Электромагнитный привод подвижного электрода машины контактной сварки

 

Использование: изобретение относится к оборудованию машин и устройств для контактной сварки. Сущность изобретения: электромагнитный привод сжатия содержит первый и второй электромагниты, якоря которых жестко соединены между собой в направлении движения и соединены с подвижным электродом. Обмотки возбуждения электромагнитов подключены к первому и второму источникам программированного изменения величины напряжения в течение времени цикла сварки. Подключение первого электромагнита к источнику напряжения обеспечивает перемещение подвижного электрода из исходного положения в рабочее перед процессом сварки, а подключение второго электромагнита ко второму источнику напряжения обеспечивает совместно с первым электромагнитом необходимое усилие сжатия в процессе сварки для достижения прочного и качественного сварного соединения. Программирование величины напряжения на обмотках электромагнитов обеспечивает эффективные режимы работы последних, при которых создаются необходимые максимальные усилия сжатия с учетом осадки подвижного электрода в процессе сварки. 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к машинам контактной сварки, в частности к устройствам привода подвижного электрода, и может быть использовано в других случаях, характеризующихся необходимостью перемещения соединенного с якорем электромагнита рабочего органа с последующим созданием на рабочий орган программируемого по величине силового воздействия.

Известен пневматический привод подвижного электрода, содержащий пневмоцилиндр, поршень которого соединен с подвижным электродом и электромагнитный клапан с системой управления [1] Пневмопривод обеспечивает перемещение подвижного электрода из исходного положения до сварочных деталей и сжатие деталей в процессе цикла сварки.

Недостатком такого привода является низкая эффективность его работы, ограниченные технические возможности применения и обеспечения необходимого закона изменения усилия сжатия деталей при сварке, а также сложность. Эти недостатки обусловлены необходимостью использования пневматической энергии, низким КПД работы привода, значительным создаваемым при работе шумом, недолговечностью работы привода.

Известен электромагнитный привод, содержащий электромагнит, обмотка которого размещена в пазу ферромагнитного индуктора, якорь жестко соединен с подвижным электродом, а обмотка возбуждения подключена к источнику напряжения [2] Недостатками этого привода являются ограниченная область применения и низкие технические характеристики, обусловленные тем, что привод не создает достаточных требуемых усилий, а также не обеспечивает возможности изменения и регулирования усилия сжатия между электродами в процессе цикла сварки.

Сущность изобретения заключается в том, что электромагнитный привод содержит первый и второй электромагниты, якоря которых жестко соединены между собой в направлении движения и соединены с подвижным электродом, обмотки возбуждения электромагнитов подключены к первому и второму источникам напряжения, а источники напряжения выполнены с возможностью программирования изменения величины напряжения в течение времени цикла сварки.

Такое решение позволяет обеспечить перемещение подвижного электрода из исходного положения в рабочее подключением первого электромагнита к источнику напряжения перед процессом собственно сварки и затем подключением обмотки возбуждения второго электромагнита ко второму источнику напряжения обеспечить необходимый закон изменения усилия сжатия в течение собственно сварки деталей и ковочное усилие, необходимое для достижения прочного сварного соединения.

Источники напряжения, выполненные с возможностью программирования изменения величины напряжения на обмотках первого и второго электромагнитов в течение цикла сварки, обеспечивают эффективные режимы работы электромагнитов, при которых достигается возможность создания необходимых максимальных усилий сжатия электродов с учетом осадки подвижного электрода во время сварки.

Применение в электромагнитном приводе двух электромагнитов позволяет увеличивать создаваемые усилия сжатия за счет увеличения высоты привода при сохранении других габаритных размеров, что расширяет области его применения, в частности для применения в многоэлектродных машинах контактной сварки, характеризующихся ограничением минимального расстояния между рядом расположенными подвижными электродами.

Применение предлагаемого привода в одноэлектродных машинах контактной сварки позволяет получать необходимые значения усилий сжатия за счет увеличения высоты привода применением многосекционного второго электромагнита, что улучшает доступ к электродному пространству и улучшает условия труда.

На фиг.1 приведено конструктивное решение привода с выполнением второго электромагнита односекционным. На фиг. 2 приведено конструктивное решение привода с выполнением второго электромагнита многосекционным (трехсекционным). На фиг. 3 приведена циклограмма работы привода. На фиг.4 приведена циклограмма усилий, создаваемых вторым электромагнитом.

Электромагнитный привод содержит якорь 1 первого электромагнита, соединенный с подвижным электродом 2 через немагнитную вставку 3. Обмотка возбуждения 4 подключена к источнику напряжения 5, прикладываемое к обмотке возбуждения 4 выходное напряжение которого программируется блоком управления 6. С якорем 1 первого электромагнита через немагнитную вставку 7 жестко соединен якорь 8 второго электромагнита, обмотка возбуждения 9 которого подключена к источнику напряжения 10, выходное напряжение которого программируется блоком управления 6. Ферромагнитные якоря 1,8 и немагнитные вставки 3,7 жестко соединены друг с другом, например болтом 11 из немагнитного материала. Якоря электромагнитов через болт 11 и возвратную пружину 12 соединены с магнитопроводами индукторов 13 привода. Между подвижным электродом 2 и свариваемыми деталями 14 имеется зазор ₁. Детали 14 оперты на неподвижный электрод 15. К электродам 2 и 15 присоединен источник сварочного тока (не показан).

