного тока, полосовой фильтр, синхронный детектор, фильтр низкой частоты, усилитель, колебатель, датчик фазы сканирования и привод перемещения сварочной головки относительно стыка (патент на изобретение №2212321, опубл. в 2002 г., МПК7, В 23 К 9/12).

Недостаток этого устройства состоит в том, что при сварке с короткими замыканиями оно не обеспечивает требуемого качества.

Задачей изобретения является повышение качества сварного соединения, совместив в одном устройстве функции обнаружения дефектов, сохранения в памяти места обнаружения дефекта и управления сварочным током.

Данное устройство использует в качестве излучателя ультразвуковых колебаний электрическую дугу (при этом ее акустический контакт не изменяется во время движения электрода), а неравномерность акустического контакта датчиков компенсируется изменением коэффициента передачи усилителей с переменным коэффициентом усиления.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее источник питания дуги, сварочную горелку, датчик напряжения, первый усилитель с переменным коэффициентом усиления, первый, второй, третий, четвертый выпрямители, первый, второй, третий, четвертый сглаживающие фильтры, первый блок аналоговой памяти, первый сумматор, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены шаговый двигатель, первый, второй, третий, четвертый датчики приема ультразвуковых колебаний, первый и второй излучатели ультразвуковых колебаний, первый и второй датчики крайнего положения сварочной горелки, счетчик положения зоны сварочной горелки, первый, второй, третий, четвертый усилители с переменным коэффициентом усиления, первый и второй дифференциальные усилители, первый, второй, третий, четвертый одновибраторы, второй блок аналоговой памяти, второй сумматор, источник опорного напряжения, первый и второй компараторы, элемент логического “ИЛИ”, счетчик проходов, вычитатель, цифровой коммутатор, счетчик дефектов, регистр памяти, первый и второй триггеры, первый и второй генераторы, первый и второй блоки управления коэффициентом усиления, кнопка “сброс”, ключ, первый, второй, третий усилители мощности, причем выход источника питания дуги подключен к датчику напряжения и к сварочной горелке, выход датчика напряжения подключен к первому входу четвертого одновибратора, выход второго генератора подключен к первому входу второго триггера и второму входу счетчика положения зоны сварочной горелки, выход второго триггера подключен к второму входу четвертого одновибратора, выход которого подключен ко второму входу второго триггера, второму входу третьего усилителя мощности и третьему входу счетчика дефектов, выход первого генератора подключен к первому входу первого усилителя мощности, первому входу второго усилителя мощности и к первому входу третьего усилителя мощности, выход первого усилителя мощности подключен к первому ультразвуковому излучателю, выход второго усилителя мощности подключен ко второму ультразвуковому излучателю, второй выход первого датчика крайнего положения сварочной горелки подключен к первому входу счетчика положения зоны сварочной горелки, первые выходы первого и второго датчиков крайнего положения сварочной горелки подключены к входу первого одновибратора, выход которого подключен ко входу второго одновибратора, ко входу шагового двигателя, к первому входу цифрового коммутатора и к первому входу регистра памяти, выход второго одновибратора подключен ко входу третьего одновибратора, ко второму входу второго усилителя мощности, ко второму входу блока первой аналоговой памяти, к третьему входу счетчика дефектов, ко второму входу первого блока управления коэффициентом усиления, выход третьего одновибратора