Аппаратура для управления циклом сварки контактных машин.

Последовательность действия механизмов машины, особенно для точечной и рельефной сварки, обеспечивается различными регуля­торами времени (РВ) или цикла сварки (РЦС).

Обычно применяют регуляторы, выполняющие жесткую про­грамму, при которой число регулируемых интервалов (до 6) и их последовательность не меняют. Они обеспечивают один и тот же по­рядок включения механизмов машины, позволяя независимо регули­ровать лишь время отдельных выдержек.

Выполнение различных элементов сварочных циклов в заданной последовательности обеспечивается путем отсчета времени, для чего используют различные регуляторы времени: механические, пневматические, электронные и др.

Простейшим является механический регулятор, обычно исполь­зуемый для машин с электроприводом. Он представляет собой валик с несколькими насаженными па него кулачками. При вращении кулачок / (рис. 48) выступающей частью нажимает на рычаг 2, который, отклоняясь, замыкает электрические контакты 3. На этом принципе построены многокулачковые реле, которые управляют работой многоэлектродных точечных машин или машин для стыковой сварки. Эти реле просты по конструкции, надежны в эксплуатации, но для отсчета коротких импульсов сварки непригодны.

Пневматические регуляторы времени основаны на пропускании сжатого воздуха через калиброванные отверстия. Ранее их применяли на точечных машинах, сейчас они встречаются редко.

На современных машинах в основном используют электронные регуляторы времени непрерывного или дискретного (прерывистого) действия. В первом случае подготовительные процессы, отрабаты­вающие команду на включение каждой последующей позиции, проте­кают монотонно и зависят от накопления электрической энергии в конденсаторах и разряда ее через сопротивление (система RC). В системах дискретного действия время выдержки определяется сче­том поступающих тактовых импульсов, связанных, например, с частотой напряжения питающей цепи или с другой величиной, зада­ваемой специальными генераторами импульсов.

В качестве элементов реле в регуляторах времени используют реостатно-емкостные зарядно-разрядные цепи, транзисторные (типа «Логика») и тиристорные элементы, а в последнее время начинают при­менять элементы интегральных схем.

В электронных реле типа РВЭ-7 для отсчета времени широко ис­пользуют систему RC с реостатно-емкостными зарядно-разрядными цепями и радиолампами.

На первом подготовительном этапе работы этого реле (рис. 49) при разомкнутом контакте К происходит заряд конденсатора С/. Сеточный ток /с проходит через лампу Л (указано стрелками) и за три-четыре полупериода конденсатор заряжается до напряжения, близкого к амплитудному напряжению между точками А и Г. При замыкании контакта К включается анодная цепь лампы на вторичное напряжение трансформатора Тр (точки А и В) и одновременно начи­нается разряд конденсатора С1 на параллельно включенное сопро­тивление R1. Реле Р срабатывает при определенной силе анодного тока, отключая или включая соответствующие устройства.

Рис. 49. Схема электронного реле времени (а) и диаграммы (б) его зарядной цепи (tB — выдержка времени).

Отсчет времени осуществляется от включения кнопки К и до вклю­чения реле Р, регулирование времени производится потенциоме­тром R2. При перемещении движка потенциометра от точки В к точке Б уменьшается зарядное напряжение лампы. Последнее, налагаясь на напряжение разряжающего конденсатора с/д (рис. 49, б), уменьшает отрицательный потенциал сетки в те полу­периоды, когда лампа может быть проводящей, так как совпадает по фазе с анодным напряжением. Чем больше напряжение Unr, тем больше остаточное напряжение на конденсаторе, при котором сработает реле, или меньше время его разряда. Изменяя сопротив­ление R2, одновременно изменяют напряжение заряда и напряжение разряда конденсатора, обеспечивая широкие пределы регулирова­ния времени.

Выдержка времени от момента замыкания контакта К до момента срабатывания реле Р пропорциональна сопротивлению R1, емкости конденсатора С1 и напряжению его заряда.

На базе таких устройств для отсчета времени изготовляют многопозиционные регуляторы на нужное число регулируемых позиций с определенной последовательностью их включения. Для управле­ния работой контактной машины применяют регуляторы с числом позиций до шести.

Четырехпозициониый регулятор времени РВЭ-7-1А-2 в промыш­ленности применяют для управления работой точечных машин, он обеспечивает отсчет времени выполнения отдельных операций цикла в следующей последовательности: сжатие, сварка, проковка, пауза.

