RU2161085C1

RU2161085C1 - Electron-beam welding control system

Info

Publication number: RU2161085C1
Application number: RU2000105484/02A
Authority: RU
Inventors: С.В. Чуклинов; С.И. Глазов; В.В. Обознов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Авиационные технологии"
Priority date: 2000-03-06
Filing date: 2000-03-06
Publication date: 2000-12-27

Abstract

FIELD: automated control complex of vacuum welding facilities using electron- beam guns. SUBSTANCE: system has two electron-beam guns with power units to provide setting of their operation parameters coupled with device to control operating parameters of electron beams of both guns. System includes also device to control gun displacement mechanisms and coordinate table displacement mechanism. At least one article to be welded is placed on coordinate table. System provides preset operating parameters of electron gun. Welding by means of two guns simultaneously cuts down welding time, makes it possible to weld large- size articles from different points by two guns, decreases skewing of seam in welded articles and deformation of article and seam, as deformation of welded articles and weld seam is reduced owing to symmetrical displacement of both guns relative to reference point or plane. EFFECT: improved accuracy and quality of welding of articles of complex configuration, i.e. articles with complex profile of weld seam. 5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к автоматизированному комплексу управления технологическим процессом вакуумной сварки с использованием электронно-лучевых пушек. The invention relates to an automated control system for the technological process of vacuum welding using electron beam guns.

Система может найти использование при высокоточной сварке объемных изделий сложных сечений, крупногабаритных тел вращения до 3200 мм в диаметре и длиной до 2000 мм, изделий из жаропрочных титановых, алюминиевых, медных и т.п. сплавов. The system can find use in high-precision welding of volume products of complex sections, large-sized bodies of revolution up to 3200 mm in diameter and length up to 2000 mm, products from heat-resistant titanium, aluminum, copper, etc. alloys.

Предшествующий уровень техники
Известна система управления электронно-лучевой сваркой с использованием электронно-лучевой пушки, содержащая аппаратуру, обеспечивающую автоматическое изменение тока фокусировки потока электронов. Аппаратура включает контур для мониторинга отклонения напряжения на катоде и автоматическое изменение тока линзы, предназначенной для фокусировки луча. Система содержит средства регулирования напряжения питания, тока фокусирующей линзы и тока луча. US 5773784 A B 23 K 15/02, 30.06.98.State of the art
Known control system for electron beam welding using an electron beam gun, containing equipment that automatically changes the focusing current of the electron flow. The equipment includes a circuit for monitoring the voltage deviation at the cathode and automatic change of the current of the lens intended for focusing the beam. The system includes means for regulating the supply voltage, focusing lens current and beam current. US 5773784 AB 23 K 15/02, 06/30/98.

Известна также система управления электронной пушкой, содержащая регулируемый источник питания, который подает ток на электронную пушку, блок обратной связи, управляющий источником питания в зависимости от напряжения ускорения электронов. US 4684782 A B 23 K 15/00, 04.08.87. Also known is an electron gun control system containing an adjustable power source that supplies current to the electron gun, a feedback unit that controls the power source depending on the electron acceleration voltage. US 4,684,782 A B 23 K 15/00, 08/04/87.

Известна система, предназначенная для обеспечения глубокого проникновения потока электронов во время сварки. Процесс слежения за проникновением потока при повторяющихся отклонениях пушки от номинального положения позволяет повысить качество сварки. Для этого в процессе сварки образец разбивают на несколько зон, например три. При этом изменяют плотность нагрева в зонах, что увеличивает качество сварного шва. US 5151571 A, B 23 K 15/00, 29.09.92. A known system designed to provide deep penetration of the electron flow during welding. The process of tracking the penetration of the stream with repeated deviations of the gun from the nominal position allows you to improve the quality of welding. For this, during the welding process, the sample is divided into several zones, for example, three. At the same time, the heating density in the zones is changed, which increases the quality of the weld. US 5151571 A, B 23 K 15/00, 09/29/92.

Известна система мониторинга и управления инженерным оборудованием объекта, в том числе мониторинга технологическим процессом. Система содержит устройства ввода-вывода, связанные с датчиками контроля параметров, контроллеры, связанные со средствами ввода-вывода. Процессор предназначен для мониторинга и управления узлами объекта контроля RU 2133490 C 1, G 05 B 15/00, 23/00. A known system for monitoring and controlling the engineering equipment of an object, including process monitoring. The system contains input-output devices associated with parameter monitoring sensors, controllers associated with input-output means. The processor is designed to monitor and control the nodes of the control object RU 2133490 C 1, G 05 B 15/00, 23/00.

