Устройство для коммутации и регулирования сварочного тока Советский патент 1988 года по МПК B23K11/24 

1C

00

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано для автоматического контроля процесса контактной сварки.

Цель изобретения - повышение надеж- ости работы сварочной машины.

На фиг. 1 представлена структурная схе- ла устройства; на фиг. 2 - схема блока уп- авления вентилями; на фиг. 3 - схема формирователя задержки сигнала управления; а фиг. 4 - схема задаюш,его блока; на фиг. 5 - схема блока индикации; на фиг. 6- - временные диаграммы, поясняющие ра- оту устройства.

Устройство (фиг. 1) содержит встречно- |}1араллельно включенные управляемые вен- или 1, служащие для коммутации сва- очного тока, датчики 2 и 3 сварочного тока, выполненные в виде укрепленных на магнитных концентраторах герконов и соеди- (енные с входами формирователей 4 и 5

10

15

держки сигнала управления, а выход - с блоком 20 коммутации вентилей, в качестве которого может быть использован, например, серийно выпускаемый блок.

Формирователь 7 задержки сигнала управления (фиг. 3) содержит последовательно соединенные элементы 21 задержки и формирователь 22 импульсов, выход которого соединен с третьим входом элемента И 8 и с дополнительным входом блока 6 управления вентилями, выход которого соединен с входом элемента 21 задержки.

Задающий блок 9 (фиг. 4) содержит фа- зосдвигающую цепь, состоящую из катушки 23 индуктивности и резистора 24, величины которых подбираются так, чтобы параметры фазосдвигающей цепи (индуктивность, сопротивление) соответствовали параметрам обмотки сварочного трансформатора в холодном состоянии.

Блок 12 индикации (фиг. 5) содержит

сигнала наличия тока, блок 6 управления 20 триггер 25, счетный вход которого соединен Еентилями, формирователь 7 задержки сиг-с пороговым элементом 11, а вход установки

нуля через дифференцирующий блок 26 -

ь|ала управления, вход которого подключен выходу блока 6 управления вентилями,

рехвходовый элемент И 8, первый вход ijoToporo подключен к прямому выходу форирователя 5 сигнала наличия тока, второй |ход - к инверсному выходу формироваеля 4 сигнала наличия тока, а третий вход - к выходу формирователя 7 задержки сигнала управления, который соединен с дополнительным входом блока 6 управления

нтилями.

25

с выходом блока 6 управления вентилями. Выход триггера 27 может быть подключен, например, к светодиоду.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии при включенном напряжении питания к клапану 16 механизма подъема сварочного электрода приложено напряжение Ui (фиг. 7а), клапан включен, сварочный электрод поднят. При нажатии в

Устройство также содержит задающий )лок 9, подключенный параллельно первич- 10Й обмотке сварочного трансформатора, ин- егрирующий блок 10, пороговый элемент-1 1 1 блок 12 индикации. Выход элемента И 8 1ерез последовательно соединенные интегрирующий блок 10 и пороговый элемент 11 свя- с одним входом блока 12 индикации, дру- |ой вход которого соединен с входом фор- 1| ирователя 7 задержки сигнала управления. Датчик 2 сварочного тока установлен в цепи 1(1ервичной обмотки сварочного трансфор1ма- topa, а датчик 3 - в цепи задающего блока 9.

Блок 6 управления вентиляции (фиг. 2) ({одержит ключ 13 управления с замыкаю- 1(цими 14 и размыкающими 15 контактами, Фдни выводы которых объединены и подклю- 1ены к источнику питания, другой вывод раз- :иыкающего контакта 15 ключа 13 управле- 1вия соединен с клапаном 16 механизма Подъема сварочного электрода, с входом фор- . Иирователя 7, задержки сигнала управления 18 с вторым входом блока 12 индикации, а другой вывод замыкающего контакта 14 клю- 1)а 13 управ пения соединен с клапаном 17 | еханизма спуска сварочного электрода и че- {|)ез элемент 18 задержки - с первым вхо- Дом элемента ИЛИ 19, второй вход которого Соединен с вь ходом формирователя 7 за

держки сигнала управления, а выход - с блоком 20 коммутации вентилей, в качестве которого может быть использован, например, серийно выпускаемый блок.

Формирователь 7 задержки сигнала управления (фиг. 3) содержит последовательно соединенные элементы 21 задержки и формирователь 22 импульсов, выход которого соединен с третьим входом элемента И 8 и с дополнительным входом блока 6 управления вентилями, выход которого соединен с входом элемента 21 задержки.

Задающий блок 9 (фиг. 4) содержит фа- зосдвигающую цепь, состоящую из катушки 23 индуктивности и резистора 24, величины которых подбираются так, чтобы параметры фазосдвигающей цепи (индуктивность, сопротивление) соответствовали параметрам обмотки сварочного трансформатора в холодном состоянии.

