專利名稱：鋼筋電渣壓焊機自動控制裝置的制作方法
技術領域：
一種鋼筋電渣壓焊機自動控制裝置屬于電渣壓焊工藝自動化領域。
申請為93241751.5，名為“鋼筋電渣壓焊機自動控制裝置”的中國實用新型專利公開了一種電渣工藝的自動化裝置，它包含控制器和機頭升降裝置兩部分，實現了過程的全自動化并在精度及焊接質量上得到較大的提高，但當鋼筋直徑變動時，需重新予置焊接程序參數，而且對焊接電流及電網電壓的波動也未能予以有效的補償。
本實用新型的目的在于提供一種在一定鋼筋直徑的范圍內可自動適應焊接條件的鋼筋電渣壓焊機自動控制裝置。
本實用新型的特征在于其電源由數字電路供電電源和模擬電路供電電源兩者構成，前者由變壓器B3、與其輸出端相串聯的半波整流二極管D3、D4，依次與前者負極相串的穩壓芯片IC5、起停控制繼電器J7的常開觸點J7－3、穩壓芯片IC6及相應的濾波器構成，后者由變壓器B2、與其輸出端相串聯的半波整流二極管D5、D6、與前者負極相串聯的穩壓芯片IC8組成，其起停控制電路由帶電擠壓過程定值控制器J3的常閉觸點J3－1、起停控制繼電器J7的線圈、并聯有起停控制繼電器J7的常開觸點J7－1的常開式啟動按鈕AN1和常閉式停止按鈕AN2依次串聯而成，其電弧造渣、電渣精煉和帶電擠壓過程定值控制和驅動環節由電弧電壓和渣池電壓的脈沖給定和比較電路、電弧造渣和電渣精煉過程的驅動和換接電路以及電流截止反饋型的帶電擠壓過程定值控制電路組成，其中電弧電壓和渣池電壓的脈沖給定和比較電路由其輸入端與電機運轉信號的采集、轉換和整形環節中芯片IC1的輸出隔離二極管D1、D2的負極相連的電機正、反轉轉數計數器IC2、IC3、其輸入端與前兩者的輸出端子(6)相連的電機轉數給定和比較芯片IC4以及與非門芯片IC7組成，前者的輸入端子(10)、(13)分別與脈沖給定和比較芯片IC4中三個相短接的輸出端子(4)、(5)、(9)與由數字電路供電電源輸出端VB供電且由可變電阻W1、電容C11組成的阻容分壓電路的分壓點相連，其控制端子(1)、(6)分別通過電機反轉控制繼電器J4的常開觸點J4－1以及電機正轉控制繼電器J5的常開觸點J5－4、與其串接的電阻R11與上述電源端VB相連，其輸出端子有(11)、分別短接的(2)和(4)、(3)和(5)、(8)和(9)，其(11)與引弧電路三極管T1的柵極電阻R9相連，(2)與芯片TC1中控制其輸出脈沖極性的端子(3)相連，(3)同時和芯片IC1、IC2和IC3中的脈沖輸入控制端(3)、(10)相連，(8)和芯片IC2中的脈沖輸入控制端(2)相連，其中的電弧造渣和電渣精煉過程的驅動和換接電路包含引弧和驅動兩部分，前者由一端接上述電源端VA的電弧造渣過程換接繼電器J1的線圈、其發射極接地而集電極與前者另一端相連的三極管T1、由可變電阻W1和電容C11構成的阻容分壓電路構成，后者由其控制端通過電阻R7與脈沖給定和比較芯片IC4的輸出端子(1)相連而陰極接地、陽極與電弧造渣過程換接繼電器J1的線圈相連的可控硅SCR1、一端與數字供電電源的輸出端VA相連的電渣精煉過程換接繼電器J2的線圈、其陽極與前者的另一端相接、陰極接地而控制端通過電阻R8與脈沖給定和比較芯片IC4的另一個輸出端子(13)相連的可控硅SCR2以及繼電器常開觸點J1－1、J2－2組