Назначение и структура аппаратуры управления. Аппа­ратура управления является важнейшей частью современного обору­дования контактной сварки, за последнее время она очень усложни­лась. Стоимость этой аппаратуры составляет 20—60 "о общей стои­мости машины.

Аппаратура управления выполняет: включение и выключение сварочного тока, регулирование его силы, продолжительности и формы импульса; регулирование последовательное і и отдельных этапов цикла сварки; стабилизацию параметров режима сварки; включение и регулирование усилия сжатия электродов; изменение скорости вращения роликов (шовные машины) или перемещения подвижной плиты (стыковые машины).

В специальных случаях устанавливают дополнительную аппара­туру для автоматического регулирования по одному или несколь­ким параметрам (параметры режима или физические величины). В сложных специализированных машинах с помощью аппаратуры уп­равления осуществляется программирование работы различных ме­ханизмов привода, загрузочных и разгрузочных устройств и свароч­ных циклов.

В производстве эксплуатируется электронная аппаратура не­скольких поколений. К первому поколению относится аппаратура, в которой широко используются релейно-контактные элементы, ра­диолампы и вакуумные вентили. Аппаратура второго поколения но­сі роена на тиристорах, транзисторах и типовых транзисторных элементах. Применение типовых элементов сокращает время разра­ботки аппаратуры и упрощает процесс ее промышленного изготовле­ния. Ремонт аппаратуры сводится к замене неисправного элемента исправным.

Начинается разработка и внедрение в производство аппаратуры третьего поколения с использованием интегральных микросхем, которые сохраняют преимущества аппаратуры второго поколения, так как она построена также на типовых элементах. Кроме того, эта аппаратура обладает большими возможностями регулирования,

позволяет повысить точность и надежность отработки регули_ руемых параметров, более компактна и имеет меньшую стоп_ мость.

На рис. 43 приведена типовая структурная схема аппаратуры управления однофазной контактной машины, которая разбита на типовые блоки. Машина включается контактором К■ Величина и форма импульсов, их продолжительность и повторяемость задаются блоком управления БУ, в который включают при необходимости узлы для плавного регулирования тока 1, модулирования 2, стаби­лизации тока 3 и др. БУП обеспечивает перемещение электродов, создание усилия на них и его стабилизацию, вращение электродов, передвижение подвижного стола стыковой машины. Последователь­ность работы всех этих устройств обеспечивается узлами програм - Міфования 4, которые имеются в блоках БУ и БУП. Связь между входными командами с блоков управления и различными исполни­тельными устройствами осуществляется через функциональную ап­паратуру (контакторы, клапаны, конечные и путевые выключатели и др.).

Машины для конденсаторной сварки, трехфазные низкочастот­ные машины и машины для сварки импульсом постоянного тока имеют дополнительную аппаратуру для формирования соответствующих импульсов сварочного тока.

Аппаратура для включения и регулирования сварочного тока.

Сварочный трансформатор контрактной машины включается контакто­ром со стороны первичной обмотки. Эю облегчает его работу, так как уменьшается коммутированный ток и не протекает ток холостого хода вне сварки. От четкости работы контактора существенно зависит стабильность нагрева места сварки и качество сварного соединения.

Рис. 43. Структурная схема аппаратуры управления о. шофазиыми машинами для контактной сварки: F, р, Uс — соответстпснно усилие сжатия, давление сжатого воздуха, напряжение электри­ческой сети; СТ — сварочный трансформатор: ПС — переключатель ступеней; К — кон­тактор; Б У — блок управления; БУП — блок усилия перемещения (вращения) электродов: БВВ — блок включения н выключения аппаратуры; 1 — }зел фазорегулнроввнмя; 2 — узел модуляции; 3 — узел стабилизации; 4 — узел программирования

Рис. 44. Вентильные контакторы:

а — игнитронный; б— тиристорный

Контакторы контактных машин работают в тяжелых условиях вследствие значительных коммутируемых токов, а в ряде случаев вследствие большой частоты включения (до 500 включений в ми­нуту).

В зависимости от мощности и назначения машин применяют ме­ханические, электромагнитные или вентильные (ионные, тиратрон - ные или тиристорные) контакторы.

