SU1252102A1 - Устройство управлени напр жением при контактной сварке - Google Patents

Description

управл ющего импульса,  вл етс  выход генератора пилообразного напр жени  .

2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что блок плавного нарастани  управл ющего импульса содержит два бипол рных и полевой транзисторы, два параплельно соединенных потенциометра, резистор, диод , конденсатор и аналоговый компаратор , при этом обща  точка коллекторов бипол рных транзисторов соединена с первой общей точкой потенциометров , эмиттер первого бипол рного транзистора через резистор, а второго - через диод соединены с первым выводом конденсатора и первым элект1

Изобретение относитс  к контактной , сварке и может быть использовано в схемах управлени  током контактных сварочных машин, преимущественно при точечной сварке обмоточных проводов к ламел м коллектора,

Целью изобретени   вл етс  повышение качества сварного соединени  путем обеспечени  стабилизации действующего значени  и плавного нарастани  сварочного импульса, обусловленного пр молинейной характеристикой разр да конденсатора, при любой длительности процесса сварки.

На фиг. 1 изображена схема устройства управлени  напр жением при контактной сварке; на фиг. 2 - схема блока фазового управлени  сварочным током и стабилизации его действующего значени  и схема блока плавного нарастани  управл ющего импульса; на фиг. 3 - вариант выполнени  блоков формировани  команд управлени  исполнительными механизмами и суммирующего счетчика на фиг. 4-6 - временные диаграммы напр жений в отдельных элементах блоков устройства в режиме сварки.

Устройство содержит (фиг. 1) блок 1 формировани  команд управлени  исполнительными механизмами, блок 2 питани , обеспечивающий переменное ( 24 В) и стабилизированное посто нродом полевого транзистора, второй электрод и затвор которого подключены к первому входу аналогового компаратора, базе первого бипол рного транзистора и выходу первого потенциометра ,  вл ющимс  первый входом блока плавного нарастани  управл ющего импульса, вторым входом которого  вл етс  второй вход аналогового компаратора, а выходом блока - выход этого компаратора, кроме того, выход второго потенциометра соединен с базой второго бипол рного транзистора , а втора  обща  точка потенциометров и второй вывод конденсатора подключены к нулевому выводу блока питани .

ное (15 В) напр жени , соединен- ный с блоком 3 суммирующего с четчика и блоком 4 фазового управлени  сварочным ToRoM и стабилизации

5 его действующего значени . Последний соединен с блоком 5 плавного нарастани  управл ющего импульса и блоком 6 коммутации сварочного трансформатора, В блок 4 фазового управлени  сва 0 рочным током и стабилизации его действующего значени  (фиг. 2) вход т цепочка, состо ща  из триггера 7, переменного резистора 8, конденсатора 9 (RS-цепь) и инверторов 10 и 11,

15 представл юща  врем задающий 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. Выпр мительный мост на диодах 15-18 соединен с генератором пилообразного напр жени , состо щим из транзистора 19, конденсатора 20 и резисторов 21-24 и соединенным

25 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, конденсатором 3j, резисторами 36 и 37 и стабилитроном 38. Выходы компараторов 27, 28 и триггера 39 соединены чере логические элементы 2И-НЕ АО и 41 с логическим элементом 2И-НЕ 42. Логический элемент ЗИ-НЕ 43,  вл юпщй с  модул тором, соединен с триггером 12, логическим элементом 2И-НЕ 42 и с выходом компаратора 44 блока 5 плавного нарастани  управл ющего импульса . Блок 5 плавного нарастани  управл ющего импульса состоит из конденсатора 45, зар женного до уровн  напр жени  , определ емого цепочкой , состо щей из потенциометра 46, резистора 47, транзистора 48, резистора 49. Нижний предел разр да конденсатора 45 регулируетс  цепочкой , состо щей из потенциометра 50, резистора 51, транзистора 52, диода 53 и резистора 54. Конденсатор 45 через полевой транзистор 55, .резистор 56, которые стабилизируют ток разр да, соединен с входом компаратора 44, второй вход которого соединен с коллектором транзистора 19 блока 4.

Блоки 1 и 2 соединены с блоком 3. Блок 1 св зан с блоком 4 через триггер 7, блок 2 - через диоды 13 и 15-18, а блок 3 - через триггер 39. Блок 4 соединен двум  выходами с блоком 5 через компаратор 44, а через выход элемента ЗИ-НЕ 43 - с выходом блока 6.