подключен ко второму входу первого усилителя мощности, ко второму входу блока второй аналоговой памяти, ко второму входу второго блока управления коэффициентом усиления, первый выход счетчика положения зоны сварочной горелки подключен к первым входам первого и второго блоков управления коэффициентом усиления, второй выход счетчика положения зоны сварочной горелки подключен ко входу первого триггера и ко входу счетчика проходов, выход первого триггера подключен к третьему входу счетчика положения зоны сварочной горелки, кнопка “сброс” подключена ко второму входу счетчика проходов, выход счетчика проходов подключен ко входу вычитателя и третьему входу цифрового коммутатора, выход вычитателя подключен ко второму входу цифрового коммутатора, выход которого подключен ко второму входу регистра памяти, выход первого датчика приема ультразвуковых колебаний подключен к первому входу первого усилителя с переменным коэффициентом усиления, выход которого подключен к входу первого выпрямителя, выход которого подключен ко входу первого сглаживающего фильтра, выход которого подключен к первому входу первого дифференциального усилителя, выход второго датчика приема ультразвуковых колебаний подключен к первому входу второго усилителя с переменным коэффициентом усиления, выход которого подключен к входу второго выпрямителя, выход которого подключен ко входу второго сглаживающего фильтра, выход которого подключен к второму входу первого дифференциального усилителя, выход третьего датчика приема ультразвуковых колебаний подключен к первому входу третьего усилителя с переменным коэффициентом усиления, выход которого подключен к входу третьего выпрямителя, выход которого подключен ко входу третьего сглаживающего фильтра, выход которого подключен к первому входу второго дифференциального усилителя, выход четвертого датчика приема ультразвуковых колебаний подключен к первому входу четвертого усилителя с переменным коэффициентом усиления, выход которого подключен к входу четвертого выпрямителя, выход которого подключен ко входу четвертого сглаживающего фильтра, выход которого подключен к второму входу второго дифференциального усилителя, выход первого дифференциального усилителя подключен к первому входу первого сумматора и первому входу первого компаратора, выход первого сумматора подключен к второму входу блока первой аналоговой памяти, выход которой подключен ко второму входу первого сумматора и ко второму входу первого усилителя с переменным коэффициентом усиления, выход первого блока управления коэффициентом усиления подключен ко второму входу второго усилителя с переменным коэффициентом усиления, выход второго блока управления коэффициентом усиления подключен ко второму входу третьего усилителя с переменным коэффициентом усиления, выход второго дифференциального усилителя подключен к первому входу второго сумматора и первому входу второго компаратора, выход второго сумматора подключен к второму входу блока второй аналоговой памяти, выход которой подключен к второму входу второго сумматора и второму входу четвертого усилителя с переменным коэффициентом усиления, выход источника опорного напряжения подключен ко вторым входам первого и второго компаратора, выход первого компаратора подключен к первому входу элемента логического “ИЛИ”, выход второго компаратора подключен ко второму входу элемента логического “ИЛИ”, выход которого подключен ко второму входу счетчика дефектов, выход которого подключен к третьему входу регистра памяти, выход которого подключен к первому контакту ключа, второй контакт ключа соединен с нулевым проводом, третий контакт ключа подключен ко входу источника питания дуги.

