Устройство для измерения напряжения на сварочных электродах

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 3009.81 (21) 3343666/25-27.

f$))Q gg 3

В 23 К 11/24 с присоединением заявки М

Государственный комитет

СССР яо делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230283. Бюллетень Йо 7

Дата опубликования описания 230283 (33) УДК 621. 791. . 762.037 (088.8 ) (72) Автор изобретения

A. Ã. Лившиц

Всесоюзный научно-исследовательский, проййтно-- конструкторский и технологический институт электросварочного оборудования (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

HA СВАРОЧНЫХ ЭЛЕКТРОДАХ

Изобретение относится к сварочному производству,:.а именно к устройствам контроля режима точечной, рельефной и шовной сварки,и может быть использовано для измерения напряжения на сварочном контакте.

Известны устройс гва для измерения напряжения на сварочном контакте, содержащие катушку индуктивности, помещенную в магнитное поле вторичного контура сварочной машины и включенную встречно в .цепь измерения напря-. жения для компенсации наводок на измерительную цепь от сварочного тока.

В таких устройствах трудно полуЧить точную компенсацию из-за необходимости точного подбора числа витков в катушке и строгой ориентации ее в магнитном поле вторичного контура сварочной машины. Существуют устройства, интегрирующие измеряемое напряжение эа полупериоды протекания тока.

Так как интеграл наводки за полупериоды равен нулю, то удается получить среднее эа полупериод значение напряжения на сварочном контакте. Существуют устройства, позволяющие измерять максимальное за полупериод значение напряжения, основанные на том факте, что в момент, когда напря- 30 жение достигает своего максимума, ЭДС наводки равна нулю 1 j.

Недостатком этих устройств является ограниченная область их применения, сложность настройки, которую необходимо производить всякий раз, когда в сварочный контур вносятся магнитные. массы, а также то, что они не позволяют измерять среднее -и амплитудное значения напряжения.

Известно также устройство для измерения напряжения на сварочных элек- тродах, в котором с помощью пояса

Роговского, охватывактдего вторичный контур машины, происходит компенсация ЭДС помехи, наводимой в измерительном контуре, а с помощью схемы компенсации напряжения на электродах от .измеряемого напряжения вычитается активная составляющая напряжения тщ электродах, что позволяет получить напряжение на самом сварочном контакте.

При по ющи пояса Роговского компенсируется ЭДС наводки в измеритель" ном контуре, так как ЭДС наводки и

ЭДС, снимаемая с пояса Роговокого, пропорциональны производной от тока во вторичном контуре машины, то возможна их полная компенсация (2J.

998054

Однако при изменении положения свариваемой детали или же ее смене, внесении магнитных масс во вторичный контур машины и т.д. происходит из" менение ЭДС, получаемой с пояса Ро.говского, что связано с изменением 5 сварочного тока. Кроме того, пройсходит изменение ЭДС наводки в измерительном контуре, связанное как с изменением тока, так и с изменением магнитной связи йзмерительного кон- 39 тура со сварочным контуром машины.

Таким образом, ЭДС наводки и ЭДС, получаемая с пояса Роговского, изменяются в этом случае не пропорционально, а следовательно, нарушаются условия компенсаций, что ведет к снижению точности измерения напряжения на сварочном контакте.

Целью изобретения является ïîâûшение точности измерения напряжения 20 за счет автоматического задания усло- вий компенсации напряжения наводок в начале каждого полупериода сварочного тока.

Поставленная цель достигается д тем, что в устройство для измерения напряжения на сварочных электродах, содержащее сварочный трансформатор, преобразователь напряжения, вычитающий блок, элемент компенсации паденияЗО напряжения на электродах, пояс Роговского, один вывод которого заземлен, выход вычитающего блока соединен со входом преобразователя напряжения, первый вход вычитающего блока соединен со сварочным электродом, второй вход вичитающего блока, соединен со сварочным электродом, второй вход вычитающего блока через элемент компенсации падения напряжения на электродах соединен с незаземяенным вы- 40 задом пояса Роговского, а также исгочник питания, введены умножитель, нуль-орган, узел синхронизации и конденсатор с зарядной и разрядной цепями, каждая из которых состоит из 45 ключа и резистора, при этом выход умножителя подключен к третьему входу вычитающего блока, один из входов умножителя подключен к незаземленному выводу пояса Роговского, а другой щ к общей точке конденсатора, ключа разрядной цепи и резистора зарядной цепи, ключ зарядной цепи включен между резистором зарядной цепи и источником питания, резистор разрядной цепи подключен к конденсатору и ключу разрядной цепи, нуль-орган своим входом подключен к выходу вычитающего блока, а выходом к ключу зарядной цепи конденсатора, узел синхронизации подключен своим входом к неэазем-6О ленному выводу пояса Роговского, а выходом к ключам разрядной и зарядной цепей.