Блок 1 формировани  команд управлени  исполнительными механизмами (фиг. 3)  вл етс  св зук дим блоком между конечными выключател ми Сварка , Стоп, Счет и блоками 3 и 4, т.е. он формирует сигналы и защищает схему управлени  от прохождени  помех. Блок 3 суммирующего счетчика отсчитывает количество свариваемых точек, а также определ ет режимы 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 сварной точки) путем установки мно- гопозидионного переключател , подключенного на входы RS-триггера 39. С блока 2 питани  поступает стабилизированное напр жение (+15 В) на S- входы счетчиков СТ блока 3. Управление напр жением при контактной сварке с выхода элемента ЗИ-НЕ 43 сводит10

15

0

5

0

5

0

5

с  к изменению угла отпирани  сими- стора в блоке 6, коммутирующего сварочный трансформатор.

Устройство работает следующим образом.

При пуске установки происходит опускание сварочных электродов, в конце хода которых замыкаютс  конечные выключатели Сварка и Счет, т.е. сигналы с блока 1 поступают на блоки 3 и 4. На S-вход триггера 7 блока 4 поступает уровень логической 1, он перебрасываетс  и на пр мом выходе по вл етс  положительный уровень напр жени  (+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, определ емого параметрами RS-цепочки 8 и 9.

При включении в цепь синусоидального напр жени  трансформатора с фер- ро.магнитным сердечником возможен случай , когда остаточный, сохранившийс  от предьщущего включени , и вновь создаваемый переходным током магнитные потоки совпадают по знаку. Дл  устранени  этого используют синхронный контактор включени  сварочной ма- щины, который обычно работает так, что начало сварки приходитс  на полупериод одной определенной пол рности, а конец - на полупериод обратной пол рности . Поэтому остаточный и вновь создаваемый магнитные потоки имеют противоположные знаки, что способствует снижению максимального значени  магнитного потока, при этом отсутствуют апериодические составл ющие первичного тока.

Синхронным контактором в устройстве  вл етс  симистор в блоке 6. Начало сварки приходитс  на положительный полупериод, а конец сварки - на отрицательный. Пррхождение четного числа полуволн обеспечиваетс  триггером 12, на вход синхронизации которого (С) подаютс  однопол рные импульсы с частотой 50 Гц через диод 13 и элемент И-НЕ 14, а на выходы 1 и К состо ни  соответственно уровни логической 1 и логического О с выходов инверторов 10 и 11 и наоборот. Дл  синхронного к напр жению сети включени  сварочного ток предназначена св зка диодный мост 15-18, минус которого подключен к нулевому потен

51

циалу источника, и генератор пилообразного напр жени , собранный на тразисторе 19, конденсаторе 20 и резисторах 21-24. Пилообразные импульсы на Н1)1ходе генератора по фазе совпада KIT с напр жением питающей сети, так как на диодный мост поступает переменное напр жение (24 В).

Пилообразное напр жение с генератора поступает через резисторы 25 и 26 на один из задающих входов операционных усилителей 27 и 28, работающих в режиме компаратора, на вто- poii вход которьгх черсгз резисторы 29 и 30 поступает определенный уровень напр жени  с переменньгх резисторов 31 и 32, которые вместе г переменными резисторами 33 и 34, KOH/IC не лто- ром 35, стаби.ми I poHOM 38 и резисторами 36 и 37 обр«: уют схему ст.збили- запии снлрк.ч. оэтому па входах усилителс11 27 и 28 iipoHcxcvuiT изменение уров)1  напр жени  со своим знаком. Уве. напр жени  сети, например, с U, из U, (фиг. 4) прино- дит к увеличению установленного ране сдвига фазы с (f,,) на ( f ) по отношению к . сети, т.е. угла расширени  t ми( и, cJfeдoвa тельно, уменьше.чик) свл; очного тока и на обор , что обеспеч инает 11оД ь.:ржа)ие сварочного тока на заданном ур- не.

Регулирование -ока снарки осущест вл ет;:  изменением напр жени  на задающем нходс усилителей 27 и 28, когда на второй нхсгд подаетс  пилообразное иапр ж1:11ие. При этом с увеличением напр жени  сдвиг фазы пы- ходного импульса относительно напр жени  сети увеличиваетс  и наоборот (фиг. 4), Значение регулируемого напр жени  определ етс  изменением величины переменных резистог-о; 31, 33 и 32, 34.

Дл  otienie ietiHH режима сварки noBbiuKMuiiiiM током J рех ь четырех ламс лей и последующего перехода на номи- нальнь й режим используетс  триггер 39, который св зан с блоком 5 суммирующего счетчика. В начале сварки сигнал с блока 3 (фиг. 3) поступает па пр мой вход трип ера 39. Управл ющий импульс с элемента 2И-НЕ 41 поступает на один из входов логического элемента ЗИ-НЕ 43, пред- ставл ющего собой модул тор. На другой вход этого элемента поступает сигнал с блока 5 плавного нараста

25

521

10 i5

35 40

- 5 50 55

30

026

ии  управл ющет о импульса, который работает по тому же приндипу, что и узел регулировани  тока сварки.На один задающий вход компаратора 44 подаетс  пилообразное напр жение, S На другой вход - напр жение конден- - сатора 45. В начальр1ый момент конденсатор 45 зар жен, так как на базу транзистора 48 подаетс  положительный потендиал с потенциометра 46. При зтом потенциометр может быть ср зан с переменным резистором 8 ре- гу:и1ровани  длительности процесса сварки дл  того, чтобы при изменении длительности процесса сварки одно- врс менно мен ть уровень зар да конденсатора 45 и получать плавное на-, раста п1е силы тока дл  любой длительности процесса сварки.