Наиболее близкой по технической сущности заявленной системе управления процессом электронно-лучевой сварки является система для управления процессом сварки, при котором измеряют параметры луча, в частности диаметра электронного луча и автоматически фокусируют электронный луч во время сварки. Система содержит электронно-лучевую пушку, связанную с энергоблоком для создания электронного луча, подключенным к контроллеру, предназначенному для управления сваркой, энергоблок для фокусирования электронного потока, предназначенный для управления фокусирующим током, протекающим по фокусирующей катушке, установленной в зоне электронного луча. Система включает отклоняющую катушку, также установленную в зоне электронного луча и связанную с энергоблоком для управления отклонением луча, указанные энергоблок для управления фокусированием и контроллер связаны с компьютером для управления сваркой, соединенным с блоком памяти, на вход которого поступают данные о профилируемой форме потока электронов (US 5483036 A, B 23 K 15/00, 09.01.96). Closest to the technical nature of the claimed system for controlling the process of electron beam welding is a system for controlling the welding process, in which measure the parameters of the beam, in particular the diameter of the electron beam and automatically focus the electron beam during welding. The system comprises an electron beam gun connected to an electron beam generating unit connected to a controller for controlling welding, an electron beam focusing unit for controlling the focusing current flowing through the focusing coil mounted in the area of the electron beam. The system includes a deflection coil, also installed in the area of the electron beam and connected to the power unit for controlling the deflection of the beam, these power units for controlling focus and the controller are connected to a computer for controlling welding connected to the memory unit, the input of which receives data on the profiled shape of the electron flow ( US 5483036 A, B 23 K 15/00, 01/09/96).

Известная система не обеспечивает сварки больших объемных деталей и габаритных изделий, поскольку процесс сварки осуществляют из одной исходной точки, а следовательно, при перемещении луча в зоне сварки будет иметь место перекос свариваемых частей и частей изделий, не прошедших сварку. The known system does not provide welding of large bulk parts and dimensional products, since the welding process is carried out from one starting point, and therefore, when moving the beam in the welding zone, there will be a skew of the parts to be welded and parts that have not been welded.

Кроме того, в известной системе не учитывается фактор перемещения не только луча, но и перемещения изделия относительно луча, возможность контроля положения луча и контроля за перемещением изделия повышает качество сварки за счет оптимального перемещения луча и изделия в процессе сварки. In addition, the known system does not take into account the factor of movement of not only the beam, but also the movement of the product relative to the beam, the ability to control the position of the beam and control the movement of the product improves the quality of welding due to the optimal movement of the beam and the product during welding.

Техническим результатом заявленной системы является повышение точности и качества сварки изделий сложной конфигурации, то есть изделий со сложным и протяженным профилем сварного шва. Система позволяет обеспечить заданные технологические параметры сварки в условиях вакуума, отследить такие параметры работы электронной пушки как ток луча, ток фокусирующей линзы, ток бомбардировки. Система обеспечивает отклонение луча во взаимоперпендикулярных направлениях, контролирует работу двух электронно-лучевых пушек, имеющих разные исходные точки в начале сварки. Проведение сварки одновременно двумя пушками позволяет сократить время сварки. The technical result of the claimed system is to increase the accuracy and quality of welding of products of complex configuration, that is, products with a complex and extended profile of the weld. The system allows you to provide the specified technological parameters of welding in a vacuum, to track such parameters of the electron gun as the beam current, focusing lens current, bombardment current. The system provides beam deflection in mutually perpendicular directions, controls the operation of two electron-beam guns having different starting points at the beginning of welding. Welding simultaneously with two guns allows to reduce welding time.

Возможность сварки крупногабаритного изделия с разных исходных точек от двух пушек уменьшает перекос шва свариваемых изделий, что уменьшает деформации изделия и шва при симметричности перемещения обеих пушек относительно опорной точки (оси, плоскости и т.п.) и равномерности перемещения относительно друг друга. Технический результат достигается тем, что в системе управления процессом электронно-лучевой сварки, содержащей первую электронно-лучевую пушку с первым энергоблоком, предназначенным для обеспечения заданных параметров работы указанной пушки и связанным с устройством управления параметрами электронного луча, введены вторая электронно-лучевая пушка со вторым энергоблоком, предназначенным для обеспечения заданных параметров работы указанной пушки и связанным с указанным устройством управления параметрами, выполненным с возможностью управления параметрами работы электронных лучей первой и второй электронно-лучевых пушек. Устройство управления механизмами перемещения узлов системы связано с устройством управления параметрами электронных лучей первой и второй указанных пушек. Кроме того, система содержит координатный стол для установки, по меньшей мере, одного свариваемого изделия, указанный стол имеет механизм перемещения, выполненный с возможностью перемещения координатного стола вокруг оси A, и прямолинейного перемещения по оси X параллельно плоскости стола. Кроме того, система содержит механизмы перемещения первой и второй указанных пушек, выполненные с возможностью перемещения параллельно плоскости координатного стола соответственно по осям Y и P и по осям Y и P. The ability to weld a large-sized product from different starting points from two guns reduces the skew of the weld of the welded products, which reduces the deformation of the product and the seam when the symmetry of the movement of both guns relative to the reference point (axis, plane, etc.) and uniform movement relative to each other. The technical result is achieved by the fact that in the control system of the electron-beam welding process containing the first electron-beam gun with the first power unit, designed to provide the specified operating parameters of the specified gun and associated with the control device of the parameters of the electron beam, a second electron-beam gun with a second power unit designed to provide specified operating parameters of the specified gun and associated with the specified device control parameters, made with the possibility th control parameters of the electron beams of the first and second electron-beam guns. The control device for the mechanisms of movement of the nodes of the system is associated with a device for controlling the parameters of the electron beams of the first and second specified guns. In addition, the system includes a coordinate table for installing at least one welded product, said table has a movement mechanism configured to move the coordinate table around axis A, and to move linearly along the X axis parallel to the plane of the table. In addition, the system contains mechanisms for moving the first and second of these guns, made with the possibility of moving parallel to the plane of the coordinate table, respectively, along the axes Y and P and along the axes Y and P.