На Фиг. 1 изображена схема устройст ва для измерения напряжения на сва- еэ рочном контакте.На Фиг. 2 - 4 - .соответ. ственно. напряжение, снимаемое с измерительного контура, ЭДС наводки и напряжение на электродах сварочной машины.

Устройство содержит сварочный трансформатор 1, пояс Роговакого 2, элемент компенсации падения напряжения на электродах 3, вычитающий блок 4, нуль-орган 5, узел синхронизации 6, умножитель 7, цепь заряда конденсатора, состоящую из ключа 8 и резистора 9, цепь разряда конденсатора, состоящую из ключа 10 и резистора 11, конденсатор 12, источник питания 13 и преобразователь напряжения 14.

При этом незаземленный вывод пояса Роговского соединен с входом элемента компенсации падения напряжения на электродах 3, входом узла синхронизации .б и входом умножителя 7, входы вычитающего блока 4 соединены с измерительной цепью, выходом элемента компенсации падения напряжения на электродах 3 и выходом умножителя 7, общая точка конденсатора 12, ключа разрядной цепи 10 и резистора зарядной цепи 9 соединена с входом умножителя 7, ключ зарядной цепи 8 включен между источником питания 13 и резистором 9 зарядной цепи, резистор разрядной цепи 11 подключен к ключу разрядной цепи 10 и конденсатору 12, нуль-орган подключен своим входом к выходу вычитающего блока 4, а выходом — к ключу 8 зарядной цепи, выход узла синхронизации б подключен к ключам цепи заряда 8 и разряда 10, вход преобразователя напряжения 14 подключен к выходу вычитающего блока 4.

Устройство работает следующим образом.

В процессе. сварки устройство вычисляет напряжение на сварочном контакте 0 согласно выражению

Осе конт ="изм "пэ "н ° где U„»- напряжение, снимаемое с измерительного контура;

0щ — падение напряжения на электродах;

Он — величина ЭДС наводки в измерительном контуре.

Вычисление по Формуле (1) производится с помощью вычитающего устройства 4.

Величина падения напряжения на электродах пропорциональна сварочному току и образуется с помощью схемы элемента компенсации падения напряжения на электродах 3. .На вход схемы подано напряжение с пояса Роговского 2, пропорциональное производной от тока. В схеме компенсации падения напряжения на

998054 электродах 3 существует интегратор,-. который образует йапряжение, пропорциональное сварочному току, из которого затем образуется напряжение, равное падению напряжения íà электродах 0„,Величина ЭДС наводки в из- 5 мерительном контуре .UH: образуется с помощью умножителя 7 и -подается на вход вычитающего блока 4.

В исходном состоянии до начала . протекания сварочного тока ключ 8 10 разомкнут, а ключ 10 замкнут, и напряжение на конденсаторе -12 равно нулю. Напряжение на выходах умножителя 7, схем .компенсации падения напряжения на электродах 3, измерительной цепи и вычитающего блока 4 равно нулю., В начальный момент протекания сварочного тока от измерительной цепи на вход вычитдощего блока 4 поступает скачок напряжения. Од-2О новременно с пояса Роговского на вход умножителя 7 поступает напряжение ЭДС наводки (фиг. 3). Это женапряжение поступает на вход узла синхронизации б, который вырабатывает импульс, замыкающий: ключ 8 и размыкающий ключ 10. Конденсатор 12 начинает заряжаться от источника питания 13 через ключ" 8 и сопротив"ление 9. Умножитель 7 умножает напряжения,.поступающие на его входя от пояса Роговского 2 и с конденсатора 12. Постоянная цепи заряда конденсатора 12 выбирается такой, что он может зарядиться практически пол- ностью в момент начала протекания сварочного тока. В началЬный момент сварочный ток равсн нулю, а следовательно, равно .нулю и напряжение, поступающее с выхода элемента — схе мы компенсации падения йапряжения на 40 электродах 3 на вход вычитающего блока 4. Напряжение в измерительном контуре в начальный момент претер-певает скачок (фиг. 2). Напряжение, пропорциональное ЭДС наводки (фиг.З 45 поступает с пояса Роговского 2 на вход умножителя 7, где умножается на. напряжение на конденсаторе 12. Таким образом, в начале полупериода проте кания сварочного тока на вход вычитающего .блока 4:поступают два отличных от нуля напряжения с èçìåðèòåëüного контура и с выхода умиожителя 7.

