專利名稱：鋼筋電渣壓焊機(jī)自動(dòng)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
鋼筋電渣壓焊機(jī)自動(dòng)控制裝置屬于電渣壓焊工藝自動(dòng)化領(lǐng)域。
在混凝土結(jié)構(gòu)中，當(dāng)鋼筋直徑大于2.2公分時(shí)必須采用對接焊來連結(jié)鋼筋。在對接焊中，與電阻對接焊、閃光對接焊、熱熔劑焊和氣壓焊相比，電渣壓焊是最經(jīng)濟(jì)、最高效、質(zhì)量最高因而也是最有發(fā)展前景的一種方法。但是目前尚完全處于手工操作階段，無法保證電弧造渣過程和渣池精煉過程的穩(wěn)定進(jìn)行，從而直接影響接頭質(zhì)量。
本實(shí)用新型的目的在于為鋼筋電渣壓焊工藝自動(dòng)化提供一種全自動(dòng)控制裝置。
本實(shí)用新型的特征在于它包含控制器和機(jī)頭升降裝置兩部份，控制器由電弧電壓和渣池電壓的閉環(huán)反饋控制環(huán)節(jié)、延時(shí)環(huán)節(jié)、控制電源和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，控制環(huán)節(jié)由整流電路、作電弧造渣－電渣精煉－帶電擠壓三個(gè)過程之間轉(zhuǎn)換用的電阻分壓控制電路、控制鋼筋下降－停止－提起(或上升)的窗口比較電路和控制電機(jī)正、反轉(zhuǎn)的執(zhí)行電路依次串聯(lián)而成，整流電路的輸入信息來自從上、下鋼筋卡頭間引出的電弧(或渣池)電壓，正、反轉(zhuǎn)繼電器的常開、常閉共六個(gè)觸點(diǎn)組成電機(jī)電樞極性轉(zhuǎn)換網(wǎng)路和激磁線圈的通斷網(wǎng)路，電源自變壓器以后的整流輸出，從而構(gòu)成了自動(dòng)控制系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，延時(shí)環(huán)節(jié)由作起?？刂?、電弧造渣過程定時(shí)控制、電渣精煉過程定時(shí)控制和帶電擠壓過程定時(shí)控制用的四條支路并聯(lián)而成，它由控制電源變壓器的另一路整流輸出供電起停控制支路中的起?？刂评^電器的常開觸點(diǎn)與一個(gè)接觸器線圈、一個(gè)單刀開關(guān)和一個(gè)電阻共同串聯(lián)在電源變壓器的原邊回路中，接觸器的常開觸點(diǎn)則直接串聯(lián)在電源輸出線上，至于機(jī)頭升降裝置將在實(shí)施例中予以詳述。
使用證明本自動(dòng)控制裝置可以有效地防止氣孔、夾渣和鑄造枝晶的形成，保證了接頭質(zhì)量和機(jī)械性能的進(jìn)一步提高。
為了在下面結(jié)合實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行更詳盡的描述，現(xiàn)把本申請文件所使用的附圖名稱和編號詳述如下


圖1、鋼筋電渣壓焊機(jī)自動(dòng)控制裝置原理圖；圖2、機(jī)頭升降裝置的縱剖面圖；圖3、機(jī)頭升降裝置的橫視圖；圖4、機(jī)頭升降裝置的右側(cè)視圖。
實(shí)施例請見
圖1。延時(shí)環(huán)節(jié)中的起?？刂浦酚善鹜＠^電器J0的線圈、帶電擠壓過程定時(shí)控制繼電器J3的常閉觸點(diǎn)J3－1、常閉式停止按鈕AN4、并聯(lián)有J0的常開觸點(diǎn)J0－1的常開式起動(dòng)按鈕AN3依次串聯(lián)而成。延時(shí)環(huán)節(jié)中的電弧造渣過程定時(shí)控制支路由J0的常開觸點(diǎn)J0－2和定時(shí)時(shí)基可調(diào)的555芯片IC1串聯(lián)而成，在芯片輸出端對地接了一個(gè)電弧造渣過程定時(shí)控制繼電器J1的線圈。延時(shí)環(huán)節(jié)中的電渣精煉過程定時(shí)控制支路由J1的常開觸點(diǎn)J1－1和定時(shí)時(shí)基可調(diào)的555芯片IC2串聯(lián)而成，在芯片輸出端對地接了一個(gè)電渣精練過程定時(shí)控制繼電器J2的線圈。延時(shí)環(huán)節(jié)中的帶電擠壓定時(shí)控制支路由J2的常開觸點(diǎn)J2－1和定時(shí)時(shí)基可調(diào)的555芯片Ic2串聯(lián)而成，在芯片輸出端對地接了一個(gè)帶電擠壓過程定時(shí)控制器J3的線圈?？