В устройстве управления сварочным током при многопроходной сварке сглаживающий фильтр, сумматор, дифференциальный усилитель, шаговый двигатель, источник сварочного тока, датчик сварочного напряжения, компараторы, триггер, ключ используются по своему прямому назначению и широко известны в электротехнике. Однако совокупность соединений, указанная выше, в патентной и научно-технической литературе не обнаружены.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема устройства управления сварочным током при многопроходной сварке.

Устройство управления сварочным током при многопроходной сварке содержит последовательно подключенные выход источника питания дуги 1, подключен к датчику напряжения 2 и к сварочной горелке 3, выход датчика напряжения 3 подключен к первому входу четвертого одновибратора 4, выход второго генератора 6 подключен к первому входу второго триггера 5 и второму входу счетчика положения зоны сварочной горелки 7, выход второго триггера 5 подключен к второму входу четвертого одновибратора 4, выход которого подключен ко второму входу второго триггера 5, второму входу третьего усилителя мощности 8 и третьему входу счетчика дефектов 9, выход первого генератора 10 подключен к первому входу первого усилителя мощности 11, первому входу второго усилителя мощности 12 и к первому входу третьего усилителя мощности 8, выход первого усилителя мощности 11 подключен к первому ультразвуковому излучателю 13, выход второго усилителя мощности 12 подключен ко второму ультразвуковому излучателю 14, второй выход первого датчика крайнего положения сварочной горелки 15 подключен к первому входу счетчика положения зоны сварочной горелки 7, первые выходы первого 15 и второго датчиков крайнего положения сварочной горелки 16 подключены к входу первого одновибратора 17, выход первого одновибратора 17 подключен ко входу второго одновибратора 18, к входу шагового двигателя 19, к первому входу цифрового коммутатора 20 и к первому входу регистра памяти 21, выход второго одновибратора 18 подключен ко входу третьего одновибратора 22, ко второму входу второго усилителя мощности 12, ко второму входу блока первой аналоговой памяти 23, к третьему входу счетчика дефектов 9, к второму входу первого блока управления усилением 24, выход третьего одновибратора 22 подключен ко второму входу третьего усилителя мощности 8, ко второму входу блока второй аналоговой памяти 25, ко второму входу второго блока управления коэффициентом усиления 26, первый выход счетчика положения зоны сварочной горелки 7 подключен к первым входам первого 24 и второго блоков управления коэффициентом усиления 26, второй выход счетчика положения зоны сварочной горелки 7 подключен ко входу первого триггера 27 и к входу счетчика проходов 28, выход первого триггера 27 подключен к третьему входу счетчика положения зоны сварочной горелки 7, кнопка “сброс” 29 подключена ко второму входу счетчика проходов 28, выход счетчика проходов 28 подключен ко входу вычитателя 30 и третьему входу цифрового коммутатора 19, выход вычитателя 29 подключен ко второму входу цифрового коммутатора 20, выход которого подключен ко второму входу регистра памяти 21, выход первого датчика приема ультразвуковых колебаний 31, подключен к первому входу первого усилителя с переменным коэффициентом усиления 32, выход которого подключен к входу первого выпрямителя 33, выход которого подключен ко входу первого сглаживающего фильтра 34, выход которого подключен к первому входу первого дифференциального усилителя 35, выход второго датчика приема ультразвуковых колебаний 36, подключен к первому входу второго усилителя с переменным коэффициентом усиления 37, выход которого подключен к входу второго выпрямителя 38, выход которого подключен ко входу второго сглаживающего фильтра 39, выход которого подключен к второму входу первого дифференциального усилителя 35, выход третьего датчика приема ультразвуковых колебаний 40 подключен к первому входу третьего усилителя с переменным коэффициентом усиления 41, выход которого подключен к входу третьего выпрямителя 42, выход которого подключен ко входу третьего сглаживающего фильтра 43, выход которого подключен к первому входу второго дифференциального усилителя 44, выход четвертого датчика приема ультразвуковых колебаний 45 подключен к первому входу четвертого усилителя с переменным коэффициентом усиления 46, выход которого подключен к входу четвертого выпрямителя 47, выход которого подключен ко входу четвертого сглаживающего фильтра 48, выход которого подключен к второму входу второго дифференциального усилителя 44, выход первого дифференциального усилителя 35 подключен к первому входу первого сумматора 49 и первому входу первого компаратора 50, выход первого сумматора 49 подключен к первому входу блока первой аналоговой памяти 23, выход которой подключен ко второму входу первого сумматора 49 и ко второму входу первого усилителя с переменным коэффициентом усиления 32, выход первого блока управления коэффициентом усиления 24 подключен ко второму входу второго усилителя с переменным коэффициентом усиления 26, выход второго блока с переменным коэффициентом усиления 26 подключен ко второму входу третьего усилителя с переменным коэффициентом усиления 41, выход второго дифференциального усилителя 44 подключен к первому входу второго сумматора 51 и первому входу второго компаратора 52, выход второго сумматора 51 подключен ко первому входу блока второй аналоговой памяти 25, выход которой подключен ко второму входу второго сумматора 51 и второму входу четвертого усилителя с переменным коэффициентом усиления 46, выход источника опорного напряжения 53 подключен ко вторым входам первого 50 и второго компаратора 52, выход первого компаратора 50 подключен к первому входу элемента логического “ИЛИ” 54, выход второго компаратора 52 подключен ко второму входу элемента логического “ИЛИ” 54, выход которого подключен ко второму входу счетчика дефектов 9, выход которого подключен к третьему входу регистра памяти 21, выход которого подключен к первому контакту ключа 55, второй контакт ключа соединен с нулевым проводом, третий контакт ключа подключен ко входу источника питания дуги.