Механические контакторы ранее применяли только в маломощ­ных машинах. Они разрывали небольшие токи. Их контактная си­стема работала от механизма создания усилия на электродах через систему тяг, рычагов или кулачков. Они асинхронно включают сварочный ток. Их контактные системы быстро изнашиваются вслед­ствие возникающей электрической дуги при разрыве цепи.

Электромагнитные контакторы по конструкции напоминают обычные электромагнитные пускатели. Основа их — электромагнит, к которому притягивается якорь с укрепленными на нем подвижными контактами. Электромагнитные контакторы для контактных свароч - цых машин обычно однополосные, имеют улучшенную динамическую характеристику и устройства, облегчающие гашение возникающей электрической дуги на контактах при размыкании. Производитель­ность и надежность таких контакторов низкая, они не способны пропускать дозированное количество энергии при жестких режимах, поэтому их используют только в простейших точечных машинах ма­лой мощности и в некоторых типах стыковых машин.

В большинстве машин устанавливают вентильные (игнитронные или тиристорные) контакторы. В каждом контакторе два вентиля (рис. 44), включенных встречно-параллельно. Анод каждого вентиля соединен с катодом другого и вся эга группа включена последова­тельно с первичной обмоткой сварочного трансформатора.| Если по­лярность полуволны переменного напряжения такова, что напряже­ние линии Л1 положительно относительно Л2, то проводить ток бу­дет левый вентиль. При обратной полярности проводящим окажется правый.

Наиболее распространены тиристорные контакторы. Основа этого контактора — тиристор — характеризуется долговечностью (до 12 000 ч), малыми размерами, высоким КПД (падение напряжения на тиристоре 0,5—1,5 В) и высокой надежностью в эксплуатации, его можно устанавливать в различных положениях в пространстве. Тиристор чувствителен к перенапряжению и требует соответствую­щей защиты.

Игнитронные контакторы используют преимущественно в мощ­ных машинах. Основа этого контактора — игнитрон — представляет собой трехэлектродный управляемый ионный прибор с ртутным ка­тодом. Игнитроны мало чувствительны к перегрузкам, однако дли­тельность их работы обычно ограничивается стойкостью поджигателя (третий электрод, включающий вентиль) и составляет 10С0 ч и более. К недостаткам игнитронов относят их большие габариты, возмож­ность установки только в вертикальном положении, ненадежное под­жигание и низкий КПД.

3 Гуляев А. И.

Рис. 45. Процессы при включении (с) и выключении тока электромаг­нитными (б) и вентильными (б) кон­такторами: <св — время сварки; /в(( — момент вы­ключения: /д — время задержки фак­тического выключения

Включение н выключение источника питания контактной ма­шины, представляющей собой актнвно-индуктивную нагрузку, имеет ряд особенностей. Установившийся ток і (рис. 45) отстает от напря­жения U по фазе на угол «р. Синхронное включение тока происходит при постоянном значении утла а (рис. 45, а), если же этот угол произ­волен, то такое включение называют асинхронным.

Выключение тока в механических и электромагнитных контакто­рах, если оно не совпадает с нулевым значением тока, происходит асинхронно, и ток коммутируется через возникающую дугу в тече­ние нескольких периодов (рнс. 45, б). Вентильные контакторы всегда выключаются автоматически при нулевой силе тока. Возможная за­держка выключения тока с момента подачи команды для этих конга - торов не превышает одного полупериода (рис. 45, в).

С увеличением угла включения вентилей (рнс. 46) автоматически уменьшается их угол проводимости А, и соответственно снижается действующий ток, проходящий через нагрузку. При а = <| проис­ходит полнофазное включение и ток сразу же принимает свое наи­большее значение. Это идеальный случай, при котором отсутствуют переходные процессы. При а > <р (рис. 46, а) ток в каждой полуволне равен разности значений установившегося и свободного іс токов. При этом максимальная амплитуда тока снизится и появятся разрывы между его полуволнами. Действующий ток уменьшится и тем силь­нее, чем больше угол а. Включение с углом а < ф возможно при ра­боте механического или электромагнитного контактора либо при включении вентильного контактора с помощью реле, либо при не­правильной установке импульсов его управления, что приводит к начальной асимметрии полуволн тока, которая в дальнейшем лик­видируется (рнс. 46, б). При включении вентильного контактора им­пульсами малой длительности при условии а < <р может возникнуть «полуволновый эффект». Включение одного из вентилей исключает включение другого вентиля в момент появления управляющего им­пульса, так как еще продолжается проводимость первого вентиля. Когда возникнет возможность включения второго вентиля, короткий импульс управления уже исчезнет. Вентильный контактор начнет

