CN2113126U

CN2113126U - 钢筋电渣压焊机自动控制装置

Info

Publication number: CN2113126U
Application number: CN 91232163
Authority: CN
Inventors: 胡正衡; 叶赐麒; 于克强; 申根宝; 卢振洋; 唐家治
Original assignee: Science & Technology Development Corp Beijing Polytechnical Univ
Current assignee: Science & Technology Development Corp Beijing Polytechnical Univ
Priority date: 1991-12-17
Filing date: 1991-12-17
Publication date: 1992-08-19

Abstract

一种在钢筋电渣压焊机上使用的自动控制装置，其特征在于，它包含控制器及机头升降装置两部分，控制器由电弧电压和渣池电压的闭环反馈控制和延时环节、控制电源及执行机构组成，机头升降装置由十字联轴节、传动丝杠、传动丝母、套筒等传动机构和夹持器体、上、下夹持器、顶块等夹持机构组成，它可以控制电弧造渣、渣池精炼和带电挤压三个电渣压焊工艺过程，使电机根据给定的参数值带着上钢筋自动下降、停止和上升，从而保证了接头的焊接质量。

Description

钢筋电渣压焊机自动控制装置属于电渣压焊工艺自动化领域。

在混凝土结构中，当钢筋直径大于2.2公分时必须采用对接焊来连结钢筋。在对接焊中，与电阻对接焊、闪光对接焊、热熔剂焊和气压焊相比，电渣压焊是最经济、最高效、质量最高因而也是最有发展前景的一种方法。但是目前尚完全处于手工操作阶段，无法保证电弧造渣过程和渣池精炼过程的稳定进行，从而直接影响接头质量。

本实用新型的目的在于为钢筋电渣压焊工艺自动化提供一种全自动控制装置。

本实用新型的特征在于：它包含控制器和机头升降装置两部份，控制器由电弧电压和渣池电压的闭环反馈控制环节、延时环节、控制电源和执行机构组成，控制环节由整流电路、作电弧造渣－电渣精炼－带电挤压三个过程之间转换用的电阻分压控制电路、控制钢筋下降－停止－提起（或上升）的窗口比较电路和控制电机正、反转的执行电路依次串联而成，整流电路的输入信息来自从上、下钢筋卡头间引出的电弧（或渣池）电压，正、反转继电器的常开、常闭共六个触点组成电机电枢极性转换网路和激磁线圈的通断网路，电源自变压器以后的整流输出，从而构成了自动控制系统执行机构，延时环节由作起停控制、电弧造渣过程定时控制、电渣精炼过程定时控制和带电挤压过程定时控制用的四条支路并联而成，它由控制电源变压器的另一路整流输出供电起停控制支路中的起停控制继电器的常开触点与一个接触器线圈、一个单刀开关和一个电阻共同串联在电源变压器的原边回路中，接触器的常开触点则直接串联在电源输出线上，至于机头升降装置将在实施例中予以详述。

