Файл: Львов Н.С. Автоматизация контроля и регулирования сварочных процессов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.06.2024
Просмотров: 86
Скачиваний: 0
обмоток w0ci и w0c2 одинаково. Смещение стыка С, например, влево, симметрию нарушает. Ток і2 возрастает и не только из-за уменьшения сопротивления правой магнитной цепи, но еще и из-за уменьшения размагничивающего действия тока іх в обмот ке так как ток ix при этом уменьшается из-за увеличения магнитного сопротивления левой части датчика и увеличения
размагничивающего действия увеличившегося |
тока |
i 2 в |
обмотке |
|||||
woc\. |
Вследствие дополнительного |
увеличения |
тока |
i 2 |
и умень |
|||
шения тока «і разность э. д. с. е = е2—ех |
оказывается |
больше |
||||||
разности |
э. д. с , наведенной в обмотке w2 |
при отсутствии обмо |
||||||
ток |
Woci |
И |
Woc2. |
|
|
|
|
|
Нельзя считать законченными и поиски рационального при |
||||||||
вода следящих систем автоматической ориентации |
электрода. |
|||||||
Перспективна, по мнению автора, |
разработка рациональной |
конструкции сварочных автоматов, снабженных следящими сис темами с приводами различного типа. Наиболее интересными из них является автомат АСИД-Зм—МВТУ для аргоно-дуговой сварки неплавящимся электродом титана и дюралюминия ма
лых |
толщин 1 и автомат АСИ-4—МВТУ |
для сварки под флю |
сом |
внутренних кольцевых стыков2 (44, |
45, 52]. Исследованы |
также возможности создания автоматов с кулачковым (АС-19Р и АС-32Р) и с тросовым (AC-ЗІР) приводами, характеризую щихся простотой и компактностью, а также возможностью отда лить легкий сварочный мундштук от редуктора. Тросовый при вод позволяет вводить сварочную горелку внутрь изделия в любом пространственном направлении, в том числе и по лома ной линии.
Особый интерес представляет двухдвигательный дифферен циальный следящий привод3 , разработанный в МВТУ им. Бау мана. У обычного однодвигательного привода есть существен ный недостаток — при реверсе необходимо сначала тормозить,
а |
затем разгонять двигатель |
в противоположном направлении, |
на |
что уходит много времени, |
и тем больше, чем, мощнее при |
вод. Описываемый привод лишен этого недостатка. Валы обоих двигателей Ml и М2 вращаются непрерывно в противополож
ных направлениях. При отсутствии |
смещения стыка |
сигнала |
|
ошибки нет и скорости обоих валов |
одинаковы, |
т. е. соі = оо2 |
|
(рис. 23). Поэтому шестерня Ш, находящаяся в |
зацеплении с |
||
ними, неподвижна. При уходе стыка |
в сторону возникает |
сигнал |
ошибки, в результате чего скорость одного вала, например пер
вого о)Ь возрастает, |
а другого |
на такую |
же величину Асо умень |
||||
шается. Появляется |
разностная скорость |
со3, которая заставляет |
|||||
1 В разработке |
и изготовлении |
автомата |
АСИД-Зм |
принимали |
участие |
||
A. П. Игошин, А. Д. Наседкин, В. С. Строганов. |
|
|
|
|
|||
2 В разработке |
и |
изготовлении |
автомата |
|
АСИ-4 |
принимали |
участие |
B. М, Макаров, А. Д. Наседкин, А. П. Игошин, |
А. Г. Каюмов, В. О. Шефель. |
||||||
3 Л ь в о в Н. С , А р т е м е н к о |
И. Н. Авторское свидетельство № 263275 |
||||||
(БИ № 30, 1969). |
|
|
|
|
|
|
|
Of
Рис. 23. Функциональная схема следящей системы с дифференциальным приводом:
Д — ратчик; УП — усилитель-преобразователь; |
УМ — усилитель |
мощности, Ml и М2 — |
электродвигатели; Т1 и Т2 — тахогенераторы; |
Ш — шестерня; |
Г — сварочная головка; |
С — свариваемый стык |
|
катиться шестерню Ш, а вместе с ней и сварочную горелку Г
всторону смещения стыка С.
