Способ определения вылета плавящегося электрода и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к машиностроению и используется в сварочном производстве. Цель изобретения - повышение быстродействия и точности измерения. В качестве измеряемого параметра используют ток сварки, значение которого измеряют в дискретные моменты времени в период отсутствия коротких замыканий. Величину вылета электрода определяют по величине тока сварки в предпоследнем измерении перед коротким замыканием дугового промежутка. При этом на результаты измерения не влияют пульсации тока сварки. Т.к. измерения производятся при минимальной длине дуги, исключается влияние длины дуги на результаты измерения. Устройство для реализации способа содержит мундштук сварочной горелки, токосъемник, устройство сравнения и источник опорного сигнала, генератор, три ключа, компаратор, источник задающего напряжения, триггер, нормирующий усилитель, три устройства выборки-хранения, три формирователя и сумматор. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

ф

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 1) 4 В 23 К 9/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4278881/31-27 (22) 06.07.87 (46) 30.08.89. Бюл. N 32 (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

М 1152743, кл. В 23 К 9/10, 1983. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫЛЕТА ПЛАВЯЩЕГОСЯ ЭЛЕКТРОДА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению и используется в сварочном производстне. Цель изобретения повышение быстродействия и точности измерения. В качестве измеряемого параметра используют ток сварки, энаИзобретение относится к снарочному производству и может быть использовано в сварочных работах и авто. матах для измерения и регулирования вылета при сварке плавящимся электродом.

Цель изобретения — повышение быстродействия и точности определения.

На Лиг.l представлена схема устройства; на фиг.2 — диаграмка сигналов в отдельных точках схемы.

Способ заключается в том, что измерение тока сварки производится в момент времени, непосредственно предшествующий короткому замыканию

„„80„„1504026 А 1 чение которого измеряют в дискретные моменты времени н период отсутстлил коротких замыканий. Величину вылета электрода определяют по неличине тока сварки в предпоследнем измерении перед коротким замыканием дугового промежутка. При этом на ре нуль таты измерения не влияют пульсации тока сварки. Так как измерения произнодятся при минимальной длине дуги, исключается влияние длины дуги на результаты измерения, Устройство для реализации способа содержит мундштук сварочной горелки, ToKocъемник, устройство сравнения и источник опорного сигнала, генератор, три ключа компаратор, источник задающего напряжения, триггер, нормирующий усилитель, три устройства выборки-хранения, три формирователя и сумматор. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. (длина дуги равна нули) и значение этой величины используется .н качестве параметра, определяющего величину вылета электрода, т.е. расстояние от горелки до иэделия, При этом на результаты измерения не влияют пульсации тока сварки под действием изменения длины дуги и появления коротких замыканий.

Осуществляется способ устройством для измерения выпета электрода, которое содержит (фиг.l) задающий генератор 1, выход которого связан с сигнальным входом первого ключа 2.

Управляющий вход ключа 2 связан с вы35

3 150402 ходом к мпг1ратора 3, входы которогс соединены с источником 4 1адан щего напряжения 1! и с мундштуком сва—

Ао рочной горелки. Вьгход ключа 2 соединен со счетным входом триггера 5.

Токосъемный узел, выполненный в »иле шунта 6, включен в цепь снарочн-го тока и соединен со входом нормируищего усилителя 7, выход которого 10 связан с сигнальными входами устройств выборки-хранения 8 и 9. Упра»ляющий вход устройства выборкихранения 8 через формирователь 10 импульсов связан с инверсным вьгходом 15 триггера 5, а управляющий вход устройства 9 связан через формирователь 11 импульсов с прямым выходом триггера 5. Выходы устройстк выборки хранения 8 и 9 соответственно через 20 второй 12 и третий 13 ключи соединены со входами сумматора 14. Управляющий вход второго ключа 12 соединен с прямым выходом триггера ., управляющий вход третьего ключа 13 соединен с инверсным вьгходом триггера 5. Выход сумматора 14 соединен с сигнальным входом устройства выборки-хранения 15, управляющий вход которого связан с выходом коммутатора . 30

3 через формирователь 16 импульсов.