使用证明：本自动控制装置可以有效地防止气孔、夹渣和铸造枝晶的形成，保证了接头质量和机械性能的进一步提高。

为了在下面结合实施例对本实用新型进行更详尽的描述，现把本申请文件所使用的附图名称和编号详述如下：

图1、钢筋电渣压焊机自动控制装置原理图；

图2、机头升降装置的纵剖面图；

图3、机头升降装置的横视图；

图4、机头升降装置的右侧视图。

实施例：

请见图1。延时环节中的起停控制支路由起停继电器J₀的线圈、带电挤压过程定时控制继电器J₃的常闭触点J_3－1、常闭式停止按钮AN₄、并联有J₀的常开触点J_0－1的常开式起动按钮AN₃依次串联而成。延时环节中的电弧造渣过程定时控制支路由J₀的常开触点J_0－2和定时时基可调的555芯片IC₁串联而成，在芯片输出端对地接了一个电弧造渣过程定时控制继电器J₁的线圈。延时环节中的电渣精炼过程定时控制支路由J₁的常开触点J_1－1和定时时基可调的555芯片IC₂串联而成，在芯片输出端对地接了一个电渣精练过程定时控制继电器J₂的线圈。延时环节中的带电挤压定时控制支路由J₂的常开触点J_2－1和定时时基可调的555芯片Ic₂串联而成，在芯片输出端对地接了一个带电挤压过程定时控制器J₃的线圈。可变电阻W₁、W₂和W₃是用于调整IC₁、IC₂和IC₃的定时时基的。电弧电压和渣池电压的闭环反馈控制环节中的电阻分压控制电路由可变电阻W₄、电阻R₁、R₂、可变电阻W₅和电阻R₃依次串联而成，在W₄和R₁上并联了继电器J₁的常开触点J_1－2，R₂上并联了继电器J₅的常开触点J_5－1，R₃上并联了继电器J₄的常开触点J_4－1。该环节中的窗口比较电路的输入来自可变电阻W₅的滑动接头。它同时与控制钢筋下降和提升的、由LM358芯片构成的上、下二个运算放大器IC₄的低端相连，其高端来自一个由电阻R₄、可变电阻W₆和电阻R₅依次串联而成的分压电路，该电路也由电源经变压器再整流、滤波输出后供电，两个运算放大器的输出分别经过限流电阻R₆和R₇后送往执行电路中两个开关三极管T₁和T₂的基极。而T₁、T₂的两个发射极相连并依次通过两个相互串联的J₂的常闭触点J_2－3和J₀的常开触点J_0－3接地，它们的集电极各对地接了一个上升和下降用的常开式按钮AN₁和AN₂，它们的集电极和整流输出的高端之间都分别接了一个钢筋上升控制继电器J₄和下降控制继电器J₅的线圈。同时、下降控制用的开关三极管T₁的集电极通过J₂的常开触点J_2－2和J_0－3接地。在延时和反馈控制环节中，二极管D₁～D₆都起反向放电作用。W₅的输出端还对地接了一个稳压管DW和电容C₇。电阻分压控制电路的输入由反馈信号经过整流电路ZL₁后供给。J₅的常闭触点J_5－2和常开触点J_5－3相串联，J₄的常闭触点J_4－2和常开触点J_4－3相串联。再把这两条支路并联起来就构成一个控制电动机M正、反转的转换网路，其输入来自整流电路ZL₂的输出端，输出送往电机M的电枢两端，ZL₂的输入端来自电源变压器B的输出为110V的付边。ZL₂的输出还向受J₅和J₄的常开触点J_5－4和J_4－4所构成的并联支路控制的激磁绕组供电。B的另一个输出为14V的付边并通过整流电路ZL₃、由芯片7812和电容C₈、C₉和C₁₀构成的滤波电路向延时环节和IC₄供电。在B的原边回路中串联接入了J₀的常开触点J_0－4、接触器CJ、开关K和限流电阻R₈，CJ的常开触点则串联在电源的输出端。电源是380伏交流电。机头升降装置请见图2～4。它包括穿过电机支撑板1及下面的端盖2且一头与电机的输出轴用蜗轮蜗杆传动的十字联轴节3，联轴节下端的楔与传动丝杠4紧配合，4又和一个用支撑螺母5支撑的止推轴承6滚动配合并滑动地套入套筒7中，7由一个与4用螺纹连接的传动丝母8支撑，在7上焊了一个一端开有用于固定上钢筋的锁紧螺杆孔的上连接块9，在8上焊了一个顶块10，在9上通过销钉11装了一个可以钩住10的滑钩12，9和10可以在夹持体13表面的槽中滑动，13是被2罩住并套在6、5、7和8外面的，体内有一个台阶可以给出8向下运动时的极限位置，下连接块14插入13下方的孔中并用绝缘套15和夹持器件13绝缘，一个开有用于固定下钢筋的锁紧螺杆孔的夹持块16与下连接块14相焊，夹持器件的底部通过压板17用螺钉18和19连接。支撑板1用销钉20固定在2上，在另一端还装有可固定电机的螺钉21、螺母22和垫圈23。