В блоке испол1) стабилизаци  тока разр да, что приводит к пр мо- -шшейному изме1;еиию напр жени  при разр де конденсатора 45. Стабилиза- П.ИЯ тока реализуетс  цепочкой: полевой транзистор 55, резистор 56. Представленна  схс ка дает возможность р м улировать нижний предел разр да конденсатора 45 через потенциометр , резис юр 51 и т ранзистор 52, т.е. 1)е гу.чировать вр1.-м  разр да, а следо- нательно, к врем  плавного нарастани  тока длительн(к:ти про- цс сса сварки в nj)e;i,ejiax 0,2-1,0 с. Диод 53 необхол,им дл  защиты транзистора 52 от пробо  по fIarlp жeнию.

Модул 1 1и  сигналов элементом ЗИ- 111 43 происходит следующим образом.

При включении процесса снарки с инверсного выхода тригтера 12 поступает уровепь логическо1 о О. При зтом транзистор 48 запираетс  и конденсатор 45 разр жатьс , ггтедовательно, на одном из задающих входов компаратора 44 проь сходит линейное уменьшение напр жени , в то врем  как на второй вход поступает пи/юобразное напр жение (фиг. 5, L - напр жение разр да конденсатора 45, и - пилообразное напр жение генератора , и - напр жение на выходе компаратора 44). На выходе компаратора по вл ютс  импульсы с посто нным уме 1ьшениеи угла сдвига фазы по отношению к напр жению питающей сети. Из- мен н)щийс  по фазе импульс модулируетс  в элементе ЗИ-НЕ 43 управл ющим импульсом с элемента 42, который так- -ле по ;:тупает на этот элемент (фиг.6).

7 12

При окончании сварки уровень логического О снимаетс  с базы транзистора 48, так как на выходах инверторов 10 и 11 мен етс  сигнал на про- ,тивоположный, что приводит к переклю- чению триггера 12, и на его инверсном выходе по вл етс  уровень логической 1. Транзистор 48 отпираетс  и происходит зар д конденсатора 45 через резистор 49. При этом врем  зар да меньше или соответствует времени подготовки к второму циклу сварки . Путем добавлени  нескольких узлов регулировани  тока сварки можно добитьс  переключени  режимов свар- ки по определенной программе.

28

Применение предлагаемого устройства благодар  возможности создани  плавного нарастани  управл ющего импульса в любом диапазоне регуаирова- ни  длительности процесса сварки позвол ет обеспечить повышение качества формируемой сварной точки и устран ет выплеск металла из зоны сварки , что существенно повышает качество сварного соединени .

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

ФмгЛ

и,

Фиг. 5

Редактор И.Шулла

Составитель В.Ткаченко

Техред В. Кадар Корректор А.Зимокосов

Заказ 4569/15Тираж 1001Подписное

ВНИМШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна , 4

Фиг. 6

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЕМ ПРИ КОНТАКТНОЙ СВАРКЕ, содержащее блок формирования команд управления исполнительными механизмами, блок коммутации сварочной цепи, блок питания, блок фазового управления, отличающееся 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-триггеров и одного счетного IKтриггера, мостового диодного выпрямителя, генератора пилообразного напряжения на биполярном транзисторе, двух аналоговых компараторов, трех элементов 2И-НЕ и элемента ЗИ-НЕ, при этом вход первого RS-триггера 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 из 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 многопозиционного 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 управления, вторым выходом которого, соединенным с первым входом блока плавного нарастания управляющего импульса, является инверсный выход IK-триггера, а третьим выходом, соединенным с вторым входом блока плавного нарастания управляющего импульса, является выход генератора пилообразного напряжения .

2. Устройство поп. 1, отличающееся тем, что блок плавного нарастания управляющего импульса содержит два биполярных и полевой транзисторы, два параллельно соединенных потенциометра, резистор, диод, 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 элект родом полевого транзистора, второй электрод и затвор которого подключены к первому входу аналогового компаратора, базе первого биполярного транзистора и выходу первого потенциометра, являющимся первый входом блока плавного нарастания управляющего импульса, вторым входом которого является второй вход аналогового компаратора, а выходом блока выход этого компаратора, 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.