成，其中電流截止反饋型的帶電擠壓過程定值控制電路分定值控制及電機加壓兩部分，前者由同時與電樞電阻R16、電機加壓控制繼電器J6的常閉觸點J6－2并聯的由電阻R13、電容C16組成的阻容分壓支路、其輸入端與前者分壓點相連的芯片IC11、由可變電阻W2、其基極與芯片IC11輸出端相連的三極管T2、電容C17串聯組成的帶電擠壓電壓信號放大支路、由帶電擠壓過程控制繼電器線圈J3、其基極與三極管T2的射極間正向串有限流電阻R14和穩壓管DW1的三極管T3串聯而成的帶電擠壓過程繼電器控制支路、由電阻R15、電容C18、可變電阻W3、電容C19串聯組成的二級阻容分壓支路，其輸入來自前者的分壓點的芯片，其二個輸入端子(12)、(5)與前者的輸出點分別經電阻R3、R4相連的芯片IC1并聯組成，后者由接模擬電路供電電源正端的電機加壓控制器J6的線圈、與前者串接的電渣精煉過程換接繼電器J2的常開觸點J2－1、接于上述兩者的連接點對地之間且依次正向串聯的二極管D13、其基極經電阻R24與電壓反饋控制和補償芯片IC9的輸出端子(1)相連而射極接地的三極管T7組成，其電弧電壓反饋控制和補償環節由其輸入為電弧電壓的全波整流器Q3、與前者的輸出端并聯且由可變電阻W4、電阻R18、固定端經繼電器常開觸點J1－1與全波整流器Q3的正端相連而滑動端與芯片IC9的輸入端子(2)相連的可變電阻W5、電阻R19依次串成的電阻分壓支路、由電阻R20、依次相串且其連接點同時與芯片IC9的另兩個輸入端子(5)、(9)相連的一對繼電器常開、常閉觸點J2－2、負極并聯了電容C22的穩壓管DW2依次串接而成的電渣精煉過程換接支路、由電阻R21、其滑動端與芯片IC9的設定端子(10)而固定端與其端子(6)相連的可變電阻W6、其滑動端與芯片IC9另一個設定端子(3)相連的可變電阻W7依次串成的芯片IC9的電壓予置支路、芯片IC9、由集電極與電源正端間接有電機反轉控制繼電器J4的線圈而基極與芯片IC9的輸出端子(7)之間接有電阻R22的三極管T5、集電極與電源正端間接有電機正轉控制繼電器J5的線圈而基極與芯片IC9輸出端子(8)之間接有電阻R23的三極管T6、集電極經過反接的二極管D13與電機加壓控制繼電器J6的線圈相連而基極與芯片IC9的輸出端子間接有電阻的三極管T7，這三個三極管的射極共接后再與繼電器常開觸點J7－2串接而成的電機正、反轉和加壓控制支路并聯而成，其電機正、反轉信號的采集、轉換和整形電路由其輸入端與變壓器B1的副邊相連的全波整流器Q2、由電機激磁繞組、由電阻R17和電容C21組成的阻容分壓電路和正向串接的兩個二極管D8、D9支路組成的并聯支路、三個并聯的繼電器常開觸點J5－2、J4－2和J7－2三者串接后再與全波整流器Q2的輸出端相連的串并聯支路、其輸入端與上述阻容分壓電路分壓點相連的芯片IC10以及其射極接地、柵極與芯片IC10的輸出端相連而集電極與由電阻R15、電容C18組成的阻容分壓電路的分壓點相連的放大三極管T4構成，其電機正、反轉控制和執行環節由其輸入端與變壓器B1的副邊相連的全波整流器Q1和由帶電擠壓過程定值控制電阻R16、相互交叉連接的正、反轉繼電器常開、常閉觸點J5－1、J4－4、電機電樞M，三者串接后再與全波整流器Q1的輸出端相連的串聯支路組成，機頭升降裝置中的下卡頭帶有一個對中調整裝置。
