SU1505705A1 - Устройство управлени дуговой сваркой - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к сварке и может быть использовано в автоматах и полуавтоматах дл  дуговой сварки плав щимс  электродом. Цель - повышение качества сварного соединени  путем расширени  диапазона регулировани  частоты вращени  двигател  подачи электродной проволоки, а также расширение технологических возможностей. Устройство выполнено в виде блока управлени  электродвигателем и состоит из двух последовательно соединенных пропорционально-интегральных регул торов (ПИ-регул торов) на основе операционных усилителей. При этом вход первого ПИ-регул тора с одной стороны через коммутирующий элемент соединен с задатчиками предварительной и основной скоростей подачи электродной проволоки, а с другой - с измерителем тока  кор . Вход второго ПИ-регул тора соединен одновременно с выходом первого ПИ-регул тора и измерителем напр жени   кор  двигател . Выход второго ПИ-регул тора подключен к одному входу компаратора. К его второму входу подключен выход генератора пилообразного напр жени  на основе операционного усилител . В устройство введен блок управлени  циклом сварки, выполненный на основе четырех однотипных элементов выдержки времени, осуществл ющих следующие выдержки времени: дл  продувки газа предварительной, продувки газа последующей, задержки на выключение источника сварочного тока, времени постановки сварной точки. Каждый из элементов выдержки времени состоит из инвертора, R-C-цепочки и полевого транзистора. Точность выдержки времени обусловливаетс  зар дным генератором, подключенным одновременно ко всем входам инверторов элементов выдержки времени. Вследствие расширени  диапазона регулировани  частоты вращени  электродвигател , повышени  жесткости механических характеристик электропривода устройство позвол ет расширить диапазон электродных проволок как по составу, так и по диаметру. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к области сварки, а именно к сварочному оборудованию, и может быть использовано в сварочных аппаратах , производ щих сварку плав щимс  электродом.

Целью изобретени   вл етс  повышение качества сварного соединени .

На чертеже представлена электрическа  принципиальна  схема устройства управлени  сваркой.

Электродвигатель 1 посто нного тока через оптронный тиристор 2 и резистор 3 подключен к источнику выпр мленного двух- полупериодного напр жени . Якорь двигате .ч  I 3aLijyHTHpoBaH тиристором динамического торможени  4 и диодом 5, нричем упра 5л ющий электрод тиристора 4 через ключевой элемент 6 св зан с одновибра- тором 7. Отсекатель 8 газа через контакт 9.1 ключевого элемента 9 св зан с источником выпр мленного двухполупериодного напр жени . Источником 10 сварочного тока унравл ет контакт 11.1 ключевого элемента 11. Блок управлени  электродвигателем 1 выполнен в виде элктропривода с двум  видами обратных св зей. На вход пропорционально-интегрального регул тора (ПИ-ре- гул тора) 12 поступает сигнал или с задатчи- ка 13 частоты вращени  или с задатчи- ка 14. Причем задатчик 3 подключаетс  к входу ПИ-регул тора 12 контактами 15.1 ключевого элемента 15 в случае, если нет сварочного тока, т. е. датчик 16 сварки разомкнут. В случае, если есть ток сварки, подключаетс  к входу ПИ-регул тора 12 задатчик 14. К этому же входу подводитс  сигнал положительной обратной св зи по току , снимаемый с резистора 3 через делитель 17. Сигнал отрицательной обратной св зи , снимаемый с  кор  электродвигател  1, через делитель 18 поступает на вход второго ПИ-регул тора 19. На этот же вход поступает сумма сигналов задани  и положительной обратной св зи по току с выхода ПИ-регул тора 12. С выхода ПИ-регул тора 19 сигнал поступает на один из входов компаратора 20, а на второй его вход приходит сигнал пилообразной формы схемы, выполненной на операционном усилителе 21, резисторе 22, и конденсаторе 23. С выхода компаратора 20 через конденсатор 24 и уси- литель 25 сигнал управлени  прикладываетс  к светодиоду оптронного тиристора 2, вцзы- ва  его отпирание. Схема управлени  цик- лом работы устройства включаетс  пусковы- ми элементами, состо щими из кнопки 26 и реле 27, контакт которого 27.1 включен в цепь базы транзистора 28. Необходимые в цикле работы сварочного аппарата выдерж- ки времени задаютс  четырьм  однотипными схемами 29-32 временных выдержек, каж- да  из которых (на примере схемы 29) со- стоит из инвертора 33, регул тора-резисто- ра 34 длительности задержки, конденсатора 35 и полевого транзистора 36. Входы всех инверторов схем 29-32 временных выдержек св заны с генератором 37 импульсов. Схема 29 определ ет выдержку времени включени  электропривода подачи электродной проволоки, схема 30 - врем  постановки сварочной точки, схема 31 - выдержку времени на отключение источника 10 сварочного тока после окончани  цикла сварки, схема 32 - выдержку времени при обдуве газом места сварки.

