CN2195406Y

CN2195406Y - 钢筋电渣压焊机自动控制装置

Info

Publication number: CN2195406Y
Application number: CN 94224535
Authority: CN
Inventors: 卢振洋
Original assignee: SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT DEPT BEIJING POLYTECHNIC UNIV
Current assignee: SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT DEPT BEIJING POLYTECHNIC UNIV
Priority date: 1994-07-30
Filing date: 1994-07-30
Publication date: 1995-04-26
Anticipated expiration: 2004-07-30

Abstract

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。其特征为：电弧造渣和电渣精炼电压这个参数是根据转换成电机转数绝对值的钢筋熔融量在芯片中予置的电机转数经处理后在计数器中计数并与予置值比较，其电流截止型带电挤压控制环节设计有加压电路和自补偿电路以克服焊接电流波动的影响，其电压负反馈控制环节设计有自补偿电路以克服电弧电压波动的影响，设计有与非门电路以适应引弧、造渣、精炼三个过程之间的转换和电极正、反转时对计数脉冲极性的选择。在一定的钢筋直径范围内，它不需重新设置参数，并可克服焊接电流和电弧电压波动的影响。

Description

一种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。

申请为：93241751.5，名为“钢筋电渣压焊机自动控制装置”的中国实用新型专利公开了一种电渣工艺的自动化装置，它包含控制器和机头升降装置两部分，实现了过程的全自动化并在精度及焊接质量上得到较大的提高，但当钢筋直径变动时，需重新予置焊接程序参数，而且对焊接电流及电网电压的波动也未能予以有效的补偿。