Регулятор относится к аппаратуре первого поколения. Большое количество электромагнитных реле снижает точность работы, осо­бенно на малых выдержках. Надежность регуляторов недостаточна. Их еще эксплуатируют в промышленности, по на новое оборудова­ние не устанавливают.

Наиболее распространенный регулятор времени типа РЦС-403 (второе поколение аппаратуры). Это бесконтактный аналог четырех-диапазонного регулятора типа РВЭ-7 с плавным регулированием Бремени в диапазоне «Сварка» в пределах 0,02—2,0 с и в остальных диапазонах в пределах 0,06—1,4 с. Регулятор обеспечивает синхрон­ное включение тока и плавное регулирование его силы в пределах 40—100 %. Регулятор собран на транзисторных элементах серии «Логика Т». Для включения электроиневматического клапана при­вода сжатия и вентилей контактора схема снабжена транзистор­ными усилителями.

Принцип действия регулятора основан на последовательном вклю­чении четырех (/—4) элементов отсчета времени Т-303 (рис. 50). Для синхронного включения сварочного тока и блокировок в про­цессе работы регулятора используют элементы Т-102 (триггеры Т1-Т4) и Т-107, М-111 (схема совпадения И1—ИЗ). Выходными устройствами служат два усилителя У/, У2 (типа Т-404). При включении регуля­тора в сеть триггеры 77—Т4 занимают исходное положение (показано штриховкой на схеме). При этом на усилители У1 и У2 напряжение не поступает.

Рис. 50. Структурная схема регулятора никла сварки РЦС-403

При замыкании контактов К педали напряжение с выдержки 4 («Пауза») поступает на левое плечо триггера 77 и открывает его. При этом пропадает напряжение на входе и выходе выдержки 4 («Пауза») и появляется на входе усилителя У1 и выдержки / («Сжа­тие»). Электрод опускается и сжимает место сварки. Через установ­ленный промежуток времени на входе выдержки / («Сжатие») по­является напряжение и поступает на схему И1. На нее поступает также напряжение с триггеров Т4 и Т2, последний выдает напряже­ние с частотой 50 Гц, связанное по фазе с напряжением питания.

Со схемы И1 напряжение поступает на вход триггера Пив мо­мент первого пропадания напряжения на входе И1 срабатывает триггер ТЗ. Напряжение левого плеча триггера ТЗ поступает через схему И2 на выдержку 2 («Сварка»). Одновременно напряжением на левом плече триггера ТЗ закрывается диод ДЗ и на вход усили­теля У2 с фазовращателя 5 начинают поступать импульсы. С выхода этого усилителя импульсы поступают в тиристоры контактора и выключают их. Через промежуток времени, установленный на вы­держке 2 («Сварка»), на выходе этого элемента появляется напря­жение, которое через диод Д5 поступает на базу правого плеча триг­гера Т4 и открывает его. При этом триггер перебрасывается в другое устойчивое состояние и с левого плеча поступает напряжение на схему ИЗ и выдержку 4 («Проковка»). На схему ИЗ поступает также напряжение с триггера Т2. Выходное напряжение схемы ИЗ перебра­сывает триггер ТЗ в первоначальное состояние, и диод ДЗ снова бу­дет шунтировать импульсы с фазовращателя и сварочный ток вы­ключится. Затем через промежуток времени выдержки 3 («Проковка») на выходе появляется напряжение, которое через диод Д2 поступает на правое плечо триггера 77 и переводит его в исходное состояние. При этом снимается напряжение с усилителя У1 и выдержки / («Сжатие»). Клапан выключается, электроды поднимаются. Одновре­менно появляется напряжение па входе выдержки 4 («Пауза») я левом плече триггера 77, который возвращается в исходное положе­ние. На выходе выдержки 3 («Пауза») через установленное время вновь появляется напряжение. Если контакты К замкнуты, то цикл повторяется. Технические характеристики наиболее известных' ре­гуляторов приведены в табл. 2.

Регулятор РЦС-502 управляет циклом из пяти выдержек времени. К четырем обычным выдержкам добавлен интервал «Предваритель­ное сжатие». Фазосдвигающее устройство этого регулятора позво­ляет модулировать начало и конец сварочного тока и стабилизиро­вать установленную силу тока при колебаниях напряжения питаю­щей сети.

