專利名稱:一種弧長調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及TIG焊接過程中焊接電弧高度的調(diào)節(jié)裝置,特別是ー種弧長調(diào)節(jié)器。
背景技術(shù):
用純鎢或活化鎢(釷鎢、鈰鎢、鋯鎢、鑭鎢)作為不熔化電極的惰性氣體保護(hù)電弧焊,利用鎢極和エ件之間的電弧使金屬熔化而形成焊縫的。焊接過程中鎢極不熔化,只起電極的作用。同時(shí)由焊炬的噴嘴送進(jìn)氬氣或氦氣作保護(hù)。還可根據(jù)需要另外添加金屬,這種焊接在國際上通稱為TIG焊。TIG焊接法的主要優(yōu)點(diǎn)是可以焊接的材料范圍廣,包括厚度在O. 6_及其以上的エ件,材質(zhì)包括合金鋼、鋁、鎂、銅及其合金、灰ロ鑄鐵、普通鋼、各種青銅、鎳、銀、鈦和鉛.主要的應(yīng)用領(lǐng)域是焊接薄的和中等厚度的エ件,在較厚的截面上作為焊根 焊道使用。然而TIG焊接法對(duì)環(huán)境風(fēng)カ要求苛刻,當(dāng)環(huán)境風(fēng)カ大于4m/s時(shí),將影響氣體的保護(hù)效果,焊接效率低,適合一些精細(xì)產(chǎn)品構(gòu)件的焊接。在許多自動(dòng)化焊接生產(chǎn)過程中,有許多被焊エ件的平面高度成曲線型變化,例如兩個(gè)圓管要做90度垂直連接,這道焊縫的平面高度成不斷變化的狀態(tài),屬于典型的馬鞍型焊縫,這種焊縫在鍋爐制造行業(yè)及石油化工行業(yè)中經(jīng)常遇到。針對(duì)管件連接這一類的焊接エ件,要求焊槍相對(duì)于エ件的高度(電弧長度)保持恒定,才能保證焊接過程的穩(wěn)定,因此要求焊槍的高度在焊接過程中要跟隨エ件曲面做不斷的調(diào)節(jié)。目前的解決方法有采用機(jī)械仿型跟蹤的方案,但此方案有很大的局限性,如果針對(duì)ー種エ件設(shè)計(jì)ー套專用設(shè)備還可以使用,但エ廠中的變曲面エ件各種形狀的都有,如果都采用機(jī)械仿型跟蹤的方式是很難實(shí)現(xiàn)的,目前也未見到適用于多種エ件的機(jī)械仿型設(shè)備工程應(yīng)用。還有ー種焊槍相對(duì)于エ件高度自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置,TIG焊弧長自動(dòng)調(diào)節(jié)器。目前エ廠中使用的弧長自動(dòng)調(diào)節(jié)器,其機(jī)械調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)都是采用直流伺服電機(jī),這種驅(qū)動(dòng)電機(jī)的缺點(diǎn)是機(jī)械慣性較大,當(dāng)控制發(fā)出啟動(dòng)或停止信號(hào)吋,電機(jī)的啟動(dòng)或停止都要延遲O. 3-0. 4秒(實(shí)測值),由于伺服電機(jī)的慣性延遲,使得弧長控制精度較低,在許多要求較高的產(chǎn)品焊接時(shí),導(dǎo)致焊槍相對(duì)于エ件的高度變化較大,無法滿足產(chǎn)品焊接的質(zhì)量要求。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提出ー種弧長調(diào)節(jié)器,解決了 TIG焊接時(shí)對(duì)弧長控制精度較低,無法滿足產(chǎn)品焊接質(zhì)量的問題。為達(dá)此目的,本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案ー種弧長調(diào)節(jié)器,包括驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、夾持機(jī)構(gòu)和控制器,所述驅(qū)動(dòng)裝置采用步進(jìn)電機(jī),所述步進(jìn)電機(jī)的輸出端與夾持機(jī)構(gòu)之間通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接,所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用絲杠螺母傳動(dòng),所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠是同軸連接,所述步進(jìn)電機(jī)與控制器控制連接。作為ー個(gè)優(yōu)選方案,所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸與絲杠之間通過聯(lián)軸節(jié)連接。