Устройство управления напряжением при контактной сварке

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (50 4 В 23 К 11/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3830892/25-27 (22) 25.12.84 (46) 23.08.86. Бюл. N 31 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский институт технологии электрических машин малой мощности (72) P.Ñ.×óòêåðàøâèëè, Т.Ш.Месхидэе, Т.И.Квезерели и А.Л.Микеладзе (53) 621.791.763.037(088.8) (5e) Авторское свидетельство СССР

N - 742073, кл. В 23 К 11/24, 1980.

Анторское свидетельство СССР

У 761190, кл. В 23 К 11/24, 1980. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ

НАПРЯЖЕНИЕМ ПРИ КОНТАКТНОЙ СВАРКЕ, содержащее блок формирования команд управления исполнительными механизмами, блок коммутации сварочной цепи, блок питания, блок фазового управления, о т л и а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества сварного соединения путем обеспечения стабилизации действующего значения и плавного нарастания сварочного импульса при любой длительности процесса сварки, в устройство введены блок суммирующего счетчика и блок плавного нарастания управляющего импульса, а блок фазового управления выполнен в виде электрически соединенных соответствующим образом двух

RS-триггерон и одного счетного IKтриггера, мостового диодного выпрямителя, генератора пилообразного напряжения на биполярном транзисторе, двух аналоговых компараторов, трех элементов 2И-НЕ я элемента ЗИ-НЕ, при этом вход первого RS-триггера

„„SU „„1252102 А 1 является первым входом этого блока, который соединен с первым выходом блока формирования команд управления исполнительными механизмами, второй выход которого подключен к первому входу блока суммирующего счетчика, выполненного иэ счетных и кодирующих схем и многопозиционного переключателя, причем первым входом блока суммирующего счетчика является тактовый вход счетной схемы, вторым входом, соединенным с первым выходом блока питания, является общая точка информационных входов всех счетных схем, а выходом блока суммирующего счетчика, соединенным с входом второго RSтриггера блока фазового управления, являющимся его вторым входом, является выход многопоэиционного переключателя, входные цепи которого подключены к выходам кодирующих схем блока суммирующего счетчика, третьим входом блока фазового управления, соединенным с вторым выходом блока питания, является счетный вход IKтриггера, соединенный с входом мостового диодного выпрямителя, четвертым входом этого блока, соединенным с выходом блока плавного нарастания управляющего импульса, является вход элемента ЗИ-НЕ, выход которого, подключенный к входу блока коммутации сварочной цепи, является первым выходом блока фазового упранления, вторым выходом которого, соединенным с перным входом блока плавного нарастания управляющего импульса, является инверсный выход IK-триггера, а третьим выходом, соединенным с вторым входом блока плавного нарастания

1252102 управляющего импульса, является выход генератора пилообразного напряжения.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок плавного нарастания управляющего импульса содержит два биполярных и полевой транзисторы, два параплельно соединенных потенциометра, резистор, ди" од, конденсатор и аналоговый компаратор, при этом общая точка коллекторов биполярных транзисторов соединена с первой общей точкой потенциометров, эмиттер первого биполярного транзистора через резистор, а второго — через диод соединены с первым выводом конденсатора и первым злектИзобретение относится к контактной. сварке и может быть использовано в схемах управления током контактных сварочных машин, преимущественно при точечной сварке обмоточных проводов к ламелям коллектора.

Целью изобретения является повышение качества сварного соедичения путем обеспечения стабилизации действующего значения и плавного нарастания сварочного импульса, обусловленного прямолинейной характеристи-. кой разряда конденсатора, при любой длительности процесса сварки.

На фиг. 1 изображена схема устройства управления напряжением при контактной сварке; на фиг. 2 - схема блока фазового управления сварочным током и стабилизации его действующего значения и схема блока плавного нарастания управляющего импульса, на фиг. 3 — вариант выполнения блоков формирования команд управления испопнительными механизмами и суммирующего счетчика, на фиг. 4-6 — временные диаграммы напряжений в отдельных элементах блоков устройства в режиме сварки.

Устройство содержит (фиг. 1) блок

1 формирования команд управления исполнительными механизмами, блок 2 питания, обеспечивающий переменное (24 В) и стабилизированное постоянродом полевого транзистора, второй электрод и затвор которого подключены к первому входу аналогового компаратора, базе первого биполярного транзистора и выходу первого потенциометра, являющимся первым входом блока плавного нарастания управляющего импульса, вторым входом которого является второй вход аналогового компаратора, а выходом блока выход этого омпаратора, кроме того, выход второго потенциометра соединен с базой второго биполярного транзистора, а вторая общая точка потенциометров и второй вывод конденсатора подключены к нулевому выводу блока питания.

