Автоматический регулятор режима роликовой сварки

СОЮЗ СОВЕТСНИХ аЕЛИСТИЧЕСНИХ СПУБЛИН(51)4 В г ОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТОРСКОВЛУ СЕИД ЛЬСТ ельныйьский ру 64.ой73,вароч элект в с рк ар ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССГ 1 О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(71) Киевский инженерно-строиинститут и Научно-исследователинстнтут санитарной техники идования зданий и сооружений(54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЧТОРРОЛИКОВОЙ СВАРКИ(57) Изобретение относится кному производству, а именно крической шовной контактной си может быть использовано в ных машинах для роликовой сварки.Изобретение позволяет повысить каче"ство сварного соединения. Для этогоавтоматический регулятор режима роликовой сварки содержит датчик сварочного тока, последовательно соединенные усилитель, управляемый выпрямитель, блок измерения, блок включения вентилей. В регулятор введенблок управления, первый вход которого соединен с датчиком сварочноготока, второй вход - с выходом усилителя, первый выход - с вторым входомуправляемого выпрямителя, а второйвыход - с дополнительным входом блока измерения, Точность работы регулятора повышается путем анализа напряжения помехи, воэникающей в свариваемом иэделии при протекании в немвихревых токов, в пауэах между импульсами сварочного тока. 9 ил.Изобретение относится к сварочному производству, а именно к электри.ческой шовной контактной сварке, иможет быть использовано в сварочныхмашинах для роликовой сварки.Целью изобретения является повышение качества сварного соединения,На фиг,1 приведена структурнаясхема автоматического регуляторарежима роликовой сварки, на фиг.2 -структурная схема блока управления,на фиг.3 - структурная схема блокаизмерения, на Фиг.4 - структурная схема интегратора на фиг.5 - сигналы в различных точках устройства.Регулятор (фиг,1) содержит дат-; чик 1 сварочного тока, выполненный, например, в виде катушки, установленной Во вторичной обмотке сварочного трансформатора 2, подключенной к роликовым электродам 3 и 4 сварочной машины 5. На роликовых электродах 3 и 4 установлены медно-графитовые щетки б и 7, соединенные с входом усили теля 8, выход которого связан с последовательно соединенными управляемым выпрямителем 9,блоком 10 измерения, блоком 11 сравнения и блоком 12 включения вентилей 13, подключенными к первичной обмотке сварочного трансформатора 2. Датчик 1 сварочного тока соединен с первым входом блока 14 уп" равления, второй вход которого соединен с выходом усилителя 8, первый . выход - с вторым входом управляемого35выпрямителя 9, а второй выход - с дополнительным входом блока 10 измерения. Второй вход блока 11 сравнениясоединен с задатчиком 15.40Блок 14 управления (фиг.2) со" держит первый усилитель-ограничитель16 и первый интегратор 1. Вход первого усилителя-ограничителя 16 и перВый вход первого интегратора 17 соединены с датчиком 1 сварочного тока. Выход первого усилителя-ограничителя 16 через первый выпрямитель 18 соединен с вторым входом первого интегратора 17, выход которого через второй усилитель-ограничитель 1950соединен с первым входом электронного ключа 20, с первым входом сумматора 21 и с входом усилителя 22 с релейной характеристикой, выход которого через первый инвертор 23 сое 55 динен с вторым входом сумматора 21. Выход сумматора 21 соединен с перВым ВхОдОм Второго Выпрямителя 24,второй вход которого соединен с выходом усилителя 8, выход - с первым входом второго интегратора 25 непосредственно, а через последовательно соединенные третий усилитель- ограничитель 26 и второйинвертор 27 - с вторым входом второго интегратора 25 и с первым входом схемы 28 совпадения. Выход второго интегратора 25 через четвертый усилитель-ограничитель 29 соединен с вторым входом схемы 28 совпадения, выход которой соединен с вторым входом электронного ключа 20, Выход электронного ключа 20 соединен с вторым входом управляемого выпрямителя 9, а выход первого выпрямителя 18 - с дополнительным входом блока 10 измерения,Блок 1.0 измерения (фиг.