Устройство для регулирования сварочного тока

 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в сварочном оборудовании для регулирования режима сварки плавящимся электродом. Цель изоюретения - повышение точности регулирования режима сварки, что уменьшает разбрызгивание металла. Арифметический блок устройства дает постоянную частоту импульсов сварки плавящимся электродом. Одновременно частота контролируется датчиком коротких замыканий. Сигнал с датчика фильтруется, при этом выделяется стабилизированная частота импульсов, соответствующая задаваемой арифметическим блоком устройства. Интервалы следования импульсов запоминаются и поступают на вход дозатора энергии, который вводит дополнительный сигнал управления в арифметический блок устройства. Устройство содержит регулируемый источник энергии, датчик коротких замыканий, измерители тока и напряжения дуги, анализатор, блок сравнения, блок управления фазами, дозатор, арифметический блок и задатчики опорных величин. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к автоматике, предназначено для регулирования технологического процесса сварки и может быть использовано для точного регулирования процесса сварки.

Целью изобретения является повышение точности регулирования режима сварки.

На фиг.1 показана функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 функциональная схема арифметического блока; на фиг.3 функциональная схема дозатора; на фиг. 4 функциональная схема блока управления фазой; на фиг.5 анализатор.

Устройство для регулирования сварочного тока (см. фиг.1) состоит из источника 1 энергии, выход 2 которого соединен с измерителем 3 тока, а выход 4 соединен с входом 5 датчика 6 коротких замыканий. Вход 7 источника 1 энергии соединен с выходом 8 арифметического блока 9. Выходы 10 и 11 измерителя 3 подключены к входам 12 и 13 соответственно анализатора 14. Выходы 15 и 16 датчика 6 коротких замыканий связаны с входами 17 и 18 соответственно первого блока 19 сравнения, входы 20 и 21 которого соединены с задатчиками опорных величин τ_1min и τ_2max соответственно, а выходы 22 и 23, передающие сигналы τ₁ и τ₂, подключены к входам 24 и 25 блоков 26 и 27 управления фазами. Входы 28 и 29 блоков 26 и 27 управления фазами связаны с задатчиками опорных величин К_1зад и К_2зад. Выходы 30 и 31 блоков 26 и 27 подключены к входам 32 и 33 дозатора 34 для передачи сигналов τ_1расч и τ_2расч соответственно. Одновременно выходы 22 и 23 блока 19 сравнения соединены с входами 35 и 36 анализатора 14 и с входами 37 и 38 арифметического блока 9. Входы 39-42 арифметического блока 9 подключены к задатчикам опорных величин BI_зад, С, U_xx, f_зад, вход 43 подключен к выходу 44 анализатора 14, связанному с входом 45 дозатора 34 для передачи сигнала U₁, поступающего также в арифметический блок 9, вход 46 которого связан с выходом 47 дозатора 34 для передачи сигнала ΔU_p1, Δ U_p2. Выходы 48, 49 и 50 анализатора 14 подключены к входам 51, 52 и 53 соответственно дозатора 34 для передачи сигналов I₁, I₂, U₂. Входы 54 и 55 дозатора 34 соединены с задатчиками опорных величин E_1min и E_2min. C выходов 56 и 57 анализатора 14 снимаются управляющие сигналы L f(U₂) и W_nn F(U₂).

Арифметический блок 9 (см. фиг.2) содержит функциональный преобразователь 58, входы 37, 38 и 41 которого являются соответственно входами арифметического блока 9. Выход 59 функционального преобразователя 58 соединен с входом 60 сумматора 61, а выход 62 преобразователя 58 подключен к входу 63 второго блока 64 сравнения, вход 42 которого является входом арифметического блока 9, а выход 65 соединен с входом 66 сумматора 61, входы 39, 40 и 46 которого являются соответственно входами арифметического блока 9. Выход 67 сумматора 61 подключен к входу 68 третьего блока сравнения 69, вход 43 которого является входом арифметического блока 9, а выход 8 выходом арифметического блока 9.