本实用新型的目的在于提供一种在一定钢筋直径的范围内可自动适应焊接条件的钢筋电渣压焊机自动控制装置。

本实用新型的特征在于：其电源由数字电路供电电源和模拟电路供电电源两者构成，前者由变压器B₃、与其输出端相串联的半波整流二极管D₃、D₄，依次与前者负极相串的稳压芯片IC₅、起停控制继电器J₇的常开触点J_7－3、稳压芯片IC₆及相应的滤波器构成，后者由变压器B₂、与其输出端相串联的半波整流二极管D₅、D₆、与前者负极相串联的稳压芯片IC₈组成，其起停控制电路由带电挤压过程定值控制器J₃的常闭触点J_3－1、起停控制继电器J₇的线圈、并联有起停控制继电器J₇的常开触点J_7－1的常开式启动按钮AN₁和常闭式停止按钮AN₂依次串联而成，其电弧造渣、电渣精炼和带电挤压过程定值控制和驱动环节由电弧电压和渣池电压的脉冲给定和比较电路、电弧造渣和电渣精炼过程的驱动和换接电路以及电流截止反馈型的带电挤压过程定值控制电路组成，其中电弧电压和渣池电压的脉冲给定和比较电路由其输入端与电机运转信号的采集、转换和整形环节中芯片IC₁的输出隔离二极管D₁、D₂的负极相连的电机正、反转转数计数器IC₂、IC₃、其输入端与前两者的输出端子（6）相连的电机转数给定和比较芯片IC₄以及与非门芯片IC₇组成，前者的输入端子（10）、（13）分别与脉冲给定和比较芯片IC₄中三个相短接的输出端子（4）、（5）、（9）与由数字电路供电电源输出端V_B供电且由可变电阻W₁、电容C₁₁组成的阻容分压电路的分压点相连，其控制端子（1）、（6）分别通过电机反转控制继电器J₄的常开触点J_4－1以及电机正转控制继电器J₅的常开触点J_5－4、与其串接的电阻R₁₁与上述电源端V_B相连，其输出端子有（11）、分别短接的（2）和（4）、（3）和（5）、（8）和（9），其（11）与引弧电路三极管T₁的栅极电阻R₉相连，（2）与芯片TC₁中控制其输出脉冲极性的端子（3）相连，（3）同时和芯片IC₁、IC₂和IC₃中的脉冲输入控制端（3）、（10）相连，（8）和芯片IC₂中的脉冲输入控制端（2）相连，其中的电弧造渣和电渣精炼过程的驱动和换接电路包含引弧和驱动两部分，前者由一端接上述电源端V_A的电弧造渣过程换接继电器J₁的线圈、其发射极接地而集电极与前者另一端相连的三极管T₁、由可变电阻W₁和电容C₁₁构成的阻容分压电路构成，后者由其控制端通过电阻R₇与脉冲给定和比较芯片IC₄的输出端子（1）相连而阴极接地、阳极与电弧造渣过程换接继电器J₁的线圈相连的可控硅SCR₁、一端与数字供电电源的输出端V_A相连的电渣精炼过程换接继电器J₂的线圈、其阳极与前者的另一端相接、阴极接地而控制端通过电阻R₈与脉冲给定和比较芯片IC₄的另一个输出端子（13）相连的可控硅SCR₂以及继电器常开触点J_1－1、J_2－2组成，其中电流截止反馈型的带电挤压过程定值控制电路分定值控制及电机加压两部分，前者由同时与电枢电阻R₁₆、电机加压控制继电器J₆的常闭触点J_6－2并联的由电阻R₁₃、电容C₁₆组成的阻容分压支路、其输入端与前者分压点相连的芯片IC₁₁、由可变电阻W2、其基极与芯片IC₁₁输出端相连的三极管T₂、电容C₁₇串联组成的带电挤压电压信号放大支路、由带电挤压过程控制继电器线圈J₃、其基极与三极管T₂的射极间正向串有限流电阻R₁₄和稳压管DW₁的三极管T₃串联而成的带电挤压过程继电器控制支路、由电阻R₁₅、电容C₁₈、可变电阻W₃、电容C₁₉串联组成的二级阻容分压支路，其输入来自前者的分压点的芯片，其二个输入端子（12）、（5）与前者的输出点分别经电阻R₃、R₄相连的芯片IC₁并联组成，后者由接模拟电路供电电源正端的电机加压控制器J₆的线圈、与前者串接的电渣精炼过程换接继电器J₂的常开触点J_2－1、接于上述两者的连接点对地之间且依次正向串联的二极管D₁₃、其基极经电阻R₂₄与电压反馈控制和补偿芯片IC₉的输出端子（1）相连而射极接地的三极管T₇组成，其电弧电压反馈控制和补偿环节由其输入为电弧电压的全波整流器Q₃、与前者的输出端并联且由可变电阻W₄、电阻R₁₈、固定端经继电器常开触点J_1－1与全波整流器Q₃的正端相连而滑动端与芯片IC₉的输入端子（2）相连的可变电阻W₅、电阻R₁₉依次串成的电阻分压支路、由电阻R₂₀、依次相串且其连接点同时与芯片IC₉的另两个输入端子（5）、（9）相连的一对继电器常开、常闭触点J_2－2、负极并联了电容C₂₂的稳压管DW₂依次串接而成的电渣精炼过程换接支路、由电阻R₂₁、其滑动端与芯片IC₉的设定端子（10）而固定端与其端子（6）相连的可变电阻W₆、其滑动端与芯片IC₉另一个设定端子（3）相连的可变电阻W₇依次串成的芯片IC₉的电压予置支路、芯片IC₉、由集电极与电源正端间接有电机反转控制继电器J₄的线圈而基极与芯片IC₉的输出端子（7）之间接有电阻R₂₂的三极管T₅、集电极与电源正端间接有电机正转控制继电器J₅的线圈而基极与芯片IC₉输出端子（8）之间接有电阻R₂₃的三极管T₆、集电极经过反接的二极管D₁₃与电机加压控制继电器J₆的线圈相连而基极与芯片IC₉的输出端子间接有电阻的三极管T₇，这三个三极管的射极共接后再与继电器常开触点J_7－2串接而成的电机正、反转和加压控制支路并联而成，其电机正、反转信号的采集、转换和整形电路由其输入端与变压器B₁的副边相连的全波整流器Q₂、由电机激磁绕组、由电阻R₁₇和电容C₂₁组成的阻容分压电路和正向串接的两个二极管D₈、D₉支路组成的并联支路、三个并联的继电器常开触点J_5－2、J_4－2和J_7－2三者串接后再与全波整流器Q₂的输出端相连的串并联支路、其输入端与上述阻容分压电路分压点相连的芯片IC₁₀以及其射极接地、栅极与芯片IC₁₀的输出端相连而集电极与由电阻R₁₅、电容C₁₈组成的阻容分压电路的分压点相连的放大三极管T₄构成，其电机正、反转控制和执行环节由其输入端与变压器B₁的副边相连的全波整流器Q₁和由带电挤压过程定值控制电阻R₁₆、相互交叉连接的正、反转继电器常开、常闭触点J_5－1、J_4－4、电机电枢M，三者串接后再与全波整流器Q₁的输出端相连的串联支路组成，机头升降装置中的下卡头带有一个对中调整装置。

