Способ контроля величины энергии при контактной сварке на конденсаторных точечных и шовных машинах и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к контактной сварке и может быть использовано для контроля величины энергии в процессе формирования сварного соединения при конденсаторной сварке. Цель изобретения - повышение точности и производительности операции контроля. Контролируется энергия , выделяющаяся во вторичном контуре сварочной машины при выполнении каждой сварки, путем измерения двух значений напряжения на батарее конденсаторов: Ui - перед включением тока. 1)2 - в момент достижения током амплитуды. Вычисляется интеграл сварочного тока 1Св за время от включения до достижения им амплитуды Тм. Величину энергии находят по формуле W Тм 0,5(111 - Ua) / ice- dt. Устройство для коно троля энергии выполнено на базе однокристальной ЭВМ и цифровых микросхем и не требует каких-либо регулировок в процессе эксплуатации. 2 с.п. ф-лы. 3 ил. И &

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (н)ю, В 23 К 11 /24.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4628358/27 (22) 29.12.88 (46) 15.05.91. Бюл. М 18 (71) Институт электросварки им. Е.О.Патона (72) Е.И.Довгодько, В,В,Дьячков и А.М,Русинов (53) 621.791.76 (088,8) (56) Технология и оборудовачие контактной сварки. /Под ред. Б.Д.Орлова. M.: Машиностроение, 1975, с. 314.

Орлов Б.Д., Чулошников П,Л., Верденский B.Á., Марченко А.Л, Контроль точечной и роликовой сварки, М.: Машиностроение, 19?3, с. 177. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ВЕЛИЧИНЫ

ЭНЕРГИИ ПРИ КОНТАКТНОЙ СВАРКЕ НА

КОНДЕНСАТОРНЫХ ТОЧЕЧНЫХ И ШОВНЫХ МАШИНАХ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится .к контактной сварке и может быть использовано для конИзобретение относится к контактной сварке и может быть использовано для контроля величины энергии в процессе формирования сварного соединения при конденсаторной сварке.

Цель изобретения — повышение точности и производительности операции контроля.

На фиг.1 представлена схема конденсаторной сварочной машины; на фиг.2 — эквивалентная схема сварочной машины.

Батарея конденсаторов 2 (фиг.1); заряженная до напряжения U<, имеет заряд

O СОн. (1)

При разрядке он теряет заряд, пропорциональный току и времени разрядки

„„5LJ„„ 1648679 Al троля величины энергии в процессе формирования сварного соединения при конденсаторной сварке. Цель изобретения— повышение точности и производительности операции контроля, Контролируется энергия, выделяющаяся во вторичном контуре сварочной машины при выполнении каждой сварки, путем измерения двух значений напряжения на батарее конденсаторов: U>— перед включением тока, Uz — в момент достижения током амплитуды. Вычисляется интеграл сварочного тока !ов за время от включения до достижения им амплитуды Тм.

Величину энергии находят по формуле ЧЧ = тм

=05(01 — 02) f i„dt. Устройство для коно троля энергии выполнено на базе однокристальной ЭВМ и цифровых микросхем и не требует каких-либо регулировок в процессе эксплуатации. 2 с.п. ф-лы. 3 ил, t

Ьq = f idt. (2) о

Из фиг.1 видно, что при выполнении сварки ток разрядки конденсатора имеет три составляющие, а именно: сварочный ток

1ов, ток саморазрядки конденсаторов на внутреннее нелинейное сопротивление 1у и ток намагничивания iH сердечника сварочного трансформатора. В соответствии с этим,.уравнение (2) можно переписать следующим образом: т с t

Лф =. свdt+3 lyrdt+3!н dt. (3) о о о

С другой стороны, эа время Т конденсатор С теряет заряд, который определяется следующим выражением:

1648679 Ч2 = С(0н 0т), (4) где 0 — напряжение на батерее конденсаторов в момент времени Т.

