Устройство для регулирования величины деформации проводника при сварке

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ДЕФОРМАЦИИ НРОВОДНИКА ПРИ СВАРКЕ, содержащее элемент Холла, постоянный магнит, сварочную головку, щаговый привод, блок управления механизмом вертикальных перемещений с установленным на нем элементом Холла, сварочную головку с постоянным магнитом и последовательно соединенные первый усилитель , аналоговый ключ, пиковый детектор , сумматор, первый компаратор, триггер и ультразвуковой генератор, а также делитель напряжения и ждущий мультивибратор , причем управляющий вход аналогового ключа подключен к входу ультразвукового генератора и к выходу триггера, второй выход которого соединен с входом ждущего мультивибратора, выход которого подключен к второму входу пикового детектора, вход первого усилителя соединен с выходом элемента Холла, второй вход первого компаратора подключен к выходу аналогового ключа, а второй вход сумматора соединен с выходом делителя напряжения с отрицательным опорным напряжением на входе, отличающееся тем, что, с целью повышения качества и прочности сварки путем учета разновысотности свариваемых изделий и повышения точности измерения деформации при переходе от первого к второму уровням сварки, в него дополнительно введены поQ следовательно соединенные второй усилиS тель, второй компаратор с узлом опорного (Л напряжения на втором входе и второй триггер , при этом вход второго усилителя соединен с выходом элемента Холла, второй вход первого триггера соединен с выходом второго компаратора, второй вход второго триггера подключен к выходу первого компаратора , а выход второго триггера - к блоку управления щаговым приводом. со го х

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

З (51) В 23 К 20/! 0

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3583572/25-27 (22) 27.04.83 (46) 23.08.84. Бюл. № 31 (72) В. А. Иванов, В. Н. Акимов и А. П. Рыдзевский (53) 621.791.12 (088.8) (56) 1. Виноградов Ю. Д. и др. Электронные измерительные системы для контроля малых перемещений М., «Машиностроение», 1976, с. 48.

2. Авторское свидетельство СССР № 740445, кл. В 23 К 20/10, 1976 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ДЕФОРМАЦИИ ПРОВОДНИКА ПРИ СВАРКЕ, содержащее элемент Холла, постоянный магнит, сварочную головку, шаговый привод, блок управления механизмом вертикальных перемещений с установленным на нем элементом Холла, сварочную головку с постоянным магнитом и последовательно соединенные первый усилитель, аналоговый ключ, пиковый детектор, сумматор, первый компаратор, триггер и ультразвуковой генератор, а также делитель напряжения и ждущий мультивибратор, причем управляющий вход аналогового

ÄÄSUÄÄ 1109292 A ключа подключен к входу ультразвукового генератора и к выходу триггера. второй выход которого соединен с входом ждущего мультивибратора, выход которого подключен к второму входу пикового детектора, вход первого усилителя соединен с выходом элемента Холла, второй вход первого компаратора подключен к выходу аналогового ключа, а второй вход сумматора соединен с выходом делителя напряжения с отрицательным опорным напряжением на входе, отличающееся тем, что, с целью повышения качества и прочности сварки путем учета разновысотности свариваемых изделий и повышения точности измерения деформации при переходе от первого к второму уровням сварки, в него дополнительно введены последовательно соединенные второй усили- ч тель, второй компаратор с узлом опорного напряжения на втором входе и второй триггер, при этом вход второго усилителя соеди- ув нен с выходом элемента Холла, второй вход а первого триггера соединен с выходом второго компаратора, второй вход второго триг- 2 гера подключен к выходу первого компаратора, а выход второго триггера — к блокх управления шаговым приводом. 4

1109292

Устройство относится к микроэлектронике, а именно к соорке полупроводниковых приборов и интегральных схем.

Известно устройство, содержащее датчик деформации, выход которого подключен к входу усилителя, делитель»а»ряжения и последовательно соедипеннь!е трипер., „10гический элемент и ультразвуковой ге:(ерятор (1}.

Недостатком устройства является то, 1то первоначальный уровень сипlàëà от дат(ика перемещений, в момент запуска ультразвукового генератора, функ»иона Ib»o не связан с уровнем срабатывания порогового устройства.

Наиболее близким к изобретению явля(тся устройство для регулирования величины деформации проводника при сварке, вклк1чающее датчик деформации, выход которого подключен к входу усилителя, делитель напряжения и последовательно соединенные триггер, логический элемент и ультразвуковой генератор, последовательно соединенные аналоговый ключ, пиковый детектор, сумматор, компаратор и ждущий мультивибратор, причем к входу аналогового ключа подсоединен выход усилителя, а к управляющему входу аналогового ключа — выход логической схемы и вход ультразвукового генератора, к выходу аналогового кл юча подключен ы один из входов компаратора и пикового детектора, выход последнего соединен с первым входом сумматора, второй вход сумматора соединен с выходом усилите.(я напряжения, на вход которого подано отрицательное опорное напряжение, а выход сумм ггора подключен к второму входу компарятора, выход которого соединен с первым входом триггера, на второй вход которого подается начальный импульс запуска, при этом ждущий мультивибратор подсоединен Входом ко второму выходу триггера и выходам ко второму входу пикового детектора 12 .