[0008]作為進(jìn)一歩的優(yōu)選方案,所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的絲杠上套裝有絲杠螺母,所述絲杠螺母上端還有兩根與絲杠平行的導(dǎo)向光杠,所述導(dǎo)向光杠上各安裝有兩個(gè)直線滑動(dòng)軸承,所述直線軸承的軸承套處連接有滑板,所述滑板上安裝有焊槍夾持機(jī)構(gòu)。作為更進(jìn)一歩的優(yōu)選方案,所述步進(jìn)電機(jī)輸出軸的相對(duì)端同軸安裝有ー個(gè)用于焊接前手動(dòng)調(diào)節(jié)焊槍高度的初始定位及在焊接過程中手動(dòng)調(diào)節(jié)焊槍高度的手動(dòng)調(diào)節(jié)輪。作為更近一歩的優(yōu)選方案,所述步進(jìn)電機(jī)與控制器控制連接,所述控制器采用單片機(jī),所述控制器上設(shè)置有控制面板和顯示面板。作為更進(jìn)一歩的優(yōu)選方案,所述絲杠螺距為2mm。本實(shí)用新型的有益效果為采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng),通過步進(jìn)電機(jī)同軸連接螺旋絲杠,螺旋絲杠的旋轉(zhuǎn)螺距將帶動(dòng)光杠上與直線軸承相連的滑板運(yùn)動(dòng),而固定在滑板上的焊槍夾持機(jī)構(gòu)將跟隨步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)而調(diào)節(jié)焊槍的高度,從而達(dá)到調(diào)節(jié)電弧長度的目的;采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電弧長度調(diào)節(jié)器其控制精度遠(yuǎn)高于目前使用的伺服電機(jī)弧長調(diào)節(jié)器,可有效 解決焊接過程中的電弧長度穩(wěn)定,即可保證焊接過程和焊接質(zhì)量穩(wěn)定;通過在步進(jìn)電機(jī)同 軸上安裝手動(dòng)調(diào)節(jié)輪,可方便焊エ使用,即可在焊接前手動(dòng)調(diào)節(jié)焊槍高度,亦可在焊接過程中手動(dòng)調(diào)節(jié)焊槍高度;此弧長調(diào)節(jié)器也可通過控制器上控制面板手動(dòng)點(diǎn)動(dòng)焊槍高度的上下調(diào)節(jié),亦可在焊接過程中根據(jù)給定弧長數(shù)據(jù)閉環(huán)自適應(yīng)調(diào)節(jié)電弧長度,與其他弧長調(diào)節(jié)器相比為操作者提供了多種操作選擇,該弧長調(diào)節(jié)器具有電弧長度控制精度高和手動(dòng)調(diào)節(jié)方便的優(yōu)點(diǎn)。
圖I是本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖;圖2是控制器的控制系統(tǒng)原理圖。圖中I、步進(jìn)電機(jī);2、手動(dòng)調(diào)節(jié)輪;3、絲杠;4、聯(lián)軸節(jié);5、軸承;6、絲杠螺母;7、導(dǎo)向光杠;8、直線滑動(dòng)軸承;9、滑板;10、焊槍夾持機(jī)構(gòu);11、焊槍;12、控制器;13、弧壓濾波電路;14、A/D轉(zhuǎn)換;15、單片機(jī);16、接ロ電路;17、光電隔離電路;18、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路;19、弧
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具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施方式
來進(jìn)ー步說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。如圖I所示,為本實(shí)用新型具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖,本弧長調(diào)節(jié)器包括驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、夾持機(jī)構(gòu)和控制器,所述驅(qū)動(dòng)裝置采用步進(jìn)電機(jī)1,所述步進(jìn)電機(jī)I的輸出端與夾持機(jī)構(gòu)之間通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接,所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用絲杠螺母傳動(dòng),所述步進(jìn)電機(jī)I的輸出軸與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的絲杠3采用聯(lián)軸節(jié)4同軸連接,所述步進(jìn)電機(jī)I與控制器12控制連接;所述絲杠螺距為2mm。