2 ное (15 В) напряжения, соединенный с блоком 3 суммирующего счетчика и блоком 4 фазового упранле% ния сварочным током и стабилизации его действующего значения. Последний соединен с блоком 5 плавного нарастания управляющего импульса и блоком 6 коммутации сварочного трансформатора.

В блок 4 фазового управления сва10 рочным током и стабилизации его действующего значения (фиг. 2) входят цепочка, состоящая из триггера 7, переменного резистора 8, конденсатора

9 (RS-цепь) и инверторов 10 и 11, 15 представляющая времязадающий узел длительности процесса сварки. Причем инвертор 11 соединен с входом I триггера 12, счетный вход которого соединен с диодом 13 через логический

20 элемент И-НЕ 14. Выпрямительный мост на диодах 15-18 соединен с генератором пилообразного напряжения, состоящим иэ транзистора 19, конденсатора

20 и резисторов 21-24 и соединенным

2 через резисторы 25 и 26 с входами операционных усилителей соответственно 27 и 28, работающих в режиме компаратора. Вторые входы операционных усилителей 27 и 28 соединены через

30 резисторы 29 и 30 с переменными резисторами 31 и 32. Резисторы 31 и 32 соединены соответственно с переменными резисторами 33 и 34, конденса1252102 тором 3, резисторами 36 и 37 и стабилитроном 38. Выходы компараторов

27, 28 и триггера 39 соединены через логические элементы 2И-НЕ 40 и 41 с логическим элементом 2И-HE 42. Логический элемент ЗИ-HE 43, являющийся модулятором, соединен с триггером

12, логическим элементом 2И-НЕ 42 и с выходом компаратора 44 блока 5

1О плавного нарастания управляющего импульса. Блок 5 плавного нарастания управляющего импульса состоит иэ конденсатора 45, заряженного до уровня напряжения, определяемого цепочкой, состоящей иэ потенциометра

46, резистора 47, транзистора 48, резистора 49. Нижний предел разряда конденсатора 45 регулируется цепочкой, состоящей иэ потеьциометра 50, резистора 51, транзистора 52, диода

53 и резистора 54. Конденсатор 45 через полевой транзистор 55,,резистор 56, которые стабилизируют ток разряда, соединен с входом компаратора 44, второй вход которого соеди25 нен с коллектором транзистора 19 блока и.

Блоки 1 и 2 соединены с блоком

3. Блок 1 связан с блоком 4 через триггер 7, блок 2 — через диоды 13 и 15- 18, а блок 3 — через триггер

39. Блок 4 соединен двумя выходами с блоком 5 через компаратор 44, а через выход элемента ЗИ-НЕ 43 - с выходом блока 6. 35

Блок 1 формирования команд управления исполнительными механизмами (фиг. 3) является связующим блоком между конечными выключателями "Сварка", "Стоп", "Счет" и блоками 3 и 4, 40 т.е. он формирует сигналы и защищает схему управления от прохождения помех. Блок 3 суммирующего счетчика отсчитывает количество свариваемых точек, а также определяет режимы 45 сварки (т.е. сварка первых трех или четырех ламелей коллектора идет повышенным током, так как электроды еще холодные, а остальных — пониженным током, что улучшает качество 50 сварной точки) путем установки многопоэиционного переключателя, подключенного на входы RS-триггера 39. С блока 2 питания поступает стабилизированное напряжение (+15 В) íà S- i5 входы счетчиков С 1 блока 3. Управление напряжением при контактной сварке с выхода элемента ЗИ-НЕ 43 сводится к иэмЕнению угла отпирания симистора в блоке 6, коммутирующего сварочный трансформатор.

Устройство работает следующим образом.

При пуске установки происходит опускание сварочных электродов, в конце хода которых замыкаются конечные выключатели "Сварка" и "Счет", т.е. сигналы с блока 1 поступают на блоки 3 и 4. Ha S-вход триггера

7 блока 4 поступает уровень логической "1", он перебрасывается и на прямом выходе появляется положительный уровень напряжения (+15 В).

Этот уровень через RS-цепочку 8 и 9, инверторы 10 и 11 и триггер 12 поступает на элемент ЗИ-НЕ 43, что обеспечивает выполнение сварки в течение нормированного времени, определяемого параметрами RS-цепочки 8 и 9.