Вописанной системе двигатели не реверсируются, поэтому минимальна инерционность привода, суммарная мощность обоих двигателей и усилителя мощности меньше, чем в системе с однодвигательным приводом. В целом привод компактен и легко управляем.
Неоднократно делались попытки использовать в системах автоматизации направления электрода по стыку средств телеви зионной техники. В одной из таких систем изображение зазора в стыке, просвечиваемого с обратной стороны листов, проекти руется на передающую камеру, которая закреплена на свароч ной головке впереди электрода. После необходимых преобразо ваний в усилителе-формирователе и логическом устройстве об разуется сигнал рассогласования, управляющий через релейный усилитель двигателем, корректирующим положение сварочной головки относительно стыка [18]. Заметим, однако, что система реализуема лишь при возможности размещения источника под свариваемыми листами, а работоспособна только при сохране нии зазора в стыке и отсутствии подкладок или защиты с об ратной стороны шва, что имеет место далеко не всегда. Целесо образность реализации такой системы сомнительна и с экономи ческой точки зрения.
В ЦНИИТС разработана система для сварочного |
автомата |
|
«Нептун», предназначенного для сварки неплавящимся |
электро |
|
дом. В ней использована телевизионная камера |
с видиконом |
|
ЛИ-405М и германиевым фильтром, выделяющим |
инфракрасный |
участок спектра. Система анализирует видеосигнал и формирует управляющее воздействие для двигателя, корректирующего по
ложение электрода относительно стыка с |
погрешностью не бо |
лее 0,7 мм на скоростях сварки 10—40 міч |
[13]. |
Комбинированные системы ориентации электрода относи тельно изделия- На отечественных заводах широко используют
аппараты АБС, имеющие два привода на трехфазных электро двигателях, с помощью которых сварочная головка может пере мещаться в вертикальном и горизонтальном направлениях. Уп равляются они от кнопок. Горизонтальный привод используют обычно для корректирования положения электрода относительно стыка в поперечном направлении. Вертикальный привод служит для регулирования режима дуги изменением высоты подъема
головки над изделием.
Под руководством автора разработана автоматизирую щая приставка АП-2 к аппа рату АБС, обеспечивающая автоматическое направление сварочной головки по стыку и поддержание заданной длины
Рис. |
24. |
Комбинирован |
Рис. 25. |
Пневматическое |
уст |
|
|
ный |
датчик |
ройство |
для |
автоматической |
|
|
|
|
стабилизации |
длины дуги |
||
дуги. |
В |
приставке два |
узла — комбинированный |
датчик |
(рис. 24) и усилитель-преобразователь. Комбинированный дат чик смонтирован на подвеске /, которая крепится на электрододержателе аппарата. Он состоит из следящего индукционного датчика 2, контролирующего положение свариваемого стыка, электроконтактного датчика 3, контролирующего высоту поло жения мундштука над свариваемым изделием, светоуказателя 4 и светового индикатора 5.
Следящая система построена по схеме с известной структу рой, на выходе она имеет ЭМУ и электродвигатель постоянного тока [52], установленный на тележку аппарата взамен имеюще гося трехфазного двигателя. Таким образом, автоматическая коррекция положения электрода в поперечном относительно
стыка направлении осуществляется перекатыванием всего аппа рата по балке. Система стабилизации длины дуги — релейная. Датчик 3 этой системы закреплен на оси поворотного рычага датчика 2. При подъеме или опускании поверхности изделия рычаг датчика 2 поворачивается и замыкает один из контактов датчика 3, в результате чего включается и работает двигатель вертикального перемещения головки аппарата, пока переклю чающий рычаг датчика 3 вновь не займет среднее положение между контактами.
Описанная система не только обеспечивает ориентацию элек трода относительно стыка по двум координатам, но и сохраняет свою чувствительность неизменной, так как в ней высота поло жения следящего датчика над свариваемым изделием оказыва ется стабилизированной. На работе датчика следящей системы благоприятно сказывается также и то, что сам он непосредст венно не соприкасается с изделием. В модернизированном ва рианте приставки следящая система построена на импульсношаговом принципе. Это позволило отказаться от двигателя постоянного тока и использовать тот трехфазный двигатель, ко торый имеется на тележке аппарата.