Указанные механизмы перемещения связаны с устройством управления механизмами перемещения узлов системы через соответствующие блоки электроприводов. These movement mechanisms are associated with a device for controlling the movement mechanisms of the system nodes through the corresponding blocks of electric drives.

Система также снабжена датчиками положения, установленными вдоль указанных осей перемещения указанных механизмов перемещения узлов системы и предназначенными для подачи сигналов о положении перемещаемых узлов системы в указанное устройство управления механизмами перемещения и в устройство управления параметрами электронных лучей. The system is also equipped with position sensors installed along the indicated axes of movement of the indicated mechanisms of movement of the nodes of the system and designed to send signals about the position of the moved nodes of the system in the specified device for controlling the mechanisms of movement and in the device for controlling the parameters of electron beams.

На фиг. 1 представлена функциональная схема заявленной системы управления процессом электронно-лучевой сварки с устройством управления механизмами перемещения узлов системы и устройства управления параметрами электронных лучей. На фиг. 2 представлена функциональная схема установки электронных пушек в камере, на фиг. 3 - пример изменения тока луча от времени в процессе сварки. Система содержит устройство 1 для управления механизмами перемещения в виде устройства числового программного управления. Устройство 1 предназначено для управления перемещения узлов системы в том числе каждой из электронных пушек 5₁ и 5₂ для управления перемещениям изделия при операции загрузки/выгрузки изделия из вакуумной камеры 3 для управления процессом вакуумирования, а также для управления перемещением внешней станины 7. Устройство 2 управления параметрами электронных лучей предназначено для управления электронно-лучевым оборудованием и может одновременно управлять по меньшей мере двумя энергоблоками 31₁ и 31₂ электронно-лучевых пушек 5₁ и 5₂.In FIG. 1 is a functional diagram of the claimed system for controlling the process of electron beam welding with a device for controlling mechanisms for moving the nodes of the system and device for controlling the parameters of electron beams. In FIG. 2 is a functional diagram of the installation of electronic guns in a chamber; FIG. 3 is an example of a change in the beam current from time to time during the welding process. The system comprises a device 1 for controlling movement mechanisms in the form of a numerical control device. The device 1 is designed to control the movement of the nodes of the system including each of the electronic guns 5 ₁ and 5 ₂ to control the movement of the product during the operation of loading / unloading the product from the vacuum chamber 3 to control the vacuum process, as well as to control the movement of the external frame 7. Device 2 control parameters of electron beams is designed to control electron beam equipment and can simultaneously control at least two power units 31 ₁ and 31 ₂ electron beam guns 5 ₁ and 5 ₂ .

Устройство 2 формирует в процессе сварки аналоговые сигналы тока электронного луча, тока фокусирующей линзы (фокусирующей катушки), тока бомбардировки (тока нагрева катода), а также тока отклонения электронного луча по двум заданным осям (в том числе взаимно перпендикулярным осям), указанные сигналы поступают из устройства 2 на соответствующие входы энергоблоков 31₁ и 31₂.Device 2 generates during the welding process analog signals of the electron beam current, focusing lens current (focusing coil), bombardment current (cathode heating current), and the electron beam deflection current along two predetermined axes (including mutually perpendicular axes), these signals arrive from device 2 to the corresponding inputs of power units 31 ₁ and 31 ₂ .

Ток электронного луча и ток фокусировки каждый предоставляет собой некую функцию от позиции (положения) луча на сварочном шве в процессе сварки и от времени протекания сварки. The current of the electron beam and the focusing current each provides a certain function of the position (position) of the beam on the weld during the welding process and the time of welding.