Пуск схемы электропривода осуществл етс  реле 38, контакт 38.1 которого щун- тирует вход ПИ-регул тора 12. Реле 38 подключено к выходу одного элемента И 39, один

вход которого св зан с выходом другого элемента И 40, а другой - с транзистором 41, выполн ющим функцию элемента токовой отсечки при перегрузке на электродвигателе 1. База транзистора 41 через делитель 42 подключена к резистору 3. Выбор режимов работы устройства осуществл етс  переключател ми 43 - «Сварка длинными и короткими щвами, 44 - «Сварка точками, 45 - «Сварка с предварительно установленной скоростью подачи электродной проволоки или без нее.

Необходимые согласовани  св зей элементов устройства осуществл ютс  инверторами 46-48 и элементами 2И-НЕ 49 и 50.

В качестве элемента пам ти служит триггер 51.

Кроме того, устройство содержит разв зывающие диоды 52-58, элемент 2И-НЕ 59, управл ющий работой схемы 31 выдержки времени. Задержку времени на включение

0 одновибратора 7 осуществл ет цепочка из конденсатора 60, диода 58 и элемента 2И- НЕ 49. Через диод 61 осущестл етс  запуск схемы 32 выдержки времени .

Устройство управлени  сваркой работает

5 следующим образом.

В исходном состо нии реле 38 включено, а его контакт 38.1 щунтирует вход ПИ-регул тора 12. При нажатии на кнопку 26 включаетс  реле 27, замыка  свой контакт 27.1. При этом открываетс  транзистор 28 и

0 триггер 51 опрокидываетс , в случ ае, если переключатель 43 находитс  в положении «Длинный щов, то сигнал с его выхода поступает на вход инвертора 46, а с его выхода - на один из входов элемента 2И- НЕ 50, который включает ключевой элемент

5 9. Последний, включивщись, замыкает свой контакт 9.1 в цепи отсекател  8 газа, при этом начинаетс  подача защитного газа. В это врем  импульсы, вырабатываемые генератором 37, через инвертор 33 и врем - задающий резистор 34 накапливают энергию в конденсаторе 35, так как в это врем  диод 55 заперт положительным потенциалом с триггера 51. При достижении на истоке транзистора 36 напр жени  отпирани  с выхода схемы 29 задержки времени сигнал

5 последовательно проходит диод 54, элемент И 40, элемент И 39, при этом отключаетс  реле 38, размыка  контакты 38.1. Напр жение задани  с резистора 13 поступает на ПИ-регул тор 12, далее на ПИ-регу- л тор 19 и затем на один из входов

0 компаратора 20, на другой его вход поступает пилообразное напр жение, синхронное с напр жением питающей сети. Пилообразное напр жение формируетс  при разр де конденсатора 23 через резистор 22. Зар д конденсатора 23 производитс  стабильным им5 пульсов в момент перехода напр жени  питани  через ноль. Этот импульс формируетс  на операционном усилителе 21, на один вход которого подаетс  стабильное напр 0