勺冸娮鑇1、W2和W3是用于調(diào)整IC1、IC2和IC3的定時(shí)時(shí)基的。電弧電壓和渣池電壓的閉環(huán)反饋控制環(huán)節(jié)中的電阻分壓控制電路由可變電阻W4、電阻R1、R2、可變電阻W5和電阻R3依次串聯(lián)而成，在W4和R1上并聯(lián)了繼電器J1的常開觸點(diǎn)J1－2，R2上并聯(lián)了繼電器J5的常開觸點(diǎn)J5－1，R3上并聯(lián)了繼電器J4的常開觸點(diǎn)J4－1。該環(huán)節(jié)中的窗口比較電路的輸入來自可變電阻W5的滑動(dòng)接頭。它同時(shí)與控制鋼筋下降和提升的、由LM358芯片構(gòu)成的上、下二個(gè)運(yùn)算放大器IC4的低端相連，其高端來自一個(gè)由電阻R4、可變電阻W6和電阻R5依次串聯(lián)而成的分壓電路，該電路也由電源經(jīng)變壓器再整流、濾波輸出后供電，兩個(gè)運(yùn)算放大器的輸出分別經(jīng)過限流電阻R6和R7后送往執(zhí)行電路中兩個(gè)開關(guān)三極管T1和T2的基極。而T1、T2的兩個(gè)發(fā)射極相連并依次通過兩個(gè)相互串聯(lián)的J2的常閉觸點(diǎn)J2－3和J0的常開觸點(diǎn)J0－3接地，它們的集電極各對地接了一個(gè)上升和下降用的常開式按鈕AN1和AN2，它們的集電極和整流輸出的高端之間都分別接了一個(gè)鋼筋上升控制繼電器J4和下降控制繼電器J5的線圈。同時(shí)、下降控制用的開關(guān)三極管T1的集電極通過J2的常開觸點(diǎn)J2－2和J0－3接地。在延時(shí)和反饋控制環(huán)節(jié)中，二極管D1～D6都起反向放電作用。W5的輸出端還對地接了一個(gè)穩(wěn)壓管DW和電容C7。電阻分壓控制電路的輸入由反饋信號經(jīng)過整流電路ZL1后供給。J5的常閉觸點(diǎn)J5－2和常開觸點(diǎn)J5－3相串聯(lián)，J4的常閉觸點(diǎn)J4－2和常開觸點(diǎn)J4－3相串聯(lián)。再把這兩條支路并聯(lián)起來就構(gòu)成一個(gè)控制電動(dòng)機(jī)M正、反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換網(wǎng)路，其輸入來自整流電路ZL2的輸出端，輸出送往電機(jī)M的電樞兩端，ZL2的輸入端來自電源變壓器B的輸出為110V的付邊。ZL2的輸出還向受J5和J4的常開觸點(diǎn)J5－4和J4－4所構(gòu)成的并聯(lián)支路控制的激磁繞組供電。B的另一個(gè)輸出為14V的付邊并通過整流電路ZL3、由芯片7812和電容C8、C9和C10構(gòu)成的濾波電路向延時(shí)環(huán)節(jié)和IC4供電。在B的原邊回路中串聯(lián)接入了J0的常開觸點(diǎn)J0－4、接觸器CJ、開關(guān)K和限流電阻R8，CJ的常開觸點(diǎn)則串聯(lián)在電源的輸出端。電源是380伏交流電。機(jī)頭升降裝置請見圖2～4。它包括穿過電機(jī)支撐板1及下面的端蓋2且一頭與電機(jī)的輸出軸用蝸輪蝸桿傳動(dòng)的十字聯(lián)軸節(jié)3，聯(lián)軸節(jié)下端的楔與傳動(dòng)絲杠4緊配合，4又和一個(gè)用支撐螺母5支撐的止推軸承6滾動(dòng)配合并滑動(dòng)地套入套筒7中，7由一個(gè)與4用螺紋連接的傳動(dòng)絲母8支撐，在7上焊了一個(gè)一端開有用于固定上鋼筋的鎖緊螺桿孔的上連接塊9，在8上焊了一個(gè)頂塊10，在9上通過銷釘11裝了一個(gè)可以鉤住10的滑鉤12，9和10可以在夾持體13表面的槽中滑動(dòng)，13是被2罩住并套在6、5、7和8外面的，體內(nèi)有一個(gè)臺階可以給出8向下運(yùn)動(dòng)時(shí)的極限位置，下連接塊14插入13下方的孔中并用絕緣套15和夾持器件13絕緣，一個(gè)開有用于固定下鋼筋的鎖緊螺桿孔的夾持塊16與下連接塊14相焊，夾持器件的底部通過壓板17用螺釘18和19連接。支撐板1用銷釘20固定在2上，在另一端還裝有可固定電機(jī)的螺釘21、螺母22和墊圈23。