Дозатор 34 (см. фиг.3) содержит умножитель фаз 70, входы 45, 51, 52 и 53 которого являются соответственно входами дозатора 34. Входы 32 и 33 умножителя 70 объединены соответственно с входами 32 и 33 формирователя 71 амплитудного сигнала и являются входами дозатора, а выходы 72 и 73 подключены соответственно к входам 74 и 75 четвертого блока сравнения 76, входы 54 и 55 которого являются входами дозатора 34, а выходы 77 и 78 четвертого блока 76 сравнения подключены к входам 79 и 80 формирователя 71 амплитудного сигнала, выход 47 которого является выходом дозатора 34.

Блоки управления фазами 26, 27 (см. фиг.4) содержат элемент задержки 81, вход которого 24(25) объединен с входом 24(25) пятого блока сравнения 82 и является соответственно входом блоков 26 и 27 управления фазами, выход 83 элемента 81 задержки подключен к входу 84 блока 82 сравнения, выход которого 30(31) является выходом блоков 26 и 27 управления фазами. Входы 28(29) блока 82 сравнения являются входом блоков 26 и 27 управления фазами.

Анализатор 14 (см. фиг.5) содержит функциональный преобразователь 85, входы 35, 36, 12 и 13 которого являются соответственно входами анализатора 14, выходы 44, 48, 49 и 50 являются выходами анализатора 14. Выходы 86 и 87 функционального преобразователя 85 подключены к входам 88 и 89 дифференцирующих элементов 90, 91 и входам 92 и 93 элементов задержки 94 и 95, выходы 96 и 97 которых подключены к входам 98 и 99 дифференцирующих элементов 90 и 91, выходы 100 и 101 которых подключены к входам 102 и 103 дешифратора 104, выходы 105 и 106 которого подключены к входам 107 и 108 ключей 109 и 110. Выход 101 второго дифференцирующего элемента 91 подключен к входам 111 и 112 ключей 109 и 110, выходы 56 и 57 которых являются выходами анализатора 14.

Устройство для регулирования сварочного тока работает следующим образом.

Сигналы текущих значений напряжения U и тока I дуги от источника энергии 1 поступают на входы 12 и 13 соответственно анализатора 14. Одновременно сигнал U поступает на вход 5 датчика 6 коротких замыканий (КЗ) дугового промежутка, где он дифференцируется и передается в виде импульсов на входы 17 и 18 блока 19 сравнения. Временные интервалы между моментами образования импульсов соответствуют временным интервалам τ₁ (время горения дуги) и τ₂ (время КЗ). Блок 19 сравнивает сигналы τ₁ с τ_{1 min} и τ ₂ с τ_2max и результаты сравнения ( τ₁ > τ_1min и τ ₂ < <τ_2max) c входов 22, 23 поступают соответственно на блок 26 управления фазой ("горение дуги") и блок 27 управления фазой ("короткое замыкание"), а также на входы 35 и 36 соответственно анализатора 14. В блоках 26 и 27 текущие сигналы τ ( τ₁ и τ ₂) поступают в элемент задержки 81 и в блок сравнения 82, в котором текущий сигнал τ_ni сравнивается с соответствующим сигналом τ_ni-1 предыдущего цикла и вырабатывается сигнал τ_{n расч}, равный τ_ni x К_зад, где К_зад задается в пределах (0,3-0,95), который в свою очередь с выходов 30 и 31 передается на входы 32 и 33 дозатора 34.

В анализаторе 14 (см. фиг.5) сигналы τ₁, τ₂, U, I поступают на входы 35, 36, 12 и 13 функционального преобразователя 85, который выделяет из сигналов U и I в соответствии с временными интервалами τ₁ и τ ₂ сигналы U₁, U₂, I₁, I₂.

