CN2229324Y

CN2229324Y - 钢筋电渣压焊机自动控制装置

Info

Publication number: CN2229324Y
Application number: CN 95217360
Authority: CN
Inventors: 卢振洋
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 1995-07-26
Filing date: 1995-07-26
Publication date: 1996-06-19
Anticipated expiration: 2005-07-26

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，其特征在于：操作控制环节采用了具有钢筋升、降、启、停功能的恒流源型编解码电路，电机正、反转执行环节采用了由固态继电器构成的电机转数和换向控制电路，电弧造渣、电渣精炼及带电挤压各过程间的转换采用了可控硅控制。在一定的钢筋范围内，它不仅不需重新设定参数并可克服焊接电流和电弧电压波动的影响，而且对电机的控制和过程的换接采用无触点控制，其控制缆线的连接也较简单。

Description

钢筋电渣压焊机自动控制装置

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。

申请号为94224535.0，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压焊工艺的自动化装置，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提高，对一定范围内钢筋直径的变动及电网电压、焊接电流的波动也有自适应性，但仍存在着控制缆线较多及电机换向驱动的有触点控制等不可靠因素。

本实用新型的目的在于提供一种采用无触点控制及四芯控制缆线的可靠性更高的钢筋电渣压焊机自动控制装置。

本实用新型的特征在于：电源由依次串接的变压器T₂、全波整流器、稳压器N₁、N₂及相应的滤波电容构成，操作控制环节由操作信号发生及控制两个电路构成，前者由以三极管UT₁、UT₂、电阻R₃₉组成的恒流源、与电阻R₃₉并联且分别由限流电阻R₄₀～R₄₂、钢筋升、降、启动安钮S₂、S₃、S₄相串而成的操作支路、三极管UT₁基极与地之间的急停按钮S₅、限流电阻R₄₉、R₅₀以及与其相串的输出电阻R₂₇构成，控制电路由与电阻R₂₇相串且并有抗击穿二极管UD₂₃的继电器线圈KR0、正极与其相串的可控硅US₃、集电极与前者负极相串的三极管UT₁₀、发射极经电阻R₃₈与前者基极相连而集电极经电阻R₃₅与二极管UD₂₃负极相连的三极管UT₉和其输出端经电阻R₃₅与前者基极相连而负输入端经电阻R₂₈与输出电阻R₂₇相接而正输入端既与电阻R₂₇又经电阻R₁₁与继电器线圈KR₂常开触点相连的运算放大器1组成的予启动支路、输出端经电阻R₂₁后与三极管UT₅基极相连而负、正两个输入端分别经电阻R₂₉、R₃₀和反串的隔离二极管UD₂₄～UD₂₆后并联于电阻R₂₇的运算放大器2组成的钢筋提升控制支路、输出端经电阻R₂₂后与三极管UT₄基极相连而负、正两个输入端分别经电阻R₃₁、R₃₂和反串的隔离二极管UD₂₄～UD₂₈后并联于电阻R₂₇的运算放大器3组成的钢筋下降控制支路、输出端经电阻R₃₇后与可控硅US₃控制端相连而负、正两个输入端分别经电阻R₃₃和反串的隔离二极管UD₂₄～UD₃₀后并联于电阻R₂₇的运算放大器4组成的启动控制支路、隔离电容C₁₀～C₁₂以及连锁控制二极管UD₃₁～UD₃₃组成；电弧造渣、电渣精炼和带电挤压过程定值控制环节由分频、计数、过程换接电路及电弧电压反馈控制电路组成，前者由以电阻R₁、R₂、稳压管UD₄构成的限幅电路、与稳压管UD₄负端相连的整形电路5、输入端与前者输出端和稳压管UD₄正端相连的分频电路6组成的分频电路，以其输入端与前者输出端相连的电弧造渣过程脉冲计数电路7、其输入端经隔离二极管UD₅～UD₁₂后分别与前者输