Выход устройства 15 связан с входом устройства 17 сравнения, второй вход которого связан с выходом источника

18 опорного сигнала.

Устройство для измерения вылета электрода работает следующим образом. (фиг.1 и 2)

Эадающий генератор 1 вырабатывает прямоугольные импульсы частотой 40

10-100 кГц (фиг. 2 r), которые поступают на сигнальный вход первого ключа 2. На управляющий вход первого клича 2 подается сигнал с выхода компаратора 3 (фиг.2 в), входы 45 которого соединены с источником 4 задающего напряжения дуги U+ н мундштуком сварочной горелки, с которого поступает напряжение дуги

U> (фиг.2 а). Когда напряжение дуги больше заданного напряжения U, ключ 2 пропускает импульсы с генератора 1 на счетный вход триггера 5 °

Когда U < U (фиг.2 а), импульсы на вход триггера 5 не поступают. 55

Сигнал, пропорциональный току сварки Т (фиг.2 б), с шунта 6 поступает на вход нормирующего усилителя 7, и далее — на сигнальные

»..с лы ; t р йетг выборки — храцсснпя 8 и 9, Спг пал нп vtt»r рс ttntt выходе триггnp l 5 поK t зан tt l фиг . 2 л, на прямося »ыходе — ца фиг.2 е. Сигналы .1апиеи, поступающие на устройство 8, пок, 1аны H l фиг. 2 ж, сигналы, посту— лающие на устройство 9 — на фиг.2 з.

1начFttèÿ fока сварки, записанные в устройства 8 и 9, отмечены на фиг ° 2 б.

В результа fe в устройствах выборкихранения 8 и 9 оказываются записаны зпачения тока с.»арки » моменты времени, отстоящие друг of друга на период следования импульсов задающего генератора 1. Эти значения тока сварки через ключи 12 и 13, управляющие входы которых соединены соответственно с прямьг и инверсным выходами триггера 5, поочередно поступакт на входы сумматора 14, На выходе сумматора 14 будут дискретные значения сигнала, пропорцио— нальные току сварки в моменты запи— си поочередно в устройство выборкихранения 8 и 9 (фиг.2 б). С выхода сумматора 14 сигнал поступает на сигнальный вход устройства выборкихранения 15, управляющий вход которого через формирователь импульсов 16 соединен с выходом компаратора 3. На выходе формирователя 16 формируется импульс записи в момент начала короткого замыкания дугового промежутка (моменты t4. и т „ на фиг.2 и), т,е. в момент, когда становится

4 Ugt) Этим импульсом В устройст во 15 записывается предпоследнее перед коротким замыканием значение тока сварки, записанное в устройствах 8 и 9, так как на t ët0÷ 12 поступает управляющий сигнал, разрешающий прохождение сигнала с устройства

8 на сумматор 14 в тот период, когда в устройство 9 осуществляется запись значения тока сварки. Аналогична построена работа ключа 13, кото-рый пропускает на вход сумматора сигнал с выхода устройства 9 в тот пе" риод, когда производится запись значения тока сварки в устройство 8.

В результате на вь-.:оде устройства

15 всегда будет сит.нал, пропорциональный току сварки в момент времени, предшествующий моменту последнего короткого замыкания.

Поскольку ЭДС источника сварочного тока равна

1504026

Е = U + (! + Z (К + К + 1се ст ce < аt где U — сумма приэлектродных паде— ний напряжения; — падение напряжения в столбе дуг и, R — внутреннее сопротивление источника сварочного тока, К вЂ” сопротивление вылета электе рода;

L — индуктивность сварочной цепи, то в момент времени, непосредственно предшествующий короткому замыканию, будет П = О. Поскольку в промежутки времени перед коротким замыканием ток сварки изменяется медленно;то се

= 0

d Тогда

Š— U

cs R+ R е и

Поскольку U при температуре, соответствующей температуре расплавленного металла, практически является величиной постоянной, а также постоянны для выбранного режима сварки Е и R ток сварки в момент, п редшествующий короткому замыканию, определяется сопротивлением вылета электрода Rе,,которое зависит от длины вылета электрода. Измеренное значение тока сварки I в устройстсе ве 17 сравнивается с заданным значением тока I,, поступающим с источника 18 опорного сигнала. Выходной сигнал устройства 17 имеет знак, определяемый знаком отклонения величины вылета электрода от заданного значения, и величину, определяемую величиной этого отклонения. . Например, при скорости подачи электрода, равной V 100 мм/с, частоте задающего генератора, равной