Обычно эти функции имеют вид ломаной линии, как показано на фиг. 3. Typically, these functions are in the form of a broken line, as shown in FIG. 3.

Система для реализации указанных функций управления параметрами электронных лучей осуществляет также измерение в режиме реального времени сварки позиции луча по 6 координатам P, Q, X, Y, Z, A, посредством датчиков, установленных в зонах перемещения по соответствующей оси (фиг. 2), измеряет скорость перемещения луча вдоль стыка сварочного шва и контролирует параметры каждого из энергоблоков. The system for implementing the indicated functions for controlling the parameters of electron beams also measures in real time the welding position of the beam in 6 coordinates P, Q, X, Y, Z, A, by means of sensors installed in the areas of movement along the corresponding axis (Fig. 2), measures the speed of the beam along the joint of the weld and controls the parameters of each of the power units.

Вакуумная камера 3, содержит координатный стол 4 с вращателями (не показаны), на который устанавливают свариваемые изделия. Координатный стол 4 (фиг. 2) имеет механизмы 2-х координатного перемещения в плоскости по оси X и механизмы вращения координатного стола вокруг оси A, связанные с электропроводами 50₁ и 50₂. В вакуумной камере 3 установлены две электронные пушки 5₁ и 5₂ смонтированные, например, на соответствующих механизмах 6₁ и 6₂ перемещения, расположенные на противоположных сторонах координатного стола 4, симметрично относительно оси A координатного стола или плоскости, проходящей по указанной оси A перпендикулярно поверхности стола.The vacuum chamber 3 contains a coordinate table 4 with rotators (not shown), on which the welded products are installed. The coordinate table 4 (Fig. 2) has mechanisms of 2-coordinate movement in the plane along the X axis and the rotation mechanisms of the coordinate table around the axis A, associated with electric wires 50 ₁ and 50 ₂ . In the vacuum chamber 3 there are two electron guns 5 ₁ and 5 ₂ mounted, for example, on the corresponding movement mechanisms 6 ₁ and 6 ₂ , located on opposite sides of the coordinate table 4, symmetrically with respect to the axis A of the coordinate table or a plane running along the specified axis A perpendicular table surface.

В частном случае линия, на которой расположены пушки в камере, перпендикулярна указанной плоскости и оси координатного стола. In the particular case, the line on which the guns are located in the chamber is perpendicular to the indicated plane and the axis of the coordinate table.

Координатный стол 3 выполнен с возможностью выкатываться на внешнюю станину 7, размещенную около камеры со стороны подвижной крышки 8 камеры 3, соединенной с электроприводом (не показаны), связанным по входу 13 и выходу 11 с устройством 1 управления перемещением. The coordinate table 3 is made with the possibility of rolling out onto an external bed 7, located near the camera from the side of the movable cover 8 of the camera 3, connected to an electric drive (not shown), connected at the input 13 and output 11 with the movement control device 1.

Рабочий вакуум камеры составляет около 8•10^-5 мм рт. ст. и реализуется посредством вакуумной станции 9, связанной с вакуумной камерой 3, средства управления которой связаны с устройством 1.The working vacuum of the chamber is about 8 • 10 ^-5 mm Hg. Art. and is implemented by means of a vacuum station 9 associated with a vacuum chamber 3, the control means of which are connected with the device 1.

Система обеспечивает автоматическую загрузку и выгрузку изделий, размещаемых на координатном столе 3, установленном на внешней подвижной станине 7 с возможностью перемещения внутрь камеры 3 и из нее. The system provides automatic loading and unloading of products placed on the coordinate table 3 mounted on an external movable bed 7 with the ability to move in and out of the chamber 3.

Электроприводы, управляющие перемещением указанной станины, снабжены преобразователями управляющих сигналов, поступающих из устройства 1, в перемещение узлов системы. Блок электродов может быть реализован любым известным образом (например, см. RU 2029335 C1, G 05 B 19/18, 20.02.95). The electric drives that control the movement of the specified bed, equipped with converters of control signals coming from the device 1, in the movement of the nodes of the system. The electrode block can be implemented in any known manner (for example, see RU 2029335 C1, G 05 B 19/18, 02.20.95).

