Способ автоматического управления процессом контактной сварки и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5 А 1 9) (11) 51)5 В 23 К 11 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ Из варке ществе онной варке оной ообретение о и может быт нно в произ техники и мало габарит бразования ью изобрет бильности и носится к контактной использовано преимуодстве изделий электприборостроения при ных деталей с открытой оединения,ния является по оцесса и качеств выше а свар ние ста ки. блок-схема устсоб управления; ясняющие сущНа фиг. 1 представлен ройства, реализующего сп на фиг. 2 - диаграммы, и ность данного способа. Устройство содержит соединенные силоизмерит измерительный усилитель ния 3, электронный ключ 4,ного тока 5. Кроме то(71) Курский политехнический институт (72) В,И.Строев, Н.И,Иванов и А.Н,Куликов (53) 621.791.763(088.8)(56) Авторское свидетельство СССР М 1180426, кл, В 23 К 11/10, 1984.Авторское свидетельство СССР ЬЬ 965669, кл. В 23 К 11/24, 1981,(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Использование; в контактной сварке малогабаритных деталей с открытой зоной образования соединения в производстве изделий электронной и приборостроительной промышленности, Сущность изобретения: способ автоматического управления процессом контактной сварки заключается в измерении снижения усилия сжатия в контакте свариввемых деталей, сравнении его с эталонным и отключении сварочного тока при достижении их равенства, при этом эталонный уровень снижения усилия задают в виде наклонной прямой от начального статического усилия сжатия до нуля в момент времени, определяемом при неуправляемом процессе сварки с минимально возможным значением сварочного тока, Устройство содержит триггер, генератор, регулируемый делитель частоты, счетчики, цифроаналоговые преобразователи, силоизмерительный датчик, усилитель, схему сравнения, ключ, источник сварочного тока. 2 с.п, ф-лы, 2 ил,содержит последовательно соединенные генератор 6, регулируемый делитель частоты 7, вычитающий счетчик 8 и первый цифроаналоговый преобразователь 9, триггер 10, последовательно соединенные суммирующий счетчик 11 и второй цифроаналоговый преобразователь 12, а также синхронизатор 13, причем выход первого цифроаналогового преобразователя 9 соединен с вторым входом схемы сравнения, а вход опорного напряжения с выходом второго цифроаналогового преобразователя 12, вход суммирующего счетчика 11 подключен к выходу генератора 6, входы установки в ноль и единицу триггера 10 связаны соответственно с выходами схемы сравнения 3 и синхронизатора 13, прямой и инверсный выход триггера 10 подключены соответственно25 30 40 50 входам разрешения счета суммирующего 11 и вычитающего 8 счетчиков, а входы установки в исходное состояние единичное для вычитающего 9 и нулевое для суммирующего 11 счетчиков подсоединен ы к выходу синхронизатора 13,Устройство работает следующим образом.Свариваемые деали размещают между электродами и сжимают выбранным по режиму усилием, По команде "Пуск" от сварочной машины синхронизатор 13 устанавливает в исходное состояние измерительный усилитель 2, триггер 10, вычитающий счетчик 8, суммирующий счетчи 11, При этом на всех выходах суммирующего счетчика 11 устанавливается нулевой логический уровень, а на выходе вычитающего счетчика 8 - единичный логический уровень, Сигналы установки в исходное состояние счетчиков 8 и 11 запрещают их работу, Через интеовал времени, достаточный для установления начального статического усилия сжатия, синхронизатор 13 снимает сигнал запрета работы счетчиков, а триггер 10 раз.решает работу суммирующего счетчика 11, Прямоугольные импульсы с генератора 6 начинают поступать на счетчик 11 и увеличивать его содержимое. Это приводит к увеличению выходного напряжения на выходе второго цифооаналогового преобразователя 12, соответственно увеличивается выходное напрякение на выходе первого цифроаналогового преобразователя 9. Это напряжение поступает на один из входов схемы сравнения 3, на второй вход которой через измерительный усилитель 2 поступает сигнал с силоизмерительного датчика 1. При достижении напряжения на выходе первого цифроаналогового преобразователя 9 величины достаточно близкой, но меньшей, чем величина напряжения на выходе усилителя 2, соответствующая начальному статическому усилию сжатия, срабатывает схема сравнения 3, которая перебрасывает триггер 10 и открывает электронный ключ 4. Триггер 10 своими выходами запрещает работу суммирующего счетчика 11 и разрешает работу вычитающего 8, при этом суммирующий счетчик 11 становится на самоблокировку, а импульсы с генератора 6 через регулируемый делитель частоты 7 начинают поступать на счетчик 8 и уменьшать его содержимое, соответственно уменьшается уровень напряжения на выходе первого цифроаналогового преобразователя 9,Это напряжение снижается по линейному закону и является эталонным. Одновременно с началом работы вычитающего счетчика 8 электронный ключ 4 разрешает работу источника сварочного тока 5.