работать как однополупериодный выпрямитель. Это наиболее тяже­лый случай асимметричной работы вентильного контактора, и он недопустим. Предупреждение этого эффекта возможно путем увели­чения длительности управляющих импульсов.

Действующий ток, регулируемый изменением угла включений, находится в сложной зависимости от а и ф.

Сварочный трансформатор при асинхронном включении работает в тяжелых условиях. Появление асимметрии тока, проявление полуволнового эффекта приводят к насыщению магнитной системы, нарастанию намагничивающего тока, что, в свою очередь, перегру­жает первичную сеть, к которой подключена сварочная машина. Возникают большие знакопеременные силы, которые расшатывают крепление обмоток сварочного трансформатора. Для работы с асинх­ронными контакторами необходимы трансформаторы с пониженной магнитной индукцией, малой остаточной намагниченностью и хо­рошо укрепленными обмотками.

При использовании синхронных контакторов переходные про­цессы проявляются значительно слабее, а причина их возникновения объясняется в основном некоторой асимметрией в характеристиках вентилей.

Синхронный контактор должен отсчитывать четное число импуль­сов, что также способствует отсутствию апериодической составляю­щей первичного тока.

Большинство однофазных контактных машин оснащают тиристор­ными контакторами. Это дает существенный технико-экономический эффект.

Тиристорный контактор простейшего типа имеет асинхронное включение (рис. 47), его устанавливают на некоторых машинах

Рис. 46 Временные диаграммы токов и напряжений при работе вентильного кон­тактора на активно-индуктивную нагрузку в режиме фазового регулирования для случаев; о — а > ф; 6 — а <. ф

Рис, 47. Принципиальная злекірическая схема тиристорного контактора с асин­хронным включением:

VIM. 1'2Л1 — силовые тиристоры; К1 — пусковой контакт реле; K2F — контакт гндро - реле; Н — сопротивление пусковой сети; СТ — сварочный трансформатор машины

небольшой мощности. Такой контактор в установившемся режиме обеспечи­вает полнофазное включение тока, но не исключает появления начальной несимметричности гока. Pro тиристоры подбираются с некоторым запасом по току, чтобы избежать их перегрузки и выхода из строя. Управление осу­ществляется с помощью контакта К1 реле, включенного между управля­ющими электродами обоих тиристоров.

На большинство машин устана­вливают тиристорные контакторы с им­пульсным управлением от регуляторов цикла сварки, оснащенных фазоимпульсными выходными устройствами. Тиристоры имеют незна­чительную теплоемкость и их обычно охлаждают водой, помещая в специальный радиатор. Расход воды контролируют с помошыо струйного гидрореле, установленного на сливе системы охлажде­ния.

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 на него кулачками. При вращении кулачок 1 (рис. 48) выступающей частью нажимает на рычаг 2, который, отклоняясь, замыкает электрические контакты 3. На этом принципе построены многокулачковые реле, которые управляют работой многоэлектродных точечный 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 н 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-емкоогные зарядно-разрядные цепи, транзисторные (типа «Логика») и тиристорные элементы, а в последнее время начинают при­менять элементы интегральных схем.

В электронлых 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 г,, 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 RI. Реле Р срабатывает при определенной силе анодного тока, отключая или включая соответствующие устройства.

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, палагаясь на напряжение разряжающего конденсатора Ua (рис. 49, б), уменьшает отрицательный потенциал сегкн в те полу - периоды, когда лампа может быть проводящей, так как совпадает по фазе с анодным напряжением. Чем больше напряжение Uar. 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.