Если интервалы времени t и Т в уравнениях (5) и (6) равны; то равны и величины Л ц1 5 и hq2. Тогда, приравняв правые части выражений (3) и (4)

t т t

f св d< 3 ут d< f 1н 11

С О О (5) 10

Он — 0т Он — От Он — От

На основании уравнения (5) емкость батареи конденсаторов можно условно представить в виде трех независимых составляющих, которые определяют энергию, выделяемую в соответствующих участках схемы, т.е.

С = С1+ С2+ Сз, (6) а эквивалентную схему сварочной машины преобразовать к виду фиг.2, При этом, первая составляющая (2.1) емкости (2) — C1, определяет энергию, выделяемую в сварочной цепи, вторая составляющая (2.2) емкости (2) — С2,— энергию, рассеиваемую в конденсаторах, третья составляющая (2.3) емкости (2) — СЗ вЂ” энергию, затрачиваемую . на намагничивание сердечника трансформатора.

Естественно, что формирование сварного соединения определяет энергия, зависящая от величины первой составляющей емкости, а именно С1. Так как сварное соединение формируется за время нарастания тока до амплитудного значения, то величину энергии, выделяющейся в сварочной цепи за время образования сварного соединения можно записать следующим образом;

ТМ

W = 0 5(Us — UTM) ) св б1, (7) о 40 где Оту — напряжение на батарее конденсаторов в момент достижения током амплитудного значения;

TM — время достижения током амплитудного значения. 45

Величина W и будет той частью полной энергии, которая выделяется в сварочной цепи в течение времени формирования сварного соединения и которую необходимо измерять и контролировать, при этом 50 повышение точности контроля обеспечивается эа счет устранения двух составляющих погрешности, а именно: от потерь энергии на саморазряд батареи конденсаторов и на намагничивание сварочного трансформато- 55 ра. Кроме того, при способе контроля энергии с использованием выражения (7) цикл операции контроля совмещен с циклом сварки, чем достигается повышение производительности операции контроля.

Способ контроля энергии реализован при помощи устройства, структурная схема которого приведена на фиг.3. На этой схеме показаны: схема гальванической развязки и преобразования (ГПР) 1,батарея конденсаторов 2, коммутатор аналоговых сигналов 3, пояс Роговского 4, резистор 5, усилитель 6, цифроаналоговый преобразователь ЦАП 7, коммутатор аналоговых сигналов 8 аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 9, однокристальная ЭВМ (ЭВМ) 8, устройства звуковой сигнализации 10 и цифровой индикации 11, клавиатура задания режима 12, контактор 13, сварочный трансформатор 14, Входы схемы ГПР 1 подключены параллельно батарее конденсаторов 2 сварочной машины, а выход соединен с первым входом коммутатора 3, первый выход пояса Роговского 4 соединен с общим проводом, а второй — с первым выводом резистора 5, второй вывод которого соединен с входом усилителя 6 и выходом ЦАП 7, выход усилителя соединен с вторым входом коммутатора 3 и с первым входом ЦАП 7, второй вход которого соединен с первым входом ОЭВМ 8, второй выход ЭВМ 8 соединен с третьим входом коммутатора 3, выход которого подключен к первому входу АЦП 9, второй вход которого соединен с третьим выходом ЭВМ

8, выход АЦП 9 соединен с первым входом

ЭВМ 8, четвертый и пятый выходы ЭВМ 8 соединены соответственно с входами устройств звуковой сигнализации 10 и цифровой индикации 11, шестой выход и второй вход ОЭВМ 8 соединены соответственно с входом и выходом клавиатуры 12.

Устройство работает следующим образом.

При включении контактора 13 сварочной машины предварительно заряженная до номинального наПряжения 01 батарея конденсаторов 2 начинает разряжаться на сварочный трансформатор 14, во вторичной цепи которого начинает протекать сварочный ток1 в. Схема ГПР 1 подключена параллельно батарее конденсаторов 2 и обеспечивает нормирование и гальваническое разделение напряжения на батарее.

