Машина для контактной стыковой сварки непрерывным оплавлением

 

1. МАШИНА ДЛЯ КОНТАКТНОЙ СТЫКОВОЙ СВАРКИ НЕПРЕРЫВНЫМ ОПЛАВЛЕНИЕМ , содержащая трансформатор с управляемыми вентилями в первичной цепи, датчик уровня сварочного тока , соединенный с трансформатором тока, включенным в первичную цепь сварочного трансформатора, исполнительные устройства машины, фазовращатель, соединенный с управляемыми вентилями , и программирующее устройство , отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы машины и точности воспроизведения заданного режима сварки , в нее введены формирователь импульсов , синхронизированных с напряжением сети, блок фазовой задержки импульсов, соединенный с последним, две схемы И, триггер переключения напряжения, схемы совпадения, триггер включения сварки, схема ИЛИ и инвертор , при этом задатчик уровня сварочного тока и программирующее устройство подключены через схему ИЛИ к одному из входов первой схемы Q И и через инвертор - к одному из S входов второй схемы И, другие вхо (Л ды обеих схем И подключены,к блоку фазовой задержки, выходы схем И подключены к фазовращателю через триггер переключения напряжения и схемы сов§ падения, вторые входы последних соединены с выходом триггера включения сварки. о со со О) а эо

9668 А (19) (И) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (59 В 23 К 11 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2789649/25-27 (22) 04.07.79 (46) 07.09.83. Бюл. М 33 (72) Н.В.Подола, С.И.Кучук-Яценко, В.П.Кривонос и Б.Л. Грабчев (71) Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им. Е.О.Патона (53) 621.791.762(088.8) (56) 1. Кучук С.И. и Лебедев В.К.

Контактная стыковая сварка непрерывным оплавлением. Киев, "Наукова

Думка", 1965, с. 125.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 165260, кл. В 23 К 11/24,17.03.62. (54)(57) 1. КАШИНА ДЛЯ КОНТАКТНОЙ

CTHKOBOA СВАРКИ НЕПРЕРЫВНЫИ ОПЛАВ

ЛЕНИЕМ, содержащая трансформатор с управляемыми вентилями в первичной цепи, датчик уровня сварочного то-. ка, соединенный с трансформатором тока, включенным в первичную цепь сварочного трансформатора, исполнительные устройства машины, фазовращатель, соединенный с управляемыми вентилями, и программирующее устройство, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы машины и точности воспроизведення заданного режима сварки, в нее введены формирователь импульсов, синхронизированных с напряжением сети, блок фазовой задержки импульсов, соединенный с последним, две схемы И, триггер переключения напряжения, схемы совпадения, триггер включения сварки, схема ИЛИ и инвертор, при этом задатчик уровня сварочного тока и программирующее устройство подключены через схему

ИЛИ к одному из входов первой схемы

И и через инвертор - к одному из Щ входов второй схемы И, другие вхо- ды обеих схем И подключены,к блоку фазовой задержки, выходы схем И подключены к фазовращателю через тригге переключения напряжения и схемы совпадения, вторые входы последних соединены с выходом триггера включения сварки.

1039668

2, Машина по п. 1, о т л и ч а.ю щ а я а я тем, что программирующее устройство содержит блок останова программы, делитель частоты, датчик частоты пульсаций сварочного тока, триггер включения осадки, кнопку включения сварки, схему И .и последовательно соединенные счетчик, дешифратор, блок переключения программ и блок выходных триггеров, соединенных с исполнительными устройствами машины, при этом один из выходов блока переключения программ соединен с входом триггера включе-. ния сварки, а другой его вход соединен со схемой И, один вход кото-. рой соединен с кнопкой включения сварки, а другой вход — с блоком фаэовой задержки, выход триггера включения сварки соединен с одним нз входов блока выходных триггеров

Йзобретение относится к обработке и сварке материалов и может быть использовано при контактной стыковой сварке методом непрерывного оплавления. 5

Известна машина для контактной стыковой сварки оплавлением с управляемыми вентилями в первичной цепи сварочного трансформатора. При этом угол включения вентилей и со- 1О ответственно действующее значение напряжения на трансформаторе изменяют в процессе сварки с помощью фазовращателя по заданной программе(1).

