Машина для контактной точечной сварки Советский патент 1992 года по МПК B23K11/10 B23K11/24 

сл С

Изобретение относится к устройствам для контактной точечной сварки и может быть использовано в машиностроении. Машина для контактной точечной сварки содержит подвижный и неподвижный электроды, подключенные к вторичной обмотке сварочного трансформатора, параллельно которой может быть включен выпрямитель, а также ключ и нагрузочное сопротивление, соединенные с подвижным электродом, и датчик касания. Новым в машине является то, что в нее введены после- довательно соединенные генератор высокой частоты, двухпозиционный переключатель, первый выпрямительный мост и первый сглаживающий фильтр, а также последовательно соединенные второй выпрямительный мост, второй сглаживающий фильтр, дифференцирующая цепь и блок управления. 4 ил.

Изобретение относится к устройствам для контактной точечной сварки и может быть использовано в машиностроении.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является машина для контактной точечной сварки, содержащая устройство для контроля контакта между электродами и деталями, которое содержит командный блок контроля полного сопротивления машины, последовательно включенный в цепь первичной обмотки сварочного трансформатора, и электронное устройство, вход которого соединен с силовой сетью машины параллельно командному блоку, а выходы соединены соответственно с входом командного блока, с клапаном привода усилия, с устройством подачи и удаления деталей.

Однако данное устройство не обеспечивает точность контроля момента касания электродами поверхности деталей, требуемую, например, в устройствах для измерения величины зазоров по перемещению подвижного электрода при сжатии деталей. Момент касания в нем не может быть зафиксирован в периоды нулевого напряжения на первичной обмотке сварочного трансформатора, которые всегда имеют место вследствие неполнофазного включения тиристорных контакторов. Поэтому данным устройством момент касания будет фиксироваться только по окончании периодов с нулевым напряжением на первичной обмотке сварочного трансформатора и запаздывать относительно его истинного значения.

Целью изобретения является повышение точности определения момента касания электродами поверхности деталей.

Поставленная цель достигается тем, что машина для контактной точечной сварки, содержащая подвижный и неподвижный электроды, подключенные к сварочному трансформатору, ключ и нагрузочное сопротивление, соединенные с подвижным элекх| о

4 00

ю со

тродом, и датчик касания, кроме того, в нее введены последовательно соединенные генератор высокой частоты, двухпозицион- ныйпереключатель,первый

выпрямительный мост и первый сглаживающий фильтр, а также последовательно соединенные второй выпрямительный мост, второй сглаживающий фильтр, дифференцирующая цепь и блок управления, выходом подключенный к управляющему входу ключа, входы второго выпрямительного моста через двухпозиционный переключатель соединены с выводами нагрузочного сопротивления, выходы первого сглаживающего фильтра соединены с неподвижным электродом и одним выводом нагрузочного сопротивления, другой вывод которого через ключ соединен с подвижным электродом.

На фиг. 1 показана блок-схема машины для контактной точечной сварки; на фиг. 2 и фиг. 3 - циклограммы изменений напряжений на входах и выходах блоков устройств; на фиг. 4 - изменение напряжения на электродах машины.

Машина для контактной точечной сварки содержит подвижный 1 и неподвижный 2 электроды, подключенные к вторичной обмотке 3 сварочного трансформатора. Машина с выпрямлением сварочного тока во вторичном контуре содержит выпрямитель 4. Датчик касания, который обеспечивает определение момента касания электродами 1 и 2 свариваемых деталей 5, содержит дополнительный источник тока 6, выходы которого 7 и 8, через последовательно включенные в его цепь нагрузочное сопротивление 9 и ключ 10, соединены с электродами 1 и 2. Источник тока 6 содержит генератор высокой частоты 11, выходы которого через двухпозиционный переключатель 12 соединены с выходами 7 и 8 источника тока 6 и входами первого выпрямительного моста 13. Выходы моста 13 через первый сглаживающий фильтр 14 соединены с выходами 7 и 8 источника тока 6. Датчик касания, кроме того, содержит дифференцирующую цепь 15, входы которой через двухпозиционный переключатель 12, а также через второй сглаживающий фильтр 16, второй выпрямительный мост 17 и переключатель 12. подключены к цепи источника тока 6 параллельно нагрузочному сопротивлению 9. Машина содержит блок управления 18, с входами которого соединены выходы дифференцирующей цепи 15, а с выходом соединен управляющий вход ключа 10.

Работает машина следующим образом. В исходном состоянии при наличии во вторичном контуре машины выпрямителя тока 4 переключатель 12 ставится в положение, при котором контакты 19, 20, 21 и 22 замкнуты, а контакты 23, 24, 25 и 26 разомкнуты

(фиг. 1). При этом на выходы 7 и 8 источника тока подается постоянное напряжение (фиг. 2), т. к. напряжение высокой частоты генератора 11 выпрямляется мостом 13 и сглаживается фильтром 14. Ключ разомкнут.

0 Перед сжатием деталей 5 электродами 1 и 2 с блока управления 18 на управляющий вход ключа 10 подается сигнал и ключ 10 замыкается. При этом (фиг. 2) напряжение Ui подается на электроды 1 и 2. Так как

5 сопротивление моста 4, включенного во вторичный контур машины, велико, то падение напряжения на электродах 1 и 2 , a ток в цепи источника 6 близок к нулю. Поэтому падение напряжения на нагрузочном

0 сопротивлении 9 Оз, а следовательно, и напряжение IU на входе дифференцирующей цепи 15, близки к нулю. При сближении электродов 1 и 2 в момент tK, когда они касаются поверхностей деталей 5, цепь вто5 ричного контура машины шунтируется. Так как сопротивление деталей относительно невелико (десятки мк Ом), то падение напряжения U2 на электродах 1 и 2 стремится к нулю, а ток в цепи источника 6, а также

0 падение напряжения на сопротивлении 9 и, следовательно, напряжение Уз на входе дифференцирующей цепи 15, стремится к своим максимальным значениям. Вследствие этих процессов в момент тк касания

5 электродами 1 и 2 поверхностей деталей 5 на выходе дифференцирующей цепи Сформируется импульсный сигнал Us, который подается на вход блока управления 18, осуществляющий требуемые дальнейшие опе0 рации.