Рис. 49. Схема электронного реле Бремени (а) и диаграммы (б) его зарядной цепи (fB — выдержка 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 много - познционпые регуляторы на нужное число регулируемых позиции с определенной последовательностью их включения. Для управле­ния работой контактной машины применяют регуляторы с числом позиций до шести.

Четырехпознцноннын 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, осо - банио на малых выдержках. Надежность регуляторов недостаточна. Их еще эксплуатируют в промышленности, но на новое оборудова­ние не устанавливают.

Наиболее распространенный регулятор времени типа РЦС-403 (второе поколение аппаратуры). Это бесконтактный аналог четырех­диапазонного регулятора типа РВЭ-7 с плавным регулированием времени в диапазоне «Сварка» в пределах 0,02—2,0 сив 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 серин «Логика Т». Для включения электропневматического 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 Т1—Т4 занимают исходное положение (показано штриховкой на схеме). При этом на усилители У/ и У2 напряжение не поступает. При замыкании контактов К педали напряжение с вы-

держки 4 («Пауза») поступает на левое плечо триггера 77 и открывает его. При этом пропадает напряжение на входе н выходе выдержки 4 («Пауза») и появляется на входе усилителя У1 и выдержки 1 («Сжа­тие»). Электрод опускается и сжимает место сварки. Через установ­ленный промежуток времени на входе выдержки 1 («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 ТЗ ив 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»), иа 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 н сварочный ток вы­ключится "Затем через промежуток времени выдержки 3 («Проковка») на выходе появляется напряжение, которое через диод Д2 поступает на правее плечо триггера Tin переводит его в исходное состояние. При этом снимается напряжение с усилителя У1 и выдержки / («Сжатие»). Клапан выключается, электроды поднимаются. Одновре­менно появляется напряжение на входе выдержки 4 («Пауза») и левом плече триггера Т4, который возвращается в пехотное положе­ние. На выходе выдержки 3 («Пауза») через установленное время вновь появляется напряжение. Если контакты /( 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: о

Техническая характеристика регулятород цикла сварки Параметр РЦС-30І S 4 РЦС-403У4 РЦС-502У4 ЬУ 51ІПС РВЭ-7-1 А РВТ-100М-1 РВТУ-200М Число интервалов, никлы 3 4 » 5 6 4 5 9 Допустимые колебания напряже­ния сети, % +5+-15 + 10-Г-15 +10-г—15 +5-;—15 і 10 -f-IO-^-15 +10-4—15 Элементная база Транзисторные логические элементы «Логика-Т» Электрон Маломощные тиристоры ные реле Принцип отсчета интервалов Аналоговый с синхронизацией Цифровой Аналого- Аналоговый с синхро- вый низацней Пределы регулирования интер­вала, с: сварка 0,06—3,5 0,02-2,0 0,02—2,0 0,02-2,0 0.03-6,75 0,02—4,0 0,02-4,0 дискретно дискретно дискретно дискретно плавно дискретно дискретно других 0,1 —1,0 0,06 1,4 0,02- 2,0 0 02—2,0 * 0,03-1.35 0,02—0.4 * 0,02-4,0 плавно плавно дискретно дискретно плавно дискретно дискретно Исполнительные устройства: Контакт- включение сварочного тока Бесконтактное фазоимпульсное устройство Бесконтактное фазо- ное реле импульсное устроист#! включение клапана Бесконтактный транзисторно-тиристорный ключ Контакт- Бесконтактный транзн- ное реле сторно-тнрцеторный ключ Режим включения сварочного тока Синхронный Асннхрон- Синхронный ный Глубина регулирования свароч­ного тока /яом, % 60—100 40—100 40—100 40-100 — 50-100 30—100 - Стабилизация сварочного тока при — — ±3 ±3 — — ±3 колебаниях напряжения сети, % Модуляция сварочного тока, с _ _ Нарастя- Нарасти- _ _ Нараста- ние, спад, 0.4 600 ние 0,3 ние 0,1 Наибольшая производительность, циклов/мнн 200 300 — 150 750 — Габаритные размеры, мм: 345 550 325 184 225 ширина 300 415 ?ысота 185 158 180 159 395 244 400 длина 280 235 320 490 150 384 295 Масса, кг 10 15 27 25 15,3 8 10 * Кроме предварительного сжатия.