使用證明它不需根據鋼筋直徑設置過程參數，使操作大為簡化，并能依據焊接電流及電網電壓的波動以及其他焊接過程的因素作出自動補償。
為了結合實施例對本實用新型作詳盡描繪，現把本申請文件所使用的附圖編號及名稱介紹如下
圖1鋼筋對焊電渣壓焊機自動控制裝置的電路原理圖；圖2機頭升降裝置總裝圖3下卡頭的部件圖。
實施例請見
圖1。AN4是電機反轉按鈕，它正接二極管D17后與模擬電路電源的正端相連，芯片IC9的端子(6)經二極管D10、與其相串的可變電阻W8后與二極管D17的正極相連。按下電機反轉按鈕AN4，電機反轉控制繼電器J4的線圈得電，其常開觸點J4－4閉合，電機反轉。相應地，三極管T5導通，使其自鎖。AN3是電機正轉按鈕，它正接二極管D8后與模擬電路電源的正端相連；在模擬電路電源的輸出端還并聯了一個由可變電阻W9、其柵極通過電阻R25與電機正轉控制繼電器J5的線圈相連、集電極正接二極管D11后與可變電阻W7固定端相連而射極正接二極管D12接地的三極管T8串接組成的電機正轉用的手動控制支路，適當調整可變電阻W9，再按下電機正轉按鈕AN3，電機正轉，三極管T6導通，使電機正轉控制繼電器J5導通自鎖。芯片IC1用的是CD4528，IC2、IC3用的是CD4510，IC4是CD4012，IC5、IC8是LM7812，IC6是LM7809，IC7是CD4011，IC9是LM324，IC10是TIL117，IC11、IC12是TIL114。電焊機的電源是由開關K及與380V交流電源一端依次串聯的繼電器常開觸點J7－4、接觸器CJ及其常開觸點CJ1－1組成的電路控制并供給的。
接通380V交流電源，芯片IC5、IC8開始有輸出。此時電容C11接地，使芯片IC7的輸出端子(11)、(3)輸出為0，前者使三極管T1的射極和基極等電位，準備導通；后者阻止芯片IC1有輸出，IC2、IC3有輸入。當按下啟動按鈕AN1后，啟動控制繼電器J7得電并自鎖，其常開觸點J7－4閉合，接觸器CJ得電并自鎖，電焊機得電，進入引弧階段；與此同時，常開觸點J7－3閉合，使數字電源輸出端VA、VB得電，前者使三極管T1導通，繼電器J1得電，常開觸點J1－1閉合，芯片IC9開始工作，當來自全波整流器Q3輸入端的信號電壓過低時，使繼電器J5吸合，電機正轉，帶動鋼筋上升，提高電弧電壓，反之，則繼電器J4吸合，電機反轉，鋼筋下降，降低電弧電壓，電機不斷地正、反轉就使電弧電壓在一定范圍內波動，但芯片IC1無脈沖輸出；電源端VB得電，使電容C11開始充電，其充電過程即引弧過程。充電結束，芯片IC7的輸出端子(11)處于低電位，三極管T1截止，繼電器J1失電，常開觸點J1－1復原，進入電弧造渣過程。此時，芯片IC7的輸出端子(3)打開，允許芯片IC1輸出正或負脈沖，是正還是負脈沖由芯片IC7輸出端子(2)的電位高低決定，它又取決于芯片IC7的外圍元件中是常開觸點J5－4還是J4－1閉合，芯片IC2、IC3收到的正、負脈沖在芯片IC4中相加后與其予置值比較。當到達予置值后，芯片IC4的輸出端子(1)處于高電位，可控硅SCR1導通，繼電器J1再次得電，常開觸點J1－1閉合，進入電渣精煉過程。