УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЦИКЛОМ СВАРКИ Российский патент 1997 года по МПК B23K9/10 

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к оборудованию для дуговой сварки неплавящимся или плавящимся электродом и может быть использовано при проектировании и эксплуатации электронных программных устройств управления циклами сварки.

Известно устройство управления циклом сварки широко применяемое в современном отечественном оборудовании [1]
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство управления циклом сварки, реализованное на основе релейных элементов [2]
Известное устройство управления циклом сварки содержит формирователь команды, блок логический в виде релейных элементов, включенных определенным образом, таймеры, датчик тока, электрогазовый клапан, осциллятор и преобразователь энергии.

После подачи формирователем команды сигнала "Сварка" включаются электрогазовый клапан и таймер, который отсчитывает время продувки воздухом газовой магистрали. По истечении времени продувки таймер срабатывает и через блок логический включает преобразователь энергии, а затем осциллятор. Высоковольтными импульсами напряжения осциллятора возбуждается дуга. Момент появления сварочного тока регистрируется датчиком тока, после которого работа осциллятора прекращается. Кроме того, датчик тока через блок логический сохраняет включенное состояние электрогазового клапана, требуемое для последующих фаз цикла. Наступает фаза цикла, в которой происходит собственно процесс сварки.

В конце указанного процесса формирователем команды подается сигнал "Заварка кратера". Под его воздействием преобразователь энергии производит плавный спад тока, а также отключается питающее напряжение с таймера выключающего преобразователь энергии. По окончании заварки кратера указанный таймер через блок логический отключает преобразователь энергии. С прекращением сварочного тока датчик тока через блок логический отключает питающее напряжение с таймера, который работает с хронирующими интервалами времени как на срабатывание, так и на отпускание. Начинается отсчет обдува защитным газом зоны сварки, в конце которого электрогазовый клапан выключается. Устройство управления циклом сварки происходит в исходное состояние.

Недостатком известного устройства является следующее. Применение нескольких таймеров вместо одного, что усложняет устройство и снижает надежность работы оборудования.

Ненормированное время работы осциллятора, что при неблагоприятных условиях поджига дуги (загрязненные электроды, большие переходные сопротивления в контактах сварочного контура и т.д.) делает его работу по времени положительной и опасной для большинства электронных систем управления.

Под воздействием осциллятора сбиваются с нормальной работы числовые программные устройства, ЭВМ и выходя из строя электронные блоки. Длительная работа осциллятора сопровождается также непроизводительными потерями защитных газов.

Целью данного изобретения является повышение надежности и экономичности работы сварочного оборудования путем обеспечения программного формирования временных интервалов работы исполнительных блоков за счет многократного использования одного таймера.

Устройство управления циклом сварки (фиг. 1) содержит формирователь 1 команды, подключенный к первому входу блока 2 логического, у которого второй и третий входы соединены собственно с выходами таймера 3 и датчика 4 тока, а выходы с первого по четвертый подключены соответственно к электрогазовому клапану 5, входу таймера 3, управляющим входам осциллятора 6 и преобразователя 7 энергии, выход которого соединен со входом датчика 4 тока и выходом осциллятора 6 в последующую цепь, подключенную к межэлектродному промежутку 8.

Изобретение заключается в том, что в блок 2 логический введены (фиг. 2) первый 9 и второй 10 последовательно соединенные регистры, с подключенным к их тактовым входам синхронизатором 11, дешифратор 12 и программируемая логическая матрица 13, причем входы программируемой логической матрицы 13 соединены с выходами второго 10 регистра, а входы подключены ко входам дешифратора 12, выходы которого являются выходами блока 2 логического, соединенного пятым входом с другим управляющим входом преобразователя 7 энергии, выходы младших разрядов программируемой логической матрицы 13 подключены к части входов первого 9 регистра, остальные входы которого являются входами блока 2 логического.

Устройство управления циклом сварки работает следующим образом. На адресные входы программируемой логической матрицы 13 поступает код младших разрядов с ее выходов, код от формирователя 1 команды, таймера 3 и датчика 4 тока с задержкой в регистрах 9, 10 на два такта синхроимпульсов.