З) содержит третий интегратор 30, первый вход которого соединен с выходом управляемого выпрямителя 9, а выход - с первым входом усилителя 31 слежения и запоминания, выход которого соединен с первым входом блока 11 сравнения, первый дифференцирующий блок 32, вход которого соединен с дополнительным входом блока 14 управления, выход - с вторым входом усилителя 31 слежения и запоминания непосредственно, а с вторым входом третьего интегратора 30 - через последовательно соединенные пятый усилитель-ограничитель 33 и второй дифференцирующий блок 34.Первый 17, второй 25 и третий 30 интеграторы (фиг.4) содержат усилитель 35 интегратора, интегрирующую цепочку, состоящую иэ резистора 36 и конденсатора 37, и электронный ключ 38. В первом 17 и третьем 30 интеграторах электронный ключ 38 подключенпараллельно конденсатору 37 интегрирующей цепочки. ВО втором интеграторе 25 электронный ключ 28 соединен последовательно с разрядным резистором 39, и эта цепочка подключена параллельно конденсатору 37.Регулятор работает следующим образом.Напряжение сварки, снимаемое с помощью медно-графитовых щеток 6 и 7/с вращающихся роликовых электродов 3 и 4 сварочной машины 5, подается через соединительные провода, проложенные внутри сварочного контура, на вход усилителя 8. Сварочный контур и соединительные провода являютсяиндуктивно связанными элементами, Поэтому при прохождении тока сварки в соединительных проводах наводится напряжение помехи Ул (фиг.5), прямо5 пропорциональное первой производной сварочного тока. Если же в сварочном контуре находится свариваемое изделие, облацающее ферромагнитными свойствами, то в нем наводятся вихревые токи, которые в свою очередь наводят напряжение помехи в соединительных проводах Б (фиг.5), отстающее по фазе от напряжения, наведенного сварочным током. Величина фазового сдви га обусловливается в основном параметрами эквивалентной индуктивностии эквивалентного сопротивления К , схемы замещения ферромагнитного свариваемого изделия. Соединительные провода между щетками 6 ии входом усилителя 8 расположены вблизи свариваеиого изделия и консолей сва,рочной мащины 5, По изделию и консолям протекают вихревые токи Фуко, ко-,25 торые наводят напряжение помехи в соединительных проводах, Зто напряжение поступает на вход усилителя 8, Форма этого напряжения близка к форме первой производной тока сварки, однако токи Фуко не прерываются в перерывах между импульсами тока сварки. Поэтому наводимое вихревыми токами напряжение помехи действует между импульсами сварочного тока (фиг.б), Форма этого напряжения соответствует35 экспоненте с постоянной времени й 40Разделение напряжения помехи и полезного сигнала является сложной технической задачей, В устройстве она частично рещается за счет задержки времени ( ,.) включения управляемо го выпрямителя 9, причем ".определяется на основании вычисления параметров 1К во время отсутствия полезного сигнала, т.е. в промежутках между импульсами сварочного тока, В это время цепь сварочного тока оказывается разомкнутой выключенными вентилями 13 и на соединительные провода навецено только напряжение помехи от вихревых токов в свариваемом55 изделии.Вихревые токи в иэделии поддерживаются за счет энергии, запасенной в эквивалентной индуктивности Ь эа время сварочного тока, В промежутках между импульсами сварочного тока Ь разряжается на эквивалентное сопротивление Е, т.е. ток имеет форму экспоненты, постоянная времени которойл Ь,(кнПредположим цля упрощения, чтосварочный ток - синусоидальный1 с = 1 злп О сь. тл где 1 фщ- амплитудное значение сварочного тока.Тогда напряжение помехи от тока сваркиО = Цсовыгде Б, - амплитудное значение,Вихревой ток отстает по фазе от тока сварки и описывается формулой 1= 1 зп (м С - 4),1 где и = -----л ь 3 1 и 1 - амплитудное значение вихревого тока. Соответственно напряжение помехи отстает от вихревого тока- Б соз ( ,- ц),где Ь - амплитудное значение напряжения помехи от вихревого тока.Суммарное напряжение помехиПпс+ Бр,илиИ Б= Б соз(-ь:" - ,) 2П ПСГп где , = агсд --ы 1+1 + д ),По Р 1 Б - амплитудное значение суммарного напряжения помехи,Как следует из этого выражения, если включение управляемого выпрямителя 9 произвести с задержкой, т.