同理，當正、負脈沖再次在芯片IC4中相加并達到第二個予置值時，芯片IC4的輸出端子(13)輸出高電位，使可控硅SCR2導通，繼電器J2得電，常開觸點J2－1、J2－2閉合，使繼電器J6得電，進入帶電擠壓過程，電機高速運轉，使其進入加壓過程，擠壓力及擠壓速度都得到加強。此時芯片IC4輸出端子(5)向芯片IC7輸出一個信號，令其輸出端子(1)、(2)改變狀態以阻止芯片IC1有輸出，IC2、IC3有輸入。根據設計，當鋼筋直徑在16～36mm時，其芯片IC4中的兩個予置值是定值。在擠壓時，電阻R16上的電壓UR16＜0.8V為正常，當電樞電流增大，使電壓UR16＞1.12V即不正常，其中間值即電弧電壓和焊接電流的波動范圍。于是在一定范圍內達到了自適應的目的。當電壓UR16＞1.12V時芯片IC11輸出一個正電位信號，使三極管T2導通，經可變電阻W2向電容C17充電，經適當延時后，三極管T3導通，繼電器J3吸合，常閉觸點J3－1斷開繼電器J7失電釋放，使常開觸點J7－2復原，三極管T5、T6、T7停止工作；常開觸點J7－4復原，接觸器CJ失電，電焊機停止工作；常閉觸點J7－3復原，使芯片IC1、IC2、IC3、IC4、IC7退出工作狀態并清零，為下一工作循環作準備。由于本實用新型以鋼筋熔化量作采樣對象，因而與鋼筋直徑在一定條件下是無關的，而且把反映電功率損失的鋼筋熔化量即其長度變化轉化為電機轉數的絕對值，再轉換成脈沖，用數字電路來處理，因而精度較高。
圖2～3是機頭升降裝置。其中，伺服電機1通過傳動絲杠2帶動上卡頭3上、下運動，它實時調整電弧造渣及電渣精煉過程的工作電壓以完成全部焊接過程。下卡頭4設計有絕緣套5及鋼筋軸心對準裝置以適應不同直徑鋼筋的對接。在圖3中，6為鎖緊螺絲，7為卡具殼體，8為頂緊螺絲，9為夾緊的V型塊，它們共同組成了鋼筋軸心對中調整裝置。當需焊不同直徑的鋼筋時，可稍松鎖緊螺絲6，下卡頭4即可繞軸心轉動以便于上、下鋼筋通過頂緊螺絲8和V型塊9夾緊。
使用證明本裝置在一定鋼筋直徑范圍內可適應不同的焊接條件，而且精度也較高。
權利要求1.一種鋼筋電渣壓焊機自動控制裝置，包含控制器和機頭升降裝置，其控制器含有電源、起停控制電路、電弧造渣、電渣精煉和帶電擠壓過程定值控制和驅動環節、電弧電壓反饋控制和補償環節、電機正、反轉信號的采集、轉換和整形環節以及電機正、反轉控制和執行環節，機頭升降裝置含有傳動機頭，上、下卡頭及其輔件，其特征在于其電源由數字電路供電電源和模擬電路供電電源兩者構成，前者由變壓器(B3)、與其輸出端相串聯的半波整流二極管(D3)、(D4)，依次與前者負極相串的穩壓芯片(IC5)、起停控制繼電器(J7)的常開觸點(J7-3)、穩壓芯片(IC6)及相應的濾波器構成，后者由變壓器，(B2)、與其輸出端相串聯的半波整流二極管(D5)、(D6)、與前者負極相串聯的穩壓芯片(IC8)組成，其起停控制電路由帶電擠壓過程定值控制器(J3)的常閉觸點(J3-1)、起停控制繼電器(J7)的線圈、并聯有起停控制繼電器(J7)的常開觸點(J7-1)的常開式啟動按鈕(AN1)和常閉式停止按鈕(AN2)依次串聯而成，其電弧造渣、電渣精煉和帶電擠壓過程定值控制和驅動環節由電弧電壓和渣池電壓的脈沖給定和比較電路、電弧造渣和電渣精煉過程的驅動和換接電路以及電流截止反饋型的帶電擠壓過程定值控制電路組成，其中電弧電