Недостатками известной машины являются низкая точность воспроизведения заданного режима сварки, прежде всего программы изменения пб времени сварочного напряжения, а также наличие длительных переходных про- 20 цессов в силовой цепи при изменении угла включения вентилей, сопровождающихся большими бросками тока, неблагоприятно влияющих на работу управляющих вентилей и других потребителей энергии, включенных параллель5 но сварочной машине.

Наиболее близкой к изобретению является машина с регулятором напряжения для стыковой сварки методом непрерывного оплавления, содержащая 4 сварочный трансформатор с управляемыми вентилямн и трансформатором тока в первичной цепи, датчик уровня сварочного тока, фаэовращатель, охваченный положительной обратной свя« зью по сварочному току, и программирующее устройство .(2) . и счетчика, другой вход счетчика соединен с блоком останова програмьщ, первый вход которого через датчик частоты пульсаций сварочного тока соединен с трансформатором тока, второй вход через делитель частотыс формирователем импульсов, третий вход соединен с одним из выходов блока выходных триггеров.

3. Машина по п. 2, о т л и ч аю щ а я с я тем, что блок останова содержит последовательно включенные схемы ИЛИ и И, при этом один вход схемы ИЛИ является первым входом блока останова, другой вход схема

ИЛИ является третьим входом блока останова, один из входов схемы И является вторым входом блока останова,. а выход схемы И « выходом блока останова.

Известная машина работает следующим образом.

В процессе оплавления с программирующего устройства поступают команды на фазовращатель, изменяющий угол включения управляемых вентилей.

При этом происходит ступенчатое снижение напряжения на сварочном трансформаторе. Вследствие случайного характера образования перемычек жидкого металла и ряда других причин наблюдаются короткие замыкания сварочной цепи. Ток оплавления превышает заданное значение, при этом фазовращатель, охваченйый положительной обратной связью по току, сдвигает угол включения вентилей в сторону увеличения напряжения на трансформаторе. Увеличение электрической мощности в образовавшихся контактах приводит к разрушению последних, сварочный ток падает и напряжение на сварочном трансформаторе уменьшается до установленного значения. Процесс непрерывного оплавления восстанавливается..

Однако известная машина имеет ряд существенных недостатков..

Стыковая машина для источника тока представляет активно-индукционную нагрузку с переменным коэффициентом мощности, изменяющимся обычно в пределах от 0,9 (ре сим оплавления ) до 0,4 (режим к.з), Переключение напряжения с низкого на высокое при увеличении сварочного тока происходит в произвольный момент палупериода питакщего напряжения.

Ф--"

:10396б 8

Поскольку угол включения вентилей ; может не соответствовать текущему значению коэффициента мощности, то в сварочной цепи возникают переходные процессы и ток может значитель-, но превысить величину тока короткого замыкания. Помимо неблагоприят-. ного влияния "толчков" тока. на рабо":. ту вентилей и источника питания, они: вызывают также ложное реверсирова-, ние привода подвижной плиты. 10

Действительно, в сварочных машинах, работающих с программным снижением напряжения, используется также об-:: ратная связь по току с воздействием на скорость перемещения подвижной,;- 15 плиты при увеличении проводимости сварочного контакта. Броски тока, обусловленные переходными процесса . ми, воспринимаются корректором ско.-, рости как увеличение проводимости 20 сварочного контактора за счет роста площади контактируемых поверхностей. " . Это приводит к неоправданному ревер .сированию приводного двигателя и прерыванию процесса оплавления.