е. при ы= 2 = 4, постоянная составляющая от напряжения электрод-электрод несколько меньше истинного значения за счет задержки переднего фронта этого напряжения, однако образующаяся по 13771 грешность измерения невелика и определяется интегральным значением напряжения электрод-электрод за время действия импульса задержкиВычисление и выработка 2 про 5 изводится блоком 14 управления ка основании анализа напряжения, подаваемого на его входы, от датчика 1 сварочного тока и управляемого выпрямителя 9.Импульсы напряжения О, (фиг.5) от датчика 1 сварочного тока поступают в блок 14 управления (фиг.2) на вход первого усилителя-ограничителя 16 и на первый вход первого интегратора 17. С выхода первого усилителя- ограничителя 16 импульсы напряжения У (фиг.5) подаются ка вход первого вйпрямителя 18, а выпрямленные импульсы напряжений 0 (фиг.5) с его выхода - на второй вход первого интегратора 17 и на дополнительный вход блока 10 сравнения. Первый интегратор 17 (фиг.4) выполнен таким образом, что интегрирование сигнала Б приходящего на первый вход первого интегратора 17, происходит только при наличии импульса напряжения У ка его втором входе, а в течение паузы между импульсами напряжения О происходит разряд конденсатора 37 первого интегратора 17 через электронный ключ .38, Проинтегрированный первым интегратором 17 сигнал в виде полупериода сикусоидалького напряжения 0 (фиг.6) поступает ка вход второго усилителя-ограничителя 19, а импульсы напряжения Б (Фиг.6) с его выхода подаются на первый вход электронного ключа 20, ка первый вход сумматора 21 и вход усилителя 22 с релейной характеристикой. Импульсы напряжения 1 Г, (фиг.6) иквертируются первым инвертором 23 и с его выхода импульсы напряжения 0 (Фиг.б) пода 45 ются на второй вход сумматора 21. Импульсы напряжений 0 и У суммируются и с инверсного выхода сумматора 21 поступают на первый вход второго выпрямителя 24, на второй вход которого подаются импульсы напряжения Б 2 (фиг,5) с выхода усилителя 8, которые выпрямляются вторым выпрямителем 24 только при поступлении импульсов напряжения У на его первый вход. 55 ИМпульсы капряжения 117 О(фиг.7) с выхода второго выпрямителя 24 поступают на вход третьего усилителя-ограни 73 6чителя 26 и на первый вход второго интегратора 25. С выхода второго усилителя-ограничителя 26 импульсы напряжения 11 (Фиг.7), длительность которых зависит от длительности импульсов напряжения 117 О, подаются на второй инвертор 27, а проинвертированные импульсы напряжения Б (фиг.7) с его выхода - на второй вход второго интегратора 25 и на первый вход схемы 28 совпадения, Интегрированиесигнала Б , приходящего на первыйвход второго интегратора 25 (фиг.4), начинается только после прекращения импульса напряжения О, на его второмвходе. При этом заряд конденсатора 37 второго интегратора 25 производится в течение промежутка временипродолжительность которого равна продолжительности импульса напряжения Б а в промежуток времени происходит разряд конденсатора 37 через последовательно соединенные резистор 39 и открытый электронный ключ 38Разряд конденсатора начинается в момент прихода очередного импульса напряжения Ц, ка второй вход второго интегратора 25, Передний фронт этого импульса открывает электокный ключ 38. Продолжительнос разряда конденсатора 37 зависит от напряжения, до которого он заряжен, и параметров КС-цепи, образованнойконденсатором 37 и резистором 39 при открытом электронном ключе 38, Импульсы напряжения У(фиг.7) посту лают ка вход четвертого усилителяограничителя 29, а импульсы напряжения Б.7 (фиг.7) с его выхода - кавторой вход схемы 28 совпадения. Наинверсном выходе схемы 28 совпадения появляется напряжение(Фиг.8);, соответствующее "0", тогдакак на ее входах присутствуют импульсы напряжений Б и Б соот 72 7 Эветствующие "1". В остальных случаяхна выходе схемы 28 совпадения поддерживается сигнал, соответствующий "1",Импульсы напряжения Б, поступаютна второи вход электронного ключа 20и открывают его. При этом импульсынапряжения Б с выхода второго усилителя-ограничителя 19 поступают навыход э 7 пектронного ключа 20 с задержкой ;, определяемой передним Фронтом импульсов напряжения У . Импульс сы напряжения У, (фиг,8) с выходаэлектронного ключа 20 подаются навторой вход управляемого выпрямителя 9.