Устройство управления сварочным током при многопроходной сварке работает следующим образом.

Во время каплепереноса происходит короткое замыкание. В это время включается первый усилитель мощности 11, который модулирует сварочный ток высокочастотными колебаниями. В точке сварки они становятся ультразвуковыми.

Первый датчик приема ультразвуковых колебаний 31 и второй датчик приема ультразвуковых колебаний 36, а также первый ультразвуковой излучатель 13 расположены с одной стороны стыка на одной из свариваемых деталей. Третий датчик приема ультразвуковых колебаний 40 и четвертый датчик приема ультразвуковых колебаний 45, а также первый ультразвуковой излучатель 13 расположены с другой стороны стыка на второй из свариваемых деталей. Первый 31, второй 36, третий 40 и четвертый 45 датчики приема ультразвуковых колебаний перемещаются шаговым двигателем 19 при нахождении сварочного электрода в каждом крайнем положении при его поперечных колебаниях на величину перемещения электрода за один проход (полпериода). Первый датчик приема ультразвуковых колебаний 31 и четвертый датчик приема ультразвуковых колебаний 45 расположены на одной линии с электродом по разные стороны стыка и предназначены для регистрации отраженного сигнала. Второй датчик приема ультразвуковых колебаний 36 и третий датчик приема ультразвуковых колебаний 40 расположены по разные стороны стыка и предназначены для регистрации проходящего сигнала.

Перемещение электрода из одного крайнего положения в другое разбито на 10 отрезков (зон). В каждой зоне излучается ультразвуковой импульс для оценки шва, сваренного 4 периода назад колебаний электрода. 

Счетчик положения зоны сварочной горелки 7 показывает, в какой зоне находится электрод. Этот сигнал поступает на первый вход первого блока управления коэффициентом усиления 24 и первый вход второго блока управления коэффициентом усиления 26 в зависимости от значения этого сигнала первый 24 и второй 26 блоки управления коэффициентом усиления задают коэффициенты усиления второго 37 и третьего 41 усилителей с переменным коэффициентом усиления, чтобы выровнять сигналы от первого датчика приема ультразвуковых колебаний 31 и второго датчика приема ультразвуковых колебаний 36, а также от третьего датчика приема ультразвуковых колебаний 40 и четвертого датчика приема ультразвуковых колебаний 45. С выхода первого датчика приема ультразвуковых колебаний 31 сигнал поступает на вход первого усилителя с переменным коэффициентом усиления 32, выпрямляется первым выпрямителем 33, сглаживается первым сглаживающим фильтром 34 и подается на первый вход первого дифференциального усилителя 35. С выхода второго датчика приема ультразвуковых колебаний 36 сигнал поступает на вход второго усилителя с переменным коэффициентом усиления 37, выпрямляется вторым выпрямителем 38, сглаживается вторым сглаживающим фильтром 39 и подается на второй вход первого дифференциального усилителя 35. С выхода третьего датчика приема ультразвуковых колебаний 40 сигнал поступает на вход третьего усилителя с переменным коэффициентом усиления 41, выпрямляется третьим выпрямителем 42, сглаживается третьим сглаживающим фильтром 43 и подается на второй вход второго дифференциального усилителя 44. С выхода четвертого датчика приема ультразвуковых колебаний 45 сигнал поступает на вход четвертого усилителя с переменным коэффициентом усиления 46, выпрямляется четвертым выпрямителем 47, сглаживается четвертым сглаживающим фильтром 48 и подается на первый вход второго дифференциального усилителя 44. Если на пути ультразвука не встретилось неоднородностей, то сигнал на выходе первого 35 и второго 44 дифференциальных усилителей не превышает какого-то порогового уровня. Пороговый уровень можно менять регулятором уровня источника опорного напряжения 53. На первые входы первого 50 и второго 52 компараторов подается сигнал выхода источника опорного напряжения 53. На второй вход первого компаратора 50 подается сигнал с первого дифференциального усилителя 35, а на второй вход второго компаратора 52 подается сигнал с выхода второго дифференциального усилителя 44. Если сигнал с первого дифференциального усилителя 35 меньше заданного, то на выходе первого компаратора 50 будет логический “0”, если сигнал с второго дифференциального усилителя 44 меньше заданного, то на выходе второго компаратора 52 будет логический “0”.