使用证明：它不需根据钢筋直径设置过程参数，使操作大为简化，并能依据焊接电流及电网电压的波动以及其他焊接过程的因素作出自动补偿。

为了结合实施例对本实用新型作详尽描绘，现把本申请文件所使用的附图编号及名称介绍如下：

图1：钢筋对焊电渣压焊机自动控制装置的电路原理图；

图2：机头升降装置总装图；

图3：下卡头的部件图。

实施例：

请见图1。AN₄是电机反转按钮，它正接二极管D₁₇后与模拟电路电源的正端相连，芯片IC₉的端子（6）经二极管D₁₀、与其相串的可变电阻W₈后与二极管D₁₇的正极相连。按下电机反转按钮AN₄，电机反转控制继电器J₄的线圈得电，其常开触点J_4－4闭合，电机反转。相应地，三极管T₅导通，使其自锁。AN₃是电机正转按钮，它正接二极管D₈后与模拟电路电源的正端相连；在模拟电路电源的输出端还并联了一个由可变电阻W₉、其栅极通过电阻R₂₅与电机正转控制继电器J₅的线圈相连、集电极正接二极管D₁₁后与可变电阻W₇固定端相连而射极正接二极管D₁₂接地的三极管T₈串接组成的电机正转用的手动控制支路，适当调整可变电阻W₉，再按下电机正转按钮AN₃，电机正转，三极管T₆导通，使电机正转控制继电器J₅导通自锁。芯片IC₁用的是CD4528，IC₂、IC₃用的是CD4510，IC₄是CD4012，IC₅、IC₈是LM7812，IC₆是LM7809，IC₇是CD4011，IC₉是LM324，IC₁₀是TIL117，IC₁₁、IC₁₂是TIL114。电焊机的电源是由开关K及与380V交流电源一端依次串联的继电器常开触点J_7－4、接触器CJ及其常开触点CJ_1－1组成的电路控制并供给的。