Блоки 50₁ и 50₂ электроприводов перемещения соответствующих пушек 5₁ и 5₂ и координатного стола связаны по шинам 13 и 15 с устройством 1 управления механизмами перемещения. Сигналы от датчиков положения по каждой из осей перемещения (не показаны), установленных по траектории движения узлов (оси перемещения), связаны по шинам 11, 16 с устройством 1 управления перемещением механизмов. Электронные пушки 5₁ и 5₂, установленные на механизмах перемещения 6₁ и 6₂, соответственно могут перемещаться по двум направлениям по осям Y и P к оси A и от оси A в камере и вдоль оси A на оси Z и Q соответственно. Механизмы 6₁ и 6₂ связаны соответственно с блоком 50₁ и 50₂ электроприводов, предназначенных для реализации перемещений координатного стола и электронных пушек. Блоки 50₁ и 50₂ управляются устройством управления 1 перемещением по шинам 13 и 15.Blocks 50 ₁ and 50 _{2 of the} electric movement of the respective guns 5 ₁ and 5 ₂ and the coordinate table are connected via tires 13 and 15 to the device 1 for controlling the movement mechanisms. The signals from the position sensors along each of the displacement axes (not shown) installed along the path of the nodes (displacement axes) are connected via buses 11, 16 to the mechanism displacement control device 1. The electron guns 5 ₁ and 5 ₂ mounted on the movement mechanisms 6 ₁ and 6 ₂ , respectively, can move in two directions along the Y and P axes to the A axis and from the A axis in the chamber and along the A axis on the Z and Q axes, respectively. Mechanisms 6 ₁ and 6 ₂ are connected respectively with the block 50 ₁ and 50 _{2 of} electric drives, designed to implement the movements of the coordinate table and electronic guns. Blocks 50 ₁ and 50 _{2 are} controlled by the control device 1 movement on the tires 13 and 15.

Измерение положения механизмов перемещения координатного стола и положения электронных пушек, которые косвенно также определяют позицию электронных лучей во время сварки, осуществляют с помощью датчиков положения (не показаны) по шести координатам X, Y, Z, P, Q, A, связанных по шинам 16 и 11 с устройством 1 управления механизмами перемещения для передачи сигналов о положении указанных узлов по указанным осям. The measurement of the position of the mechanisms of movement of the coordinate table and the position of the electron guns, which indirectly also determine the position of the electron beams during welding, is carried out using position sensors (not shown) at six coordinates X, Y, Z, P, Q, A, connected via buses 16 and 11 with a device 1 for controlling movement mechanisms for transmitting signals about the position of said nodes along said axes.

Устройство 2 управления параметрами электронного луча соответственно электронно-лучевой пушки 5₁ и 5₂ связано шинами 18, 20 и 21 с энергоблоками 31₁ и 31₂ для подачи сигналов управления параметрами электронных пушек, а шинами 22 и 17 - для получения сигналов о состоянии параметров электронного луча в процессе сварки. Система также включает датчик 51 вакуумного контроля за камерой, связанный по шине 11 с устройством 1 управления механизмами перемещения, который контролирует также давление в камере 3. Камера 3 подключена к вакуумной станции 9, связанной по шинам 12 и 14 с устройством 1 управления механизмами перемещения, по которым передают сигналы для управления процессом вакуумирования.Device 2 for controlling the parameters of the electron beam of the electron beam gun 5 ₁ and 5 _2, respectively, is connected by buses 18, 20 and 21 to power units 31 ₁ and 31 ₂ for supplying control signals for the parameters of the electron guns, and buses 22 and 17 for receiving signals about the state of the parameters electron beam during welding. The system also includes a camera control vacuum sensor 51 connected via a bus 11 to a movement mechanism control device 1, which also controls the pressure in the chamber 3. The camera 3 is connected to a vacuum station 9 connected via a tire 12 and 14 to a movement control device 1, which transmit signals to control the evacuation process.

Устройство 1 управления механизмами перемещения узлами системы представляет собой, как было указано выше, устройство числового программного управления и содержит блок 32 ввода-вывода данных, связанный с шинами 13 и 14 для подачи дискретных (цифровых) сигналов управления на блоки 50₁ и 50₂ электроприводов, на электропривод подвижной внешней станины 7, на датчики 30₁, 30₂ положения электронно-лучевых пушек 5₁ и 5₂ соответственно для приведения их в исходное положение и со средствами управления вакуумированием 9 вакуумной станции. Устройство 1 содержит блок ЦАП и АЦП преобразователей, предназначенный для преобразования цифровых сигналов управления устройства 1 в аналоговые сигналы, передаваемые по шине 15 на блоки 50₁ и 50₂ электроприводов для их управления и преобразования аналоговых сигналов, для управления механизмами перемещения по осям X, Y, Z, P, Q, A и датчиков положения; и обратно от них по шине 16 для осуществления контроля процесса сварки, также по шинам 16 фотодатчики положения (не показаны) указанных механизмов перемещения связаны с блоками 34 и 41 преобразования сигналов фотодатчиков в устройстве 1 и в устройстве 2 для контроля положения узлов.The device 1 for controlling the mechanisms of movement by the nodes of the system is, as indicated above, a numerical program control device and comprises a data input / output unit 32 connected to the buses 13 and 14 for supplying discrete (digital) control signals to the electric drive units 50 ₁ and 50 ₂ , to the electric drive of the movable external bed 7, to the sensors 30 ₁ , 30 _{2 of the} position of the electron beam guns 5 ₁ and 5 _2, respectively, to bring them to their original position and with vacuum control means 9 of the vacuum station. The device 1 contains a block of DACs and ADC converters designed to convert the digital control signals of device 1 into analog signals transmitted via bus 15 to blocks 50 ₁ and 50 of ₂ electric drives for their control and conversion of analog signals, for controlling movement mechanisms along the X, Y axes , Z, P, Q, A and position sensors; and back from them via bus 16 for monitoring the welding process, also along buses 16, position photo sensors (not shown) of the indicated movement mechanisms are connected to photo sensor signals converting units 34 and 41 in device 1 and device 2 for monitoring the position of nodes.