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 нм. Е. О. Патона) построены на элементах тиристорной логики. Первый из них представляет собой четырехднапазонное бесконтактное реле с фазовым регулированием. Регулятор, управляющий электро - пневматическим клапаном переменного тока, содержит блок поджи­гания, способный включать как тиристорный, так и игнитронные контакторы.

Второй регулятор обеспечивает работу точечных контактных машин по сложному термомеханнческому 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 но 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 для включения и выключения тока (контакторы) и ап­паратуру для точного регулирования режима сварки (сварочного тока н его продолжительности). Эту аппаратуру применяют тля 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 н маломощные тиратроны, а вентильный контактор на игнитронах. Плавное регули­рование сварочного тока возможно в пределах 50—100 °о. Имеется стабилизация тока в зависимости от колебания напряжения сети.

Вместо этой серин 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 по-

Технические характеристики прерывателей тока Ildpauerp Для точечной сварки Для точечной и шовной сварки ІІКТ-І200 ПКТ-Г. ОО ПК-200 ПК-1200 Номинальный ком му і нруемый ток силой. А: при ГІВ 50 % 1200 1500 200 1200 при ПВ 20 % 1300 3500 250 1300 Число импульсов сварочного тока 1—10 1-10 1 1 Пределы регулирования выдерж­ки времени интервалов цикла, периоды: 0—99 0—198 0 1 со о предварительное сжатие 0-396 сжатие 0—198 0—198 0—99 0-99 импульс 1 0—198 0—198 0—99 0—99 интервал 0—99 0—198 — — импульс 2 0—99 0—198 — — проковка 0—198 0—198 0—99 0—99 пауза 0—198 0—198 0—99 0—99 начало ковки 0—198 0—198 0—99 0—99 Пределы плавного регулирования 30-100 30—100 30-100 30—100 действующего сварочного тока (фззовое регулирование), % Масса, кг 125 125 85 85

вторяющмеся импульсы тока, разделенные паузой. Прерыватели выпускают нескольких модификаций в зависимости от тока коммута­ции н 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.

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 тнрисгоры.

Пневматическая и гидравлическая аппаратура. Для управления работой пневматического и гидравлического приводов контактных машин широко используют аппаратуру общего применения. Сжатым воздух, поступающий нз цеховой сети в аппаратуру машины, дол­жен быть очищен от твердых частиц размером более 0,05 мм, влаги

3) б) Рис. 51. Структурная схема прерывателей типов ПК и ПКТ: а — на игнитронах; С — на тиристорах

и компрессорного масла. Для такой очистки служит фильтр-влаго - отделитель, обычно, типа БВ-41 g металлокерамическим фильтрую­щим элементом.

При автоматическом смазывании трущихся частей пневмопривода и пневмоапПаратуры используют маслораспылители типа БМ-44 и лр.

Для пониження давления сжатого воздуха и автоматического его поддержания применяют регуляторы давления (воздушные ре­дукторы) различных типоразмеров (0,4—6,5 м3/мин) в зависимости от расхода воздуха.

Для управления подачей сжатого воздуха в камеры пневмо­цилиндров применяют воздухораспределители различных систем. Обычно они имеют электропневматическое управление. На рис. 52 изображен двухпозиционный четырехходовой распределитель с элек - тропневматическим управлением типа КЭП-15, используемый на контактных машинах. Клапан отличается быстродействием (до 300 ходов/мин). Для управления работой его подвижных частей слу­жит электромагнит постоянного тока с небольшой потребляемой мс щ - иостью (15 Вт), что позволяет использовать клапан в машинах с бес­контактными системами управления. При отключенной катушке уп­равления шток 2 с закрепленными на нем резиновыми буферами под действием пружины 1 занимает крайнее верхнее положение. При этом сжатый воздух, подаваемый из сети через отверстие К в корпусе 3, попадает в полость А, затем в полость Б и выходит в отверстие И, а отверстие Л сообщается с окружающей средой через отверстие Г.