Импульсы напряжения Б с выходаусилителя 8 поступают на первый5вход управляемого выпрямителя 9, аимпульсы напряжения И(фиг,8) появляются на его выходе в течение промежутка времени, определяемого продолжительностью импульса напряжения1 бИмпульсы напряжения Упоступают в блок 10 измерения (йиг,3) напервый вход третьего интегратора 30,импульсы напряжения У с второго выхода блока 14 управления - на входпервого дифференцирующего блока 32,а импульсы напряжения Б, (Фиг,8) сего выхода - на вход пятого усилителя-ограничителя 33 и на второйвход усилителя 3 1 слежения и запоминания. С выхода пятого усилителяограничителя 33 импульсы напряжения(фиг.8) подаются на вход второго дифференцирующего блока 34, а сего выхода импульсы напряжения Б,(Фиг.9) - на второй вход третьегоинтегратора 30, В дифференцирующихблоках 32 и 34 производится диффе-ренцирование задних фронтов импульсов напряжений Б б и Б, соответственно. Интегрирование сигнала Бприходящего на первый вход третьегоинтегратора 30, происходит толькопри отсутствии импульса напряжения35Б , на его втором входе и в течениепродолжительности импульса напряжения У , . В течение промежутка времени, определяемого продолжительностьюимпульса напряжения 0 , величиназаряда конденсатора 37 третьего интегратора 30 не изменяется. Импульсы напряжения Б ,(фиг.9) с выходатретьего интегратора 30 подаются напервый вход усилителя 31 слежения изапоминания, и в момент прихода наего второй вход стробирующего импульса напряжения Б производится считывание и запоминание величины напряжения, до которой заряжен конденсатор 37 третьего интегратора 30. На 50пряжение Б (фиг.9), изменяющеесяступенчато, поступает на первый входблока 11 сравнения, на второй входкоторого подается напряжение У(фиг.9) от задатчика 15. В результате сравнения напряжений У и У на выходе блока 11 сравнения образуется знакопеременное напряжение У(Фиг.9), которое подается на входблока 12 включения вентилей, например стандартного блокатипа БР,формирующего импульсы поджига вентилей 13,Таким образом, данное устройствопозволяет производить сварку деталейиз ферромагнитных материалов любоййормы и геометрических размеров,,создающих сигнал помехи неопределенной Формы и амплитуды, причем повышается качество сварного соединения.Формула изобретения Автоматический регулятор режима роликовой сварки, содержащий датчик сварочного тока, последовательно соединенные усилитель, управляемый выпрямитель, блок измерения, блок включения вентилей, при этом вход усилителя соединен с медно-графитовыми щетками, установленными на роликогых электродах сварочной машины, а второй вход блока сравнения соединен с задатчиком, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества сварочного соединения, в него введен блок управления, выполненный на последовательно соединенных первом усилителе-ограничителе, первом выпрямителе, первом интеграторе, втором усилителе-ограничителе, усилиуеле с релейной характеристикой, первом инверторе, сумматоре, втором выпрямителе, третьем усилителе-ограничителе, втором инверторе, втором интеграторе, четвертом усилителе-ограничителе, схеме совпадения и электронном ключе, при этом выход последнего соединен с вторым входом управляемого выпрямителя, выход первого выпрямителя соединен также с вторым входом блока измерения, датчик сварочного тока соединен с входом первого усилителя-ограничителя и вторым входом первого интегратора, выход второго усилителя-ограничителя соединен также с вторым входом электронного ключа и сумматора, выход усилителя соединен с вторым входом второго выпрямителя, выход которого соединен также с вторым входом второго интегратора, первый вход которого соединен также с вторым входом схемы совпадения.едактор Н.Ш Заказ 804/12 ое кое предприятие, г.ужгород,.улПроектная, 4 оизводственно-пол Тираж 920 ВНИИПИ Государственно по делам изобретений 113035, Москва, Ж, - комитета СССРоткрытийаущская наб.,