Блоки 31, 33 и 34 предназначены для вывода сигналов управления узлами системы и ввода сигналов контроля за перемещением узлов управления системы и других параметров и связаны с системной шиной 39 устройства 1. С шиной 39 также связан пульт оператора 37, соединенный шиной через средство связи 36, процессорное устройство 35, средство памяти 38, представляющее собой ОЗУ и ПЗУ для хранения программного обеспечения управления перемещением узлов заявленной системы и их контроля, связанные с шиной 39, контроллер 52 также связан с шиной 39 и предназначен для реализации указанных функций управления перемещением и контролем. Пульт оператора 37 может представлять монитор с клавиатурой, связанные через средство 36 с шиной 39. Blocks 31, 33 and 34 are intended for outputting control signals of the system nodes and inputting control signals for the movement of the system control nodes and other parameters and are connected to the system bus 39 of the device 1. The operator panel 37 is also connected to the bus 39, connected by a bus through the communication means 36, processor device 35, memory means 38, which is RAM and ROM for storing software for controlling the movement of nodes of the claimed system and their control associated with bus 39, controller 52 is also connected to bus 39 and is intended for Realization of the specified functions of movement and control. The operator console 37 may represent a monitor with a keyboard connected through a means 36 to the bus 39.

Устройство 2 управления параметрами электронных лучей содержит блок 43 ввода-вывода данных, связанный по шинам 17 и 18 с энергоблоками 31₁ и 31₂ для подачи дискретных сигналов управления параметрами электронно-лучевых пушек на энергоблоки 31₁ и 31₂ соответственно. Устройство 2 содержит блок ЦАП-АЦП, предназначенный для преобразования цифровых сигналов управления в аналоговые, передаваемые из устройства 2 по шинам 20 и 21 соответственно на энергоблоки 31₁ и 31₂, и для преобразования аналоговых сигналов контроля параметров энергоблоков 31₁ и 31₂, поступающих по шине 19 и 22 через блок 40 преобразователей ЦАП-АЦП в устройство 2. Блоки 43, 40 и 41 связаны с системной шиной 42 устройства 2. К системной шине также подключены дисплей 49 через контроллер 45 дисплея и контроллер 44, предназначенный для управления параметрами электронных лучей пушек 5₁ и 5₂ соответственно. Устройство 2 включает процессор 46, средство памяти 54, состоящее из ОЗУ и ПЗУ для хранения программного обеспечения. Блоки 46, 44, 54 и 45 связаны между собой и с блоками 43, 40 и 41 посредством системной шины 42.The electron beam parameters control device 2 comprises a data input / output unit 43 connected via buses 17 and 18 to power units 31 ₁ and 31 ₂ for supplying discrete control signals for electron beam gun parameters to power units 31 ₁ and 31 _2, respectively. The device 2 contains a DAC-ADC unit designed to convert digital control signals to analog, transmitted from the device 2 via buses 20 and 21 to power units 31 ₁ and 31 ₂ , respectively, and to convert analog control signals to the parameters of power units 31 ₁ and 31 ₂ received on the bus 19 and 22 through the block 40 converters DAC-ADC to device 2. Blocks 43, 40 and 41 are connected to the system bus 42 of device 2. The display bus 49 is also connected to the system bus through the display controller 45 and the controller 44, designed to control parameters electrons beams guns May ₁ and 5 _2, respectively. The device 2 includes a processor 46, a memory means 54, consisting of RAM and ROM for storing software. Blocks 46, 44, 54, and 45 are interconnected and with blocks 43, 40, and 41 via a system bus 42.

Система работает следующим образом. The system operates as follows.