作為進(jìn)一歩的優(yōu)選方案,所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的絲杠3上套裝有絲杠螺母6,所述絲杠螺母6上端還有兩根與絲杠3平行的導(dǎo)向光杠7,所述導(dǎo)向光杠7上各安裝有兩個(gè)直線滑動(dòng)軸承8,所述直線滑動(dòng)軸承8的軸承套處連接有滑板9,所述滑板9上安裝有焊槍夾持機(jī)構(gòu)10,其上夾持有焊槍11 ;[0020]所述步進(jìn)電機(jī)I輸出軸的相對(duì)端同軸安裝有一個(gè)用于焊接前手動(dòng)調(diào)節(jié)焊槍高度的初始定位及在焊接過程中手動(dòng)調(diào)節(jié)焊槍高度的手動(dòng)調(diào)節(jié)輪2。所述控制器采用單片機(jī),所述控制器上設(shè)置有控制面板和顯示面板。本實(shí)施例中的步進(jìn)電機(jī)I可以代替現(xiàn)有技術(shù)常用的伺服電機(jī),其優(yōu)點(diǎn)是步進(jìn)電機(jī)的機(jī)械慣性明顯小,調(diào)節(jié)弧長的精度高,可控性好;電弧長度調(diào)節(jié)是將步進(jìn)電機(jī)I的轉(zhuǎn)角由絲杠3螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)焊槍11的直線運(yùn)動(dòng),以達(dá)到電弧長度的調(diào)節(jié);絲杠螺母6的作用是將絲杠3的螺旋運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng),并帶動(dòng)滑板9做直線運(yùn)動(dòng);在絲杠3的兩側(cè)有平行的兩根導(dǎo)向光杠7,其作用是將絲杠3的轉(zhuǎn)動(dòng)變換成平穩(wěn)的直線運(yùn)動(dòng),而且滑動(dòng)阻カ小,使絲杠螺母6帶負(fù)載能力強(qiáng);為了使機(jī)械調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)運(yùn)行平穩(wěn),帶負(fù)載能力強(qiáng),在兩根導(dǎo)向光杠7上分別裝有兩組直線滑動(dòng)軸承8 ;絲杠螺母6上連接 ー塊滑板9,在滑板9上連接焊槍夾持機(jī)構(gòu)10,焊槍11緊固在焊槍夾持機(jī)構(gòu)里。圖2所示為本實(shí)用新型所采用的控制系統(tǒng)原理圖,包括弧壓濾波電路13,其功能是將電弧電壓反饋波形濾除干擾信號(hào),取其平均值作為電弧長度的參考值;A/D轉(zhuǎn)換14的功能是將弧壓信號(hào)的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào);單片機(jī)15是整套弧長調(diào)節(jié)器的核心控制系統(tǒng),其功能為當(dāng)弧長調(diào)節(jié)器開通后,單片機(jī)15在程序控制下首先通過A/D采樣讀取控制器面板上的啟動(dòng)延時(shí)旋鈕0-10S,對(duì)應(yīng)0-5V電壓,通過A/D轉(zhuǎn)換14為數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)15,程序判斷0-10S延時(shí)完成后,再分別采樣弧壓給定數(shù)值,弧壓反饋數(shù)值,弧壓控制精度。當(dāng)弧壓反饋數(shù)值高于弧壓給定數(shù)值時(shí),單片機(jī)15通過接ロ電路16,光電隔離電路17,步進(jìn)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路18,控制步進(jìn)電機(jī)I反向轉(zhuǎn)動(dòng),對(duì)應(yīng)于焊槍11的高度則是向下調(diào)節(jié)。當(dāng)弧壓反饋數(shù)值低于弧壓給定數(shù)值時(shí),焊槍11高度則向上調(diào)節(jié)。焊槍11向上或向下調(diào)節(jié)的距離取決于控制器面板上弧壓控制精度的預(yù)置,弧壓控制精度分為10檔,分別為O. 05V、0. 10V、0. 20V、O. 30V,O. 40V,0. 50V,0. 60V,0. 70V,0. 80V,0. 90V。在焊接過程中弧壓數(shù)字顯示19可以實(shí)時(shí)顯示電弧電壓數(shù)值。