Устройство для контроля параметров процесса контактной сварки Советский патент 1979 года по МПК B23K11/24 

Изобретение относится к контактной сварке и может быть использовано при контроле параметров процесса контактной сварки. Известно устройство для измерения активного падения напряжения на сварочном контакте, в котором осуществляется дискретный отсчет значений активной составляющей падении напряжения в момент, когда реактивное падение напряжения равно нулю 1. В известном устройстве отсчитываются амплитудные значения, так как реактивное падение напряжения равно нулю при di/dt 0. Устройство может дать заметную ошибку, если не учесть, что вектор магнитной индукции у массивных токоведущих частей не совпадает по фазе с вектором тока, и если магнитное поле вторичного контура машины наводит вихревые токи в свариваемой детали с развитой поверхностью или в близлежащих металлических деталях. В итоге действительное активное падение напряжения должно складываться с активным падением напряжения, пропорциональным мошг ности потерь в деталях. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для контроля падения напряжения на участке электрод-электрод, которое содержит сварочные электроды, измерительные щупы, усилитель 2. Для компенсации сигнала помехи, возникающей в проводах, расположенных вдоль токоведущих частей сварочной машины, пропорционального скорости изменения магнитного потока сварочного тока и зачастую превышающего падение напряжения на участке электрод-электрод, используют компенсирующую, встречно включаемую небольшую катушку индуктивности, которая располагается внутри вторичного контура. В этом устройстве величина сигнала компенсации регулируется либо экспериментальным подбором числа витков катущки, либо изменением ее ориентации в контуре; для сохранения функциональных соответствий сигналов помехи и компенсации необходимо располагать катушку вдали от магнитных деталей конструкции сварочной машины; этот метод устранения помех не эффективен при сварке деталей из магнитных материалов; по мере перемещения деталей внутрь контура количественные и функциональные соответствия между сигналами помехи и компенсации самопроизвольно нарушаются; при

вводе во вторичный контур значительных масс металла изменяется коэффициент взаимной индукции.

Цель изобретения - повышение точности контроля параметров нроцесса контактной сварки.

Поставленная цель достигается тем, что усилитель выполнен дифференциальным с прямым и инверсным входами, при этом прямой вход дифференциального усилия подключен к одному из электродов, а инверсный вход дифференциального усилителя подключен к одному из измерительных , другой же электрод и измерительный щуп подсоединены к общей цепи дифференциального усилителя.

На чертеже изображена блок-схема устройства для контроля параметров процесса контактной сварки, содержащая сварочные электроды 1 и 2, свариваемые детали 3 и 4, дифференциальный усилитель 5, изолирующие прокладки 6, 7, подпружиненные щупы 8 и 9, соединительные провода 10, 11, 12 и 13, которые попарно скручены биффилярно.

В процессе сварки деталей 3 и 4 замыкаются электроды 1 и 2 и щупы 8 и 9. Последние жестко связаны с соответствующими электродами 1 и 2 через изолирующие про.кладки 6 и 7. Поэтому замыкание электродов 1 и 2 всегда автоматически вызывает замыкание щупов 8 и 9.

На контурах, образованных соответственно электродом 1, деталями 3, 4, проводом 12, входным сонротивлением дифференциального усилителя 5, проводом 10 и щупом 8, деталями 3, 4, щупом 9, проводом Гз, входным сопротивлением усилителя 5, проводом 11, наводится ЭДС индукции за счет изменяющегося во времени магнитного потока, пропорционального сварочному току.

.

где 1 - ток в контуре;

г - сопротивление контура; 1Т - сумма падений напряжений вдоль замкнутого контура электрической цепи;

ФЕё -линейный интеграл напряженности электрического поля вдоль замкнутого контура электрической цепи;

1 - скорость изменения сцепляющегося с электрической цепью магнитного потока.

Учитывая, что длина соединительных проводов 10, 11 и 12, 13 значительно больще размеров части контура, расположенного в области деталей 3 и 4, можно пренебречь толщиной прокладок 5, 6. Тогда можно считать, что размеры указанных выще двух контуров одинаковы. Если еще принять во внимание, что за счет биффилярного скручивания соединительных фоводов 10, 11 и 12, 13 магнитный поток Ф, сцепляющийся с обоими контурами, одинаков, то напряжение на прямом и инверсном входе усилителя.

полученное за счет ЭДС индукции, будет одинаково по величине к знаку.

Усилитель 5 реагирует на это напряжение как на синфазную помеху. Коэффициент подавления синфазной помехи современных усилителей равен 80-120 дб.

Падение напряжения на сварочном контакте, прикладываемое к входу усилителя, будет усиливаться с коэффициентом усиления К усилителем 5.

Согласно Максвеллу, равенство (1) обобщается на случай контура, расположенного в любой среде. Поэтому предлагаемое устройство функционирует и при сварке магнитных материалов.

Использование новых элементов - усилителя с дифференциальным входом, подпружиненных щупов, соединительных проводов, попарно скрученных биффилярно - выгодно отличает описываемое устройство

для контроля пара.метров процесса контактной сварки, благодаря чему исключается компенсирующая катушка, число витков которой и ориентация ее в контуре подбираются экспериментально и которую необходимо располагать вдали от магнитных деталей

5 конструкции сварочной машины. Не нарушается эффективное функционирование устройства при сварке деталей из магнитных материалов; не нарушаются по мере перемещения деталей внутрь контура количественные и функциональные соответствия между сигналами помехи и полезным сигналом; не изменяется при вводе во вторичный контур значительных .масс металла коэффициент, взаимной индукции.

Формула изобретения

Устройство для контроля параметров процесса контактной сварки, содержащее сварочные электроды, измерительные Ц1упы, усилитель, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности контроля параметров процесса контактной сварки, усилитель выполнен дифференциальным с прямым и инверсным входами, при этом прямой вход дифференциального усилителя подключен

5 к одному из электродов, а инверсный вход дифференциального усилителя подключен к одному из измерительных щупов, другой же электрод и измерительный щуп подсоединены к общей цепи дифференциального усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патон Б. Е. и Лебедев В. К. Электрооборудование для контактной сварки. Л.,

5 «Машиностроение, 1969, с. 19-20.

2.Орлов Б. Д. и др. Контроль точечной и роликовой электросварки. М., «Машиностроение, 1973, с. 173-186, 64-66