Однако известное устройство не может обеспечить высокой прочности сварных соединений из-за отсутствия возможности исклк>чения ошибки измере(п1я деформации проводника при сварке из-зя разновысотпости приборов и низкой точности измерения деформации прово TJJI»<3 при переходе от !Ice вого ко второму уровшо сварки ввиду нелинейности характеристики датчика, что неизбежно приводит к изменени10 начальilolo уровня отсчета деформации, т. е. 1(увс1вительности датчика, определяемую величиной индукции магнитного поля постоянпог0 магнита в области элемента Холла липей(юй характеристики и поэтому зависимую от расстояния элемента Холла от постоя(шаго магнита, а следовательно, при одинаковых прklращениях напрячь<ения, снимаемого с дят (ика Холла (Ux к различным величинам 0;1ноосной деформации и привариваемого проводника.

Пель изобретения — повышение качества и прочности сварки за счет исключения ошибки измерения величины деформации

:(роводника при сварке путем учета разновысотности сваривяемых изделий и повышения точности измерения деформации при переходе от первого к второму уровню сварки.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регулирования величины деформа((ии проводника при сварке, содержащее элемент Холла, постоянный магнит, сварочную головку, блок управления шаговым приводом, соединенный с шаговым приводом, механизм вертикальных перемещений с уcTÇJIoBJJCJIíûì на нем элементом Холла, механизм вертикальных перемещений несу(ций сварочную головку и постоянный магнит, последовательно соединенные усилитель, аналоговый ключ, пиковый детектор, сумматор, компаратор, триггер и ультразвуковой генератор, а также делитель напряжения и ждущий мультивибратор, при этом упрявляlolöèé вход аналогового ключа подключен ко входу ультразвукового генератора и к выходу триггера, второй выход которого соединен со входом ждущего мультивибратора, выходом Iloяключенного ко второму входу пикового детектора, вход усилителя соединен с выходом элемента Холла, второй вход компаратора подключен к выходу аналогового ключа, а второй вход сумматора соединен с выходом делителя напряжения с

30 отрицательным опорным напряжением 113 входе, дополнительно введены последователь

:ю соединенные второй усилитель, второй компаратор с узлом опорного напряжения на втором входе и второй триггер, при этом вых0;; второго усилителя соединен с выходом элемента Холла, второй вход первого триг:ера соединен с выходом второго компаратора, второй вход второго триггера подкл1» (сн к выходу пер(зого компаратора, а выход

1ггорого тр(п гера — к блоку управления (па,1О говым приводом.

На чертеже изображена структурная схема устройства для регулирования величины деформации проводника при сварке.

Устройство содержит элемент Холла 1, li0c;Icдовательно с оеди пенные первый усилитель 2, аналоговый ключ 3, пиковый детекгор 4, сумматор 5, первый ком»аратор 6, IIE P3 I,IH TP HI IY P 7 и Ул ьтРЯзвъ KoBoH I E .неР 3i0p 8, а также ждущий мультивибрятор 9. ,Ic пг(ель 10 напряжения с отрицательным

0IJ(JpJII I1i напряжением на входе, послсдова.эО тельно сое,(иненные второй усилитель 11, второй ко I»3p3T0p 12, второй тригг(р 13. блок управления шаговым приводом 1, coe,»!IIc!lkIoJ c шаговым приводом 15, а также узел опорного напряжения 6, сварочную

ЗБ головку 17, постоянный магнит 18, механизм вертикальных переме(цений 19, несущий сварочнх 10 головку 1i и постоянный ма(нит 18, мех(»(изil ВррТН JE3!IBJI 0J о lit реме1цен и я 20, 1109292 несущий элемент Холла 1, при этом входы усилителя 2 и усилителя 11 соединены с выходом элемента Холла 1, второй вход компаратора 6 соединен с выходом аналогового ключа 3, управляющий вход которого подключен с первым выходом первого триггера 7, второй вход сумматора 6 соединен с делителем напряжения 10, второй вход первого триггера 7 подключен к входу ждущего мультивибратора 9, выходом соединенного с вторым входом пикового детектора 4, второй вход второго компаратора 12 соединен с узлом опорного напряжения 16, а выход— с вторым входом первого триггера 7, второй вход второго триггера 13 подключен к выходу первого компаратора 6, а его выход— к блоку управления шаговым приводом 14.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии первый триггер 7 находится в состоянии, при котором аналоговый ключ 3 закрыт и запуск ультразвукового генератора 8 запрещен, а второй триггер 13 находится в состоянии, при котором на олок управления шаговым приводом 14 приходит сигнал, разрешающий опускание шагового привода 15.