100 кГц, величине вылета электрода, равной 8 20 мм, максимальная разность между двумя значениями, записанными в устройство выборки-хранения 15, определяется той величиной электрода, которая подана за время

T 1/f — 10 с, что составляет 1 1, = V - Т

100 10 = 10 мм. По отношению к

5 длине вылета это составляет 5 1О 7., т . е . пульсации выходного с иг нала малы и для их подавления не нужен фильтр. Быстродействие системы ста— билизации вылета электрода ограничивается только быстродеиствием само-. го привода. В то же время при использовании известного способа измерения при частоте коротких замыканий, равной-10 Гц, длительности, равной 0,1 Т и 1„е= 3 ° I е, учитывая только первую гармонику, получим амплитуду пульсаций выходного сигнала, равную =3X от среднего значения. Для подавления

20 этой пульсации до уровня 1Х нужен фильтр первого порядка с постоянной времени, равной Т и = 1/(д, где Ю,р у 1 — 1/3 а„= 1/3 2 f„=- 21 1/с. При использовании такого фильтра частота

25 среза системы стабилизации вылета электрода должна быть около Ясп = — 1/2 Q< -- 10 1/с и ее быстродействие не может быть выше

Т =- Зн/ус =1 с

Такими образом, при использовании данного способа исключается влияние пульсаций тока сварки в моменты коротких замыканий, поэтому нет необходимости введения фильтров для их подавления, за счет чего повьппается быстродействие устройства для измерения. При этом измерение произ4р водится в момент достижения дугой минимальной длины, чем достигается исключение влияния длины дуги на результаты измерения, тем самым повьппается точность измерения.

Формула изобретения

Способ определения вылета плавящегося электрода, при котором

5р измеряют ток сварки и по нему судят о величине вылета, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повьппения быстродействия и .точности, в качестве измеряемого параметра испольэу

55 ют мгновенное значение тока сварки, замеряемое периодически при отсутствии короткого замыкания, и о величине вылета электрода судят по величине тока сварки в предпоследнем иэме1504026 рении перед коротким замыканием

1 электрода.

2 ° Устройство для определения вылета плавящегося электрода, содержаmee мундштук сварочной горелки, токосъемный узел, устройство сравнения и источник опорного сигнала, выход которого соединен с входом устройства сравнения, о т л и ч а ю — ip щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности, в него введены. эадающнй генератор, три ключа, компаратор, источник задающего напряжения, триггер, норми- 15 рующий усилитель, три устройства выборки-хранения, три формирователя импульсов и сумматор, при этом выход задакхцего генератора соединен с сигнальным входом первого ключа, уп- 2О равлякяций вход которого соединен с выходом компаратора и через первый

Формирователь импульсов — с управляющж входом первого устройства выборки хранения, сигнальный вход которого 25 соединен с выходом сумматора, а выход — с вторым входом устройства сравнения, выход первого ключа динен со ер,. „ прямой выход которого подключен к управляющим входам второго ключа и через второй формирователь импульсов к управляющему входу второго устройства выборки-хранения, а инверсный выход триггера — к управляющим входам третьего клича и через третий формирователь импульсов к управляющему входу третьего устройства выборки хранения, токосъемный узел подключен электрически через нормирующий усилитель к сигнальным входам второго и третьего устройств выборки-хранения> а мундштук сварочной горелки— к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с источником задающего напряжения, выход второго устройства выборки-хранения соединен с сигнальным входом третьего клича, а выход третьего устройства выборкихранения — с сигнальным входом второго клича, кроме того, выходы второго и третьего ключей подсоединены к входам сумматора.

1504026

Составитель В.Ткаченко

Редектор Н.Горват Техред М.Дидык Корректор Т.Палий

Заказ 5I92/l7 Тиран 89 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 1 3035, Москва, Х-35, Раушская наб., д. 4/5

Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101