出端及显示电路输入端相连而输出端经反门8、其一个输入端受分频电路6控制的与非门9后与电弧造渣过程脉冲计数电路7输入端相连的电弧造渣定值控制拨码盘B₃、B₄组成的电弧造渣过程脉冲计数电路，以其输入端经相互串联的阻容分压电路、继电器KR₀的常闭触点KR_0-2、电阻R₃后与分频电路6的脉冲输入端相连的电渣精炼过程脉冲计数电路10、其输入端经隔离二极管UD₁₃～UD₂₀后分别与前者输出端及显示电路输入端相连而输出端经反门11、其一个输入端受分频电路6控制的与非门12后与电渣精炼过程脉冲计数电路10输入端相连的电渣精炼定值控制拨码盘B₁、B₂组成的电渣精炼过程脉冲计数电路及用分别与反门8、11输出端相串的另外两个反门13、14、其控制端分别经电阻R₇或R₁₀与反门13、14的输出端相连、而负极接地的可控硅US₁或US₂和一端与前者之一的正极相连而另一端接常开触点KR_0-2且并有抗击穿二极管UD₂₁或UD₂₂的继电器线圈KR₁或KR₂构成的过程换接电路组成，电弧电压反馈控制电路由其输入端与欲对接的两根钢筋C、D相连的桥接电路UR₂、其输入端与前者输出端相并的两个相串的可变电阻RP₁及RP₂、接于稳压器N₁的输出端对地之间的由电阻R₁₂、R₁₃、二极管UD₃₄、UD₃₅及电阻R₁₄、可变电阻RP₃依次串联组成的分压电路以及作电机正、反转方向和转数电压反馈控制用的运算放大器15、16、17、18组成，其中，控制电机正转方向和转数用的运算放大器15、17的负输入端分别经电阻R₁₇或R₁₈后再经常闭触点KR₂与可变电阻RP₂的滑动相连，其正输入端分别与二极管UD₃₅的负极和电阻R₁₄、可变电阻RP₃的串联接点相连，控制电机反转方向和转数的运算放大器16、18的正输入端分别经电阻R₁₆或R₁₅后再经常闭触点KR₂与可变电阻RP₂的滑动端相连，其负输入端分别与和电阻R₂₃连接的二极管UD₃₄的正极、或电阻R₁₂与R₁₃的串联接点相连，转数控制运算放大器17、18的输出端相连后经电阻R₄₆与三极管UT₃基极相连，正、反转方向控制运算放大器器15、16分别与电阻R₂₁或R₂₂相连；二极管UD₃₄与UD₃₅的串联接点与常闭触点KR_0-1相连，可变电阻RP₁的两端分别与常开触点KR₁相连；电流截止反馈控制环节由串于电机M的主回路的取样电阻R₄₈、输入端与其相并的桥接电路UR₁、并于前者输出端的可变电阻RP₅、其输入端与前者滑动端相连的光电藕合器19、其基极经前者输出端及电阻R₂₄后与稳压器N₁输出端相连、发射极有对地电容C₁₃而集电极经电阻R₂₅、可变电阻RP₄组成的分压电路与稳压器N₁的输出端相连的三极管UT₇以及其基极经电阻R₂₆、稳压管UD₃₆后与前者的发射极相连而集电极与三极管UT₁₀相连的三极管UT₈组成；主回路控制电路由与电网并联的用自锁的主回路控制继电器CJ及与其相串的常开触点KR_0-3构成(A、B二点)的支路组成；电机正、反转控制与执行环节由变压器T₁、以两个其低压端的正极分别经电阻R₄₃或R₄₄、与其相串的电阻R₄₅后与稳压器N₁的输出端相连、在正、负两极反接后其负极分别对地接二极管UD₃₈或与三极管UT₃集电极相连而高压端分别与变压器T₁的高、低压输出端相连的固态继电器SW₁₀、SW₉组成的电机转数控制电路、以其输入端与前者输出端相连的由固态继电器SW₁～SW₈、整流二极管UD₃₉～UD₄₆组成的全波整流式电机换向控制电路、经取样电阻R₄₈并接于前者输出端的电机M、以其集电极分别依次与固态继电器SW₁→SW₄、SW₈→SW₅低压端串接的三极管UT₅、其集电极分别依次与固态继电器SW₄→SW₁、SW₅→SW₈低压端串接的三极管UT₄以及从其集电极在通过电阻R₁₉与稳压器N₁输出端相连的同时又经二极管UD₃₇、电阻R₂₃、二极管UD₄₇与三极管UT₄集电极相连而基极经电阻R₁₇、二极管UD₃₈与三极管UT₇集电极相连而其基极经电阻R₂₀与三极管UT₅集电极相连的起直流供给作用的三极管UT₆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：它达到了预期目的。