Если на пути ультразвука встретится неоднородность, то проходящий сигнал уменьшится от второго датчика приема ультразвуковых колебаний 36, а отраженный увеличится от первого датчика приема ультразвуковых колебаний 31. Пройдя первый 32 и второй 37 усилители с переменным коэффициентом усиления, первый 33 и второй 38 выпрямители и первый 34 и второй 39 сглаживающие фильтры на выходе первого дифференциального усилителя 35, появляется разность сигналов, поступивших на его первый и второй вход. После сравнения с уровнем, заданным источником опорного напряжения 53, первый компаратор 50 выдаст на выходе логическую “1”.

Аналогичным образом обрабатываются сигналы третьего 40 и четвертого 45 датчиков приема ультразвуковых колебаний, расположенных с другой стороны стыка.

Сигналы с первого 50 и второго 52 компараторов подаются на логический элемент “ИЛИ” 54. Если хотя бы с одного из компараторов придет “1”, то на выходе логического элемента “ИЛИ” 54 появится “1” и она увеличит значение счетчика дефектов 9 на “1”. Счетчик дефектов 9 считает неоднородности за один проход электрода. В начале следующего прохода значение счетчика дефектов 9 записывается в ячейку регистра памяти 21, соответствующую текущему номеру прохода электрода, а счетчик дефектов 9 обнуляется.

Когда электрод находится в левом крайнем положении, сигнал с второго датчика крайнего положения сварочной горелки 16 спад импульса запускает первый одновибратор 17.

Когда электрод находится в правом крайнем положении, сигнал с первого датчика крайнего положения сварочной горелки 15 поступает на сброс счетчика положения зоны сварочной горелки 7 и спад импульса запускает первый одновибратор 17. Импульс с первого одновибратора 17 поступает на цифровой коммутатор 20 для выдачи на регистр памяти 21 адреса чтения и на шаговый двигатель 19 для перемещения первого 31, второго 36, третьего 40, четвертого 45 датчиков приема ультразвуковых колебаний на расстояние, на которое переместился электрод за один проход, а также спадом импульса первого одновибратора 17 запускается второй одновибратор 18.

Первый 31, второй 36, третий 40, четвертый 45 датчики приема ультразвуковых колебаний перемещаются параллельно линии перемещения электрода. При перемещении датчиков возможно ухудшение звукового контакта, поэтому после перемещения производим выравнивание сигналов с датчиков. Это происходит следующим образом. Импульс с второго одновибратора 18 включает второй усилитель мощности 12 и переводит блок первой аналоговой памяти 23 в режим коррекции ее содержимого, а также спадом импульса второго одновибратора 18 запускается третий одновибратор 22. Второй усилитель мощности 12 усиливает сигнал с первого генератора 10 и передает его на второй ультразвуковой излучатель 13. Излученный сигнал принимается первым 31 и вторым 36 датчиками приема ультразвуковых колебаний, усиливается первым 32 и вторым 37 усилителями с переменным коэффициентом усиления, выпрямляется первым 32 и вторым 37 выпрямителями, сглаживается первым 33 и вторым 38 сглаживающими фильтрами и подается на первый и второй входы первого дифференциального усилителя 35. Сигнал с первого дифференциального усилителя 35 подается на первый сумматор 49, на второй вход которого подается сигнал с первого блока аналоговой памяти 23. С выхода первого сумматора 49 сигнал поступает на вход первого блока аналоговой памяти 23.По окончании импульса второго одновибратора 18 коррекция первого блока аналоговой памяти 23 прекращается и ее значение фиксируется, второй усилитель мощности 12 выключается.