接通380V交流电源，芯片IC₅、IC₈开始有输出。此时电容C₁₁接地，使芯片IC₇的输出端子（11）、（3）输出为0，前者使三极管T₁的射极和基极等电位，准备导通；后者阻止芯片IC₁有输出，IC₂、IC₃有输入。当按下启动按钮AN₁后，启动控制继电器J₇得电并自锁，其常开触点J₇－4闭合，接触器CJ得电并自锁，电焊机得电，进入引弧阶段；与此同时，常开触点J_7－3闭合，使数字电源输出端V_A、V_B得电，前者使三极管T₁导通，继电器J₁得电，常开触点J_1－1闭合，芯片IC₉开始工作，当来自全波整流器Q₃输入端的信号电压过低时，使继电器J₅吸合，电机正转，带动钢筋上升，提高电弧电压，反之，则继电器J₄吸合，电机反转，钢筋下降，降低电弧电压，电机不断地正、反转就使电弧电压在一定范围内波动，但芯片IC₁无脉冲输出；电源端V_B得电，使电容C₁₁开始充电，其充电过程即引弧过程。充电结束，芯片IC₇的输出端子（11）处于低电位，三极管T₁截止，继电器J₁失电，常开触点J_1－1复原，进入电弧造渣过程。此时，芯片IC₇的输出端子（3）打开，允许芯片IC₁输出正或负脉冲，是正还是负脉冲由芯片IC₇输出端子（2）的电位高低决定，它又取决于芯片IC₇的外围元件中是常开触点J_5－4还是J_4－1闭合，芯片IC₂、IC₃收到的正、负脉冲在芯片IC₄中相加后与其予置值比较。当到达予置值后，芯片IC₄的输出端子（1）处于高电位，可控硅SCR₁导通，继电器J₁再次得电，常开触点J_1－1闭合，进入电渣精炼过程。同理，当正、负脉冲再次在芯片IC₄中相加并达到第二个予置值时，芯片IC₄的输出端子（13）输出高电位，使可控硅SCR₂导通，继电器J₂得电，常开触点J_2－1、J_2－2闭合，使继电器J₆得电，进入带电挤压过程，电机高速运转，使其进入加压过程，挤压力及挤压速度都得到加强。此时芯片IC₄输出端子（5）向芯片IC₇输出一个信号，令其输出端子（1）、（2）改变状态以阻止芯片IC₁有输出，IC₂、IC₃有输入。根据设计，当钢筋直径在16～36mm时，其芯片IC₄中的两个予置值是定值。在挤压时，电阻R₁₆上的电压U_R16＜0.8V为正常，当电枢电流增大，使电压U_R16＞1.12V即不正常，其中间值即电弧电压和焊接电流的波动范围。于是在一定范围内达到了自适应的目的。当电压U_R16＞1.12V时芯片IC₁₁输出一个正电位信号，使三极管T₂导通，经可变电阻W₂向电容C₁₇充电，经适当延时后，三极管T₃导通，继电器J₃吸合，常闭触点J_3－1断开继电器J₇失电释放，使常开触点J_7－2复原，三极管T₅、T₆、T₇停止工作；常开触点J_7－4复原，接触器CJ失电，电焊机停止工作；常闭触点J_7－3复原，使芯片IC₁、IC₂、IC₃、IC₄、IC₇退出工作状态并清零，为下一工作循环作准备。由于本实用新型以钢筋熔化量作采样对象，因而与钢筋直径在一定条件下是无关的，而且把反映电功率损失的钢筋熔化量即其长度变化转化为电机转数的绝对值，再转换成脉冲，用数字电路来处理，因而精度较高。

图2～3是机头升降装置。其中，伺服电机1通过传动丝杠2带动上卡头3上、下运动，它实时调整电弧造渣及电渣精炼过程的工作电压以完成全部焊接过程。下卡头4设计有绝缘套5及钢筋轴心对准装置以适应不同直径钢筋的对接。在图3中，6为锁紧螺丝，7为卡具壳体，8为顶紧螺丝，9为夹紧的V型块，它们共同组成了钢筋轴心对中调整装置。当需焊不同直径的钢筋时，可稍松锁紧螺丝6，下卡头4即可绕轴心转动以便于上、下钢筋通过顶紧螺丝8和V型块9夹紧。