壓和渣池電壓的脈沖給定和比較電路由其輸入端與電機運轉信號的采集、轉換和整形環節中芯片(IC1)的輸出隔離二極管(D1)、(D2)的負極相連的電機正、反轉轉數計數器(IC2)、(IC3)、其輸入端與前兩者的輸出端子(6)相連的電機轉數給定和比較芯片(IC4)以及與非門芯片(IC7)組成，前者的輸入端子(10)、(13)分別與脈沖給定和比較芯片(IC4)中三個相短接的輸出端子(4)、(5)、(9)與由數字電路供電電源輸出端(VB)供電且由可變電阻(W1)、電容(C11)組成的阻容分壓電路的分壓點相連，其控制端子(1)、(6)分別通過電機反轉控制繼電器(J4)的常開觸點(J4-1)以及電機正轉控制繼電器(J5)的常開觸點(J5-4)、與其串接的電阻(R11)與上述電源端(VB)相連，其輸出端子有(11)、分別短接的(2)和(4)、(3)和(5)、(8)和(9)，其(11)與引弧電路三極管(T1)的柵極電阻(R9)相連，(2)與芯片(TC1)中控制其輸出脈沖極性的端子(3)相連，(3)同時和芯片(IC1)、(IC2)和(IC3)中的脈沖輸入控制端(3)、(10)相連，(8)和芯片(IC2)中的脈沖輸入控制端(2)相連，其中的電弧造渣和電渣精煉過程的驅動和換接電路包含引弧和驅動兩部分，前者由一端接上述電源端(VA)的電弧造渣過程換接繼電器(J1)的線圈、其發射極接地而集電極與前者另一端相連的三極管(T1)、由可變電阻(W1)和電容(C11)構成的阻容分壓電路構成，后者由其控制端通過電阻(R7)與脈沖給定和比較芯片(IC4)的輸出端子(1)相連而陰極接地、陽極與電弧造渣過程換接繼電器(J1)的線圈相連的可控硅(SCR1)、一端與數字供電電源的輸出端(VA)相連的電渣精煉過程換接繼電器(J2)的線圈、其陽極與前者的另一端相接、陰極接地而控制端通過電阻(R8)與脈沖給定和比較芯片(IC4)的另一個輸出端子(13)相連的可控硅(SCR2)以及繼電器常開觸點(J1-1)、(J2-2)組成，其中電流截止反饋型的帶電擠壓過程定值控制電路分定值控制及電機加壓兩部分，前者由同時與電樞電阻(R16)、電機加壓控制繼電器(J6)的常閉觸點(J6-2)并聯的由電阻(R13)、電容(C16)組成的阻容分壓支路、其輸入端與前者分壓點相連的芯片(IC11)、由可變電阻W2、其基極與芯片(IC11)輸出端相連的三極管(T2)、電容(C17)串聯組成的帶電擠壓電壓信號放大支路、由帶電擠壓過程控制繼電器線圈(J3)、其基極與三極管(T2)的射極間正向串有限流電阻(R14)和穩壓管(DW1)的三極管(T3)串聯而成的帶電擠壓過程繼電器控制支路、由電阻(R15)、電容(C18)、可變電阻(W3)、電容(C19)串聯組成的二級阻容分壓支路，其輸入來自前者的分壓點的芯片，其二個輸入端子(12)、(5)與前者的輸出點分別經電阻(R3)、(R4)相連的芯片(IC1)并聯組成，后者由接模擬電路供電電源正端的電機加壓控制器(J6)的線圈、與前者串接的電渣精煉過程換接繼電器(J2)的常開觸點(J2-1)、接于上述兩者的連接點對地之間且依次正向串聯的二極管(D13)、其基極經電阻(R24)與電壓反饋控制和補償芯片(IC9)的輸出端子(1)相連而射極接地的三極管(T7)組成，其電弧電壓反饋控制