本自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作過程如下當(dāng)按下K1和起動(dòng)按鈕AN3時(shí)，J0的線圈通電并通過J0－1自鎖，J0－4閉合使CJ的線圈通電，常開觸點(diǎn)CJ閉合向交流電弧焊機(jī)供電。與此同時(shí)J0－3閉合，閉環(huán)反饋系統(tǒng)開始工作。J0－2閉合使電弧造渣過程開始記時(shí)。當(dāng)電弧電壓達(dá)到某一值時(shí)，控制上鋼筋下降(下鋼筋始終是固定的)的運(yùn)算放大器動(dòng)作。使T1導(dǎo)通。J5的線圈得電，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的橋接電路在J5的觸點(diǎn)控制下使電機(jī)正轉(zhuǎn)，帶動(dòng)上鋼筋下降。在電弧電壓下降到一定數(shù)值時(shí)，二個(gè)運(yùn)算放大器均無輸出。T1截止，J5的線圈失電，使電機(jī)停轉(zhuǎn)，進(jìn)入造渣過程。當(dāng)電弧造渣即將結(jié)束時(shí)，電弧電壓下降到了一個(gè)下限值，使控制上鋼筋提開的另一個(gè)運(yùn)算放大器動(dòng)作，使T2導(dǎo)通，J4得電，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)換網(wǎng)路在J4的觸點(diǎn)控制下使電極反轉(zhuǎn)，上鋼筋提升。當(dāng)J4和J5分別導(dǎo)通時(shí)，其J5－1和J4－1分別使R2和R3短路以便控制比較電路的輸入電壓使電機(jī)實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)－停轉(zhuǎn)－反轉(zhuǎn)，從而使上鋼筋發(fā)生下降－停止－提升的過程，只有在電機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)，J5－1和J4－1是常開的。IC1的定時(shí)時(shí)限一到，表示造渣過程結(jié)束，J1的線圈通電，J1－1閉合，便進(jìn)入了渣池精煉過程。此時(shí)，J1－2閉合，R1短路使比較電路在一個(gè)新的輸入電壓下工作。同樣重復(fù)上述使鋼筋下降－停轉(zhuǎn)－上升的過程，電機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)便進(jìn)入精煉過程。IC2的定時(shí)時(shí)限一到，使表示渣池精煉過程結(jié)束，此時(shí)，J2的線圈通電，J2－1閉合，J2－2也閉合，J5的線圈得電，J2－3打開，J4的線圈失電，使電機(jī)正轉(zhuǎn)，上鋼筋下降，進(jìn)入帶電擠壓過程。此時(shí)，J5J5－1也閉合，使比較電路也處于帶電擠壓信號控制下運(yùn)行，即T1、T2都處于截止?fàn)顟B(tài)，J5的線圈受J2－2和J0－3控制，一直處于得電狀態(tài)，電機(jī)連續(xù)正轉(zhuǎn)，上鋼筋不斷下壓。當(dāng)IC3的定時(shí)時(shí)限一到，便表示帶電擠壓過程終止，J3的線圈得電，其常閉觸點(diǎn)J3－1打開，使J0的線圈失電，J0－1、J0－3恢復(fù)常開狀態(tài)，J0不再自鎖，J5的線圈失電，電機(jī)停止下壓。同時(shí)，J0－2恢復(fù)帶開狀態(tài)，使J1的線圈失電，J1－1，J2－2恢復(fù)常開狀態(tài)，J2的線圈也隨著J1－1的復(fù)原而失電，J2－1，J2－2也恢復(fù)常開狀態(tài)，J3的線圈也跟著失電，J3－1恢復(fù)原來的常閉狀態(tài)。于是，一切恢復(fù)到初始狀態(tài)，準(zhǔn)備下一個(gè)過程的開始。在機(jī)頭升降裝置部份，電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，通過十字聯(lián)軸節(jié)、傳動(dòng)絲杠、傳動(dòng)絲母帶動(dòng)套筒一起下降，上鋼筋也隨著下移。電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)的情況與此相反，滑鉤只是在頂塊上升時(shí)通過碰撞起到鎖住作用。