使用证明：本装置在一定钢筋直径范围内可适应不同的焊接条件，而且精度也较高。

Claims

1、一种钢筋电渣压焊机自动控制装置，包含控制器和机头升降装置，其控制器含有电源、起停控制电路、电弧造渣、电渣精炼和带电挤压过程定值控制和驱动环节、电弧电压反馈控制和补偿环节、电机正、反转信号的采集、转换和整形环节以及电机正、反转控制和执行环节，机头升降装置含有传动机头，上、下卡头及其辅件，其特征在于：其电源由数字电路供电电源和模拟电路供电电源两者构成，前者由变压器(B₃)、与其输出端相串联的半波整流二极管(D₃)、(D₄)，依次与前者负极相串的稳压芯片(IC₅)、起停控制继电器(J₇)的常开触点(J_7-3)、稳压芯片(IC₆)及相应的滤波器构成，后者由变压器，(B₂)、与其输出端相串联的半波整流二极管(D₅)、(D₆)、与前者负极相串联的稳压芯片(IC₈)组成，其起停控制电路由带电挤压过程定值控制器(J₃)的常闭触点(J_3-1)、起停控制继电器(J₇)的线圈、并联有起停控制继电器(J₇)的常开触点(J_7-1)的常开式启动按钮(AN₁)和常闭式停止按钮(AN₂)依次串联而成，其电弧造渣、电渣精炼和带电挤压过程定值控制和驱动环节由电弧电压和渣池电压的脉冲给定和比较电路、电弧造渣和电渣精炼过程的驱动和换接电路以及电流截止反馈型的带电挤压过程定值控制电路组成，其中电弧电压和渣池电压的脉冲给定和比较电路由其输入端与电机运转信号的采集、转换和整形环节中芯片(IC₁)的输出隔离二极管(D₁)、(D₂)的负极相连的电机正、反转转数计数器(IC₂)、(IC₃)、其输入端与前两者的输出端子(6)相连的电机转数给定和比较芯片(IC₄)以及与非门芯片(IC₇)组成，前者的输入端子(10)、(13)分别与脉冲给定和比较芯片(IC₄)中三个相短接的输出端子(4)、(5)、(9)与由数字电路供电电源输出端(V_B)供电且由可变电阻(W₁)、电容(C₁₁)组成的阻容分压电路的分压点相连，其控制端子(1)、(6)分别通过电机反转控制继电器(J₄)的常开触点(J_4-1)以及电机正转控制继电器(J₅)的常开触点(J_5-4)、与其串接的电阻(R₁₁)与上述电源端(V_B)相连，其输出端子有(11)、分别短接的(2)和(4)、(3)和(5)、(8)和(9)，其(11)与引弧电路三极管(T₁)的栅极电阻(R₉)相连，(2)与芯片(TC₁)中控制其输出脉冲极性的端子(3)相连，(3)同时和芯片(IC₁)、(IC₂)和(IC₃)中的脉冲输入控制端(3)、(10)相连，(8)和芯片(IC₂)中的脉冲输入控制端(2)相连，其中的电弧造渣和电渣精炼过程的驱动和换接电路包含引弧和驱动两部分，前者由一端接上述电源端(V_A)的电弧造渣过程换接继电器(J₁)的线圈、其发射极接地而集电极与前者另一端相连的三极管(T₁)、由可变电阻(W₁)和电容(C₁₁)构成的阻容分压电路构成，后者由其控制端通过电阻(R₇)与脉冲给定和比较芯片(IC₄)的输出端子(1)相连而阴极接地、阳极与电弧造渣过程换接继电器(J₁)的线圈相连的可控硅(SCR₁)、一端与数字供电电源的输出端(V_A)相连的电渣精炼过程换接继电器(J₂)的线圈、其阳极与前者的另一端相接、阴极接地而控制端通过电阻(R₈)与脉冲给定和比较芯片(IC₄)的另一个输出端子(13)相连的可控硅(SCR₂)以及继电器常开触点(J_1-1)、(J_2-2)组成，其中电流截止反馈型的带电挤压过程定值控制电路分定值控制及电机加压两部分，前者由同时与电枢电阻(R₁₆)、电机加压控制继电器(J₆)的