Устройство для автоматического управления процессом сварки- пайки

 

(ii) И93О!

ОПИСАНИЕ

ИЗОЬГЕтЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву 463524 (22) Заявлено 14.03.75 (21) 2112836/27 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.06.76. Бюллетень № 24 (51) М. Кл.е В 23К 11/24

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.791.763.037 (088.8) Дата опубликования описания 20.07.76 (72) Авторы изобретения

Л. Н. Лариков, М. Е. Гуревич и А, А. Безпалый (71) Заявитель

Институт металлофизики АИ Украинской ССР q::=.

f, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

ПРОЦЕССОМ СВАРКИ-ПАЙКИ

Изобретение относится к электросварочной технике и может быть использовано при создании контактных сварочных машин с автоматическим регулированием процесса сваркипайки.

Известно устройство по основному авт. св. № 463524, содержащее управляющий источник сварочного тока, включающий в себя сварочный трансформатор, выпрямитель и реле сварки; автоматическое управляющее устройство, подключенное к источнику сварочного тока и содержащее последовательно соединенные согласующий усилитель, первый дифференциатор, устройство начального пропуска на входе детектора, детектор, второй дифференциатор, электронный ключ, формирователь, делитель частоты, спусковую схему и исполнительное устройство, а также реле времени, включенное между спусковой схемой и электронным ключом.

Недостатком известного устройства является то, что при переходе к сварке изделий с разным временем проплавления необходимо производить переналадку автоматической системы управления пропуском сварки-пайки.

Цель изобретения — повышение качества сварки-пайки и производительности устройства независимо от размеров, формы и теплофизических свойств соединяемых материалов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены аналоговый преобразователь время-напряжение и масштабный преобразователь напряжение-время, причем первый вход аналогового преобразователя время-напряжение соединен с выходом делителя частоты, второй вход — с реле сварки, выход— с входом масштабного преобразователя напряжение-время, а выход масштабного преоб10 разователя напряжение-время соединен со вторым входом исполнительного устройства.

Устройство осуществляет процесс контактной сварки-пайки, ограничивая продолжительность сварочного цикла до минимума, доста15 точного для гарантированного подвода к точке сварки количества тепла, обеспечивающего заданные размеры зоны плавления.

Указанная экстремальная задача решается путем релизации программированной зависи20 мости суммарного количества тепла Q за цикл от количества тепла Q, подводимого к точке сварки за часть времени t< цикла от его начала до начала плавления, точнее путем программирования зависимости оощей продолжи25 тельности цикла Т от продолжительности той . части цикла 1ь в течение которого к точке сварки подводится указанное количество тепла Qi, или путем программирования зависимости продолжительности части цикла 4 от нача30 ла плавления до конца сварки, в течение кото519301 рого к точке сварки подводится количество тепла Qz=Q — Qn от времени tj.

Целесообразность и однозначность принятого решения подтверждается следующим, Суммарное количество тепла Q, полезно выделенное в точке сварки за время цикла Т, можно представить как Q = Qi+ Qq, где

Q — количество тепла, необходимое для операции разогрева, оно выделяется за промежуток времени t, от начала цикла до начала плавления; Q — количество тепла, необходимое для завершения цикла, т, е. для проплавления материала и формирования зоны плавления, оно подводится за остальную часть цикла t . Так как Q =AQ>, где .К вЂ” постоянный с достаточной точностью коэффициент пропорциональности, то Q = (1+К) Qi, т. е. оптимальное суммарное количество тепла Q, выделенное в точке сварки за время цикла

T=t>+t>, зависит только от Q< и пропорционально ему.

Количество тепла Q> является величиной, характеристической для данного сварочного соединения, Оно не зависит от различного рода возмущений и несет информацию о массе и теплоемкости свариваемых образцов и припоя.

Кроме того, тот факт, что количество тепла

Q подведено к точке сварки, однозначно индицируется по скачку сопротивления в точке плавления.

Алгоритм управления по характеристической величине Q (или по продолжительности части цикла t<, в течение которой выделяется

Qi) достаточно просто реализуется в схеме, синтезированной из стандартных блоков. Управление осуществляется с достаточной точностью для широкого класса свариваемых образцов без переналаживания системы и не зависит от различного рода возмущений, которые в другом случае было бы весьма трудно учесть.

Функциональная схема устройства построена так, чтобы по характеристическим точкам на кривой зависимости сопротивления от температуры определить и зафиксировать по ходу процесса момент начала цикла и точку скачка сопротивления при температуре плавления и выработать соответствующие реперные импульсы, интервал между которыми равен t По истечении этой части цикла в точке сварки заканчивается выделение количества тепла Q .

По установленному временному интервалу

tI и заложенной программе зависимости t> от

4 схема определяет время 4 и задерживает завершение цикла на указанное время t> для выделения в точке сварки Q>. По истечении времени 1 +1 =Т, в течение которого в точке сварки будет выделено количество тепла

Q>+Q>=Q, цикл заканчивается, сварочный ток отключается.

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы в очках «а...л» схемы на фиг. 1.

1()

4

Сварочные электроды 1, установленные на свариваемых образцах, соединены с выходом выпрямителя 2, который включен во вторичную цепь сварочного трансформатора 3, а последний своим входом подключен через реле 4 сварки к источнику 5 тока. Электроды 1 также подключены к входу согласующего устройства 6, например истокового повторителя, выход которого через первый дифференциатор 7 подключен к входу детектора 8, а выход детектора 8 — к входу второго дифференциатора 9.