Неизменное положение мундштука над свариваемой поверх ностью легко обеспечить с помощью различных средств. Ука жем только на оригинальное и простое устройство, созданное в ВНИИЭСО для поддержания заданной длины дуги при сварке в защитных газах с пневматическим измерительным элементом типа сопло—заслонка '. Сварочный мундштук 1 (рис. 25) за креплен в верхней части внутреннего сильфона 2, который вме сте с другим большего диаметра наружным сильфоном 3, рас положенным концентрично с ним, образует герметичную по лость. Нижняя часть наружного сильфона укреплена на каретке сварочного аппарата 4. При отсутствии давления в камере мундштук находится в нижнем положении. При подаче давле ния р в камеру сильфоны удлиняются и головка поднимается, а вместе с ней и сопло датчика 5. Величина зазора в сопле h, а следовательно, и положение мундштука / над свариваемым из делием могут быть заданы давлением р. Таким образом, при сварке сварочный мундштук находится во взвешенном состоя нии, автоматически поддерживая заданную длину дуги /э.
Для сварки угловых швов создано устройство с двумя вза имно перпендикулярными соплами и мембранными исполнитель ными механизмами, стабилизирующее длину дуги путем пере мещения сварочной головки по биссектрисе угла2 . Для работы систем используется защитный газ или сжатый воздух. Особен-
1 С м и р н о в |
В. В. и Г р и н б е р г К. С. Авторское свидетельство |
№ 223227 (БИ № 24, 1968). |
|
2 С м и р н о в |
В. В., Ф о м и н Ю. В. и С у д ь и н А. П. Авторское свиде |
тельство № 228194 |
(БИ № 24, 1970). |
ностью систем стабилизации с пневматическим датчиками, раз работанных во ВНИИЭСО, является широкое использование элементов универсальной системы промышленной автоматики (УСЭППА), что упрощает проектирование и реализацию уст ройств [75].
Усложнение конфигурации изделий вызывает необходимость разработки комбинированных систем, автоматически обеспечи
вающих заданную ориентацию |
электрода относительно изделия |
|||
и стабилизацию параметров процесса. |
|
|
||
Особое значение, |
например, |
имеет |
поддержание |
постоянст |
ва скорости сварки |
и скорости |
подачи |
при сварке |
проволокой |
малого диаметра.
Для стабилизации скорости двигателя может быть исполь зована простая схема. Известно, что в качестве устройства, реагирующего на скорость вращения, используют центробежные регуляторы с коммутирующим якорь двигателя контактом. В простом устройстве 1 с целью облегчения условий работы кон такта и расширения пределов изменения нагрузки, при которых скорость может сохраняться неизменной, применено нелинейное сопротивление типа лампы накаливания Л, шунтирующее кон такт В регулятора, в сочетании с вентилем Д, шунтирующим якорь двигателя и включенным встречно приложенному напря жению (см. рис. 8, в).
При аргоно-дуговой сварке стыков с замкнутыми контурами произвольной конфигурации, например, необходимо поддержи вать постоянной линейную скорость сварки и направление по дачи присадочной проволоки по касательной к контуру. Хорошее решение этой задачи можно получить при использовании жест ких шаблонов.
Подавать присадочную проволоку по касательной к направ лению стыка особенно необходимо при глубокой его разделке. Обеспечить постоянство угла подачи проволоки при сварке кри волинейных швов на плоскости можно с помощью устройства, в котором механизм подачи шарнирно связан со сварочной го релкой 2 .
Устройство состоит из сварочной горелки СГ (рис. 26), узла подачи присадочной проволоки, привода поворота его относи тельно оси горелки на двигателе МЗ и потенциометрического дат чика углового положения Дф. С помощью двух приводов на двигателях Ml и М2 узел перемещается в основном направле нии сварки и в поперечном, при этом ось горелки совмещается с осью свариваемого стыка. При работе обеих систем, т. е. при наличии кривизны стыка с тахогенераторов 777 и ТГ2 снимаются напряжения, пропорциональные скоростям сварки Vc и попереч ного перемещения Vx. В делительно-функциональном устройстве
1
2
О н а ц е в и ч М. А. Авторское свидетельство № 109358 (БИ № 10, 1957). Ф о м и н В. В. Авторское свидетельство № 191711 (БИ № 4, 1967).