Способ определения вылета электрода и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в сварочном производстве. Цель изобретения - повышение быстродействия и точности определения вылета электрода. Для этого используют максимальное значение производной от напряжения на мундштуке сварочной горелки в период короткого замыкания дугового промежутка. Результат каждого измерения хранится до следующего измерения. Выходной сигнал имеет колебания, определяемые только изменением вылета электрода, и практически не имеет помех. Устройство включает блоки задания и сравнения, компаратор, источник заданного напряжения, дифференциатор, диод, ключ, три инвертора, четыре формирователя импульсов, элементы И и ИЛИ, пиковый детектор и устройство выборки-хранения. Устройство позволяет измерить длину вылета электрода за время единичного акта короткого замыкания и получить сигнал с низким уровнем пульсаций. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„ i 496945 А 1 (51) 4 В 23 К 9/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4278882(31-27 (22) 06,07,87 (46) 30.07 ° 89. Бюл. Р 28 (71) Горьковский политехнический институт (72) В.Ф.Трефилов (53) 621.791.75 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 797564, кл. В 23 К 9/ 10, 1979.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1152743, кл. В 23 К 9/10, 1983. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫЛЕТА ЭЛЕКТРОДА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению и м.б ° использовано в сварочном производстве. Цель изобретения — повышение, быстродействия и точности определения вылета электрода.

Для этого используют максимальное

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано в, сварочных работах и автоматах для определения и регулирования вылета при сварке плавящимся электродом.

Целью изобретения является повышение быстродействия и точности определения выпета электрода, На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для реализации способа вылета электрода; на фиг.2— диаграммы сигналов в некоторых точках устройства; на фиг. 3 — расчет,ная цепь источника сварочного тока.

2 значение производной от напряжения на мундштуке сварочной горелки в период короткого замыкания дугового промежутка. Результат каждого измерения хранится до следующего измерения. Выходной сигнал имеет колебания, определяемые только изменением вылета электрода, и практически не имеет помех. Устройство включает блоки задания и сравнения, компаратор, источник заданного напряжения, дифференциатор, диод, ключ, три инвертора, четырЕ формирователя импульсов, элементы И и ИЛИ, пиковый детектор и устройство выборки-хранения ° Устройство позволяет измерить длину вылета электрода за время единичного акта короткого замыкания и получить сигнал с низким уровнем пульсаций, 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство для определения вылета электрода содержит (фиг. 1) компаратор 1, первый вход которого связан с мундштуком сварочной горелки, а второй — с источником 2 заданного напряжения. Мундштук сварочной горелки связан также через последовательно включенные дифференциатор 3 и диод 4 с сигнальным входом ключа

5. Выход компаратора 1 через последовательно включенные первый инвертор 6 и первый формирователь 7 импульсов соединен с первым входом элемента ИЛИ 8, через последовательно включенные второй формирователь

9 импульсов и. второй инвертор 10

1 (1 — е ), Е -11э

I +

Rs++R

L где Т 8 и

Е - Бэ — R +

Кв+Км е

Ф (1 - е м тц Rs

5О +ц

Rs е+Rí

1 Rs

55 чим т R,+R

Ь

С учетом Т

R,+R для t = 0

3 t49694 соединен с первым входом элемента

И 11 и непосредственно — с вторым входом элемента И. Выход элемента

И 11 соединен с вторым входом эле5 мента ИЛИ 8, выход которого связан с управляющим входом первого ключа

5, Выход ключа 5 соединен с сигнальным входом пикового детектора 12.

Выход элемента ИЛИ 8 соединен также через последовательно включенные третий инвертор 13 и третий формирователь импульсов 14 с управляющим входом устройства 15 выборки-хранения, выход формирователя 14 через четвертый формирователь 16 импульсов - с входом гашения пикового детектора 12, выход которого связан с сигнальным входом устройства 15 выборки-хранения. Выход устройства 15 2О соединен с первым входом устройства сравнения 17, второй вход которого соединен с выходом источника 18 опорного напряжения.

Устройство для определения вылета 35 электрода работает следующим образом. (фиг.1,2) .

Напряжение U (фиг.2а) с мундштука сварочной горелки подается на первый вход компаратора 1, на второй 30 вход которого подано заданное напряжение U„ä с источника 2 задающего напряжения.. На выходе компаратора образуются импульсы (фиг.2в), из которых формируются управляющие сигналы. Одновременно с этим напряжение

U, поступает на вход дифференциатора

3, напряжение с выхода которого (фиг,2б) через диод 4 поступает на сигнальный вход ключа 5, Напряжение 4р с выхода компаратора 1 через первый инвертор 6 и первый формирователь 7 импульсов поступает на первый вход элемента ИЛИ 8.

Одновременно с этим сигнал с выхо- 45 да компаратора 1 через второй формирователь 9 импульсов и второй инвертор 10 поступает на первый вход элемента И 11 на второй вход которого подан сигнал с выхода компаратора.

В итоге на выходе элемента И формируется сигнал U<< (фиг.2и), задержанный на время, соответствующее длительности импульса на выходе второго формирователя импульсов 9 (фиг.2е) относительно сигнала компаратора (фиг,2в). С выхода элемента 11 сигнал поступает на второй вход элемента ИЛИ 8, на выходе которого форми5 4 руется импульс U (фиг.2к) с началом и окончанием, задержанным относительно начала импульса U компаратора (фиг.2в). Этот импульс подается на управляющий вход ключа 5, разрешая прохождение сигнала с дифференциатора 3 через диод 4 и ключ 5 на сигнальный вход пикового детектора 12.