На второй позиции подается напряжение на катушку электро­магнита 6 и его якорь 5, втягиваясь, открывает доступ сжатого вез-

Рис. 52. Двухпозициопный четырехходовой распредели­тель с односторонним элект - ро'пневматическим управле­нием типа КЭП-15

Рис. 53. Дроссель типа КДГ1М

духа, подаваемого из сети к отверстию Е в полость под мембраной 4. Мембрана под давлением воздуха прогибается и отводит шток 2 в нижнее положение. При этом сжатый воздух из полости А через.‘полость В поступает к отверстию Л, а отверстие И через полость Б и отверстие Д будет сообщаться с атмосферой.

Для регулирования скоростей перемещения поршней пневмопри­водов и смягчения ударов на входе и выходе рабочих цилиндров машин устанавливают регулируемые дроссели с обратным клапаном. На рис. 53 показан дроссель типа КДПІ-1. При подаче воздуха в от­верстие А он проходит к отверстию Б двумя путями. Один путь через шариковый клапан. Шарик 3 отжимается под давлением и пропускает воздух. Второй параллельный путь через отверстие В, частично при­крытое регулировочным винтом 1. В обратном направлении для прохода воздуха остается только это направление, так как шарик 2 под давлением пружины 3 перекрывает путь воздуху. Изменяя се­чение проходного отверстия, регулируют скорость сжатого воздуха, а следовательно, скорость перемещения штока и поршня пневмо­привода.

Для быстрого нарастания усилия проковки применяют специаль­ные выхлопные клапаны, позволяющие ускорить удаление сжатого воздуха из внутренней полости нневмоцилнндра.

Для снижения шума на выхлопные отверстия устанавливают специальные глушители. Сжатый воздух, проходя через пористый корпус глушителя, снижает уровень шума в 3—4 раза.

В сварочном оборудовании с высоким усилием сжатия обычно применяют гидравлический привод. Его удобно использовать в мощ­ных стыковых машинах, где одновременно требуется перемещать подвижный стол с переменной скоростью.

Гидропривод включает насосную станцию, редукционные кла­паны с регуляторами, дроссели, распределители, фильтры и другую аппаратуру.

Насосные станции применяют различных типоразмеров, они обес­печивают подачу 8—100 л/мин. В станциях используют лопастные или поршневые насосы. Первые из них имеют большую подачу и создают давление 6,4 МПа, вторые имеют меньшую подачу н создают давление до 20 МПа. Иногда применяют в одной насосной стан­ции тот и другой насос. Для снижения давления в гидросистеме используют редукционные клапаны, которые подбирают по необхо­димому расходу масла (18—140 л/мин). Если на входе этих клапанов давление достигает 0,5—6,5 МПа, то редуцированное давление мо­жет быть снижено до 5 МПа.

Для дистанционного управления применяют реверсивные пере­ключающие устройства с электрическим, электрогндравлическим, гидравлическим управлением или механическим приводом (от ку­лачка).

Для регулирования скорости перемещения подвижного стола машины часто используют дроссель, имеющий регулируемое по раз­мерам отверстие для пропуска рабочей жидкости. Применяют также дроссели с регулятором и обратным клапаном, обеспечивающие ре - __ гулирование скорости перемещения рабочего органа в одном направ­лении и пропуск рабочей жидкости в обратном направлении с мини­мальными потерями.

Для ускорения процесса осадки на некоторых стыковых маши­нах требуется кратковременное увеличение подачи масла в рабочие цилиндры, что осуществляется применением гидроаккумуляторон. В гидроаккумуляторе постепенно запасается определенный объем масла, который в момент осадки выталкивается под давлением пру­жины, сжатого воздуха или газа.

Автоматическое регулирование процесса контактной сварки. При контактной сварке часто возни­кают различные возмущения (от­клонения), которые изменяют условия протекания сварки, что приводит к ухудшению качества сварных соединений. Качество сварки в таких условиях можно стабилизировать, если соответ­ственно изменять параметры режи­ма. Контактная сварка — кратко­временный процесс, поэтому изме­нение параметров режима воз­можно только с применением системы автоматического регули­рования (САР).