Для устранения отмеченного недостатка необходимо, чтобы при поступ-лении команды на изменения сварочного напряжения угол включения вентилей и первый пслупериод находился в пределах 88-90 эл.град. При этом магнитный поток трансформатора близок к нулю и переходные процессы практически отсутствуют.

Кроме того, отмечается низкая точность воспроизведения программы изменения сварочного напряжения во времени. В качестве программирующего.. устройства в машинах типов К-190П, К-355 и др. используется командный 40 прибор типа КЭП-12У, который выклю-. чается (происходит остановка программы) только при реверсах.

Продолжительность коротких замыканий и время сведения оплавляемых 45 торцов до их соприкосновения после реверса и учитывается командным при" бором. Поскольку возбуждение оплав.ления при сварке больших компактньЫ,, сечений сопровождается неизбежными : 50 короткими замыканиями торцов, а скорость. перемещения плиты после реверса относительно мала (0,20,25 мм/с), то в реальных условиях переключения напряжения происходят в моменты времени, не соответствук - . : щие заданной программе. Это можно устранить, если запуск программы производить по наличию высокочастотных пульсаций сварочного тока. B этом случае прерывания процесса ;. 60 оплавления, вызванные как коротким".- . замыканием, так и разрывом сварочной цепи, не отражаются на воспро;изведении заданной программы изме-, нения параметров режима сварки.

J

Цель изобретения — повышение надежности работы сварочной машины и точности воспроизведения заданного режима сварки.

Поставленная цель достигается тем, что в машину для контактной стыковой сварки непрерывным оплавлением введены. формирователь импульсов,синхронизированным с напряжением сети, блок фазовой задержки импульсов, соединенный с последним, две схемы И, триггер переключения напряжения, схемы совпадения, триггер включения сварки, схема ИЛИ и инвертор, при этом датчик уровня сварочного тока и программирующее устройство подключены через схему ИЛИ к одному иэ входов первой схемы И и через инвертор — к одному иэ входов второй схем И, другие входы обеих схем И подключены к блоку фазовой задержки, выходы схем И - к фазовращателю через триггер переключения напряжения и схемы совпадения, вторые входы последних соединены с выходом триггера включения сварки.

Программирующее устройство содержит блок останова программ, делитель частоты, датчик частоты пульсаций сварочного тока, триггер включения осадки, кнопку включения сварки, схему И и последовательно соединенные счетчик, дешифратор, блок переключения программ и блок выходных триггеров, соединенных с исполнительными устройствами машины, при этом один из выходов бло- ка переключения программ соединен

;с входом триггера включения сварки, другой вход которого соединен

Гсо схемой И, один вход которой соединен с кнопкой включения сварки, а другой — с блоком фаэовой задержки, выход триггера включения сварки соединен с одним из входов блока выходных триггеров и счетчика, другой вход счетчика соединен с блоком останова программы, первый вход которого через датчик частоты пульсаций сварочного тока соединен с трансформатором тока, второй вход через делитель частоты — с формирователем импульсов, третий вход соединен с одним из выходов блока выходных триггеров.

Кроме того, блок останова содержит последовательно включенные схе мт ИЛИ и И, причем один вход схема

ИЛИ является первым входом блока останова, другой — третьим входом блока о танова, один иэ входов схемы И является вторым входом блока останова, а выход схемы И вЂ” выходом блока останова..

На чертеже представлена структурная схема предлагаемой машины.

Схема содержит сварочный трансформатор 1 в первичную цепь кото/

1039668

40 рого включены управляемые вентили 2 и трансформатор Зтока. Выходная обмотка последнего подключена к датчику 4 частоты пульсаций сварочного тока и к датчику 5 уровня сварочного тока.

