Материал: Управление электронно-лучевой сваркой

пропадании входного сигнала, имеющем место при движении над при­ хватками. Напряжение с интегратора через сумматор и усилитель мощ­ ности поступает в отклоняющую систему ОС электронно-лучевой пуш­ ки и управляет положением пучка относительно стыка свариваемого изделия.

Устройство работает в трех режимах: первоначальной установки пучка на стык соединения; автоматического слежения и записи про­ граммы стыка; сварки.

В первом режиме ключ S замкнут и напряжение на выходе инте­ гратора равно нулю. В этом случае ток в отклоняющей системе опреде­ ляется сигналом генератора и сигналом управляемого источника тока УИТ. С помощью последнего устанавливается пучок на стык сваривае­ мых деталей. Контроль установки может быть осуществлен по показа­ ниям индикаторного прибора ИПЬ С помощью индикаторного прибора ИП2 производится индикация отклонения пучка от оси электронно­ лучевой пушки.

Во втором режиме ключ S размыкается, и система переходит в состояние автоматического слежения. При включении рабочего движе­ ния свариваемых деталей отклонение стыка фиксируется регистрирую­ щим устройством РУ по току ОС. В качестве регистрирующего устрой­ ства применен самопишущий прибор с носителем информации на диа­ граммной ленте. Синхронизация движения ленты с перемещением свари­ ваемых деталей осуществляется устройством синхронизации УС.

В третьем режиме ключ S замыкается, и система оказывается в состоянии, аналогичном первому режиму. Свариваемое изделие и диа­ граммная лента самописца устанавливаются в начальное положение, включается рабочее движение деталей и диаграммной ленты, вводится сварочный ток и осуществляется сварка. В процессе сварки оператор с помощью УИТ осуществляет коррекцию положения пучка, добиваясь совмещения пера самописца с линией, полученной во время записи траектории. При стандартной ширине диаграммной ленты 120 мм обеспечивается удовлетворительная точность позиционирования пучка по стыку указанным способом.

Разработан комплект документации [115] и изготовлена опытная партия систем, которые внедрены в производство на ряде предприятий. На рис. 7.2 показан общий вид описанного устройства. Впервые в Рос­ сии была решена проблема промышленного использования системы слежения по стыку при электронно-лучевой сварке.

Опыт производственной эксплуатации систем слежения по стыку в составе электронно-лучевых установок СУЭЛС-ПМ, СУЭЛС-4М, УЭЛС-1 при сварке крупногабаритных конструкций подтвердил пра-

-блока записи и воспроизведения 4;

-исполнительного блока 5;

-блока фокусировки и анализа чувствительности 6.

Для определения положения стыка и фокусировки пучка приме­ няется метод синхронного детектирования, при котором используются сигналы первой и второй гармоники соответственно.

Сигнал с выхода интегратора И поступает на вход аналого­ цифрового преобразователя, выполненного по схеме следящего преоб­ разования. АЦП содержит компаратор К, тактовый генератор ТГ, схему совпадения &, счетчик импульсов СИ и АЦП. АЦП осуществляет пре­ образование аналогового сигнала в восьмиразрядный двоичный код. Цена младшего разряда в единицах отклонения пучка равна 0,04 мм.

Напряжение с выхода ЦАП через сумматор С и усилитель мощ­ ности поступает в отклоняющую систему ОС, которая перемещает пучок до совмещения со стыком сварного соединения.

Блок фокусировки и анализа чувствительности используется для контроля острой фокусировки электронного пучка и оценки работоспо­ собности системы слежения. Уровень второй гармоники контролирует­ ся по прибору ИП2.

Система работает в трех режимах: наведения пучка на стык и фокусировки; записи траектории стыка; воспроизведения.

Впервом режиме, за счет шунтирования интегратора И пере­ ключателем 5Ь сигнал на выходе И равен нулю, и, следовательно, сиг­ нал на выходе ЦАП также равен нулю. Наведение сканирующего пучка на стык осуществляется с помощью механизма перемещения или за­ дающего устройства ЗУ, которое устанавливает начальный ток откло­ няющей системы.