При включении в цепь синусоидального напряжения трансформатора с ферромагнитным сердечником возможен случай, когда остаточный, сохранившийся от предыдущего включения, и вновь создаваемый переходным током магнитные потоки совпадают по знаку. Для устранения этого используют синхронный контактор включения сварочной машины, который обычно работает так, что начало сварки приходится на полупериод одной определенной полярности, а конец - на полупериод обратной полярности. Поэтому остаточный и вновь создаваемый магнитные потоки имеют противоположные знаки, что способствует снижению максимального значения магнитного потока, при этом отсутствуют апериодические составляющие первичного тока.

Синхронным контактором в устройстве является симистор в блоке 6. Начало сварки приходится на положительный полупериод, а конец сварки — на отрицательный. Пррхолдение четного числа полуволн обеспечивается триггером 12, на вход синхронизации которого (C) подаются однополярные импульсы с частотой 50 Гц через диод 13 и элемент И-НЕ 14, а на выходы I и К состояния соответственно уровни логической "1" и логического "0" с выходов инверторов 1О и 11 и наоборот.

Для синхронного к напряжению сети включения сварочного тока предназначена связка диодный мост 15-18, минус которого подключен к нулевому потен12521Г) 2 с г>ере ченн»гх ре 3:>сторон напряжения

31 и 32, ко тс>рые в ч(cT(» < i> 1>(м(»ни>,!— лми 33 и 3 ->, ко> е(лто— билитрсп>ом 38 ki ре вистов

7 о(=ря. уют схему . ";> 1>«jlk!— (ллрк .. Пс>этому >lл входах

2 7 H 28 flpo>fcхс>) lит и >M>(!—

MIf p(! Hcтср ром 35, ста рами 36 и 3 за!1«и т(кл усилитcлей нение урони» напряжения со своим знаком. Унел«челне напряжен«я сети, например с I, ii<1 (), (фи> . k ) ир!ч!>О дит к ув -л >ч(нию устлновл(ч>ноги ранее сдвига фазы с (", — !, нл (f — !" ) по

< >

OT ifOItJC f>1 lX> к >I(kl>p> i;e »kf>i> С с Т>1 Т . с ..

»> ÃJ1а тельно, умельше>н!к влро >н >1 о T(>K;l и на — зв оборот, чтo обеспс-. Ин;>е г fto.«f ржание сларочног о -> ок.> нл:>лдлннокч у!> Вне.

Рс>г у>и>рован«с окл сli(lp!;11 >сущест†нля e T ÿ и ам(. .н(нис м >l > !>!»яж(.лил нл элдающелч Вх >дс,силитслей 27 и 28, 35 когда f>Q Вт»рой «ход по>(лсло— с браэное нл«ряж(:ние. IIp« этом с уве—

JIkf>k(Hi!(M н<>1>ря>:.C!!kfkf Сдвиг (I> k 31>f ходного имlг льс я ОтнОсит еле,нО i>Q!Ipkl— женил c(ти,вели «на Teя и наоборот "О (фиг. 4). Вначение регулиру .-мого нанряже>и!я опрсдс ляетсл ki: и -нс.>>ием величины переtfe f>«fix реэисторо>3 31, 33 и 32, 3 .

Для Обс с if( « зрктч <15

1IO>3»>1>1(>f k t»iM I Oi ОМ > Pe << 1<1 Ч(."f f»>POX .>IЛМС

ЛЕй И И, (Jl(;,у>(>1>1(< CО ПЕр .-ХОда »« НОМИнальнк и p«ж IM e k<;kp> >».спользуется триггер:39, который свя эан с блоком

5 сумм«р у»>1>1» го счетчика . В начале 50 сварки с«гиля с г>лока 3 (фиг. 3) поступает лл г;рямой нход триггера 39.

Управляющий импульс с элемента

2И-НВ 41 поступает на один иэ входов логического элемента ЗИ-HE 43, пред- 55 ставляющего собой модулятор. На другой вход этого элемента поступает сигнал с блока 5 плавного нлрастациалу источника, и гс нерлт:р пилообразного >>лпряжения, собранный нл транзисторе 19, конденсаторе 20 и реэисторлх 21-24 . Пилообразные импульсы на ныходе генс ратора по фазе совпада>(т с напряжением и!чтан>ще>ч сети, тлк клк нл диодный мост поступает переменное напряжение (24 В).