На координатном столе 4 подвижной станины 7 закрепляют свариваемые изделия. Оператор посредством пульта 37 осуществляет перемещение станины внутрь вакуумной камеры 3 путем управления электроприводами подвижной станины 7 и подвижной крышки по шинам 13. Стол устанавливают внутри камеры, затем закрывают крышку 8, положение станины 7, крышки 8 и координатного стола контролируют посредством датчиков положения (не показаны) по шинам 11, связанным с блоком 32 устройства 1. После обработки программы загрузки изделия система переходит в режим вакуумирования камеры 3, для чего оператор по шине 14 передает сигнал включения средства 9 управления вакуумированием вакуумной станции. Датчик 51 контроля вакуумирования по шине 11 подает сигналы, по которым устройство 1 контролирует процесс вакуумирования. После того, как давление в камере 3 достигнет заданного значения, система приступает к осуществлению управления процессом сварки. Система начинает сварку, т.е. активизирует энергоблоки 31₁ и 31₂ в том случае, когда все механизмы перемещения находятся в исходной позиции. Приведение механизмов перемещения в исходную позицию может быть осуществлено оператором путем подачи сигналов управления перемещением на блоки электроприводов 50₁ и 50₂. При этом механизмы перемещения по всем осям X, Y, Z, A и P, Q будут работать до тех пор, пока не сработают датчики исходного положения (концевые выключатели). Иными словами, блоки 50₁ и 50₂ электроприводов будут перемещать узлы механизмов по указанным осям до тех пор, пока они не займут исходное положение. Например, блок 50₂ электроприводов будет перемещать координатный стол вокруг оси A, а механизм 6₂ перемещения второй электронной пушки 5₂ - по оси P и оси Q до тех пор, пока они не займут исходное положение. Поскольку устройство 1 связано с устройством 2 по шинам 56 и 57 и по шине 16 с датчиками положения механизмов, то устройство 2 также может контролировать положения узлов в процессе управления параметрами работы пушек.On the coordinate table 4 of the movable bed 7 fix the welded products. The operator, using the remote control 37, moves the bed inside the vacuum chamber 3 by controlling the electric drives of the movable bed 7 and the movable cover via the tires 13. The table is installed inside the camera, then the cover 8 is closed, the position of the bed 7, the cover 8 and the coordinate table is controlled by position sensors (not shown ) through the buses 11 connected to the unit 32 of the device 1. After processing the product loading program, the system switches to the vacuum mode of the chamber 3, for which the operator transmits the enable signal via the bus 14 and control means 9 the vacuum evacuation station. The sensor 51 control the evacuation of the bus 11 sends signals through which the device 1 controls the evacuation process. After the pressure in the chamber 3 reaches a predetermined value, the system proceeds to control the welding process. The system starts welding, i.e. activates power units 31 ₁ and 31 ₂ in the case when all the movement mechanisms are in the starting position. Bringing the movement mechanisms to the initial position can be carried out by the operator by applying movement control signals to the electric drive units 50 ₁ and 50 ₂ . In this case, the movement mechanisms along all axes X, Y, Z, A and P, Q will work until the sensors of the initial position (limit switches) work. In other words, the blocks 50 ₁ and 50 _{2 of the} electric drives will move the nodes of the mechanisms along the indicated axes until they occupy the initial position. For example, the electric drive unit 50 ₂ will move the coordinate table around the axis A, and the mechanism 6 _{2 for} moving the second electron gun 5 ₂ will move along the P axis and the Q axis until they take their initial position. Since device 1 is connected to device 2 via buses 56 and 57 and via bus 16 with position sensors of mechanisms, device 2 can also control the positions of nodes in the process of controlling gun operation parameters.

Как было указано выше, в системе предусмотрена программа, позволяющая управлять параметрами электронного луча в процессе сварки. As mentioned above, the system provides a program that allows you to control the parameters of the electron beam during the welding process.

График функции изменения тока луча в процессе сварки приведен на фиг. 3. По оси абсцисс указано время, по оси ординат - величина тока Y электронного луча. Из графика видно, что на интервале от 0 до t₁ ток увеличивают, затем на интервале t₁ - t₂ ток имеет постоянную величину, далее на интервале t₂ - t₃ ток уменьшают. Указанный график изменения тока электронного луча задают в программу заранее, при этом эмпирически выбирают тот или иной режим изменения тока в процессе сварки.A graph of the function of changing the beam current during the welding process is shown in FIG. 3. The time is indicated on the abscissa axis, and the current Y of the electron beam is indicated on the ordinate axis. The graph shows that in the interval from 0 to t _{1 the} current is increased, then in the interval t ₁ - t _{2 the} current has a constant value, then in the interval t ₂ - t _{3 the} current is reduced. The indicated schedule for changing the current of the electron beam is set in advance in the program, while one or another mode of changing the current during welding is empirically selected.