На рис. 54 показана функ­циональная схема САР контактной

сварки. К возмущающим воздействиям относятся колебание напря­жения сети Uc, изменение сопротивления вторичного контура Z„„, колебание размеров рабочей поверхности электродов d,. Д1 изменение усилия сжатия Fcn, сопротивления РЭшЛ и др.

САР процесса контактной сварки в зависимости от параметров регулирования разделяют на две группы: I — САР электрических параметров режима; II—САР физических параметров режима. • К Группе I ОТНОСЯТ СНСТеМЫ регулирования /св, /св, / св. мощ­ности Рсв и энергии WCB, падения напряжения между электродами AU,-,. К группе II — регуляторы температуры Т около электрод­ной зоны и инфракрасного излучения, перемещения электродов Ah.,„ под действием теплового расширения металла, электрического со­противления частоты пульсации Д/п при стыковой сварке.

Возможны системы регулирования двух и более параметров как электрических, так и физических.

В процессе сварки необходимый параметр измеряется своим изме­рительным устройством, полученные значения передаются в автома­тическую аппаратуру управления ААУ, где измеряемая величина сравнивается с заданной, определяется уровень рассогласования и соответствующий сигнал передается в аппаратуру управления сва­рочной машины, происходит необходимое изменение одного или не­скольких параметров режима.

Регуляторы сварочного тока. Сварочный ток — главный параметр режима сварки и его изменение существенно сказывается на качестве соединения. В однофазных машинах переменного тока широко при­меняют устройства для стабилизации тока в зависимости от напря­жения в цеховой сети. Стабилизация производится путем изменения угла включения игнитронных или тиристорных вентилей контактора машины. Стабилизаторы работают по системе сравнения фактического напряжения сети 1)с и некоторого стабилизированного напряжения Uст. По разности напряжений ilc — UCT = AU корректируется работа устройства, включающего силовой контактор машины. При снижении напряжения сети разность напряжений увеличивается и фазор§гулирующее устройство уменьшает угол включения силовых вентилей контактора. При увеличении напряжения фазорегулирую­щее устройство действует в обратном направлении.

Большинство прерывателей современной конструкции имеют устройство для стабилизации тока, однако в ограниченных пределах. При изменении напряжения сети в диапазоне ±10 % сварочный ток стабилизируется в пределах 3—4 %. Более широкие пределы регу­лирования в этом случае нецелесообразны вследствие снижения рас­четной мощности машины.

Можно стабилизировать силу сварочного тока, измеряя его во время сварки. Датчиком, с которого снимается управляющий сиг­нал, служит трансформатор тока, включенный в первичную цепь сварочного трансформатора, или тороид, включенный во вторичный контур машины. Возбуждаемое напряжение на этих приборах про­порционально проходящему току. Оно сравнивается со стабильным напряжением установки. В зависимости от разности направлений 76

фазорегулирующее устройство корректирует угол включения сило­вых вентилей контактора. Аппаратуру этого типа можно использо­вать с серийными прерывателями типа ПИШ, ПК, ПКТ и др. По­скольку у такой аппаратуры более широкие пределы регулирования, мощность сварочного оборудования выбирают с большим резервом.

Регуляторы напряжения на электродах. Экспериментально до­казано, что стабилизация напряжения на электродах £/э. э более эффективна, чем стабилизация сварочного тока /Св. Можно показать, что мощность, расходуемая на нагрев деталей (между электродами) при сварке, определяется формулой

Р,.в — kUl. з/(р26),

где k — коэффициент; р — удельное электросопротивление; б — толщина металла.

Из этой формулы следует, что при неизменной толщине деталей фактически стабилизируется мощность, выделяемая в месте сварки. Применяя автоматические регуляторы, действующие на этом прин­ципе, можно обеспечить стабилизацию диаметра литого ядра при точечной и шовной сварке при колебаниях напряжения сети, изме­нении сопротивления вторичного контура и деталей в месте сварки и шунтировании сварочного тока соседней точкой. Такая система регулирования более эффективна при сварке материалов с большим падением напряжения (стали и др.).

Напряжение на электродах поддерживается в определенных пределах через САР плавным регулированием сварочного тока путем фазорегулирующего устройства. Результаты контроля по этому показателю ухудшаются при сварке детален неравной толщины и при плохой подготовке поверхности (увеличивается Ue. д). Сигнал напряжения, передаваемый на аппаратуру управления, должен быть надежно защищен от наводок электромагнитного поля машины.