Импульс с третьего одновибратора 22 включает третий усилитель мощности 8 и переводит блок второй аналоговой памяти 25 в режим коррекции ее содержимого. Третий усилитель мощности 8 усиливает сигнал с первого генератора 10 и передает его на второй ультразвуковой излучатель 14. Излученный сигнал принимается третьим 40 и четвертым 45 датчиками приема ультразвуковых колебаний и усиливается третьим 40 и четвертым 45 усилителями с переменным коэффициентом усиления, выпрямляется третьим 42 и четвертым 47 выпрямителями, сглаживается третьим 43 и четвертым 48 сглаживающими фильтрами и подается на первый и второй вход второго дифференциального усилителя 44. Сигнал с второго дифференциального усилителя 44 подается на второй сумматор 51, на второй вход которого поступает сигнал с второго блока аналоговой памяти 25. По окончании импульса третьего одновибратора 22 коррекция блока второй аналоговой памяти 25 прекращается и ее значение фиксируется третий усилитель мощности 8 выключается.

По импульсу с выхода первого одновибратора 17 на вход регистра памяти 21 происходит выдача количества дефектов, записанных при предыдущем проходе. Это значение поступает при включенном ключе 55 на вход источника питания дуги 1 для коррекции сварочного тока.

Второй генератор 6 имеет в 10 раз большую частоту колебаний, чем частота колебаний электрода. Эта частота с выхода второго генератора 6 поступает на вход счетчика положения зоны сварочной горелки 7, на вход второго триггера 5. По положительному перепаду на входе второй триггер 5 разрешает работу четвертого одновибратора 4. При коротком замыкании датчик напряжения 2 дает команду на запуск четвертого одновибратора 4. Сигнал с выхода четвертого одновибратора 4 сбрасывает второй триггер 5, включает первый усилитель мощности 11 и спад импульса стробирует счетчик дефектов 9. Первый триггер 27 управляет направлением счета счетчика положения зоны сварочной горелки 7. При первом проходе вход источника питания дуги 1 замкнут через ключ 55 на землю. При последующих - на выход регистра памяти 21 для коррекции тока. В начале каждого прохода надо обнулить счетчик проходов 28, нажав кнопку “сброс” 29.