Регулятор БУ-5ИПС позволяет обеспечить пульсирующую сварку с регулируемым числом импульсов 1 —10 с интервалом между им­пульсными 0,02—0,2 с. Для выполнения этой программы требуются шесть регулируемых интервалов времени. Регулятор управляет двумя электропневматическими клапанами, обеспечивающими раз­личные циклы изменения усилия на электродах.

Регулятор БУС также обеспечивает различные варианты циклов работы машины по сварочному току и усилию на электродах: с одним или двумя импульсами тока разной силы и длительности, раз­дельным регулируемым интервалом; с одним сдвоенным импульсом тока, начальную и конечную части которого можно регулировать раздельно; с постоянным сварочным и ковочным усилием или с ко­вочным усилием, включаемым в заданный момент времени.

Рассмотренные регуляторы выполнены с широким использованием элементов системы «Логика-Т»,

Регуляторы РВТ-100М-1 и РВТУ-200М (разработаны ИЭС им. Е. О. Патона) построены на элементах тиристорной логики. Первый из них представляет собой четырехдиапазонное безконтактное реле с фазовым регулированием. Регулятор, управляющий элетрo-пневматическим клапаном переменного тока, содержит блок поджи­гания, способный включать как тиристорный, так и игнитронные контакторы.

Второй регулятор обеспечивает работу точечных контактных машин по сложному термомеханическому циклу. Цикл регулятора состоит из девяти операций: «Сжатие», «Подогрев», «Сварка», «Ох­лаждение», «Отжиг», «Пауза», «Задержка понижения давления», «Понижение давления» и «Пауза».

Регулятор позволяет программировать величину и длительность трех независимых импульсов сварочного тока, а также изменять по программе усилия сжатия электродов. Он обеспечивает плавное регулирование сварочного тока, модуляцию переднего фронта сва­рочных импульсов и стабилизацию тока при колебаниях напряже­ния сети. Сварочный ток может быть непрерывным или пульсирую­щим.

Синхронные прерыватели. Прерыватели такого типа объединяют устройства дли включения п выключения тока (контакторы) и ап­паратуру для точного регулирования режима сварки (сварочного тока и его продолжительности). Эту аппаратуру применяют для то­чечной и шовной сварки деталей, когда к поддержанию режима предъявляются повышенные требования.

Длительное время электротехнической промышленностью вы­пускалось семейство прерывателей ПИТ и ПИШ. Прерыватели типа ПИТ использовали только для точечной сварки. Модификация этой аппаратуры (ПИТМ) позволяла получать модулированный им­пульс. Прерыватели типа ПИШ использовали только для шовной сварки. Аппаратуру выпускали со значительной унификацией узлов. Элементная база аппаратуры — электронные лампы и маломощные тиратроны, а вентильный контактор на игнитронах. Плавное регули­рование сварочного тока возможно в пределах 50—100 %. Имеется стабилизация тока в зависимости от колебания напряжения сети.

Вместо этой серии в настоящее время выпускают прерыватели типа ПК и ПКТ, которые могут работать в режимах точечной и шов­ной сварки. В точечном режиме работы прерыватель при замыкании цепи пуска пропускает один импульс тока. Для следующего импульса необходимо разомкнуть и снова замкнуть цепь пуска. Точечные прерыватели

обычно работают совместно с регуляторами цикла сварки. В режиме шовной сварки прерыватель пропускает периодически повторяющиеся импульсы тока, разделенные паузой. Прерыватели выпускают нескольких модификаций в зависимости от тока коммута­ции и типов установленных силовых вентилей (табл. 3). Струк­турная схема прерывателя этого типа показана на рис. 51. Блок регулирования БР во всех прерывателях одинаковый, а аппаратура включения тока меняется в зависимости от типа применяемого вентильного контактора. БР является наиболее сложным узлом. Его схема обеспечивает раздельное регулирование интервалов «Импульсы» и «Паузы», синхронное включение сварочного тока, плавное его регулирование, модуляцию переднего фронта импульса до 0,3 с. Схема блока выполнена на транзисторах и логических эле­ментах.

Таблица 3

Технические характеристики прерывателей тока

Блок аппаратуры БА предназначен для подготовки цепей под­жигания игнитронов и цепей включения тиристоров. В этом же блоке смонтирована аппаратура для выключения сварочного тока при пере­греве. Блок поджигания БП предназначен для управления игни­тронами, в качестве управляющих элементов применяют тиристоры.