为了在下面结合实施例对本实用新型作详尽描绘，现将本申请文件所使用的附图名称及编号简介如下：

图1、2：本发明电路的原理图；

图3：机头升降装置结构图；

图4：调整对中装置结构图。

实施例：

请见图1～4。全波整流器由二极管UD₁～UD₃构成。显示电路由用标号21表示的二—十进制转换芯片IC₄₅₁₁、译码器20(RESPACK₄)及显示屏19构成。1～4、15～18都由芯片LM₃₂₄构成，5、8和13、11和14都由芯片40106构成，6、7、10都由两个芯片4518构成，9、12都由芯片4011构成。

其控制过程如下：按下启动按钮S₄，启动控制用的运算放大器4输出高电平，可控硅US₃导通，继电器KR₀得电，使常闭触点KR_0-1断开，电压反馈控制环节的运算放大器15～18进入工作状态；常闭触点KR_0-2断开，分频计数电路工作，此时，由于电渣精炼过程脉冲计数器10的R端不通，故只有电弧造渣过程脉冲计数器7工作。常开触点KR_0-3即A、B两端吸合，主回路工作，继电器CJ得电自锁。当计数芯片7的计数数值与拨码盘B₃、B₄予置数值相符时，反门B输出低电平，使计数芯片7停止计数，反门13输出高电位，可控硅US₁导通，继电器KR₁得电，前者使计数芯片10的R端接地，使其开始电渣精炼过程的脉冲计数，后者使常开触点KR₁闭合，可变电阻RP₁短接，使电压反馈给定值与电渣精炼过程的参数相吻合。当计数芯片10的计数值与拨码盘B₁、B₂的予置值相等时，反门11输出低电位，计数芯片10停止计数；反门14输出高电位，可控硅US₂导通，继电器KR₂得电，常闭触点KR₂打开，电压反馈控制环节停止工作，启动了停机电路。在电机工作电流超过预定值时，电流截止反馈环节启动，三极管UT₇导通，给电容C₁₃充电，当达到稳压管UD₃₆转折电压时，三极管UT₈导通，使三极管UT₁₀截止，继电器KR₀失电，整个电路停止工作。

操作控制电路的工作过程为：当按钮S₂～S₅都未按下时，仅有较小电流约3mA流过电阻R₅₀、R₄₉及R₂₇，使只有芯片1输出高电平，三极管UT₉导通，三极管UT₁₀饱和导通，进入予启动阶段。当按下提升按钮S₂时，使流过电阻R₂₇上的电流升为6mA，芯片2输出为高电平，使三极管UT₅导通，电机M正转，钢筋上升。当按下下降按钮S₃时，使流过电阻R₂₇上的电流达12mA，芯片3的输出为高电平，三极管UT₄饱和导通，电机M反转钢筋下降，同时经二极管UD₃₁锁住芯片2，使其输出低电平，防止误动作。当按下启动按钮S₄时，流过电阻R₂₇上的电流达15mA，使芯片4输出高电平，可控硅US₃导通，继电器KR₀得电，整个电路开始启动。同时，经二极管UD₃₂、UD₃₃锁住芯片2及3，防止误动作。按钮S₁为按入T₁、T₂而设的，F₁为保险丝。

稳压器N₂输出低压9伏，供计数电路使用，其余皆由N₁输出的高压12伏供电。

电机正、反转执行和控制环节是这样工作的：当三极管UT₃在芯片17或18控制下导通时，固态继电器SW₉低压端为低压1.2伏，其高压端导通，而固态继电器SW₁₀关断，使电机换向电路输入端与变压器T₁输出高压相连，电机转速上升；反之，则转速下降。当三极管UT₅在芯片2或15控制下导通时，使固态继电器SW₁～SW₄打开，SW₅～SW₈关断，经二极管UD₄₃～UD₄₆整流，电机M正转；当三极管UT₄在芯片3或16控制下导通时，使固态继电器SW₁～SW₄关断，SW₅～SW₈打开，经二极管UD₃₉～UD₄₂整流后，电机M反转。从而实现了电机的无触点换向。

在运行过程中，电机M的正、反转及转速的高、低由电弧电压反馈控制电路控制。在电弧造渣阶段，电弧电压经整流后由相串的可变电阻RP₁、RP₂分压后经常闭触点KR₂反馈到芯片15～18中的各个输入端以便分别与由电阻R₁₂、R₁₃、二极管UD₃₄、UD₃₅、电阻R₁₄和可变电阻RP₃串接的分压电路的各个分压电压比较；在电渣精炼阶段，常闭触点KR₁打开，使可变电阻RP₁短接，电弧电压整后由可变电阻RP₂分压后再按以上同样方式与各给定电压比较。电渣精炼过程结束，常闭触点KR₂打开，电压反馈控制环节停止工作，进入挤压阶段，转为由电流截止反馈控制环节进行自动停机控制。