По каждому из управляемых параметров электронного луча соответственно для первой и второй пушки формируют функцию изменения параметра в процессе сварки, то есть аналогичный график функции. Как было указано выше, параметрами управления являются: ток луча, ток фокусирующей катушки (линза), форма и амплитуда развертки луча (токи отклоняющих катушек), ток нагрева катода (ток бомбардировки), скорость перемещения луча вдоль сварочного шва. Для каждого из указанных параметров формируют сигналы управления, подаваемые контроллером 44 через блоки 40 и 43 на энергоблоки 31₁ - 30₂ двух электронно-лучевых пушек 5₁ - 5₂ соответственно, по шинам 17, 20 и 21. Эти шины связаны с соответствующими узлами энергоблоков, предназначенными для управления вышеуказанными параметрами. Сигналы о положении луча и его параметров в процессе сварки поступают по шинам 17, 19, 22 и 16 в устройстве 2, которое также отслеживает и интервалы времени изменения параметров управления, т. е. интервалы t₀ - t₁, t₁ - t₂ и т.п. и осуществляет регулирование параметров в зависимости от положения луча, изделия и интервала времени.For each of the controlled parameters of the electron beam, respectively, for the first and second guns, a function for changing the parameter during the welding process is formed, that is, a similar function graph. As mentioned above, the control parameters are: beam current, focusing coil current (lens), beam sweep shape and amplitude (deflecting coil currents), cathode heating current (bombardment current), beam velocity along the weld. For each of these parameters, control signals are generated that are supplied by the controller 44 through blocks 40 and 43 to power units 31 ₁ - 30 _{2 of} two electron beam guns 5 ₁ - 5 _2, respectively, via buses 17, 20 and 21. These buses are connected to the corresponding nodes power units designed to control the above parameters. The signals about the position of the beam and its parameters during the welding process are received via buses 17, 19, 22 and 16 in the device 2, which also monitors the time intervals for changing the control parameters, i.e., the intervals t ₀ - t ₁ , t ₁ - t ₂ etc. and regulates the parameters depending on the position of the beam, product and time interval.

Система одновременно отслеживает и управляет электронными лучами обеих пушек, что позволяет производить сварку одновременно с двух противоположных сторон, уменьшает деформации, перекосы, внутренние напряжения в свариваемых изделиях сложных профилей и больших размеров. The system simultaneously monitors and controls the electron beams of both guns, which allows welding from two opposite sides at the same time, reduces deformations, distortions, internal stresses in welded products of complex profiles and large sizes.

Промышленная применимость
Система реализована на базе компьютерной системы AWS-850М-IBM PC/AT совместной с программным обеспечением стандартного обеспечения BIOS.Industrial applicability
The system is implemented on the basis of the AWS-850M-IBM PC / AT computer system together with standard BIOS software.

В качестве энергоблоков могут быть использованы известные, в том числе и описанный в прототипе, энергоблоки устройства управления параметрам и электронного луча, в частности, током электронного луча, током фокусирования, током отклонения выполнены аналогично прототипу для одной пушки. Блоки электроприводов, предназначенные для управления перемещением по различным координатным осям узлов системы, описаны, в RU 2029335 C1, G 05 B 19/18, 20.02.95. As power units can be used known, including those described in the prototype, the power units of the parameter control device and the electron beam, in particular, the electron beam current, focusing current, deviation current, are similar to the prototype for a single gun. Electric drive units designed to control movement along various coordinate axes of the system nodes are described in RU 2029335 C1, G 05 B 19/18, 02.20.95.

Приведенный пример осуществления заявленной системы не ограничивает возможные примеры реализации данной системы и ее узлов. The given example of the implementation of the claimed system does not limit possible examples of the implementation of this system and its nodes.

Claims

1. The control system of the process of electron beam welding, containing the first electron beam gun with a first power unit, a device for controlling the parameters of the electron beam and a device for controlling the mechanisms of movement of the nodes of the system, characterized in that the system is equipped with a second electron beam gun with a second power unit, the specified device parameter control is made with the ability to control the parameters of the electron beams of the first and second electron beam guns associated with power units of these ele Paramagnetic beam guns and movement mechanisms controller nodes associated with said system parameter control device.

2. The system according to claim 1, characterized in that it is equipped with a coordinate table with a movement mechanism for installing at least one welded product, made with the possibility of rotation of the coordinate table and its rectilinear movement.

3. The system according to claim 2, characterized in that it is equipped with mechanisms for moving the first and second electron beam guns, made with the possibility of moving parallel to the plane of the coordinate table.

4. The system according to claim 3, characterized in that the movement mechanisms are connected to a device for controlling the movement mechanisms through the corresponding electric drive units.

5. The system according to claim 4, characterized in that the system is equipped with position sensors associated with a device for controlling movement mechanisms and installed along the direction of movement of the system nodes.