Выход второго дифференциатора 9 через электронный ключ 10 соединен с входом формирователя 11 импульсов, например триггера

Шмидта, который через счетчик 12 импульсов, например триггер со счетным входом, и спусковую схему 13 подключен к первому входу исполнительного устройства 14. Последнее своим выходом соединено с реле 4 сварки.

Схема также содержит аналоговый преобразователь время-напряжение 15 и масштабный преобразователь напряжение-время 16.

Первый вход аналогового преобразователя время-напряжение 15 соединен с входом счетчика 12 импульсов, второй вход — с реле 4 сварки, выход — с входом масштабного преобразователя напряжение-время 16, а выход масштабного преобразователя напряжениевремя 16 соединен со вторым входом исполнительного устройства 14.

В схеме предусмотрены блокирующие цепи: реле 4 сварки через реле 17 времени начального пропуска соединено с входом детектора

8, выход спусковой схемы 13 через реле 18 времени — со вторым входом электронного ключа 10. Источником питания всего устройства является блок 19.

Устройство работает следующим образом.

Переменный ток поступает от источника 5 тока через реле 4 сварки (которое, кроме включения и выключения тока, позволяет также опускать и поднимать сварочные электроды 1 по окончании сварки) на сварочный трансформатор 3 и далее на двухполупериодный выпрямитель 2. Затем выпрямленный ток подается на сварочные электроды 1.

С электродов 1 через согласующее устройство 6 на вход первого дифференциатора 7 поступает входной сигнал U=U(t), изображенный на временной диаграмме (фиг. 2, а), амплитуда которого зависит от электросопротивления свариваемых материалов между электродами 1. С выхода первого дифференциатора 7 снимаются импульсы с амплитудами, пропорциональными скорости изменения входного сигнала (первая производная ди/Ж от амплитуды входного сигнала по времени— фиг. 2, б), и подаются на детектор 8, который выделяет огибающую указанных импульсов по закону йи(сй (фиг. 2, в), Изменения входного сигнала, не отражающие функциональной зависимости сопротивления от температуры и связанные с переходными процессами, вызванными включением

519301

30

45 сварочного тока, отсекаются от схемы с помощью реле 17 начального пропуска, которое отключает вход детектора 8 на время импульса большой амплитуды в момент включения сварочного трансформатора.

Сигнал du/dt с детектора 8 проходит далее через второй дифференциатор 9, у которого его выходная величина пропорциональна производной от входной или, что то же в описываемой схеме, Уи/dt .

Такое схемное решение обеспечивает выделение особых точек на кривой функциональной зависимости сопротивления от температуры, идентифицирующих резкое измененйе скорости изменения входного сигнала при включении сварочного тока и в момент скачка сопротивления при плавлении.

Снятая с выхода второго дифференциатора

9 вторая производная Уи/дР (фиг. 2, г) через электронный ключ 10 подается на формирователь 11 импульсов, где формируются импульсы, фиксирующие включение сварочного тока и начало плавления, т. е. импульсы, связанные с указанными выше особыми точками на кривой функциональной зависимости сопротивления от температуры, и их временную расстановку (фиг. 2, д).

Оба импульса поступают далее на счетчик

12 импульсов, выход котового связан со входом спусковой схемы 13. Эта схема выделяет импульс, идентифицирующий начало плавления (фиг. 2, ж), который чепез реле 18 вре= мени запирает электронный ключ 10, чем блокирует вход формирователя 11 импульсов от импульсов переходного процесса выключения сварочного тока на заданное время (фиг. 2, з).

Счетчик 12 импульсов, выполненный по схеме триггера со счетным входом, формирует импульс с длительностью, равной временному интервалу t от момента включения сварочного тока до начала плавления (фиг. 2, е), и подает его на вход аналогового преобразователя время-напряжение 15. Аналоговый преобразователь время-напряжение 15 вырабатывает напряжение U>, амплитуда которого про6 порциональна временному интервалу t> (фиг.

2, и), и подает его на вход масштабного преобразователя напряжение-время 16, который формирует по U, напряжение U> путем деления входного напряжения в заданном отношении UIUi=K=tilt и по У вырабатывает импульс с длительностью t>, пропорциональной этому напряжению (фиг. 2,к).

Выработанный импульс с длительностью t> поступает с выхода масштабного преобразователя 16 на второй вход исполнительного устройства 14. Последнее вырабатывает по заднем фронту импульса командный импульс (фиг. 2, л), отстающий от импульса включения сварочного тока на время T=t>+t>, и подает

его на реле 4 сварки, которое по этой команде отключает сварочный ток.

Таким образом, предлагаемое устройство определяет в каждом цикле: по характерным точкам на кривой зависимости сопротивления от температуры — время ti, по заложенной программе — время t= К4; путем сложения

t +f — — (1+К) t = Т вЂ” продолжительность сварочного цикла, по истечении которого дает исполнительному органу команду на отключение сваоочного тока.

Формула изобретения

Устройство для автоматического управления процессом сварки-пайки по авт. св. №463524, отлич а ющееся тем, что, с целью повышения качества сварки-пайки и производительности устройства, в него введены аналоговый преобразователь воемя-напряжение и масштабный преобразователь напряжение-время, причем первый вход аналогового преобразователя время-напряжение соединен с выходом делителя частоты, второй вход — с реле сварки, выход — с входом масштабного преобразователя напряжение-время, а выход масштабного преобразователя напряжение-время соединен со вторым входом исполнительного устройства.

519301

Составитель В. Катин

Техред А. Камышникова

Корректор Л. Брахнина

Редактор Н. Суханова

Заказ 1578/13 Изд. № 1456 Тираж 1178 Подписное

UHHHDH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, $