По мере разогрева деталей импульсом сварочного тока (конденсаторным или однополупериодным) металл в зоне сварки размягчается и усилие в контакте свариваемых деталей начинает уменьшаться (фиг, 2). При снижении сигнала с датчика до уровня, задаваемого эталонным сигналом с выхода первого цифроаналогового преобразователя, срабатывает схема сравнения 3, которая своим выходным сигналом перебрасывает триггер 10 и закрывает электронный ключ 4, Это приводит к запрещению работы вычитающего счетчика 8 и сварочный ток отключается, Суммирующий счетчик не начинает работать до тех пор, пока не будет сброшен с самоблокировки сигналом начальной установки от синхронизатора 13, На этом цикл сварки заканчивается, В качестве датчика силыпользовалась пьезокерамика ЦТС диаметром 4 мм, измерительного усилителя - операционные усилители К 140 УД 8, схемы сравнения - интегральный компаратор 521 САЗ, электронного ключа - микросхема К 2184 КН 1, источника сварочного гока - конденсаторный дозировщик энергии, регулируемого делителя частоты и счетчиков - цифровые микросхемы К 155 ИЕ 6, первого и второго цифроаналоговых преобразователей микросхема К 572 ПА 1, триггера - микросхема К 155 ТМ 2, схема генератора и синхронизатора реализована на интегральных микросхемах К 155 серии,Данный способ и устройство были реализованы в автоматике для сварки контактных узлов резисторов типа МЛТ, оснащенном механизмом сжатия и осадки деталей, конденсаторным дозировщиком энергии сварочного тока, а также системой автоматического управления и контроля качества соединения, состоящей из собственно прибора управления, электродной оснастки, силоизмерительного датчика, устройств синхронизации и отбраковки, Сваривали медную луженую проволоку диаметром 0,6 мм втавр с томпаковыми никелированными колпачками толщиной 0,2 чм,Начальное статическое усилие сжатия деталей устанавливали равным 6 даН. Параметры импульса сварочного тока были следующие: амплитуда тока - 2,1 кА, время нарастания до максимума - 1,5 мс, время полного импульса - 4 мс. В основу выбора параметров режима было залог".но выполнение двух условий протекания неуправляемого процесса сварки при технологических отклонениях в реальном диапазоне;нагрев зоны сварки до температуры плавления и выплеск расплавленного металла при значении тока, близком к амплитудному;осадка металла по всей установочной длине вылета проволоки, равной ее диамет- РУИспользование импульса тока с большей, чем это необходимо для нагрева до сварочной температуры энергией при реальных технологических отклонениях гарантирует отсутствие непровара в соединении. В таком случае задача управления процессом сварки сводится к предотвращению выплеска расплавленного металла, Это обеспечивается выбором в предварительных экспериментах оптимального угла наклона эталонного уровня напряжения и автоматической подстройкой его начального значения.Эталонный уровень снижения усилия сжатия задается в виде прямой линии, соединяющей точку, соответствующую величине статического усилия сжатия в начальный момент времени, с точкой, соответствующей моменту времени, при котором усилие сжатия становится равным нулю при неуправляемом процессе сварки с минимально возможным значением сварочного тока, гарантирующим получение качественного соединения.Воздействие на процесс сварки возмущающего фактора, например увеличение амплитуда тока, при прочих равных условиях приводит к повышению интенсивности нагрева, На осциллограмме процесса (фиг, 2, а) это выражается в том, что усилие сжатия в контакте деталей снижается с большей скоростью (кривая Р), чем при сварке с заданной амплитудой тока (кривая Р 1). Соответственно эталонный уровень в виде наклонной прямой кривой усилия Е 2 достигается раньше и запас времени для срабатывания исполнительного устройства, отключающего сварочный ток, увеличивается. Ток отключается раньше, чем предотвращается выплеск расплавленного металла из зоны сварки,В другом случае, когда возмущающим воздействием на процесс сварки является уменьшение начального статического усилия сжатия (фиг. 2,б), одновременно с изменением усилия меняется и угол наклона эталонного уровня за счет автоматической подстройки его начального значения. Этим обеспечивается своевременное отключение сварочного тока и соответственно снижение вероятности выплекса расплавленного 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 металла при сварке на заниженных начальных статических усилиях.Использование изобретения позволяет существенно повысить стабильность протекания процесса и качество сварных соединений,Формула изобретения 1. Способ автоматического управления процессом контактной сварки, заключающийся в измерении снижения усилия сжатия в контакте свариваемых деталей, сравнении его с эталонным уровнем и отключении сварочного тока при достижении их равенства, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения стабильности процесса и качества сварки, эталонный уровень задают линейно снижающимся от точки, соответствующей величине статического усилия сжатия в начальный момент времени, к точке, соответствующей моменту времени, при котором усилие сжатия становится равным нулю при неуправляемом процессе сварки с минимально возможным значением сварочного тока.2. Устройство для автоматического управления процессом контактной сварки, содержащее последовательно соединенные силоизмерительный датчик, измерительный усилитель, схему сравнения, электронный ключ и источник сварочного тока, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения стабильности процесса и качества сварки, в него введены синхронизатор, триггер, последова.ельно соединенные генератор, регулируемый делитель частоты, вычитающий счетчик и первый цифроаналоговый преобразователь, а также последовательно соединенные суммирующий счетчик и второй цифроаналоговый преобразователь, причем вход суммирующего счетчика подключен к выходу генератора, а выход второго цифроаналогового преобразователя соединен с входом опорного напряжения первого цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, при этом вход установки в ноль триггера связан с выходом схемы сравнения, а прямой и инверсный выходы триггера подключены соответственно к входам разрешения счета суммирущего и вычитающего счетчиков, а выходы синхронизатора соединены с измерительным усилителем, входом установки в единицу триггера, вторым входом источника сварочного тока и входами установки в исходное состояние - единичное для вычитающего и нулевое для суммирующего - счетчиков,1743765 Составитель К.СолдатТехред М,Моргентал рректор С.Черни ктоо Т,Пилипенк Заказ 2152 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, (-35, Раушская наб., 4/5