Преобразователь 85 реализует следующую функцию преобразователя: во временном интервале τ₁ вход 12 соединен с выходом 44, а вход 13 с выходом 48; во временном интервале τ₂ вход 12 соединен с выходами 50 и 49, вход 13 с выходом 49, а вход 36 с выходом 86. С выходов 44, 50, 48 и 49 преобразователя 85 сигналы поступают на входы 45, 53, 51 и 52 дозатора 34. Текущие сигналы τ_2i и U_2i поступают с выходов 86 и 87 преобразователя 85 на входы 92 и 93 элементов задержки 94 и 95 и на входы 88 и 89 дифференцирующих элементов 90 и 91, с выходов 100 и 101 которых разница сигналов текущего и предыдущего цикла ( ±Δ τ₂ и ±Δ U₂) поступает на входы 103 и 102 дешифратора 104, при этом сигнал ±Δ U₂ одновременно поступает на входы 111 и 112 ключей 109 и 110.

В дешифраторе 104 поступающие сигналы сравниваются между собой по знакам, в зависимости от которых вырабатываются два сигнала с выходов 105 и 106 на входы 107 и 108 ключей 109 и 110, которые разрешают проходить сигналам. Сигналы с выходов 56 и 57 ключей 109 и 110 являются сигналами для управления приводами механизмов регулирования вылета сварочной проволоки (L f(U₂) и скорости подачи сварочной проволоки (W_nn F(U₂)). В дозаторе 34 (см. фиг.3) сигналы U₁, U₂, I₁, I₂, τ_1расч и τ_2расч поступают на соответствующие входы 45, 53, 51, 52, 32 и 33 умножителя 70 фаз, откуда с выходов 72 и 73 сигналы, пропорциональные текущим значениям Е_р1 KU₁I₁ τ_1расч и Е_р2 KU₂I₂ τ_2расч подаются соответственно на входы 74 и 75 блока 76 сравнения, в котором текущие значения Е_р1 и Е_р2 сравниваются с заданными минимальными значениями энергий Е_1min (вход 54) и E_2min (вход 55) и вырабатываются управляющие сигналы ΔU_n K_n (E_nmin E_pn), которые с выхода 77 ( ΔU_p1) и выхода 78 ( ΔU_p2) поступают на входы 79 и 80 формирователя 71 амплитудного сигнала. Одновременно на входы 32 и 33 формирователя 71 поступают сигналы, соответствующие текущим значениям τ_1расч, τ _2расч. Формирователь 71 амплитудного сигнала реализует следующую функцию по заданному фронту входного сигнала τ_{n расч} соединяется с выходом 47 вход 32 или 33. Сигналы управления ΔU_p1 и Δ U_p2 поступают на вход 46 сумматора 61 арифметического блока 9 (см. фиг.2). Текущее значение времени τ₁ поступает на вход 37 функционального преобразователя 58, τ₂ на вход 38, задающее значение U_xx на вход 41.

На вход 43 блока сравнения 69 арифметического блока 9 подается текущее значение U₁. На вход 42 блока сравнения 64 поступает заданное значение f_зад, а на вход 39 сумматора 61 заданное значение В I_зад и на вход 40 значение постоянного коэффициента С. В функциональном преобразователе 58 вырабатываются сигналы ΔВKU_xx и f_p1 K( τ₁ + τ₂), которые поступают: cигнал ΔВ на вход 60 сумматора 61, а сигнал f_p1 на вход 63 блока 64 сравнения, на выходе 65 которого вырабатывается сигнал Af_p (f_зад f_p1), поступающий на вход 66 сумматора 61. Сигнал выхода 67 сумматора 61 подается на вход 68 блока 69 сравнения, в котором вырабатывается сигнал управления источником питания U_упр F(I_зад, f_p, U_xx, ΔU_p1, ΔU_p2).

