Устройство для управления процессом контактной сварки оплавлением

Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 07.07.82Государственный комитет по делаы изобретений и открытий(088.8) М. ф. Кареев, А, С. филатов, Н, С. Кабанов,А. В, Пискунов, Б. Л. Рысс и В. С. Скворцов."д Всесоюзный ордена Ленина научно-исследовательскими и проектно-конструкторский институт металлургического" машиностроения(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ ОПЛАВЛЕНИЕМИзобретение относится к области сва. рочного производства, а именно к устройствам для управления стыкосварочными машинами для контактной сварки оплавлением. Изобретение наиболее эффективно может быть использовано в металлургическом производстве при сварке полос и других деталей в непрерывно работающих агрегатах травления, прокатки, изготовления труб и профилей, термообработки и пр.Известно устройство для управления машиной стыковой сварки оплавлением, в котором перемещение подвижной станины осуществляется по непрерывной программе, задаваемой кулачком 11.Недостаток этого устройства заключается в том, что затрудняется оптимизация оплавлением при изменении сортамента полос и необходимости вследствие этого корректирования режима сварки. Помимо этоо, из-за знос кулачка возмокно ухудшение стабильности оплавления,Известно также устройство для управления процессом контактной сварки оплавлением с заданием программы перемещения подвижной станины при помощи дискретной системы от шагового привода 21.В этом устройстве имеется кварцевыц генератор импульсов, дискретный фупкцпональный преобразователь, включенный на выход кварцевого генератора импульсов, блок управления шаговым двигателем, соединенным с выходом преобразователя, и шаговый двигатель, валом сочлененный со следящим гидравлическим приводом подвижной станины стыкосварочной машины.Дискретный функциональный преобра О зователь содержит счетчики с переменнымкоэффициентом пересчета, позволяющие формировать заданную закономерность изменения скорости сближения торцов свариваемого металла только в виде ступен чатой кривой.Недостаток этого устройства связан свозмущениями, которые вызываются резким изменением скоростей на участках пх повышения, что ухудшает стабильность 20 оплавления и приводит к снижению качества соединений.Целью изобретения является повышение качества сварных соединений за счет обеспечения постоянного плавного графи ка оплагления и повышения пластичностиметалла соединения.Цель достигается тем, что в устройстводля управления процессом контактной сварки оплавлсннем на стыкосварочных Зц машинах, содсргкащее счетчик пути, сосдп 94107155 60 65 ненный со схемой совпадения, а также последовательно соединенные блок управления шаговым двигателем, шаговый двигатель и следящий гидропривод подвижной станины стыкосварочной машины, введены последовательно соединенные преобразователь код - ток, операционныи усилитель, преобразователь код - проводимость и преобразователь ток - частота, а также второй преобразователь код проводимость и запоминающий регистр, при этом последний соединен со схемой совпадения и первым и вторым преобразователем код - проводимость, второй преобразователь код - проводимость подключен параллельно операционому усилителю, преобразователь ток - частота соединен с блоком управления шаговым двигателем и счетчиком пути, выход которого соединен с преобразователем код - ток.Такое устройство позволяет получить непрерывную кривую изменения заданного значения скорости сближения торцов свариваемого металла по экспоненциальному закону с весьма оперативной перестройкой на свариваемый сортамент металла, что значительно повысит качество сварочного соединения.На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 структурная схема.В устройстве имеется счетчик пути 1, соединенный через преобразователь 3 код - ток с суммирующей точкой операционного усилителя 3. В цепь обратной связи оперативного усилителя включен преобразователь 4 код - проводимость. Второй преобразователь 5 код - проводимость одним своим выходом подключен к выходу операционного усилителя, другим - к преобразователю б ток - частота. С выходом последнего соединены последовательно блок 7 управления шаговым двигателем, шаговый двигатель 8, следящий гидропривод 9 и стыкосварочная машина 10. Выход преобразователя ток - частота подключен к входу счетчика пути. Один выход запоминающего регистра 11 включен на первый информационный вход схемы совпадения 12 и первого преобразователя код - проводимость, другой выход - с информационными входами второго преобразователя код - проводимость, К выходу счетчика пути подключен второй информационный вход схемы совпадения.Устройство работает следующим образом.