图3～图4是机头升降装置及调整对中装置结构图。其中，伺服机23通过传动丝杠24带动上卡头25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26设计有绝缘套27及钢筋轴的对准装置以适应不同直径钢筋的对接。28为锁紧螺丝，29为卡具壳体，30为顶紧螺丝，31为夹紧的V型块，它们共同组成了钢筋轴的对中调整装置。当需焊不同直径的钢筋时，可拧松锁紧螺母28，下卡头26即可绕轴心转动，以便上、下钢筋通过顶紧螺丝29、V型块31夹紧。

由此可知，它具有电机可无触点控制其换向以及只有四根电压、电流反馈控制缆线的优点，从而大大提高了可靠性。

Claims

1.一种钢筋电渣压焊机自动控制装置，它包含控制器和机头升降装置，前者含有电源、操作控制环节、电弧造渣、电渣精炼和带电挤压过程定值控制环节、电流截止反馈控制环节、主回路控制电路以及电机正、反转控制和执行环节，后者含有传动机头、上下卡头及其辅件，其特征在于：电源由依次串接的变压器T₂、全波整流器、稳压器N₁、N₂及相应的滤波电容构成，操作控制环节由操作信号发生及空制两个电路构成，前者由以三极管UT₁、UT₂、电阻R₃₉组成的恒流源、与电阻R₃₉并联且分别由限流电阻R₄₀～R₄₂、钢筋升、降、启动按钮S₂、S₃、S₄相串而成的操作支路、三极管UT₁基极与地之间的急停按钮S₅、限流电阻R₄₉、R₅₀以及与其相串的输出电阻R₂₇构成，控制电路由与电阻R₂₇相串且并有抗击穿二极管UD₂₃的继电器线圈KR₀、正极与其相串的可控硅US₃、集电极与前者负极相串的三极管UT₁₀、发射极经电阻R₃₈与前者基极相连而集电极经电阻R₃₅与二极管UD₂₃负极相连的三极管UT₉和其输出端经电阻R₃₅与前基极相连而负输入端经电阻R₂₈与输出电阻R₂₇相接而正输入端既与电阻R₂₇又经电阻R₁₁与继电器线圈KR₂常开触点相连的运算放大器(1)组成的予启动支路、输出端经电阻R₂₁后与三极管UT₅基极相连而负、正两个输入端分别经电阻R₂₉、R₃₀和反串的隔离二极管UD₂₄～UD₂₆后并联于电阻R₂₇的运算放大器(2)组成的钢筋提升控制支路、输出端经电阻R₂₂后与三极管UT₄基极相连而负、正两个输入端分别经电阻R₃₁、R₃₂和反串的隔离二极管UD₂₄～UD₂₈后并联于电阻R₂₇的运算放大器(3)组成的钢筋下降控制支路、输出端经电阻R₃₇后与可控硅US₃控制端相连而负、正两个输入端分别经电阻R₃₃和反串的隔离二极管UD₂₄～UD₃₀后并联于电阻R₂₇的运算放大器(4)组成的启动控制支路、隔离电容C₁₀～C₁₂以及连锁控制二极管UD₃₁～UD₃₃组成；电弧造渣、电渣精炼和带电挤压过程定值控制环节由分频、计数、过程换接电路及电弧电压反馈控制电路组成，前者由以电阻R₁、R₂、稳压管UD₄构成的限幅电路、与稳压管UD₄负端相连的整形电路(5)、输入端与前者输出端和稳压管UD₄正端相连的分频电路(6)组成的分频电路，以其输入端与前者输出端相连的电弧造渣过程脉冲计数电路(7)、其输入端经隔离二极管UD₅～UD₁₂后分别与前者输出端及显示电路输入端相连而输出端经反门(8)、其一个输入端受分频电路(6)控制的与非门(9)后与电弧造渣过程脉冲计数电路(7)输入端相连的电弧造渣定值控制拨码盘B₃、B₄组成的电弧造渣过程脉冲计数电路，以其输入端经相互串联的阻容分压电路、继电器KR₀的常闭触点KR_0-2、电阻R₃后与分频电路(6)的脉冲输入端相连的电渣精炼过程脉冲计数电路(10)、其输入端经隔离二极管UD₁₃～UD₂₀后分别与前者输出端及显示电路输入端相连而输出端经反门(11)、其一个输入端受分频电路(6)控制的与非门(12)后与电渣精炼过程脉冲计数电路(10)输入端相连的电渣精炼定值控制拨码