По мере заряда конденсатора 12 напряжение на выходе умножителя -7 увеличивается и становится равным напряжению, снимаемому с измерительного контура. В этот момент напряжение на выходе вычитающего блока 4 становится равным. нулю в-соответствии с выражением.(3). Так как постоянная е0 цепи .заряда конденсатора мала, то сварочный ток в процессе заряда остается практически равным нулю, .а следовательно, равно нулю и напряжение, поступающее на .вход вычитающего; 45 блока 4 от элемента - схемы компенсации падения напряжения на электродах 3. Нуль-орган 5, соединенный ,своим входом с выходом вычитающего блока 4, фиксирует момент равенства нулю напряжения на его выходе (момент, когда сравнялись напряжение в измерительном контуре и ЭДС наводки, поступающая с выхода умножнтеля 7) и размыкает ключ 8. Ключ 10 остается по-прежнему разомкнутым. В таком состоянии ключи находятся до момента окончания полупериода сварочного тока, и напряжение на конденсаторе.

12 остается постоянным все это время, а на выходе умножителя 7.присутствует компенсационное напряжение, равное произведению постоянного напряжения на конденсаторе 12 на напряжение, поступающее с пояса Роговского и пропорциональное ЭДС наводки. В момент окончания полупериода сварочного тока узел синхронизации 6 выдает импульс, который замыкает ключ 10 (ключ 8 остается.по-прежнему разомкнутым). Конденсатор 12 разряжается и схема приходит в исходное состояние. Итак, в начале каждого нолупериода-протекания сварочного тока, когда, в измерительном контуре зеличина полезного сигнала равна нулю, и присутствует только ЭДС наводки, схема автоматически задает напряжение на конденсаторе. 12 такой величины, которая обеспечивает на выходе умножителя, 7 компенсирующее напряжение, равное ЭДС наводки. На протяжении всего полупериода компенсирующее напряжение равно, произведению постоянного напряжения на конденсаторе

12 на напряжение, поступающее на умножнтель 7 с пояса Роговского 2 и пропорциональное производной от сварочного тока и ЭДС наводки в измери- тельном контуре.

Автоматическое задание условий компенсации наводки (путем окончания заряда конденсатора в момент равенства компенсирующего напряжения и

ЭДС наводки) в начале каждого полупериода обеспечивает выполнение этих условий на протяжении всего полупериода. Таким образом, устройство не требует какой-,либо настройки.при смене детали, изменении ее положения, внесении магнитных масс во вторичный контур машины. С помощью подключенно.го к выходу вычитающего блока 4 преобразователя напряжения 14 можно rio лучать различные производные напряжения (среднее, действующее, максималь ное значение и т д ) Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства в сравнении. с известным заключается в повышении точности измерений напряжения на сва"-рочном контакте при смене свариваемой детали, изменении ее расположения

998054

Формула изобретения барр.ирна

:во вторичном контуре сварочной маши ны, а также s снижении эксплуатационных затрат, обеспечивающем автома тический выбор компенсирующего сигнала, что исключает необходимость под строек системы управления в процессе ее эксплуатации.

Устройство для измерения напряже-, 0 . ния на сварочных электродах, содержа щее сварочный трансформатор, преобразователь напряжения, вычитающий блок, элемент компенсации падения напряжения на электродах и пояс Роговского, один вывод которого заземлен, выход вычитающего блока соединен со входом преобразователя напряжения, первый вход вычитающего блока соединен со сварочным электродом, второй вход через элемент компенсации пагения напряжения на электродах с незаземленным выводом пояса Роговского, а также источник питания, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения ,напряжения за счет автоматического

1эадания условия компенсации напряжения наводок в начале каждого полупериода сварочного тока, в него введены умножитель, нуль-орган, узел 30 синхронизации и: конденсатор с разрядной и зарядной цепями, каждая иэ которых состоит из ключа и резистора, при этом выход умножителя подключен к третьему входу вычитающего блока, один из входов умножителя подключен к незаземленному выводу пояса Роговского, а другой - к общей точке конденсатора, ключа разрядной цепи и резистора зарядной цепи, ключ зарядной цепи включен между резистором зарядной цепи и источником питания, резистор разрядной цепи подключен к конденсатору и ключу разрядной цепи, нуль-орган своим входом подключен к выходу вычитающего блока, а выходом - к ключу зарядной цепи конденсатора, узел синхронизации подключен своим входом к незаземленному выводу пояса Роговского, а выходом - к ключам разрядной и зарядной цепей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Орлов Б.Д. и др. Контроль точечной и роликовой электросварки.

N., "Машиностроение", 1973, с. 175178.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2632270/25-27, кл. В 23 К 11/24, 26.06.78 (прототип) .

998054

Инан . Составитель Г. Чайковский

Редактор В. Данко ТехредЛ.Пекарь Корректор Л. Бокшан

Зе Закаэ 1022/22 Тираж 1104 Подписное

) ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал -ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4