Блок 12 индикации (фиг. 5) содержит

нуля через дифференцирующий блок 26 -

5

с выходом блока 6 управления вентилями. Выход триггера 27 может быть подключен, например, к светодиоду.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии при включенном напряжении питания к клапану 16 механизма подъема сварочного электрода приложено напряжение Ui (фиг. 7а), клапан включен, сварочный электрод поднят. При нажатии в

5

0

0

5

момент времени TI на ключ 13 управления (например, педаль) разомкнется его контакт 14 и замкнется контакт 15. С клапана 16 и блока 12 индикации снимается напряжение Ui (фиг. 6а), а напряжение U2 (фиг. 66) поступает на клапан 17 механизма спуска сварочного электрода и на вход элемента 18 задержки, который задерживает сигнал на время (ti-Tg), необходимое для опускания сварочного электрода, после чего на выходе элемента 18 задержки появляется сигнал Ь з «Лог. 1 (фиг. 6в). Этот сигнал через элемент ИЛИ 19 в виде сигнала U4 (фиг. 6г) поступает на вход блока 20 включения вентилей, в результате чего по цепи протекает сварочный ток 1св. (фиг. 6д) и производиться сварка изделия.

В момент времени TI при снятии напряжения Ui на выходе дифференцирующего блока 26 блока 12 индикации образуется импульс положительной полярности Us (фиг. 7 а), который поступает на вход установки нуля триггера 25, устанавливая его в нулевое состояние. По окончании сварки в момент времени тз ключ 13 управления возвращают в исходное положение, при этом размыкается контакт 15 и замыкается контакт 14, с клапана 17 снимется напряжение Ь а (фиг. 66), а напряжение U| (фиг. 6а) поступает на клапан 16 механизма подъема сварочного электрода, на формирователь 7 задержки сигнала управления и на блок 12 индикации, в котором дифференцируется дифференцирующим блоком 26 и в виде импульса отрицатель- г ной полярности Us (фиг. 7а) поступает на вход установки нуля триггера 25, не изменяя его состояния. В формирователе 7 задержки сигнала управления напряжение Ui поступает на элемент 21 задержки, задерживающий сигнал на время (тз-Т4), необходи- мое для поднятия сварочного электрода. С выхода элемента 21 задержки напряжение Ue (фиг. 76) подается на формирователь 22 импульсов, который формирует импульс и (фиг. 7в) длительностью 10-20 пе- 5 риодов напряжения питающей сети, поступающий на третий вход элемента И 8 и на второй вход элемента ИЛИ 19 блока 6 управления вентилями. На выходе элемента ИЛИ 19 появляется сигнал U4 (фиг. 6г), запускающий на время (т4-тз) (длительность 20 импульса и) и блок 20 включений вентиля, который включает вентили 1 при разведенных электродах. При этом через сварочный трансформатор и задающий блок 9 протекают токи Ice (фиг. 6д) и Ij (фиг. 7г), фазы ко- 25 торых совпадают, что обеспечивается соответствующим подбором элементов (катущки 23 индуктивности и резистора 24). Из токов 1св. и 1з с помощью датчиков 2 и 3 сварочного тока и формирователей 4 и 5 сигнала налисварочного трансформатора и резистора 24.

При равенстве постоянных времени TCI. и Тз, на выходе элемента И 8 сигнал отсутствует (фиг. 8а), т. е. Uin 0 (фиг. 9). В процессе сварки обмотки сварочного трансформатора нагреваются, в частности нагревается его первичная обмотка и ее активное сопротивление увеличивается

RcB(t) Ro(l+K,t),

где Ro - активное сопротивление обмотки

при t 20°С;

К; - температурный коэффициент сопротивления;

t - температура обмотки. При этом постоянная времени тсв сварочного трансформатора уменьщается

LC вLC в

° жч1у

а следовательно, уменьщается и период сварочного тока 1св (пунктир., фиг. 9а).

В результате длительность импульсов Ug увеличивается

Us tTs

и на выходе элемента И 8 появляется сигнал в виде импульсов Uio (фиг. 8а и 9д), длительность которых равна т,--т . Импульсы Uio поступают на интегрирующий блок 10, в котором интегрируются н в виде напрячия тока формируются импульсы Us и идтоль- 30 жения Un (фиг. 86), подаются на пороговый

элемент 11. При достижении напряжением Un величины срабатывания порогового элемента 11 (Unop) на выходе последнего появляется сигнал «Лог. 1 (фиг. 8в), который устанавливает триггер 25 блока 12 индикако положительной полярности, причем импульсы Us (фиг. 7д) образуются на прямом выходе формирователя 5, и их длительность соответствует длительности импульсов положительной полярности тока Ь (фиг. 7г),

элемент 11. При достижении напряжением Un величины срабатывания порогового элемента 11 (Unop) на выходе последнего появляется сигнал «Лог. 1 (фиг. 8в), который устанавливает триггер 25 блока 12 индикаа импульсы Ug (фиг. 7е) образуются на 35 единичное состояние, и на его выходе

40

инверсном выходе формирователя 4, и их длительность соответствует паузам между соседними импульсами пол ожительной полярности тока 1св (фиг. 6д).