常闭触点(J_6-2)并联的由电阻(R₁₃)、电容(C₁₆)组成的阻容分压支路、其输入端与前者分压点相连的芯片(IC₁₁)、由可变电阻W2、其基极与芯片(IC₁₁)输出端相连的三极管(T₂)、电容(C₁₇)串联组成的带电挤压电压信号放大支路、由带电挤压过程控制继电器线圈(J₃)、其基极与三极管(T₂)的射极间正向串有限流电阻(R₁₄)和稳压管(DW₁)的三极管(T₃)串联而成的带电挤压过程继电器控制支路、由电阻(R₁₅)、电容(C₁₈)、可变电阻(W₃)、电容(C₁₉)串联组成的二级阻容分压支路，其输入来自前者的分压点的芯片，其二个输入端子(12)、(5)与前者的输出点分别经电阻(R₃)、(R₄)相连的芯片(IC₁)并联组成，后者由接模拟电路供电电源正端的电机加压控制器(J₆)的线圈、与前者串接的电渣精炼过程换接继电器(J₂)的常开触点(J_2-1)、接于上述两者的连接点对地之间且依次正向串联的二极管(D₁₃)、其基极经电阻(R₂₄)与电压反馈控制和补偿芯片(IC₉)的输出端子(1)相连而射极接地的三极管(T₇)组成，其电弧电压反馈控制和补偿环节由其输入为电弧电压的全波整流器(Q₃)、与前者的输出端并联且由可变电阻(W₄)、电阻(R₁₈)、固定端经继电器常开触点(J_1-1)与全波整流器(Q₃)的正端相连而滑动端与芯片(IC₉)的输入端子(2)相连的可变电阻(W₅)、电阻(R₁₉)依次串成的电阻分压支路、由电阻(R₂₀)、依次相串且其连接点同时与芯片(IC₉)的另两个输入端子(5)、(9)相连的一对继电器常开、常闭触点(J_2-2)、负极并联了电容(C₂₂)的稳压管(DW₂)依次串接而成的电渣精炼过程换接支路、由电阻(R₂₁)、其滑动端与芯片(IC₉)的设定端子(10)而固定端与其端子(6)相连的可变电阻(W₆)、其滑动端与芯片(IC₉)另一个设定端子(3)相连的可变电阻(W₇)依次串成的芯片(IC₉)的电压予置支路、芯片(IC₉)、由集电极与电源正端间接有电机反转控制继电器(J₄)的线圈而基极与芯片(IC₉)的输出端子(7)之间接有电阻(R₂₂)的三极管(T₅)、集电极与电源正端间接有电机正转控制继电器(J₅)的线圈而基极与芯片(IC₉)输出端子(8)之间接有电阻(R₂₃)的三极管(T₅)、集电极经过反接的二极管(D₁₃)与电机加压控制继电器(J₆)的线圈相连而基极与芯片(IC₉)的输出端子间接有电阻的三极管(T₇)，这三个三极管的射极共接后再与继电器常开触点(J_7-2)串接而成的电机正、反转和加压控制支路并联而成，其电机正、反转信号的采集、转换和整形电路由其输入端与变压器(B₁)的副边相连的全波整流器(Q₂)、由电机激磁绕组、由电阻(R₁₇)和电容(C₂₁)组成的阻容分压电路和正向串接的两个二极管(D₈)、(D₉)支路组成的并联支路、三个并联的继电器常开触点(J_5-2)、(J_4-2)和(J_7-2)三者串接后再与全波整流器(Q₂)的输出端相连的串并联支路、其输入端与上述阻容分压点相连的芯片(IC₁₀)以及其射极接地、栅极与芯片(IC₁₀)的输出端相连而集电极与由电阻(R₁₅)、电容(C₁₈)组成的阻容分压电路的分压点相连的放大三极管(T₄)构成，其电机正、反转控制和执行环节由其输入端与变压器(B₁)的副边相连的全波整流器(Q₁)和由带电挤压过程定值控制电阻(R₁₆)、相互交叉连接的正、反转继电器常开、常闭触点(J_5-1)、(J_4-4)、电机电枢(M)，三者串接后再与全波整流器(Q₁)的输出端相连的串联支路组成，机头升降装置中的下卡头带有一个对中调整装置。