本自动控制系统的工作过程如下：当按下K₁和起动按钮AN₃时，J₀的线圈通电并通过J_0－1自锁，J_0－4闭合使CJ的线圈通电，常开触点CJ闭合向交流电弧焊机供电。与此同时J_0－3闭合，闭环反馈系统开始工作。J_0－2闭合使电弧造渣过程开始记时。当电弧电压达到某一值时，控制上钢筋下降（下钢筋始终是固定的）的运算放大器动作。使T₁导通。J₅的线圈得电，执行机构的桥接电路在J₅的触点控制下使电机正转，带动上钢筋下降。在电弧电压下降到一定数值时，二个运算放大器均无输出。T₁截止，J₅的线圈失电，使电机停转，进入造渣过程。当电弧造渣即将结束时，电弧电压下降到了一个下限值，使控制上钢筋提开的另一个运算放大器动作，使T₂导通，J₄得电，执行机构的转换网路在J₄的触点控制下使电极反转，上钢筋提升。当J₄和J₅分别导通时，其J_5－1和J_4－1分别使R₂和R₃短路以便控制比较电路的输入电压使电机实现正转－停转－反转，从而使上钢筋发生下降－停止－提升的过程，只有在电机停转时，J_5－1和J_4－1是常开的。IC₁的定时时限一到，表示造渣过程结束，J₁的线圈通电，J_1－1闭合，便进入了渣池精炼过程。此时，J_1－2闭合，R₁短路使比较电路在一个新的输入电压下工作。同样重复上述使钢筋下降－停转－上升的过程，电机停转时便进入精炼过程。IC₂的定时时限一到，使表示渣池精炼过程结束，此时，J₂的线圈通电，J_2－1闭合，J_2－2也闭合，J₅的线圈得电，J_2－3打开，J₄的线圈失电，使电机正转，上钢筋下降，进入带电挤压过程。此时，J₅J_5－1也闭合，使比较电路也处于带电挤压信号控制下运行，即：T₁、T₂都处于截止状态，J₅的线圈受J_2－2和J_0－3控制，一直处于得电状态，电机连续正转，上钢筋不断下压。当IC₃的定时时限一到，便表示带电挤压过程终止，J₃的线圈得电，其常闭触点J_3－1打开，使J₀的线圈失电，J_0－1、J_0－3恢复常开状态，J₀不再自锁，J₅的线圈失电，电机停止下压。同时，J_0－2恢复带开状态，使J₁的线圈失电，J_1－1，J_2－2恢复常开状态，J₂的线圈也随着J_1－1的复原而失电，J_2－1，J_2－2也恢复常开状态，J₃的线圈也跟着失电，J_3－1恢复原来的常闭状态。于是，一切恢复到初始状态，准备下一个过程的开始。在机头升降装置部份，电机正转时，通过十字联轴节、传动丝杠、传动丝母带动套筒一起下降，上钢筋也随着下移。电机反转时的情况与此相反，滑钩只是在顶块上升时通过碰撞起到锁住作用。

金相检验证明：接头内无气孔，夹渣和粗大的铸造枝晶，而是细晶粒状接头组织，质量良好而且稳定，避免了手工焊时断弧、短路引起的重新把式现象。使用本自动控制装置的焊机可以自如地提升重量达300Kg的钢筋，可焊钢筋的最大直径为φ36mm。同时，一台焊机还能控制多台机头，提高了劳动生产率，尤其有利于大型工程的施工。