Перед началом работы в запоминающий регистр 11 вводится число, равное величине оплавления торцов свариваемого металла, код которого подается на информационные входы схемы совпадения 12 и преобразователя код - проводимость 4. После начала оплавления на вход счетчика пути 1 начинают поступать импульсы с вы 10 15 20 25 30 35 40 45 50 хода преобразователя 6 ток - частота. В момент образования в счетчике числа, равного заданной величине оплавления, схемой совпадения выдается сигнал от окончании процесса оплавления, а на выходе операционного усилителя 3 появляется потенциал, равный 10 В, благодаря включению в цепь обратной связи операционного усилителя проводимости, пропорциональной величине оплавления, и включению на входе счетчика преобразователя код - аналог, т. е. схемой соединения элементов 1,2, 3, 4, 11, 12 обеспечивается нормализация величины оплавления, при которой любая величина оплавления представляется напряжением на выходе операционного усилителя, равным 10 В. При этом такое напряжение оказывается связанным с кодом в счетчике линейной зависимостью Перед началом работы в регистр 11 вводится также число, равное значению максимальной скорости оплавления для свариваемого сортамента, код которого подается на информационный вход второго преобразователя код - проводимость 5, включенного между выходом операционного усилителя и входом преоор азователя ток - частота 6. В результате на входе преобразователя будет действовать ток, пропорциональный напряжению на выходе операционного усилителя и значению проводимости в преобразователе код - проводимость, а с выхода преобразователя ток - частота будут поступать на выходы счетчика пути блоха управления 7 шаговым двигателем импульсы с частотой следования, пропорциональной току на входе. Положение вала шагового двигателя 8 отслеживается следящим гидравлическим приводом 9 подвижной станины стыкосварочной машины 10.Связь выхода преобразователя ток - частота 6 с входом счетчика пути 1 приводит к формированию экспоненциального закона изменения заданного значения скорости. Для иллюстрации этого на фиг. 2 представлена структурная схема части предлагаемого устройства, состоящей из элементов 1, 2, 3, 4, 5 и 6. Счетчик пути представлен интегрирующим звеном с передаточной функцией ТР,=Ргде Т - постоянная времени;р - символ дифференцирования.Остальные элементы представлены в виде простого звена с передаточной функцией,7 = Йгде /г - общий коэффициент усиления схемы с элементами 2, 3, 4, 5 и б.Передаточная функция разомкнутои системы, как известно, будетК:-У, В,= - йТРПередаточная функция замкнутой системы с положительной обратной связью (с выхода элемента 6 на вход элемента 1) представляется в видеЧГ 1- У - 7что является изображением экспоненты вида кТег, где 1 - время.Экспонента наиболее полно отражает физическую суть процесса оплавления полос. Она обеспечивает малые начальные и большие конечные скорости оплавления без возмущений, характерных для известных устройств с дискретной системой регулирования.Таким образом, в предлагаемом устройстве кривая изменения скорости монотонна и описывается в виде экспоненты, причем начальная и конечная точки экспоненты всегда совпадают с началом и концом оплавления при любом масштабе скоростей. Непрерывность кривой скорости перемещения и экспоненциальный характер этой кривой позволяют значительно повысить качество сварных соединений.Предложенное устройство, как показала его опытная проверка на Магнитогорском металлургическом комбинате, лишено недостатков прототипа и обеспечивает повышение проходимости в среднем на 2 - 2,5%. Каждый процент увеличения проходимости стыков повышает производительность стана, увеличивает выход годного металла, уменьшает расход пальмового масла и обеспечивает экономию около 100 тыс, руб в год,Формула изобретенияУстройство для управления процессомконтактной сварки оплавлением, содержащее счетчик пути, соединенный со схемой совпадения, а также последовательно соединенные блок управления шаговым дви-ателем, шаговый двигатель и следящий гидропривод подвижной станины стыкосва рочной машины, отл ич аю щееся тем,что, с целью повышения качества сварных соединений за счет обеспечения постоянного плавного графика оплавления и повышения пластичности металла стыкового 15 соединения, в устройство введены последовательно соединенные преобразователь код - ток, операционный усилитель, первый преобразователь код - проводимость и преобразователь ток - частота, а также 20 второй преобразователь код - проводимость и запоминающий регистр, при этом последний соединен со схемой совпадения и с первым и вторым преобразователем код - проводимость, второй преобразова тель код - проводимость подключен параллельно операционному усилителю, преобразователь ток - частота соединен с блоком управления шаговым двигателем и счетчиком пути, выход которого соединен 30 с преобразователем код - ток.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1. Труды ВНИИМЕТМАШ, вып. 48,35 1977, с. 89 - 9.2, Журнал Автоматическая сварка,1975,11, с. 56 - 58 (прототип),