和補償環節由其輸入為電弧電壓的全波整流器(Q3)、與前者的輸出端并聯且由可變電阻(W4)、電阻(R18)、固定端經繼電器常開觸點(J1-1)與全波整流器(Q3)的正端相連而滑動端與芯片(IC9)的輸入端子(2)相連的可變電阻(W5)、電阻(R19)依次串成的電阻分壓支路、由電阻(R20)、依次相串且其連接點同時與芯片(IC9)的另兩個輸入端子(5)、(9)相連的一對繼電器常開、常閉觸點(J2-2)、負極并聯了電容(C22)的穩壓管(DW2)依次串接而成的電渣精煉過程換接支路、由電阻(R21)、其滑動端與芯片(IC9)的設定端子(10)而固定端與其端子(6)相連的可變電阻(W6)、其滑動端與芯片(IC9)另一個設定端子(3)相連的可變電阻(W7)依次串成的芯片(IC9)的電壓予置支路、芯片(IC9)、由集電極與電源正端間接有電機反轉控制繼電器(J4)的線圈而基極與芯片(IC9)的輸出端子(7)之間接有電阻(R22)的三極管(T5)、集電極與電源正端間接有電機正轉控制繼電器(J5)的線圈而基極與芯片(IC9)輸出端子(8)之間接有電阻(R23)的三極管(T5)、集電極經過反接的二極管(D13)與電機加壓控制繼電器(J6)的線圈相連而基極與芯片(IC9)的輸出端子間接有電阻的三極管(T7)，這三個三極管的射極共接后再與繼電器常開觸點(J7-2)串接而成的電機正、反轉和加壓控制支路并聯而成，其電機正、反轉信號的采集、轉換和整形電路由其輸入端與變壓器(B1)的副邊相連的全波整流器(Q2)、由電機激磁繞組、由電阻(R17)和電容(C21)組成的阻容分壓電路和正向串接的兩個二極管(D8)、(D9)支路組成的并聯支路、三個并聯的繼電器常開觸點(J5-2)、(J4-2)和(J7-2)三者串接后再與全波整流器(Q2)的輸出端相連的串并聯支路、其輸入端與上述阻容分壓點相連的芯片(IC10)以及其射極接地、柵極與芯片(IC10)的輸出端相連而集電極與由電阻(R15)、電容(C18)組成的阻容分壓電路的分壓點相連的放大三極管(T4)構成，其電機正、反轉控制和執行環節由其輸入端與變壓器(B1)的副邊相連的全波整流器(Q1)和由帶電擠壓過程定值控制電阻(R16)、相互交叉連接的正、反轉繼電器常開、常閉觸點(J5-1)、(J4-4)、電機電樞(M)，三者串接后再與全波整流器(Q1)的輸出端相連的串聯支路組成，機頭升降裝置中的下卡頭帶有一個對中調整裝置。
專利摘要鋼筋電渣壓焊機自動控制裝置屬于電渣壓焊工藝自動化領域。其特征為電弧造渣和電渣精煉電壓這個參數是根據轉換成電機轉數絕對值的鋼筋熔融量在芯片中予置的電機轉數經處理后在計數器中計數并與予置值比較，其電流截止型帶電擠壓控制環節設計有加壓電路和自補償電路以克服焊接電流波動的影響，其電壓負反饋控制環節設計有自補償電路以克服電弧電壓波動的影響，設計有與非門電路以適應引弧、造渣、精煉三個過程之間的轉換和電極正、反轉時對計數脈沖極性的選擇。在一定的鋼筋直徑范圍內，它不需重新設置參數，并可克服焊接電流和電弧電壓波動的影響。
文檔編號B23K25/00GK2195406SQ9422453
公開日1995年4月26日 申請日期1994年7月30日 優先權日1994年7月30日
發明者盧振洋 申請人:北京工業大學科技開發管理部