жение трапецеидальной формы, а на другой - сглаженное нестабильное напр жение . Таким образом осуществл етс  дополнительна  стабилизаци  зар дного импульса . В зависимости от величины рассогласовани  на выходе компаратора 20 формируетс  импульс управлени , который через усилитель 25 с определенным значением по фазе питающего напр жени  с помощью светодиода включает оптронный тиристор 2, установленный в цепи  кор  двигател  1. Таким образом, чем больше напр жение рассогласовани , что происходит при увеличении напр жени  задани  лцбо нагрузки в цепи  кор  электродвигател  1, тем раньше по фазе откроетс  тиристор 2, тем большее напр жение будет приложено к  корю электродвигател  1 и больше частота его вращени . Одновременно с включением электропривода на выходе элемента 2И-НЕ 49 присутствует логический «О, при этом напр жение на выходе схемы выдержки времени равно «О, следовательно, на выходе инвертора 48 имеетс  сигнал логической «1, который включает ключевой элемент 11, который своим контактом 11.1 запускает источник 10 сварочного тока. Возбуждаетс  сварочна  дуга и протекающий по сварочной цепи ток вызывает срабатывание датчика 16 тока, который через ключевой элемент 15 и его контакт 15.1 подключает задатчик 14 к входу ПИ-регул тора 12. При этом частота вращени  двигател  1 устанавливаетс  номинальной . При сварке длинных швов кнопка 26 может не удерживатьс , так как триггер 51 запоминает это включенное состо ние. При сварке коротких швов (нажатое состо ние переключател  43) цикл сварки выполн етс  каждый раз при нажатии кнопки 26. Прекращение цикла сварки осуществл етс  или отпусканием кнопки 26 при сварке коротких швов, или повторным ее нажатием при сварке длинных швов. При этом на выходе схемы 29 задержки времени образуетс  низкий потенциал, триггер 51 переключаетс  так, что на его выходе сигнал логического «О.

При этом включаетс  реле 38, блокиру  своими контактами 38.1 вход ПИ-регул тора 12, тиристор 2 выключаетс . С задержкой времени, обусловленной конденсатором 60, через Элемент 2И-НЕ 49 по вл етс  отрицательный импульс на входе одновибратора 7. Отрицательный импульс с выхода одно- вибратора 7 вк лючает усилительный элемент 6, который, в свою очередь, включает тиристор 4 динамического.торможени . Происходит резкое торможение электродвигател  1. Временна  задержка на элементах 60, 58, 49, 7 практически исключает включение тиристора 4 в то врем , когда оптронный тиристор 2 еще включен, т. е. исключаютс  цепи короткого замыкани . При отключении цикла сварки сигналом с элемента 40 на выходе элемента 2И-НЕ по в0

л етс  сигнал .чогической «, диод 57 запираетс  и при этом начинаетс  отсчет выдержки времени на схеме 31, по истечении которой на вход инвертора 48 поступает сигнал логической «, ключ 11 отключаетс  и своими контактами 11.1 отключает источник 10 сварочного тока. После закрыти  ключа 11 на катоде диода 61 возникает положительный потенциал и с это- го момента вре.мени начинаетс  отсчет выдержки времени схемы 32, по истечении которого через элемент 2И - НЕ 50 отключаетс  ключевой элемент 9, своим контактом 9.1 отключа  отсекатель газа 8. Цикл сварки заканчиваетс . Цикл сварки точками выпол5 н етс  при нажатии переключател  44 и в положении переключател  43 «-Длинные швы. При этом пуск цикла аналогичен описан- но.му. Однако цикл сварки выполн етс  во врем , задаваемое схемой 30 задержки времени, так как она периодически , на врем  постановки точки, через инвертор 47 и контакт переключател  44 переключает триггер 51. Выдержка времени на отключение отсчитываетс  от начала включени  электропривода,

5 так как в это врем  на катоде диода 56 по вл етс  положительный потенциал. Цикл постановки точки может быть прерван повторным нажатием кнопки 26.