Линии на фиг.3 и 4 обозначают: 16 усилие, развиваемое якорем первого электромагнита; 17 усилие привода за цикл сварки; 18 перемещение подвижного электрода 2 за цикл сварки, 19 усилие второго электромагнита за цикл сварки; ₂ зазор между подвижным электродом и свариваемыми деталями; ₃ перемещение подвижного электрода при сварке (осадка электрода).

Работа электромагнитного привода состоит в том, что с помощью создаваемых приводом электромагнитных сил подвижный электрод перемещается из исходного положения до свариваемых деталей и сжимает последние на время сварки и ковки с необходимой силой, величина которой должна изменяться по определенному закону, при котором обеспечивается необходимое качество сварки. Перемещение электрода до свариваемых деталей обеспечивается первым электромагнитом в результате подачи в момент t₀ (фиг.3) на его обмотку возбуждения 4 напряжения.

Создаваемый обмоткой магнитный поток Ф замыкается вокруг нее по магнитопроводу индуктора 13, якоря 1 и воздушный зазор _я между ними, величина которого равна зазору ₁ между подвижным электродом 2 и деталями 14. При создании в воздушном зазоре _я магнитного поля на якорь действует электромагнитная сила, под действием которой якорь 1, соединенные с ним якорь 8 и электрод 2 перемещаются вниз на расстояние ₁ и обеспечивают сжатие деталей 14 с усилием, развиваемым первым электромагнитом в конце перемещения его якоря 1. Перемещение электрода 2 вниз происходит за время t₀-t₁ и характеризуется кривой 18 (фиг.3.) В момент t₁ на обмотку 9 подается напряжение от источника 10 и якорь 8 второго электромагнита развивает усилие 19 (фиг.4), которое совместно с усилием 16 первого электромагнита создает повышенное значение усилия сжатия 17 (фиг.3) деталей 14. На интервале времени t₁-t₃ через электроды и свариваемые детали пропускается электрический ток, обеспечивающий нагрев деталей и их соединение. На интервале t₃-t₄ изменением напряжения на обмотке 9 второго электромагнита обеспечивается увеличение усилия 19 второго электромагнита для проковки сварочного соединения. В момент t₄ обмотки 4 и 9 отключаются от источников напряжения, развиваемые первым и вторым электромагнитные усилия 16 и 19 уменьшаются до нуля, подвижный электрод 2 к моменту времени t₆ возвращается под действием пружины 12 в исходное положение и цикл работы привода на этом завершается.

Закон изменения силы 17 сжатия деталей определяется обеспечением достаточного качества сварного соединения, зависит от толщины, формы и материала свариваемых деталей и обеспечивается суммарной силой, развиваемой первым и вторым электромагнитами, величина которой определяется током в обмотках возбуждения. Усилие 17 может в связи с этим изменяться в интервале t₁-t₄ или поддерживаться постоянным.

Якорь 8 второго электромагнита при работе привода создает усилие 19 (фиг. 4) при перемещении _{2 1}, равном осадке электрода и не превышающем величины (2.5)10^-3 м.

Условие _{2 1} обеспечивает эффективный режим работы второго электромагнита, так как при малых воздушных зазорах электромагнит развивает значительно большие усилия при меньших потерях. Обмотка возбуждения 9 при односекционном (фиг.1) или многосекционном втором электромагните (фиг.2) выполняется с меньшей площадью поперечного сечения, чем поперечное сечение обмотки возбуждения 4 первого электромагнита. Увеличением числа секций якоря второго электромагнита обеспечивается пропорциональное их числу повышение максимального создаваемого этим электромагнитом усилия, при этом возрастает полная длина электромагнитного привода без изменения его других габаритных размеров.

Немагнитные вставки 3 и 7 могут быть выполнены из изоляционного материала или из немагнитного металла, например нержавеющей стали, титана и т.д. и образовывать жесткое соединение секций якоря 8 и якоря 1 между собой без применения болта, например с помощью резьбового соединения.

Предлагаемое изобретение может быть использовано, как в стационарных контактных машинах, так и в передвижных или подвесных машинах, в которых подвижными являются оба электрода, и позволяет реализовать любой закон изменения усилия сжатия за цикл сварки.

Формула изобретения

1. Электромагнитный привод подвижного электрода машины контактной сварки, содержащий магнитопровод индуктора с обмоткой возбуждения и ферромагнитный якорь электромагнита, якорь жестко соединен с подвижным электродом, а обмотка возбуждения подключена к источнику напряжения, отличающийся тем, что он снабжен вторым источником напряжения, немагнитной вставкой и вторым электромагнитом с якорем и обмоткой возбуждения, при этом к якорю первого электромагнита через немагнитную вставку жестко присоединен якорь второго электромагнита, обмотка возбуждения которого подключена ко второму источнику напряжения, а источники напряжения выполнены программируемыми для изменения величины напряжения в течение времени цикла сварки.

2. Электромагнитный привод по п.1, отличающийся тем, что второй электромагнит выполнен многосекционным, секции якоря разделены в направлении движения якоря немагнитными вставками, обмотка возбуждения выполнена из нескольких катушек, число которых равно числу секций якоря, причем катушка помещена в отдельном пазу магнитопровода индуктора электромагнита.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4