Регуляторы температуры околоэлектродной зоны и инфракрас­ного излучения относятся к САР физических параметров режима свар­ки. Исследованиями установлено, что температура металла в зоне сварки, которую можно измерить в контакте электрод—деталь или в околошовной зоне, обусловливает размеры сварного соединения.

При первом способе в один из электродов (рис. 55, а) вводят тонкую констаптановую проволоку, изолированную теплостойкой изоляцией. Она образует с электродом термопару константан— медь, спай которой находится на поверхности электрода. В резуль­тате нагрева при сварке в термопаре появляется напряжение 1)Т„, которое подается на вход контрольно-регистрпрующей аппаратуры. Последняя по достижении заданной температуры отключает свароч­ный ток.

Этот способ имеет существенные недостатки: регулирование за­висит от состояния поверхности металла и от интенсивности охлаж­дения электродов; небольшой срок службы электродов, а изготовле­ние их трудоемко. Быстродействие системы регулирования с термо­парой низкое вследствие ее большой инерционности.

При бесконтактном метоле (рис. 55. б) для измерения температуры применяют фоторезисторы, воспринимающие инфракрасное излу­чение с поверхности детален вблизи зоны сварки. Фоторезисторы устанавливают на кронштейне 2, который крепится к элекгродо - держателю машины. Фоторезисторы /, установленные сверху, за­щищены от инфракрасного излучения и служат для компенсации влияния окружающей температуры. Фоторезистор 3 контролирует температуру поверхности детали, реагируя на инфракрасное из­лучение.

- Бесконтактный способ также имеет свои недостатки. На пока­зания фоторезисторов влияют внешние помехи (прозрачность ок­ружающей среды, свет от посторонних источников), регулирование идет с запозданием, так как интенсивное инфракрасное излучение появляется к концу нагрева. Ввиду существенных недостатков эти способы мало применяют на практике.

Регуляторы перемещения электродов под действием теплового расширения металла. Исследованиями установлено, что между пе­ремещением электродов и размерами зоны расплавления существует взаимосвязь, обусловленная расширением металла при нагреве и расплавлении (см. § 5). Перемещение AS головки машины может быть измерено с помощью контактного или индукционного датчика пере­мещения. Преобразованный в аппаратуре управления этот сигнал используется для регулирования длительности протекания /св или силы сварочного тока /св. При достижении заданного перемещения AS сварочный ток выключается и процесс сварки прекращается. При применении САР сварочный контур машины должен быть достаточно жестким. Это условие будет соблюдаться, если

Fтр (fjFCB,,,) б < 0,032 - 0,056,

где ґтр — сила трения силового привода машины; fJFCB - „ — жест­кость вторичного контура машины при номинальном усилии FCB,„ /„ — прогиб электродов; б — толщина более тонкой детали.

Прочие виды регуляторов. Для управления процессом точечной сварки разработана и применяется акустическая аппаратура. При

деформировании твердого тела возникают упругие волны, которые вызывают звуковые колебания. При точечной сварке существует взаимосвязь между размером литого ядра и амплитудой звуковых колебаний. Амплитуда измеряется специальной аппаратурой, по сигналу которой отключается сварочный ток при необходимом размере литого ядра точки. Однако появление колебании этой ча­стоты от работы других элементов машины и трудность их устране­ния снижает преимущества способа управления процессом сварки.

Разработаны несколько способов управления процессами точеч­ной сварки, основанных на использовании ультразвуковых волн, ко­торые имеют свойство отражаться от поверхности расплавленного ядра точки. По величине отражения волны можно определять ка­чество сварки. Сложность аппаратуры, влияние на результаты со­стояния акустического контакта и другие причины препятствуют широкому применению этих способов в производстве.

Современные системы управления все больше строят на основе микропроцессоров, что позволяет получать лучшее качество управ­ления, используя известные алгоритмы.

Развиваются системы контроля на базе микроЭВМ по нескольким параметрам одновременно, например сопротивлению и напряжению между электродами и интегральному значению напряжения между ними.