Устройство для автоматического управления процессом сварки пайки

Сосен Советских Социалистических Республик(51) М. Кл.е В 23 К 11/24 Государственнын комитет Совета Министров СССР по делам изобретенийи открытий(72) Авторы изобретесп Л, Н, Лариков, М, Е. Гуревич и А, А. Безпалый 71) Заявите Институт металлофизики АИ Украинской ССР е.са е сс гУСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКО 11 РО ЦЕССОМ СВАР КИ-ПАЙ 2 йства являетке изделий снеобходимо атической сиарки-пайки. ние качества сти устройсты и теплофиатериалов. Изобретение относится к электросварочной технике и может быть использовано при создании контактных сварочных машин с автоматическим регулированием процесса сварки- пайки.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 устро я то, что при переходе к свар азным временем проплавления роизводить переналадку автом темы управления пропуском св Цель изобретения - повыше варки-пайки и производительно ва независимо от размеров, форм ических свойств соединяемых м Поставленная цель достигается тем, что вустройство 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 преоб разователя напряжение-время соединен совторым входом исполнительного устройства,Устройство осуществляет процесс контактной сварки-пайки, ограничивая продолжительность сварочного цикла до минимума, доста точного для гарантированного подвода к точке сварки количества тепла, обеспечивающего заданные размеры зоны плавления.Указанная экстремальная задача решаетсяпутем релизации программированной зависи мости суммарного количества тепла Я за циклот количества тепла Яподводимого к точке сварки за часть времени 1 с цикла от его насала до начала плавления, точнее путем программирования зависимости оощей продолжи тельностц цикла Т от продолжительности той. части цикла с, в течение которого к точкесварки подводится указанное количество тепла Яс, или путем программирования зависимости продолжительности части цикла е от нача ла плавления до конца сварки, в течение которого к точке сварки подводится количествотепла Я= Я - Яь от времени 1 ьЦелесообразность и однозначность принятого решения подтверждается следующим,Суммарное количество тепла , полезновыделенное в точке сварки за время цикла Т,можно представить как Я=Я+Яь гдеЯ, - количество тепла, необходимое для операции разогрева, оно выделяется за промежуток времени 1, от начала цикла до началаплавления; Я, - количество тепла, необходимое для завершения цикла, т, е, для проплавления материала и формирования зоныплавления, оно подводится за остальную частьцикла 1. Так как Я=КЯь где К - постоянный с достаточной точностью коэффициентпропорциональности, то Я=(1+К)Я, т. е.оптимальное суммарное количество тепла Я,выделенное в точке сварки за время циклаТ=1,+1 зависит только от Я, и пропорционально ему.Количество тепла Я, является величиной,характеристической для данного сварочногосоединения, Оно не зависит от различного рода возмущений и несет информацию о массеи теплоемкости свариваемых образцов и припоя.Кроме того, тот факт, что количество теплаЯ, подведено к точке сварки, однозначно индицируется по скачку сопротивления в точкеплавления.Алгоритм управления по характеристической величине Я, (или по продолжительностичасти цикла 1 в течение которой выделяетсяЯ,) достаточно просто реализуется в схеме,синтезированной из стандартных блоков. Управление осуществляется с достаточной точностью для широкого класса свариваемых образцов без переналаживания системы и независит от различного рода возмущений, которые в другом случае было бы весьма трудно учесть,Функциональная схема устройства построена так, чтобы по характеристическим точкамна кривой зависимости сопротивления от температуры определить и зафиксировать по ходу процесса момент начала цикла и точкускачка сопротивления при температуре плавления и выработать соответствующие реперные импульсы, интервал между которыми равен 1,. По истечении этой части цикла в точкесварки заканчивается выделение количестватепла Я,.По установленному временному интервалу1 и заложенной программе зависимости 1, от1 схема определяет время 1 и задерживаетзавершение цикла на указанное время 1 длявыделения в точке сварки Я. По истечениивремени 1,+1=Т, в течение которого в точкесварки будет выделено количество теплаО+Я=Я, цикл заканчивается, сварочныйток отключается.На фиг. 1 показана функциональная схемаустройства; на фиг. 2 - временные диаграммы в очках ал схемы на фиг. 1. 1 о 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 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 напряжение- время 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 У= У(1), 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/й 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 включением5 10 15 20 25 30 85 40 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 йи/Ю 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/й.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/Й (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 доказанными 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 которого связан со входом спусковой схемы 13. Эта схема выделяет импульс, идентифицирующий начало плавления (фиг. 2, ж), который чепез реле 18 времени 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 1, 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 У амплитуда которого про 6порциональна временному интервалу 1, (фиг, 2, и), и подает его на вход масштабного преобразователя напряжение-время 16, который формирует по У, напряжение У, путем деления входного напряжения в заданном отношении У,.Ф=К=Ю и по У. вырабатывает импульс с длительностью 1, пропорциональной этому напряжению (фиг. 2,к),Выработанный импульс с длительностью 1, поступает с выхода масштабного преобразователя 16 на второй вход исполнительного устройства 14. Последнее вырабатывает по заднему фронту импульса командный импульс (фиг. 2, л), отстающий от импульса включения сварочного тока на время Т=1+1, 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 1; по заложенной программе - время Ь= К 1, путем сложения , + , = (1+ К) 1, = Т - 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. МО 463524, отличающееся тем, что, с целью повышения качества сварки-пайки и производительности устройства, в него 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 преобра. зователя напряжение-время, а выход масштабного преобразователя напряжение-время соединен со вторым входом исполнительного устройства,5193011456 Тираж 1178 Пственного комитета Совета Министров СССР елам изобретений и открытий осква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 аказ 1578/13 ЦНсно ПИ Госу 03 ия, пр. Сапунова,Составитель В. Катинедактор Н. Суханова Техред А. Камышникова Корректор Л, Брахни