Врежиме записи траектории стыка переключатель S\ размыкает интегратор И, и система переходит в режим слежения. В блок запоми­ нания 4 поступает цифровая информация о положении стыка. Опера­ тивное запоминающее устройство емкостью 1024 байт выполнено на интегральных микросхемах К176РУ2.

Управление записью осуществляется с помощью блока управле­ ния 3, в состав которого входят датчик перемещения ДП свариваемых деталей, формирователь управляющих импульсов ФИ, счетчик адрес­ ных импульсов СА и устройство сброса УС.

Врежиме рабочего движения свариваемых деталей датчик пере­ мещения формирует импульсы, определяющие положение свариваемо­ го изделия, которые преобразуются формирователем импульсов в управляющие сигналы запрета, смены адреса и разрешения записи. Сигнал запрета поступает на схему совпадения &, обеспечивая посто-

янство информации на входе ОЗУ во время записи. Адресные импуль­ сы через счетчик адреса формируют адрес ОЗУ. Импульсы разрешения записи, сдвинутые во времени относительно адресных импульсов, по­ ступают на вход «Разрешение» ОЗУ.

Рис. 7.4. Функциональная схема вторично-эмиссионной системы слежения по стыку с блоком памяти

В режиме воспроизведения переключатель S2 устанавливается в соответствующее положение. При этом формирователь импульсов вырабатывает сигналы разрешения считывания информации из ОЗУ и записи в регистр Р, с выхода которого информация поступает в ЦАП.

В системе используется регистрирующее устройство РУ, в каче­ стве которого применен самопишущий прибор Н339. РУ позволяет наблюдать траекторию стыка в процессе записи и воспроизведения. Диаграммные ленты могут быть использованы в системе контроля качества сварки.

Конструктивно система реализована в виде двух блоков: измери­ тельно-преобразовательного блока (рис. 7.2) и блока памяти с устрой­ ством управления (рис. 7.3).

Испытания системы были проведены в производственных усло­ виях при сварке на электронно-лучевых установках СУЭЛС-IV и СУЭЛС-ИМ. Система внедрена в производство.

В тех случаях когда расстояние от пушки до поверхности свари­ ваемого изделия не является постоянным, должна осуществляться ав­ томатическая фокусировка. Как отмечалось в разд. 2.4, для автоматиче­ ской фокусировки можно использовать составляющие сигнала с часто­ тами 2coi ± ©2, где со! - частота сканирования по стыку; со2 - частота сканирования по фокусу. На рис. 7.5 изображена функциональная схе­ ма системы автоматического слежения по стыку и фокусировки [9]. Сигнал сканирования стыка лучом с частотой ©i формируется первым задающим генератором ЗГЬ имеющим частоту генерации 2©ь делите­ лем Д частоты на два, который через первый сумматор Zi поступает в отклоняющую систему ОС.

Сигнал сканирования фокуса создается модулятором М и фильт­ ром Ф и через второй сумматор Х2 подается в фокусирующую систему ФС. При этом на выходе модулятора формируется составляющая сиг­ нала с разностной частотой ©2 = (2©t + со2) - 2а>1} где 2©! + ©2 - частота генерации второго задающего генератора.

При выполнении условия ©] » ©2 во вторично-эмиссионном датчике возникают составляющие с боковыми частотами 2©i ± ©2. Од­ на из них с частотой 2©i + ©2 выделяется избирательным усилителем и детектируется синхронным детектором, на опорный вход которого поступает напряжение с генератора ЗГ2 с частотой 2©] + ©2. Далее на­ пряжение постоянного тока, пропорциональное величине расфокуси­ ровки пучка, через интегратор И, блок управления БУ и второй сумма­ тор поступает в фокусирующую систему.

Система слежения по стыку работает по принципу выделения первой гармоники. Работа системы в режимах записи траектории и сварки аналогична работе приведенных выше устройств. Дополнитель­ ным здесь является осуществление записи программы фокуса с помо­ щью ОЗУ2.