Пояс Роговского 4 является датчиком тока, с выхода которого снимается сигнал, пропорциональный производной тока. Резистор 5, усилитель 6 и ЦАП 7 образуют программно управляемый усилитель-нормалиэатор. коэффициент передачи которого зависит от кода, поступающего от ОЭВМ 8 на. вход ЦАП 7, Сигналы с выходов схемы

ГПР 1 и усилителя 6 поступают на. соответствующие входы коммутатора аналоговых сигналов 3, причем адрес канала для коммутатора 3 поступает от ЭВМ 8. АЦП 9 служит

1648679 для преобразования аналоговых сигналов в цифровой код и управляется от ЭВМ 8, Выход АЦП 9 представляет собой магистраль иэ группы двоичных разрядов, которая соединена с входом 03ВМ 8, Для задания ус- 5 тавок, определяющих коэффициент передачи управляемого усилителя-нормалиэатора и допустимых границ отклонений энергии, служит клавиатура 12 и индикатор

11, Последний используется и для виэуаль- 10 ной оценки текущего значения энергии, Устройство звуковой сигнализации включает

3ВМ 8 при выходе значения энергии за допустимые границы, ЭВМ 8 управляет по программе, записанной во внутреннее ПЗУ 15 перечисленными схемными элементами. вычисляет и контролирует по уставкам величину энергии.

При изготовлении макета устройства использовались следующие микросхемы: 20

К1816 В Е48 — однокристальная Э В М, К1113ПВ1 — АЦП; К590КН1 — коммутатор;

К572ПА1 — ЦАП, Способ и устройство для его реализации испытывались со сварочной машиной АССК вЂ” 4001 и при разрядности 25

АЦП, равной 10 бит, периоде измерений производной сварочного тока 500 мкс, времени нарастания сварочного тока до амплитудного значения 18 мс, обеспечивали контроль энергии с погрешностью, не пре- 30 вышающей 0,5%.

Формула изобретения

1. Способ контроля величины энергии 35 при контактной сварке на конденсаторных точечных и шовных машинах; при котором измеряют напряжение зарядки батареи, конденсаторов 01, а полученное значение энергии сравнивают с уставками верхней и 40 нижней границ допустимых значений, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и производительности операции контроля, измеряют мгновенные значения сварочного тока l<>. определяют интегральное значение сварочного тока за время нарастания тока до амплитуды Т, измеряют напряжение на батарее конденсаторов 02 в момент достижения током амплитуды, а величину энергии находят по формуле", TM

W = 0,5(01 — 02), св dt. о

2. Устройство для контроля величины энергии при контактной сварке на конденсаторных точечных и шовных машинах, содержащее батарею конденсаторов, контактор, сварочный трансформатор, пояс

Роговского, соединенный через сопротивление с усилителем, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия контроля, в него введены схема гальванической развязки и преобразований (ГПР), устройства звуковой сигнализации и цифровой йндикации, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), коммутатор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), электронно-вычислительная машина (ЭВМ), клавиатура задания режима, при этом входы схемы ГПР подключены параллельно батарее конденсаторов, а выход соединен с первым входом коммутатора, вход усилителя соединен с выходом ЦАП, а выход — с вторым входом коммутатора и с первым входом UAfl, второй вход которого соединен с первым выходом 3ВМ, причем второй выход 3ВМ соединен с третьим входом коммутатора, выход которого подключен к первому входу АЦП. второй вход которого соединен с третьим выходом ЭВ М, а выход АЦП соединен с первым входом

ЭВМ, четвертый и пятый выходы ЭВМ соединены соответственно с входами устройств звуковой сигнализации и цифровой индикации, а шестой выход и второй вход

ЭВМ соединены соответственно с входом и выходом клавиатуры задания режима.

1648679

Составитель К, Солдатов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор И. Муска

Редактор М, Товтин

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

Заказ 1486 Тираж 534 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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