Предложенное устройство для регулирования сварочного тока позволяет повысить точность регулирования, так как оно учитывает действующее значение параметров режима для каждого микроцикла. По действующим значениям времени τ₁ образования капли и времени τ₂ перехода капли блоки управления фазами выдают расчетное значение этих величин, которые поступают в дозатор, вырабатывающий сигнал управления источником. Кроме того, блок 19 сравнения позволяет отсечь случайные величины указанных времен, что также позволяет повысить надежность регулирования процесса сварки, а следовательно, повысить стабильность процесса.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СВАРОЧНОГО ТОКА, содержащее регулируемый источник энергии, измерители тока и напряжения на дуге, датчик коротких замыканий дугового промежутка, отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования режима при сварке с подачей сварочной проволоки, в него введены анализатор, блок сравнения, первый и второй блоки управления фазами, дозатор, задатчики опорных величин и арифметический блок, при этом выходы датчика коротких замыканий дугового промежутка подключены к входам блока сравнения, один выход которого соединен с входом первого блока управления фазой, с первым входом анализатора и с первым входом арифметического блока, а второй выход блока сравнения подключен к входу второго блока управления фазой, к второму входу анализатора и второму входу арифметического блока, третий и четвертый входы блока сравнения и вторые входы блоков управления фазами соединены с соответствующими задатчиками опорных величин, выходы блоков управления фазами подключены соответственно к первому и второму входам дозатора, третий шестой входы которого соединены соответственно с первым - четвертым выходами анализатора, первый выход анализатора одновременно подключен к третьему входу арифметического блока, а седьмой и восьмой входы дозатора к соответствующим задатчикам опорных величин, выход дозатора связан с четвертым входом арифметического блока, пятый восьмой входы которого соединены с соответствующими задатчиками опорных величин, а выход с входом регулируемого источника энергии, причем выход измерителя напряжения подключен к входу датчика коротких замыканий дугового промежутка и к третьему входу анализатора, выход измерителя тока подключен к четвертому входу анализатора.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что арифметический блок содержит функциональный преобразователь, сумматор и два блока сравнения, при этом первый, второй и третий входы функционального преобразователя являются соответственно первым, вторым и седьмым входами арифметического блока, первый выход функционального преобразователя соединен с первым входом сумматора, второй выход функционального преобразователя подключен к первому входу первого блока сравнения, второй вход которого является восьмым входом арифметического блока, а выход соединен с вторым входом сумматора, третий, четвертый и пятый входы которого являются соответственно шестым, пятым и четвертым входами арифметического блока, выход сумматора подключен к первому входу второго блока сравнения, второй вход которого является третьим входом арифметического блока, а выход второго блока сравнения является выходом арифметического блока.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дозатор содержит умножитель фаз, формирователь амплитудного сигнала и блок сравнения, при этом первый - четвертый входы умножителя фаз являются соответственно третьим шестым входами дозатора, пятый и шестой входы умножителя фаз объединены соответственно с первым и вторым входами формирователя амплитудного сигнала и являются первым и вторым входами дозатора, выходы умножителя фаз подключены соответственно к первому и второму входам блока сравнения, третий и четвертый входы которого являются соответственно седьмым и восьмым входами дозатора, первый и второй выходы блока сравнения подключены к третьему и четвертому входам формирователя амплитудного сигнала, выход которого является выходом дозатора.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый блок управления фазой содержит элемент задержки и блок сравнения, при этом вход элемента задержки объединен с первым входом блока сравнения и является первым входом блока управления фазой, выход элемента задержки подключен к второму входу блока сравнения, выход которого является выходом блока управления фазой, третий вход блока сравнения является вторым входом блока управления фазой.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что анализатор содержит функциональный преобразователь, два дифференцирующих элемента, два элемента задержки, дешифратор и два ключа, при этом первый четвертый входы функционального преобразователя являются соответственно первым четвертым входами анализатора, первый и второй выходы функционального преобразователя - соответственно первым и четвертым выходами анализатора, третий и четвертый выходы преобразователя вторым и третьим выходами анализатора, пятый и шестой выходы функционального преобразователя подключены соответственно к первым входам дифференцирующих элементов и к входам элементов задержки, выходы которых подключены соответственно к вторым входам дифференцирующих элементов, выходы которых подключены к соответствующим входам дешифратора, выходы которого соединены с входами ключей, выход второго дифференцирующего элемента подключен к вторым входам ключей, выходы которых являются пятым и шестым выходами анализатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5