В машинах переменного тока, когда во вторичном контуре отсутствует выпрямитель 4, активное сопротивление вторичного контура составляет всего десятки мкОм.

5 Вследствие этого шунтирование вторичного контура машины электродами 1 и 2 при их касании деталей 5 незначительно изменяют активное сопротивление участка электрод- электрод и, следовательно, падение напря0 жения 1)2 на этом участке при протекании постоянного тока. Поэтому при определении момента касания электродами 1 и 2 поверхностей деталей 5 на машине переменного тока в исходном состоянии пе5 реключатель 12 ставится в положение, при котором контакты 23, 24, 25, 26 замкнуты, а контакты 19, 20, 21 и 22 разомкнуты. При этом на выходы 7 и 8 источника тока 6 подается (фиг. 3) переменное напряжение Ui высокой частоты.

Перед сжатием деталей 5 электродами 1 и 2 с блока управления 18 аналогично описанному на управляющий вход ключа 10 подается сигнал и ключ 10 замыкается. Напряжение высокой частоты подается на электроды 1 и 2. Падение напряжения на электродах 1 и 2U2 и на нагрузочном сопротивлении 911з установится пропорционально величине общего сопротивления вторичного контура машины и сопротивления 9. При этом общее сопротивление вторичного контура машины намного превышает его активную составляющую, вследствие большой индуктивности вторичного контура машины и высокой частоты, подаваемого от источника 6 напряжения U1. На вход дифференцирующей цепи 15 подается постоянное напряжение IM, т. к. переменное напряжение Us выпрямляется мостом 17 и сглаживается фильтром 16. При сближении электродов 1 и 2 в момент t«, когда они касаются поверхностей деталей 5, цепь вторичного контура машины шунтуется. Вследствие этого падение напряжения U2 на электродах 1 и 2 стремится к нулевому значению, а падение напряжения Уз на сопротивлении 9, а также напряжение 1М на входе дифференцирующей цепи 15, стремится к величине напряжения Ui источника 6. В момент tK увеличения напряжения Щ на входе дифференцирующей цепи 15 на ее выходе формируется импульсный сигнал Us, который подается на вход блока управления 18.

После определения момента касания электродами 1 и 2 поверхностей деталей 5 сигнал с блока управления 18, подается на управляющий вход ключа 10, ключ 10 размыкается и устройство возвращается в исходное состояние.

При определении момента касания электродами поверхностей деталей предлагаемым устройством точность повышается вследствие следующих причин. В устройстве прототипа напряжение 1)2 на электродах 1 и 2 (фиг. 4) отличается от синусоидального напряжения в сети (кривая 1) вследствие того, что тиристоры в контакторе машины включаются при угле (р 1 0 (кривая 2) даже при отсутствии фазового регулирования тока. Таким образом, существуют периоды времени ti с нулевым напряжением U2, при котором фиксация момента касания невозможна. Причем фазовое регулирование сварочного тока, которое применяется практически на всех современных сварочных машинах, приводит к увеличению этих периодов t2 с нулевым напряжением U2 при угле включения тиристоров (pi (кривая 3), в

котором фиксация момента касания невозможна. Величина этого периода увеличивается также на время Д t, зависящее от порогового напряжения измерительного устройства Un. Следовательно, при контроле устройством прототипа, если касание произойдет в момент времени tK, то сигнал об этом может быть получен только в момент tK1, чем и определяется погрешность контроля А т.к. При контроле предлагаемым устройством погрешность контроля AtK будет определяться только пороговым напряжением измерительного устройства Un. Величина AtK в предлагаемом

устройстве относительно мала вследствие высокой частоты переменного синусоидального напряжения (фиг. 3) либо вследствие неизменной величины напряжения (фиг. 2). Применение предлагаемой машины

для контактной точечной сварки по сравнению с известными позволяет повысить точность определения момента касания электродами поверхностей деталей при их сжатии. Экономический эффект может быть

достигнут за счет повышения качества соединений при использовании предлагаемого устройства в системах управления и регулирования процесса контактной точечной сварки.

Формула изобретения

Машина для контактной точечной сварки, содержащая подвижный и неподвижный

электроды, подключенные к сварочному трансформатору, ключ и нагрузочное сопротивление, соединенное с подвижным электродом, и датчик касания, отличающая- с я тем, что, с целью повышения точности

определения момента касания электродами поверхности деталей, в нее введены последовательно соединенные генератор высокой частоты, двухпозиционный переключатель, первый выпрямительный

мост и первый сглаживающий фильтр, а также последовательно соединенные второй выпрямительный мост, второй сглаживающий фильтр, дифференцирующая цепь и блок управления, выходом подключенный к

управляющему входу ключа, входы второго выпрямительного моста через двухпозиционный переключатель соединены с выводами нагрузочного сопротивления, выходы первого сглаживающего фильтра соединены с неподвижным электродом и одним выводом нагрузочного сопротивления, другой вывод которого через ключ соединен с подвижным электродом.

1L

26 25, 27

т

W/,

2

Us

и

и

tff

«s-™щН

Фиг. 2

77

16

15

18

Фиг.

Фиг.З

Фиг Л

-М