Claims

1、钢筋电渣压焊机自动控制装置，其特征在于，它包含控制器和机头升降装置两部份，控制器由电弧电压和渣池电压的闭环反馈控制环节、延时环节、控制电源和执行机构组成。控制环节由整流电路、作电弧造渣-电渣精炼-带电挤压三个过程之间转换用的电阻分压控制电路、控制钢筋下降-停止-提起的窗口比较电路和控制电机正、反转的执行电路依次串联而成，整流电路ZL₁的输入信息来自从上、下钢筋卡头间引出的电弧或渣池电压，正、反转继电器J₄、J₅的常开、常闭共六个触点组成电机电枢极性转换网路和激磁线圈的通断网路其电源来自变压器以后的整流输出，从而构成了自动控制系统执行机构，延时环节由作起停控制、电弧造渣过程定时控制、电渣精炼过程定时控制和带电挤压过程定时控制用的四条支路并联而成，它由控制电源变压器的另一路整流输出供电，起停控制支路中的起停控制继电器的常开触点与一个接触器线圈、一个单刀开关和一个电阻共同串联在电源变压器原边回路中，接触器的常开触点则直接串联在电源的输出线上，机头升降装置包含穿过电机支撑板及下面的端盖且一头与电机的输出轴紧配合的十字联轴节，联轴节下端的突出部份与传动丝杠紧配合，这个传动丝杠和一个用支撑螺母支撑的止推轴承滚动配合并滑动地套入一个套筒中，套筒用一个与传动丝杠螺纹连接的传动丝母支撑，在套筒上焊了一个一端开有用于固定上钢筋的锁紧螺杆孔的上连接块，在传动丝母上焊了一个顶块，在上连接块上通过销钉装了一个可以钩住顶块的滑钩，上连接块和顶块可以在夹持器体表面的槽中滑动，夹持器体是被端盖罩住并套在止推轴承、支撑螺母、套筒和传动丝母外面的，体内有一个台阶以给出传动丝母向下运动时的极限位置，下连接块插入夹持器体下方的孔中并用绝缘套与夹持器体电源缘，一个开有用于固定下钢筋的锁紧螺杆孔的夹持块与下连接块相焊接、夹持器体的底部通过压板用螺钉连接。

2、根据权利要求1所述的钢筋电渣压焊机自动控制装置，其特征在于，其延时环节中的起停控制支路由起停继电器J₀的线圈、带电挤压过程定时控制继电器J₃的常闭触点J_3－1、常闭式停止按钮、并联有J₀的常开触点J_0－1的常开式起动按钮依次串联而成。

3、根据权利要求1所述的钢筋电渣压焊机自动控制装置，其特征在于，其延时环节中的电弧造渣过程定时控制支路由J₀的常开触点J_0－2和定时时基可调的555芯片串联组成，在芯片输出端对地接了一个电弧造渣过程定时控制继电器J₁的线圈。

4、根据权利要求1所述的钢筋电渣压焊机自动控制装置，其特征在于，延时环节中的电渣熔炼过程定时控制支路由J₁的常开触点J_1－1和定时时基可调的555芯片串联而成，在芯片输出端对地接了一个电渣熔炼过程定时控制继电器J₂的线圈。

5、根据权利要求1所述的钢筋电渣压焊机自动控制装置，其特征在于，延时环节中的带电挤压定时控制支路由J₂的常开触点J_2－1和定时时间可调的555芯片串联而成，在芯片输出端对地接了一个带电挤压过程定时控制继电器J₃的线圈。

6、根据权利要求1所述的钢筋电渣压焊机自动控制装置，其特征在于，所说的闭环反馈控制环节中的电阻分压控制电路由可变电阻W₄、电阻R₁、R₂、可变电阻W₅和电阻R₃依次串联而成，在W₄和R₁上并联了继电器J₁的常开触点J_1－2，R₂上并联了继电器J₅的常开触点J_5－1，R₃上并联了继电器J₄的常开触点J_4－1。

7、根据权利要求1所述的钢筋电渣压焊机自动控制装置，其特征在于，所说的闭环反馈控制环节中的窗口比较电路的输入来自可变电阻W₅的滑动接头，它同时与控制钢筋下降和提升的两个运算放大器的低端相连，其高端来自电源经变压器再整流输出后的分压电阻，两个运算放大器的输出经过限流电阻后分别送往继电器电子控制电路中的二个开关三极管的基极。

8、根据权利要求1、7所述的钢筋电渣压焊机自动控制装置，其特征在于，所说的闭环反馈控制环节中的继电器电子控制电路中，控制钢筋上升或下降的两个开关三极管的发射极相连并依次通过两个相互串联的J₂的常闭触点J_2－2和J₀的常开触点J_0－3接地，它们的集电极对地分别接了一个下降和上升用的常开式手动按钮，集电极与整流输出的高端之间都分别接了一个钢筋上升控制继电器J₄和钢筋下降控制器J₅的线圈，同时，下降控制用的开关三极管的集电极还通过J₂的常开触点J_2－2和J_0－3接地。