В результате на вход пикового детектора поступают с дифференциатора только положительные импульсы, соответствующие началу короткого замыкания дугового промежутка, и в пиковом детекторе 12 будут записаны максимальные значения производной от напряжения дуги U> > соответствующие началу короткого замыкания. Этот сигнал пропорционален вылету электрода, что следует из следующих соотношений.

Для ЭДС источника сварочного тока справедливо соотношение (фиг ° 3), Е = U + U + I (R + R )+L

dIcs ст Э сЕ в и

При использовании стабилизированного источника сварочного тока Е

= const. Напряжение на столбе дуги

U меняется пропорционально скорости подачи электрода и к моменту начала короткого замыкания становится равным нулю. Во время короткого замыкания происходит быстрое нарастание тока сварки за счет того, что мгновенно становится U = О, Поэтому для тока во время короткого замыкания можно записать

Напряжения на мундштуке для этого же периода

d Нм

Для производной — — = U п олус1 м

1496945

R6

R6+R

ПЭ вЂ” R

L 6

При испольRe+Ru будет U U м гпак Э L времени, равной

2ufn

/5

5 3

Т= —, где

w+

21 с

Так как L const; U> const, то значение производной от напряжения на мундштуке оказывается пропорционально сопротивлению вылета электрода R6, которое определяется величиной вылета электрода 16. Таким образом, в пиковом детекторе получим сигHBJI пропорциональный U® „,„к B момент начала короткого замыкания.

Сигнал с выхода элемента ИЛИ 8 через третий инвертор 13 и третий формирователь 14 импульсов (фиг.2л) поступает на управляющий вход устройства 15 выборки-хранения, обеспечивая запись в него сигнала с пикового детектора 12. В результате на выходе устройства 15 появится сигнал Б „, определяемый длиной вылета электрода 16. После окончания сигнала записи на выходе четвертого формирователя 16 импульсов формируется сигнал стирания (фиг.2м) пикового детектора. Этим сигналом пиковый детектор 12 готовится к записи следующего импульса U „ „. ш-С выхода устройства 15 сигнал поступает .на первый вход устройства сравнения 17, на второй вход которо-го с блока 18 задания опорного напряжения поступает опорное напряжение, пропорциональное заданной длине вылета электрода 1, ° В итоге на выходе устройства сравнения 16 будет сигнал

6 еа 6 пропорциональный ошибке в длине вылета электрода. Этот сигнал имеет знак, соответствующий знаку ошибки, пропорциональную величине ошибки в длине вылета электрода.

Например, при использовании известного способа при частоте коротких замыканий 10 Гц, длительности

О, 1 Т и I« = 3I, учитывая только се первую гармонику, получим амплитуду пульсаций выходного сигнала 37 от ° среднего значения. Для подавления этой пульсации до уровня 1Х нужен фильтр первого порядка с постоянной зовании такого фильтра частота среза системы стабнлизации вылета электро1 да должна быть около w w

10 — — и быстродействие (время с переходного процесса) не может быть

15 . Зк вьппе Т» — -- р 1 с.

Р = w

Ф

В предлагаемом способе ввиду исключения необходимости применения фильтра низких частот при частоте

20 10 Гц максимальное запаздывание в изменении сигнала будет равно и t

= Т = = О 1 с и быстродействие

Э системы стабилизации вылета электро25 да будет определяться только приводом, на вход которого поступает сигнал с выхода устройства определения выпета электрода.

Таким образом, способ определения

30 вылета электрода позволяет измерить длину вылета за время единичного акта короткого замыкания и получить на выходе сигнал с низким уровнем пульсаций, за счет чего существенно повышается быстродействие и увеличивается точность систем стабилизации длины выпета электрода .

Формула из обр етения

1. Способ определения вьлета электрода, при котором измеряют параметр сварочного процесса и по его значению судят о величине вылета электро45 да о т л и ч а ю щ и Й с я тем что, с целью повьппения быстродействия и точности, подают положительный потенциал от сварочного источника на электрод, а в качестве измеряемого параметра берут максимальное положительное значение производной от напряжения на мундштуке сварочной горелки во время короткого замыкания дугового промежутка °

2. Устройство для определения выпета электрода, содержащее мундштук сварочной горелки и блок задания, соединенный с входом устройства сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я

1496945 тем, что, с целью повышения быстродействия и точности, в него введены компаратор, источник заданного напряжения, дифференциатор, диод, ключ, три инвертора, четыре формирователя импульсов, элемент ИЛИ, элемент И, пиковый детектор и устройство выборки-хранения, при этом первый вход компаратора соединен с мундштуком сварочной горелки и через последовательно соединенные дифференциа-. тор и диод - с сигнальным входом ключа, второй его вход соединен с источником заданного напряжения, а выход через последовательно соединенные первый инвертор и первый формирователь импульсов соединен с пер- вым входом элемента ИЛИ, а также через последовательно включенные второй формирователь импульсов и второй инвертор соединен с первым входом элемента И, второй вход которого с выходом компаратора соединен непосредственно, выход элемента И соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом ключа и через третий инверт ор и тр етий формир ов ат ель импульсов — с управляющим входом устройства выборки-хранения, который через четвертый формирователь импульсов соединен с входом гашения пикового детектора, информационный вход которого соединен с выходом ключа, а выход — с сигнальным входом устройства выборки-хранения, выход которого подключен к второму входу устройства сравнения.

Составитель В.Ткаченко

Редактор M.Öèòêèíà Техред Л.Олийнык Корректор M.Ïoæî

Заказ 4375/16 Тираж 894 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101