Предварительна  скорость подачи электродной проволоки до возбуждени  дуги

0 может быть включена путем нажати  переключател  45. Электропривод подачи электродной проволокой снабжен схемой токовой отсечки, выполненной на транзисторе 41. При нагрузке на валу двигател  1, не превышающей допустимую, транзистор 41 токовой

5 отсечки закрыт. Напр жение с коллектора этого транзистора поступает на второй вход элемента 39. При увеличении тока  кор  двигател  1 растет напр жение на резисторах 3 и 42. Движок резистора 42 нодд ключен к базе транзистора 41 и установлен таким образом, что при достижении то- ко.м  кор  примерно полуторакратного значени  от номинального, транзистор 41 открываетс . Напр жение по второму входу элемента 39 становитс  близким к нулю,

5 следовательно, включаетс  реле 38 и своим контактом 38.1 закорачивает напр жение задани  по входу ПИ-регул тора 12. Тиристор 2 закрываетс , а так как в этом случае ток в цепи  кор  двигател  отсутствует, то транзистор 41 закрываетс . Привод снова

0 включаетс . Если перегрузка сохран етс , описанный цикл повтор етс . Таким образом, в цепи  кор  двигател  1 поддерживаетс  некоторое среднее значение тока, не превышающее допустимое.

По сравнению с известным предлагаемое устройство управлени  дуговой сваркой позвол ет уменьшить количество брака в сварных швах в результате улучшени  условий

возбуждени  дуги. Вследствие применени  однотипных устройств дл  решени  задач временных задержек повышена ремонтопригодность устройства, сокраш,аетс  врем  на его наладку. Надежность электропривода вследствие введени  системы токоограниче- ни  резко возросла. Расширены технические возможности устройства вследствие расширени  диапазона регулировани  частоты вра- ш,ени  электродвигател , повышени  жесткости механических характеристик электропривода , что позвол ет примен ть устройство в сварочных аппаратах с широким диапазоном примен емых электродных проволок как по составу, так и по диаметру.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   I. Устройство управлени  дуговой сваркой , содержащее электрически соединенные источник питани , пусковой оптронный тиристор , двигатель подачи электродной проволоки , тиристор динамического торможени , блок управлени  электродвигателем, блок управлени  циклом сварки с пусковыми , коммутируюплими, логическими элементами и элементами выдержки времени, а также с элементом пам ти на основе триггера , отличающеес  тем, что, с целью повышени  качества сварного соединени  путем расширени  диапазона регулировани  частоты врашени  двигател  подачи, повышени  надежности работы блока управлени , обеспечени  качественного начала цикла сварки, блок управлени  двигателем выполнен в виде двух последовательно соединенных пропорционально-интегральных (ПИ) регул торов , причем вход первого ПИ-регул тора с одной стороны через дополнительный.комму- тирующий элемент соединен с задатчиками предварительной и основной скоростей пода

   чи электродной проволоки, а с другой - с измерителем тока  кор  двигател , кроме того, этот вход св зан с шунтирующим контактом реле, подключенного к элементу 2И,

   первый вход которого св зан с элементами пуска двигател , а второй - с цепью эмиттер - коллектор транзистора цепи токоогра- ничени , при этом вход второго ПИ-регул тора св зан одновременно с выходом первого ПИ-регул тора и с измерителем напр жени   кор  двигател , а его выход подключен к одному входу дополнительно введенного компаратора, второй вход которого св зан с выходом генератора пилообразного напр жени , выход же компаратора через

   усилитель св зан со светодиодом оптронно- го тиристора.
2. 2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что, с целью расширени  технологических возможностей блока управлени  циклом сварки, повышени  точности выдержек времени , блок управлени  циклом сварки выполнен на основе четырех однотипных элементов выдержки времени, каждый из которых состоит из последовательно соединенных инвертора, / С-цепи и полевого транзистора

   и имеет два входа, причем все первые входы каждого элемента выдержки времени  вл ютс  входами инверторов, соединены в одну точку и подключены к выходу дополнительно введенного генератора зар дных импульсов, вторые же входы св зывают через

   диоды точки соединени  регулируемого резистора и конденсатора / С-цепи с пусковыми , логическими и коммутирующими элементами блока управлени  циклом сварки, выходы же элементов выдержки времени нагружены на цепи управлени  источником

   сварочного тока, отсекателем газа, блоком управлени  двигателем, циклом постановки сварной точки.