Пилообразное напряжение с ге>>с рлтора поступлет через резисторы 25 10 и 26 на од«н из задах>щ>чх входов операционных усилителей 27 и 28, работающих В режиме комплраторл, нл второй вход 1(с торьгх чер(.з ре 3«c Top>,f 29 и 30 поступает определенный уровень >5 нил упрл>>лл>(>11>е> О импульса, котО1>ый работает по тому же принципу, что и v 3(.ji регулирования тока сварки. На один задающий вход компарлтора 44 иоллется пилообрлэнос напряжение, > нл другой нход — напряжение конден-— сатора 45. В начальный момент конденсатор 45 заряжен, так клк на базу трлнэ> сторл 48 подается положительный потснциал с потенциометра 46.

Пр« этом потенциометр может быть связан (перем«ннь>м резистором 8 регулирования длительности процесса сварки длл того, чтобы при изменении длительности процессл сварки одноВрсменно менять уровень элряца конi>(нслторл >5 и получать плавное на-., ра-талие силы тока д >л !Ix>GC> длительности процесса сварки.

В Г >nêc испо 1! з(ллf>л с Ti>á«ë«эация т >К> разряда, что прин(дит к прямолинейному и:>меficl>ilK> нл>>ряжения при р;> ря;!е конд(нслторл ->5. Стабилиэация токл реяли:з,>(тся цеиочкои . полевой Tp;>k> Hc Top 55, реэист >р >6. Пред(г(if>>le fili;>If схс t ë даст Воэможность р i увир(>>3<1 Ti, ft«>xi>«lf Ilp(;je!I рлt>pBJkQ к(>1>деil(ятop;I 5 чер(<з í(j I e нциометр

>(), рс зис>ор >1 и трлн:з>>ст>зр 5>2, т. е. р(i уз!«ровать вр .»! р . >ряд,i,;> следо13 >TeI длительн >с ти проц(. с е;1 с!3<эрки В про>>,е . fax 0>,1 > 0 с .

>>lkf > необход«м;>ля защиты трлнзисторл 52 от пробоя по н(>пряжен!!ю. !

1одуллц!чя сигналов =лемс нтом ЗИНЕ 43 проис. ходит следующим образом.

При включении процес:сл сварки с и н в е р с н о г о >3!»f>(o J с> с т пает у-ровеиь логи>(ского 0 . При зтом транзистор 48 зл>н!рлется и конденсатор 45 начинает рлзряжа гься, спсдонательно, нл одном из задающих вх(>дон компара > с>рл 44 происходит ли«(<йное»><м(ньц>(н11(» кл г!ряжения > В тО

Время как нл нторой вход г>оступает и >л >образное н,>пряжение (фиг. 5 I>

У наilpkf>f(cf>H(разряда конденсатора 45, 1>„— пилообразное напряжение генерагорл, П вЂ” напряжение на выходе комплрлтора 44). На выходе компаратора полнляютс:л импульсы с постоянным у>чень»>е>чием угла сдвига фазы по отно1(>(ник> к напряжению питающей сети. Изменяющийся по фазе импульс модулирует(л в элементе ЭИ-HE 43 управляющим импульсом с элемента 42 ° который также поступает ня этот элемент (фиг.6).

1252102

При окончании сварки уровень логического "0" снимается с базы транзистора 48, так как на выходах инверторов 10 и 11 меняется сигнал на про.тивоположный, что приводит к переклю- g чению триггера 12, и на его инверсном выходе появляется уровень логической "1". Транзистор 48 отпирается и происходит заряд конденсатора 45 через резистор 49. При этом время 10 заряда меньше или соответствует времени подготовки к второму циклу сварки. Путем добавления нескольких узлов регулирования тока сварки можно добиться переключения режимов сварки по определенной программе.

Применение предлагаемого устройства благодаря возможности создания плавного нарастания управляющего импульса в любом диапазоне регучирования длительности процесса сварки позволяет обеспечить повышение качества формируемой сварной точки и устраняет выплеск металла из зоны сварки, что существенно повышает качество сварного соединения.

Предлагаемое устройство может обеспечить любой требуемый режим сварочного процесса и дает возможность установить оптимальный технологический режим сварки для различных типоразмеров изделий.

1252102

1252102

Составитель В.Ткаченко

Техред В. Кадар Корректор А.Зимокосов

Редактор И.Шулла

Заказ 4569/15 Тирах 1001 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

П роизводственно-полиграфическое предприятие, r.ухгород, ул.Проектная, 4