Каждому набору входных сигналов на адресных входах соответствует команда, записанная в программируемой логической матрице 13. Код этой команды, ее младшие разряды содержат номер состояния в программе, обрабатываются дефишратором 12 в определенный набор управляющих сигналов. Старшие разряды служат для управления таймером 3, при этом необходимо выполнять команды перехода с разрешением отсчета времени до появления сигнала об окончании временной выдержки (соответствующий код по одному из адресных входов программируемой логической матрицы 13).

В противном случае любая другая команда перехода срабатывает таймер 3 и запрещает отсчет времени.

После подачи формирователем 1 команды сигнал "Сварка" включается электрогазовый клапан 5 и таймер 3, который отсчитывает время продувки от воздуха газовой магистрали. По истечении времени продувки таймер 3 срабатывает и включает преобразователь 7 энергии. После появления напряжения холостого хода преобразователя 7 энергии происходит сброс таймера 3, за которым следует включение осциллятора 6 и повторное включение таймера 3. Затем возможно развитие событий по двум вариантам.

Таймер 3 отсчитал заданное время, но дуга в течение его не возбудилась. Происходит возврат устройства управления циклом сварки в исходное состояние с выключением электрогазового клапана 5. По второму варианту дуга возбудилась сразу же под воздействием сигнала с датчика 4 тока происходит прекращение работы осциллятора 6 и сброс таймера 3. Затем следует собственно процесс сварки, в конце которого формирователем 1 команды подают сигнал "Заварка кратера".

Под действием последнего происходит плавный спад тока до обрыва дуги, который фиксируется датчиком 4 тока. Осуществляется выключение преобразователя 7 энергии. Таймер 3 повторно сбрасывается и вновь запускается для отсчета времени обдува. шва. По истечении времени, равного интервалу времени продувки вначале цикла, происходит сброс таймера 3 с последующим запуском. Таким образом, интервал времени обдува разогретой зоны сварки программно может быть увеличен в кратное число раз. После отсчета заданного времени электрогазовый клапан 5 выключается. Устройство возвращается в исходное состояние. Введением шины управления, соединяющей выход блока 2 логического со входом таймера 3, возможно формирование нескольких элементарных временных задержек, которые можно применять для задания кратных интервалов времени в течение цикла сварки.

Устройство управления циклом сварки реализовано на доступной отечественной элементной базе. Регистры изготовлены на
триггерах К 155 ТМ 7, синхронизатор, формирующий синхроимпульсы с частотой следования 50 Гц на каждом выходе, сдвинутые на 180^o друг относительно друга, построен на операционных усилителях КР 140 УД 708, дешифратор выполнен на микросхеме К 155 РЕ 3, в качестве программируемой логической матрицы применена микросхема К573 РФ2.

Экспериментальные исследования заявляемого устройства показали, что по сравнению с устройством аналогичного назначения заявляемое устройство ограничивает время работы осциллятора, тем самым предупреждает сварщика о необходимости устранения причин, препятствующих эффективному поджигу дуги, ликвидирует непроизводительный расход защитных газов, схема устройства упрощается, становится универсальной, пригодной для реализации различных циклов сварки, а его конструкция получается более компактной.

Использование: изобретение относится к оборудованию для дуговой сварки направляющимся или плавящимся электродом. Сущность изобретения: устройство управления циклом сварки содержит формирователь 1 команд, логический блок 2, таймер 3 и датчик 4 тока, осциллятор 6 и преобразователь 7 энергии, в который введены регистры и синхронизатор, дешифратор и программируемая логическая матрица. Благодаря их наличию образуются новые связи между блоками, появляется возможность повышения надежности и экономичности работы сварочного оборудования путем обеспечения программного формирования временных интервалов работы исполнительных блоков за счет многократного использования таймера. 2 ил.

Устройство управления циклом сварки, содержащее формирователь команды, подключенный к первому входу логического блока, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами таймера и датчика сварочного тока, а четыре выхода подключены соответственно к электрогазовому клапану, входу таймера, управляющим входам осциллятора и преобразователя энергии, включенного в сварочную цепь с осциллятором и датчиком сварочного тока, отличающееся тем, что логический блок выполнен на последовательно соединенных двух регистрах, программируемой логической матрице и дешифраторе, а также синхронизаторе, выходы которого подключены к тактовым входам регистров, выходы младших разрядов программируемой логической матрицы подключены к группе входов первого регистра, первый, второй и третий входы которого соединены с входами логического блока, выходы дешифратора соединены с выходами логического блока, причем его пятый выход подключен к второму управляющему входу преобразователя энергии.