Вход формирователя б синхронизированных импульсов подключен к сети, питающей сварочный трансформатор 1, а его выход — к входам делителя.7 частоты и блока 8 фазовой задержки упомянутых импульсов на 88-90 эл,град. 0

Выход блока 8 задержки подключен к объединенным входам первой 9 и второй 10 схем И, выходы которых подключены к фаэовращателю 11 через триггер 12 переключения напряжения 15 и дополнительные схемы 13 и 14 совпадения, объединенные входы которых соединены с выходом триггера 15 включения сварки. Выход датчика 5 уровня сварочного тока и один из 20 выходов программирующего устройства

16 подключен через схему ИЛИ 17 к второму входу первой схемы И 9 непосредственно, а к второму входу второй схемы И 10 — через инвертор 18. 25

Программирующее устройство 16 состоит из последовательно включенных блока 19 останова программ 19, двоично-десятичного счетчика 20 импульсов, дешифратора 21 двоично-де сятичного кода в десятичный, блока

22 переключения программ и блока 23 выходных триггеров. Блок 19 останова программы состоит иэ последовательно включенных схемы ИЛИ 24 и .схемы И 25.

При этом один иэ входов схемы ИЛИ 24 соединен с выходом датчика 4 частоты пульсаций сварочного тока, а другой вход — с выходом триггера включения осадки блока 23 выходных триггеров.

Второй вход схемы И 25 соединен с выходом делителя 7 частоты. Кроме того, блок 23 выходных триггеров электрически связан с блоком 26 управления исполнительными устройствами машины, а счетчик 20, дешифра- 45 тор 21 и блок 22 переключения программ охвачены через триггер 15 включения сварки обратной связью, которая Формирует сигнал для автоматического сброса счетчика 20 в нуле- 50 вое состояние по окончании цикла сварки. Кроме того, один иэ входов триггера 15 соединен с выходом схемы И 27, входы которой подключены к кнопке 28 включения сварки и к 55 выходу блока 8 фазовой задержки.

В качестве управляемых вентилей

2 целесообразно испольэовать тиристорный контактор типа КТ-04, серийно изготавливаемый промышленностью.

Датчик 5 уровня сварочного тока содержит измерительный узел, узел срав1 нения и ограничения." На его выходе появляется сигнал логической "1", если сварочный ток превысит заданное значение. Сигнал логической "1" б5 йа выходе датчика 4 появляется при наличии высокочастотных пульсаций на кривой сварочного тока. Формирователь 6 импульсов представляет собой преобразователь синусоидального напряжения в последовательность ко-. ротких импульсов, формирующихся в точках перехода синусоиды через нуль.

В блоке 8 задержки входные импульсы сдвигаются по фазе на 88-90 эл.град. относительно питающей сети. Делитель 7 частоты преобразует входной сигнал в последовательность импульсов, частота следования которых определяет дискретность считывания программы. Блок 22 переключения программы предназначен для установки. требуемой программы изменения параметров режима сварки во времени и представляет собой коммутатор, подключающий соответствующие выходы дешифратора 21 к входам триггеров блока 23. Блок выходных триггеров выдает команды блоку 26 управления на включение исполнительных устройств сварочной машины по заданной программе. Количество триггеров в блоке

23 должно соответствовать числу выдаваемых им команд. В частности, применительно к сварочным машинам типов К-190п и К-355 блок 23 содержит триггер включения привода оплавления, триггер переключения сварочного напряжения, триггер переключения давления, триггер включения Форсировки скорости перемещения плиты машины в конечной стадии оплавления и триггер включения осадки. К фазовращателю 11 не предъявляется особых требований. Необходимо только, чтобы при подаче сигнала логической "1" на один из его входов сварочный трансформатор включался контактором на высокое напряжение, а при подаче сигнала логической "1" на другой вход фаэовращателя — на низкое напряжение.

Предлагаемая машина работает следующим образом.