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемое устройство обеспечивает повышение качества шва, дополнив прототип функцией обнаружения дефектов и управления сварочным током, чем достигается повышение качества сварного соединения.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Устройство управления сварочным током при многопроходной сварке, содержащее источник питания дуги, сварочную горелку, датчик напряжения, первый усилитель с переменным коэффициентом усиления, первый, второй, третий, четвертый выпрямители, первый, второй, третий, четвертый сглаживающие фильтры, первый блок аналоговой памяти, первый сумматор, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены шаговый двигатель, первый, второй, третий, четвертый датчики приема ультразвуковых колебаний, первый и второй излучатели ультразвуковых колебаний, первый и второй датчики крайнего положения сварочной горелки, счетчик положения зоны сварочной горелки, второй, третий, четвертый усилители с переменным коэффициентом усиления, первый и второй дифференциальные усилители, первый, второй, третий, четвертый одновибраторы, второй блок аналоговой памяти, второй сумматор, источник опорного напряжения, первый и второй компараторы, элемент логического “ИЛИ”, счетчик проходов, вычитатель, цифровой коммутатор, счетчик дефектов, регистр памяти, первый и второй триггеры, первый и второй генераторы, первый и второй блоки управления коэффициентом усиления, кнопка “сброс”, ключ, первый, второй, третий усилители мощности, причем выход источника питания дуги подключен к датчику напряжения и к сварочной горелке, выход датчика напряжения подключен к первому входу четвертого одновибратора, выход второго генератора подключен к первому входу второго триггера и второму входу счетчика положения зоны сварочной горелки, выход второго триггера подключен к второму входу четвертого одновибратора, выход которого подключен ко второму входу второго триггера, второму входу третьего усилителя мощности и третьему входу счетчика дефектов, выход первого генератора подключен к первому входу первого усилителя мощности, первому входу второго усилителя мощности и к первому входу третьего усилителя мощности, выход первого усилителя мощности подключен к первому ультразвуковому излучателю, выход второго усилителя мощности подключен ко второму ультразвуковому излучателю, второй выход первого датчика крайнего положения сварочной горелки подключен к первому входу счетчика положения зоны сварочной горелки, первые выходы первого и второго датчиков крайнего положения сварочной горелки подключены к входу первого одновибратора, выход которого подключен ко входу второго одновибратора, ко входу шагового двигателя, к первому входу цифрового коммутатора и к первому входу регистра памяти, выход второго одновибратора подключен ко входу третьего одновибратора, ко второму входу второго усилителя мощности, ко второму входу блока первой аналоговой памяти, к третьему входу счетчика дефектов, ко второму входу первого блока управления коэффициентом усиления, выход третьего одновибратора подключен ко второму входу первого усилителя мощности, ко второму входу блока второй аналоговой памяти, ко второму входу второго блока управления коэффициентом усиления, первый выход счетчика положения зоны сварочной горелки подключен к первым входам первого и второго блоков управления коэффициентом усиления, второй выход счетчика положения зоны сварочной горелки подключен ко входу первого триггера и ко входу счетчика проходов, выход первого триггера подключен к третьему входу счетчика положения зоны сварочной горелки, кнопка “сброс” подключена ко второму входу счетчика проходов, выход счетчика проходов подключен ко входу вычитателя и третьему входу цифрового коммутатора, выход вычитателя подключен ко второму входу цифрового коммутатора, выход которого подключен ко второму входу регистра памяти, выход первого датчика приема ультразвуковых колебаний подключен к первому входу первого усилителя с переменным коэффициентом усиления, выход которого подключен к входу первого выпрямителя, выход которого подключен ко входу первого сглаживающего фильтра, выход которого подключен к первому входу первого дифференциального усилителя, выход второго датчика приема ультразвуковых колебаний подключен к первому входу второго усилителя с переменным коэффициентом усиления, выход которого подключен к входу второго выпрямителя, выход которого подключен ко входу второго сглаживающего фильтра, выход которого подключен к второму входу первого дифференциального усилителя, выход третьего датчика приема ультразвуковых колебаний подключен к первому входу третьего усилителя с переменным коэффициентом усиления, выход которого подключен к входу третьего выпрямителя, выход которого подключен ко входу третьего сглаживающего фильтра, выход которого подключен к первому входу второго дифференциального усилителя, выход четвертого датчика приема ультразвуковых колебаний подключен к первому входу четвертого усилителя с переменным коэффициентом усиления, выход которого подключен к входу четвертого выпрямителя, выход которого подключен ко входу четвертого сглаживающего фильтра, выход которого подключен к второму входу второго дифференциального усилителя, выход первого дифференциального усилителя подключен к первому входу первого сумматора и первому входу первого компаратора, выход первого сумматора подключен к второму входу блока первой аналоговой памяти, выход которой подключен ко второму входу первого сумматора и ко второму входу первого усилителя с переменным коэффициентом усиления, выход первого блока управления коэффициентом усиления подключен ко второму входу второго усилителя с переменным коэффициентом усиления, выход второго блока управления коэффициентом усиления подключен ко второму входу третьего усилителя с переменным коэффициентом усиления, выход второго дифференциального усилителя подключен к первому входу второго сумматора и первому входу второго компаратора, выход второго сумматора подключен к второму входу блока второй аналоговой памяти, выход которой подключен к второму входу второго сумматора и второму входу четвертого усилителя с переменным коэффициентом усиления, выход источника опорного напряжения подключен ко вторым входам первого и второго компаратора, выход первого компаратора подключен к первому входу элемента логического “ИЛИ”, выход второго компаратора подключен ко второму входу элемента логического “ИЛИ”, выход которого подключен ко второму входу счетчика дефектов, выход которого подключен к третьему входу регистра памяти, выход которого подключен к первому контакту ключа, второй контакт ключа соединен с нулевым проводом, третий контакт ключа подключен ко входу источника питания дуги.





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Технология сварки и сварочное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+сварка -металлов".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сварка" будут найдены слова "газасварка", "электросварка" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("сварка!").



Рейтинг@Mail.ru