金相檢驗(yàn)證明接頭內(nèi)無氣孔，夾渣和粗大的鑄造枝晶，而是細(xì)晶粒狀接頭組織，質(zhì)量良好而且穩(wěn)定，避免了手工焊時(shí)斷弧、短路引起的重新把式現(xiàn)象。使用本自動(dòng)控制裝置的焊機(jī)可以自如地提升重量達(dá)300Kg的鋼筋，可焊鋼筋的最大直徑為φ36mm。同時(shí)，一臺焊機(jī)還能控制多臺機(jī)頭，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，尤其有利于大型工程的施工。
權(quán)利要求1.鋼筋電渣壓焊機(jī)自動(dòng)控制裝置，其特征在于，它包含控制器和機(jī)頭升降裝置兩部份，控制器由電弧電壓和渣池電壓的閉環(huán)反饋控制環(huán)節(jié)、延時(shí)環(huán)節(jié)、控制電源和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成?？刂骗h(huán)節(jié)由整流電路、作電弧造渣-電渣精煉-帶電擠壓三個(gè)過程之間轉(zhuǎn)換用的電阻分壓控制電路、控制鋼筋下降-停止-提起的窗口比較電路和控制電機(jī)正、反轉(zhuǎn)的執(zhí)行電路依次串聯(lián)而成，整流電路ZL1的輸入信息來自從上、下鋼筋卡頭間引出的電弧或渣池電壓，正、反轉(zhuǎn)繼電器J4、J5的常開、常閉共六個(gè)觸點(diǎn)組成電機(jī)電樞極性轉(zhuǎn)換網(wǎng)路和激磁線圈的通斷網(wǎng)路其電源來自變壓器以后的整流輸出，從而構(gòu)成了自動(dòng)控制系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，延時(shí)環(huán)節(jié)由作起停控制、電弧造渣過程定時(shí)控制、電渣精煉過程定時(shí)控制和帶電擠壓過程定時(shí)控制用的四條支路并聯(lián)而成，它由控制電源變壓器的另一路整流輸出供電，起?？刂浦分械钠鹜？刂评^電器的常開觸點(diǎn)與一個(gè)接觸器線圈、一個(gè)單刀開關(guān)和一個(gè)電阻共同串聯(lián)在電源變壓器原邊回路中，接觸器的常開觸點(diǎn)則直接串聯(lián)在電源的輸出線上，機(jī)頭升降裝置包含穿過電機(jī)支撐板及下面的端蓋且一頭與電機(jī)的輸出軸緊配合的十字聯(lián)軸節(jié)，聯(lián)軸節(jié)下端的突出部份與傳動(dòng)絲杠緊配合，這個(gè)傳動(dòng)絲杠和一個(gè)用支撐螺母支撐的止推軸承滾動(dòng)配合并滑動(dòng)地套入一個(gè)套筒中，套筒用一個(gè)與傳動(dòng)絲杠螺紋連接的傳動(dòng)絲母支撐，在套筒上焊了一個(gè)一端開有用于固定上鋼筋的鎖緊螺桿孔的上連接塊，在傳動(dòng)絲母上焊了一個(gè)頂塊，在上連接塊上通過銷釘裝了一個(gè)可以鉤住頂塊的滑鉤，上連接塊和頂塊可以在夾持器體表面的槽中滑動(dòng)，夾持器體是被端蓋罩住并套在止推軸承、支撐螺母、套筒和傳動(dòng)絲母外面的，體內(nèi)有一個(gè)臺階以給出傳動(dòng)絲母向下運(yùn)動(dòng)時(shí)的極限位置，下連接塊插入夾持器體下方的孔中并用絕緣套與夾持器體電源緣，一個(gè)開有用于固定下鋼筋的鎖緊螺桿孔的夾持塊與下連接塊相焊接、夾持器體的底部通過壓板用螺釘連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼筋電渣壓焊機(jī)自動(dòng)控制裝置，其特征在于，其延時(shí)環(huán)節(jié)中的起?？刂浦酚善鹜＠^電器J0的線圈、帶電擠壓過程定時(shí)控制繼電器J3的常閉觸點(diǎn)J3－1、常閉式停止按鈕、并聯(lián)有J0的常開觸點(diǎn)J0－1的常開式起動(dòng)按鈕依次串聯(lián)而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼筋電渣壓焊機(jī)自動(dòng)控制裝置，其特征在于，其延時(shí)環(huán)節(jié)中的電弧造渣過程定時(shí)控制支路由J0的常開觸點(diǎn)J0－2和定時(shí)時(shí)基可調(diào)的555芯片串聯(lián)組成，在芯片輸出端對地接了一個(gè)電弧造渣過程定時(shí)控制繼電器J1的線圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼筋電渣壓焊機(jī)自動(dòng)控制裝置，其特征在于，延時(shí)環(huán)節(jié)中的電渣熔煉過程定時(shí)控制支路由J1的常開觸點(diǎn)J1－1和定時(shí)時(shí)基可調(diào)的555芯片串聯(lián)而成，在芯片輸出端對地接了一個(gè)電渣熔煉過程定時(shí)控制繼電器J2的線圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼筋電渣壓焊機(jī)自動(dòng)控制裝置，其特征在于，延時(shí)環(huán)節(jié)中的帶電擠壓定時(shí)控制支路由J2的常開觸點(diǎn)J2－1和定時(shí)時(shí)間可調(diào)的555芯片串聯(lián)而成，在芯片輸出端對地接了一個(gè)帶電擠壓過程定時(shí)控制繼電器J3的線圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼筋電渣壓焊機(jī)自動(dòng)控制裝置，其特征在于，所說的閉環(huán)反饋控制環(huán)節(jié)中的電阻分壓控制電路由可變電阻W4、電阻R1、R2、可變電阻W5和電阻R3依次串聯(lián)而成，在W4和R1上并聯(lián)了繼電器J1的常開觸點(diǎn)J1－2，R2上并聯(lián)了繼電器J5的常開觸點(diǎn)J5－1，R3上并聯(lián)了繼電器J4的常開觸點(diǎn)J4－1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼筋電渣壓焊機(jī)自動(dòng)控制裝置，其特征在于，所說的閉環(huán)反饋控制環(huán)節(jié)中的窗口比較電路的輸入來自可變電阻W5的滑動(dòng)接頭，它同時(shí)與控制鋼筋下降和提升的兩個(gè)運(yùn)算放大器的低端相連，其高端來自電源經(jīng)變壓器再整流輸出后的分壓電阻，兩個(gè)運(yùn)算放大器的輸出經(jīng)過限流電阻后分別送往繼電器電子控制電路中的二個(gè)開關(guān)三極管的基極。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、7所述的鋼筋電渣壓焊機(jī)自動(dòng)控制裝置，其特征在于，所說的閉環(huán)反饋控制環(huán)節(jié)中的繼電器電子控制電路中，控制鋼筋上升或下降的兩個(gè)開關(guān)三極管的發(fā)射極相連并依次通過兩個(gè)相互串聯(lián)的J2的常閉觸點(diǎn)J2－2和J0的常開觸點(diǎn)J0－3接地，它們的集電極對地分別接了一個(gè)下降和上升用的常開式手動(dòng)按鈕，集電極與整流輸出的高端之間都分別接了一個(gè)鋼筋上升控制繼電器J4和鋼筋下降控制器J5的線圈，同時(shí)，下降控制用的開關(guān)三極管的集電極還通過J2的常開觸點(diǎn)J2－2和J0－3接地。
專利摘要一種在鋼筋電渣壓焊機(jī)上使用的自動(dòng)控制裝置，其特征在于，它包含控制器及機(jī)頭升降裝置兩部分，控制器由電弧電壓和渣池電壓的閉環(huán)反饋控制和延時(shí)環(huán)節(jié)、控制電源及執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，機(jī)頭升降裝置由十字聯(lián)軸節(jié)、傳動(dòng)絲杠、傳動(dòng)絲母、套筒等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和夾持器體、上、下夾持器、頂塊等夾持機(jī)構(gòu)組成，它可以控制電弧造渣、渣池精煉和帶電擠壓三個(gè)電渣壓焊工藝過程，使電機(jī)根據(jù)給定的參數(shù)值帶著上鋼筋自動(dòng)下降、停止和上升，從而保證了接頭的焊接質(zhì)量。
文檔編號B23K28/00GK2113126SQ9123216
公開日1992年8月19日 申請日期1991年12月17日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月17日
發(fā)明者胡正衡, 葉賜麒, 于克強(qiáng), 申根寶, 盧振洋, 唐家治 申請人:北京工業(yè)大學(xué)科技開發(fā)公司, 胡正衡, 葉賜麒, 申根寶, 盧振洋, 唐家治