В исходном состоянии на выходе датчиков 5 и 4 уровня сварочного тока и его частоты пульсаций сигнал логического "О". Такой же сигнал и на выходе триггера 15 включения сварки, благодаря чему счетчик 20 находится в. нулевом состоянии. На объединенных входах дополнительных схем 13 и 14 совпадения сигнал логического "0" запрещает включение управляемых вентилей 2, С триггера переключения напряжения блока 23 поступает сигнал логической "1" через схему ИЛИ 17 на вход первой схемы И 9. В момент поступления очередного импульса с блока 8 задержки логическая "1" на выходе схемы 9 включает триггер 12 в состояние, при ко1039668

Составитель

Редактор М. Келемеш Техред A,Áàáèíåö

Корректор С. ШекмаР

ВЮ Ф

Заказ 6795/11 Тираж 110б Подлы сно е

ВИИИПИ Государственного-комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 тором на вход схемы 13 совпадения поступает логическая "1", подготав-, ливающая включение. фазовращателя

11 на высокое напряжение.

При нажатии кнопки 28 включения: сварки триггер 15 переключается в

5 состояние логической "1" на его выходе в момент поступления импульса с блока 8 задержки на вход схемы

И 27. При этом на выходе схемы 13 сигнал логической "1" включает через фазовращатель 11 контактор на высокое напряжение. Одновременно сигнал

"1" с выхода триггера 15. поступает через блок 33 на вход блока 26 управления исполнительными устройст- 15 вами машины, включая приводной двигатель на сближение свариваемых заготовок, .а также на вход счетчика

20, йодготавливая последний к считыванию входных импульсов с блока 2О

19.

При появлении пульсаций сварочного тока сигнал "1" на выходе датчика 4 через схему ИЛИ 24 разрешает прохождение импульсов.с делителя 7 частоты через схему И 25 на вход счетчика 20. Происходит считывание заданной программы во времени.

В случае коротких заиканий сва- . 30 рочной цепи или ее разрыва на выхо-де датчика 4 сигнал "0" запрещает прохождение импульсов через схему

25 и считывание программы прекраща-ется. 35

При поступлении команды на снижение сварочного напряжения с соответ-.. ствующего выхода блока 23 триггеров на вход схемы 17 и соответственно схемы 9 проходит сигнал логического 4О

"0", а на вход схемы 10 через инвер- тор 18 - логической "1". В момент поступления импульсов с блока 8 задержки появляется "1" на выходе схемы 10, которая переключает триггер

12 и включает через схему 14 фаэовращатель 11, изменяющий угол включения управляемых вентилей 2.

Если в процессе оплавления сварочный ток превышает заданный уровень, то на выходе датчика 5 появляется сигнал "1", который. вызывает появление сигнала "1" на соответствующем входе схемы 9, а на выходе схемы 10 - сигнала логического "0".

В момент перехода на другой вход схемы 9 импульса с блока 8 задержки происходит переключение триггера

12 и включение сварочного трансформатора на высокое напряжение. Увеличение электрической мощности, выделяющейся в сварочном контакте, приводит к ускоренному нагреву и разрушению перемычек металла, при этом сварочный ток падает. На выходе датчика, 5 появляется сигнал "0" и происходит переключение сварочного трансформатора на пониженное напряжение.

Таким образом, включение сварочного трансформатора в сеть переключения напряжения по командам программирующего устройства, а также по сигналам датчика уровня сварочного тока происходят в 88-90 эл.град. первого полупериода напряжения сети, после чего автоматически устанавливается заданный угол включения вентилей.

По достижении заданного времени оплавления блок 23 выдает команду в блок 26 на включение осадки.

При осадке высокочастотные пульсации отсутствуют (на выходе датчика 4 сигнал "0") . Для отсчета длитель. ности осадки под током сигнал с выхода триггера включения осадки блока 23 через схему ИЛИ 24 обеспечи вает прохождение импульсов с делителя 7 частоты на вход счетчика 20.

При достижении заданной длительности осадки под током сигнал с выхода блока 22 переключает. триггер 15.

Сигнал "0" на его выходе отключает сварочный трансформатор от сети, сбрасывает счетчик 20 в нуль, и вся схема возвращается в исходное состо; яние.