盘B₁、B₂组成的电渣精炼过程脉冲计数电路及用分别与反门(8)、(11)输出端相串的另外两个反门(13)、(14)、其控制端分别经电阻R₇或R₁₀与反门(13)、(14)的输出端相连、而负极接地的可控硅US₁或US₂和一端与前者之一的正极相连而另一端接常开触点KR_0-2且并有抗击穿二极管UD₂₁或UD₂₂的继电器线圈KR₁或KR₂构成的过程换接电路组成，电弧电压反馈控制电路由其输入端与欲对接的两根钢筋C、D相连的桥接电路UR₂、其输入端与前者输出端相并的两个相串的可变电阻RP₁及RP₂、接于稳压器N₁的输出端对地之间的由电阻R₁₂、R₁₃、二极管UD₃₄、UD₃₅及电阻R₁₄、可变电阻RP₃依次串联组成的分压电路以及作电机正、反转方向和转数电压反馈控制用的运算放大器(15)、(16)、(17)、(18)组成，其中，控制电机正转方向和转数用的运算放大器(15)、(17)的负输入端分别经电阻R₁₇或R₁₈后再经常闭触点KR₂与可变电阻RP₂的滑动相连，其正输入端分别与二极管UD₃₅的负极和电阻R₁₄、可变电阻RP₃的串联接点相连，控制电机反转方向和转数的运算放大器(16)、(18)的正输入端分别经电阻R₁₆或R₁₅后再经常闭触点KR₂与可变电阻RP₂的滑动端相连，其负输入端分别与和电阻R₂₃连接的二极管UD₃₄的正极、或电阻R₁₂与R₁₃的串联接点相连，转数控制运算放大器(17)、(18)的输出端相连后经电阻R₄₆与三极管UT₃基极相连，正、反转方向控制运算放大器器(15)、(16)分别与电阻R₂₁或R₂₂相连；二极管UD₃₄与UD₃₅的串联接点与常闭触点KR_0-1相连，可变电阻RP₁的两端分别与常开触点KR₁相连；电流截止反馈控制环节由串于电机M的主回路的取样电阻R₄₈、输入端与其相并的桥接电路UR₁、并于前者输出端的可变电阻RP₅、其输入端与前者滑动端相连的光电藕合器(19)、其基极经前者输出端及电阻R₂₄后与稳压器N₁输出端相连、发射极有对地电容C₁₃而集电极经电阻R₂₅、可变电阻RP₄组成的分压电路与稳压器N₁的输出端相连的三极管UT₇以及其基极经电阻R₂₆、稳压管UD₃₆后与前者的发射极相连而集电极与三极管UT₁₀相连的三极管UT₈组成；主回路控制电路由与电网并联的用自锁的主回路控制继电器CJ及与其相串的常开触点KR_0-3构成(A、B二点)的支路组成；电机正、反转控制与执行环节由变压器T₁、以两个其低压端的正极分别经电阻R₄₃或R₄₄、与其相串的电阻R₄₅后与稳压器N₁的输出端相连、在正、负两极反接后其负极分别对地接二极管UD₃₈或与三极管UT₃集电极相连而高压端分别与变压器T₁的高、低压输出端相连的固态继电器SW₁₀、SW₉组成的电机转数控制电路、以其输入端与前者输出端相连的由固态继电器SW₁～SW₈、整流二极管UD₃₉～UD₄₆组成的全波整流式电机换向控制电路、经取样电阻R₄₈并接于前者输出端的电机M、以其集电极分别依次与固态继电器SW₁→SW₄、SW₈→SW₅低压端串接的三极管UT₅、其集电极分别依次与固态继电器SW₄→SW₁、SW₅→SW₈低压端串接的三极管UT₄以及从其集电极在通过电阻R₁₉与稳压器N₁输出端相连的同时又经二极管UD₃₇、电阻R₂₅、二极管UD₄₇与三极管UT₄集电极相连而基极经电阻R₁₇、二极管UD₃₈与三极管UT₇集电极相连而其基极经电阻R₂₀与三极管UT₅集电极相连的起直流供给作用的三极管UT₆组成，机头升降装置中的下卡头带有一个对中调整装置。

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：所述的电弧造渣、电渣精炼定值控制环节的显示电路皆由芯片IC₄₅₁₁(21)、译码器RESPACK₄(20)及显示屏(19)串联而成。