После подачи сигнала «Пуск» на блок управления шаговым приводом 14 происходит опускание шагового привода 15, механизма вертикальных перемещений 19 со сварочной головкой 17 и постоянным магнитом

18 и механизма вертикальных перемещений

20, несущего элемент Холла 1. После касания инструментом свариваемых материалов движение механизма вертикальных перемещений !9 прекрагцается и сварочная головка 17 и постоянный магнит 18 фиксируется в исходном положении перед началом сварки, но идет дальнейшее опускание механизма вертикальных перемещений 20, несущего элемент Холла 1. С выхода элемента Холла 1 снимается сигнал, который подается на вход второго усилителя 1, где он усиливается и на выходе второго усилителя 11 равен

Ux= k. 8 1 5) где Х вЂ” коэффициент усиления усилителя; — чувствительность датчика; — ток усиления;

Ь -индукция магнитного поля постоянного магнита 18 в области элемента Холла 1, величина которой зависит от расстояния между постоянным магнитом 18 и элементом Холла 1.

Сигнал с выхода второго усилителя 11 подается на первый вход второго ко»паратора 12, на второй вход которого приходит сигнал с выхода узла 16 опорного напряжения, равный Loa = m d, где m — коэффициент пропорциональности; d — расстояние между элементом Холла и постоянным магнитом, которое выбирается в пределах 20 — 50 мкм, так как в этой области ха5

55 рактеристикы датчика наиоолее близка к линейной. На втором компараторе 12 оба эти сигнала сравниваются, и, когда напряжения на его входах станут одинаковыми, второй компаратор 12 переключается, а на его выходе появляется сигнал, который поступает на первый вход второго триггера 13 и переводит последний в состояние, противоположное исходному, сигнал с выхода второго триггера 13 поступает на блок управления шаговым приводом 14. который производит остановку шагового привода 15. При этом прекращается опускание мехзнизма вертикальных перемещений 20 и элемент Холла 1 фиксируется в исходном состоянии перед началом сварки. Одновременно при переключении второго компаратора 12 сигнал с его выхода подается на второй вход первого триггера 7, переводит последний в противоположное состояние, а сигнал с первого выхода первого триггера 7 переключает ультразвуковой генератор 8 в режим «Сварка» и открывает аналоговый ключ 3. При этом сигнал с выхода элемента Холла 1 поступает ll;! вход первого усилителя 2, где QH усиливается н через аналоговый ключ 3 Ноступает на вход пикового детектора 4, где происходит запоминание напряжения. определяю цегo положение элемента Холла 1 относительно постоянного магнита 18 в момент начала подачи сварочного импульса с ультразвукового генератора 8. В то же время сигнал с выхода аналогового ключа 3 поступает на второй вход первого компараторы 6. г1ля срабатывания первого компаратора 6 B момент достижения деформаций заданного значения на делнтель напряжения 10. подастся отрицательное опорное напряжение

Lan. С выхода делителя напряжения, равное

k<.3.!, гдс I -- заданная величина перемещения сварочного инструмента; k — коэффициент усиления первого усилителя 2. На первый вход сумматора 5 приходит сигнал с пикового детектора 4. Сумматор 5 осуществляет операцию вычитания сигнала с делителя напряжения 10 из сигнала 1,науч с пикового детектора 4. Затем преобразованный сигнал поступает на первый вход первого компаратора 6.

Таким образом, B момент достижения деформацией заданной величины сигналы на оооНх Вхо;13х первого компаратора 6 сравниваются и он вырыбаTûвает сигнал, поступающий на первый вход первого триггера 7 и на второй вход второго триггера 13 и переключающий последние B исходное состояние. При этом закрывается аналоговый ключ

3 и отключается ультразвуковой генератор 8, и ны блок iïðàBëåíèÿ шаговым приводом 14 поступает сигнал, разрешающий движение шагового привода 5 вверх. Одновременно сигнал с второго выходы первого триггера 7 поступает на вход эдущего мультивибратора 9, производит его запуск и тот подает ко1109292

Составитель В. Каратеев

Редактор А. Шандор Техред И. Версс Корректор М. Демчик

Заказ 5681/11 Тираж 1037 11одписиое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 манду на сброс пикового детектора 4 с некоторой задержкой, что объясняется конечным быстродействием аналогового ключа 3.

В llpoTHBHQM случае может произойти запоминание случайного сигнала после сброса пикового детектора 4.

Применение дополнительных элементов— второго усилителя второго компаратора с узлом опорного напряжения на втором входе второго триггера позволяет исключить ошибку измерения величины деформации проводника при сварке путем учета разновысотности приборов и повышения точности измерения при переходе от первого ко второму уровням сварки. В результате воспроизводимость прочности сварочных соединений повышается на 7 — 9 /о, что влечет за собой увеличение выхода годных приборов на 0,8 — 0,9о/о.