Перед началом сварочных работ на мащи- не производят настройку устройства путем подбора элементов задающего блока 9 так, чтобы длительность импульсов Ug соответствовала длительности пауз между импульсами.

Тогда постоянные времени сварочного ,c трансформатора (тсв) и за-дающего блока 9 (тз) равны

Тсв Тз;

появляется сигнал Uia (фиг. 8г), сигнализирующий о перегреве первичной обмотки сварочного трансформатора.

Формула изобретения

Устройство для коммутации и регулирования сварочного тока, содержащее сварочный трансформатор, к первичной обмотке которого подключены встречно-параллельно включенные управляемые вентили с блоком их управления, выход которого через формирователь задержки соединен с первым входом элемента И, к второму и третьему входам которого подключены выход первого формирователя сигнала наличия тока и инверсный выход второго формирователя сигнала наличия тока, входы формирователей сигнала наличия тока подключены к датчикам сварочного тока, и блок индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работь сварочной машины, в

ТС1

- LieRc.K

- 1а Rt Kj

где LCB, Lj - индуктивности соответственно первичной обмотки сварочного

Устройство для коммутации и регулирования сварочного тока, содержащее сварочный трансформатор, к первичной обмотке которого подключены встречно-параллельно включенные управляемые вентили с блоком их управления, выход которого через формирователь задержки соединен с первым входом элемента И, к второму и третьему входам которого подключены выход первого формирователя сигнала наличия тока и инверсный выход второго формирователя сигнала наличия тока, входы формирователей сигнала наличия тока подключены к датчикам сварочного тока, и блок индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работь сварочной машины, в

трансформатора и катущки 23 55 него введены задающий блок и последовасварочного трансформатора и резистора 24.

При равенстве постоянных времени TCI. и Тз, на выходе элемента И 8 сигнал отсутствует (фиг. 8а), т. е. Uin 0 (фиг. 9). В процессе сварки обмотки сварочного трансформатора нагреваются, в частности нагревается его первичная обмотка и ее активное сопротивление увеличивается

RcB(t) Ro(l+K,t),

где Ro - активное сопротивление обмотки

при t 20°С;

К; - температурный коэффициент сопротивления;

t - температура обмотки. При этом постоянная времени тсв сварочного трансформатора уменьщается

LC вLC в

° жч1у

а следовательно, уменьщается и период сварочного тока 1св (пунктир., фиг. 9а).

В результате длительность импульсов Ug увеличивается

Us tTs

и на выходе элемента И 8 появляется сигнал в виде импульсов Uio (фиг. 8а и 9д), длительность которых равна т,--т . Импульсы Uio поступают на интегрирующий блок 10, в котором интегрируются н в виде напря жения Un (фиг. 86), подаются на пороговый

элемент 11. При достижении напряжением Un величины срабатывания порогового элемента 11 (Unop) на выходе последнего появляется сигнал «Лог. 1 (фиг. 8в), который устанавливает триггер 25 блока 12 индика единичное состояние, и на его выходе

появляется сигнал Uia (фиг. 8г), сигнализирующий о перегреве первичной обмотки сварочного трансформатора.

Формула изобретения

Устройство для коммутации и регулирования сварочного тока, содержащее сварочный трансформатор, к первичной обмотке которого подключены встречно-параллельно включенные управляемые вентили с блоком их управления, выход которого через формирователь задержки соединен с первым входом элемента И, к второму и третьему входам которого подключены выход первого формирователя сигнала наличия тока и инверсный выход второго формирователя сигнала наличия тока, входы формирователей сигнала наличия тока подключены к датчикам сварочного тока, и блок индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работь сварочной машины, в

него введены задающий блок и последова

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано для автоматического контроля процесса контактной сварки. Цель - повышение надежности работы сварочной машины. Устройство содержит управляемые вентили с 6vio- ком управления, датчики тока, формирователи сигнала наличия тока, формирователь задержки сигнала управления, элемент И и блок индикации. В устройство дополнительно введены задающий блок, интегрирующий блок и пороговый элемент. При перегреве первичной обмотки сварочного трансформатора устройство обеспечивает защиту этой обмотки, повышая надежность работы сварочной машины. 9 ил.

индуктивности;

RCB, R, - активные сопротивления соответственно первичной обмотки

тельно соединенные интегрирующий олок и пороговый элемент, выход которого соединен с первым входом блока индикации, второй

I

ход которого соединен с выходом блока

Управления управляемыми вентилями, вход оторого соединен с выходом формирователя адержек сигнала управления, выход элеменсбарочиомцт ран с фор- мотору

(Puz.l

та И соединен с входом интегрирующего блока, а задающий блок подключен параллельно первичной обмотке сварочного трансформатора.

Ьым д

UnumlS

1

0

иФаг. 2

I

Г

25

.

L..

I

17

CnijCH

Подъем

4 иг. 5

i

Tl

- ,

..J

РйгЛ

Ь

т k

t.

г)

t/я

Lif

Э)

п п п п п п п

п

i4

ej

tv

n

5

и

(10 l(

a,

S)

;

13

г

rill

Ci

n П П ,

П П J

Фиа.б

Г