通過單片機(jī)2個(gè)中斷接ロ還設(shè)有上升和下降點(diǎn)動(dòng)按鈕,可隨時(shí)點(diǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)焊槍11的上下高度,同時(shí)控制器面板上還設(shè)有上升和下降顯示。本實(shí)用新型所述采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng),通過步進(jìn)電機(jī)同軸連接螺旋絲杠,螺旋絲杠的旋轉(zhuǎn)螺距將帶動(dòng)光杠上與直線軸承相連的滑板運(yùn)動(dòng),而固定在滑板上的焊槍夾持機(jī)構(gòu)將跟隨步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)而調(diào)節(jié)焊槍的高度,從而達(dá)到調(diào)節(jié)電弧長度的目的;采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電弧長度調(diào)節(jié)器其控制精度遠(yuǎn)高于目前使用的伺服電機(jī)弧長調(diào)節(jié)器,可有效解決焊接過程中的電弧長度穩(wěn)定,即可保證焊接過程和焊接質(zhì)量穩(wěn)定;通過在步進(jìn)電機(jī)同軸上安裝手動(dòng)調(diào)節(jié)輪,可方便焊エ使用,即可在焊接前手動(dòng)調(diào)節(jié)焊槍高度,亦可在焊接過程中手動(dòng)調(diào)節(jié)焊槍高度;此弧長調(diào)節(jié)器也可通過控制器上控制面板手動(dòng)點(diǎn)動(dòng)焊槍高度的上下調(diào)節(jié),亦可在焊接過程中根據(jù)給定弧長數(shù)據(jù)閉環(huán)自適應(yīng)調(diào)節(jié)電弧長度,與其他弧長調(diào)節(jié)器相比為操作者提供了多種操作選擇,該弧長調(diào)節(jié)器具有電弧長度控制精度高和手動(dòng)調(diào)節(jié)方便的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求1.一種弧長調(diào)節(jié)器,包括驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、夾持機(jī)構(gòu)和控制器,其特征在于所述驅(qū)動(dòng)裝置采用步進(jìn)電機(jī),所述步進(jìn)電機(jī)的輸出端與夾持機(jī)構(gòu)之間通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接,所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用絲杠螺母傳動(dòng),所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠是同軸連接,所述步進(jìn)電機(jī)與控制器控制連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種弧長調(diào)節(jié)器,其特征在于,所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸與絲杠之間通過聯(lián)軸節(jié)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種弧長調(diào)節(jié)器,其特征在于,所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的絲杠上套裝有絲杠螺母,所述絲杠螺母上端還有兩根與絲杠平行的導(dǎo)向光杠,所述導(dǎo)向光杠上各安裝有兩個(gè)直線滑動(dòng)軸承,所述直線軸承的軸承套處連接有滑板,所述滑板上安裝有焊槍夾持機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種弧長調(diào)節(jié)器,其特征在于,所述步進(jìn)電機(jī)輸出軸的相對(duì)端同軸安裝有一個(gè)用于焊接前手動(dòng)調(diào)節(jié)焊槍高度的初始定位及在焊接過程中手動(dòng)調(diào)節(jié)焊槍高度的手動(dòng)調(diào)節(jié)輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種弧長調(diào)節(jié)器,其特征在于,所述步進(jìn)電機(jī)與控制器控制連接,所述控制器采用單片機(jī),所述控制器上設(shè)置有控制面板和顯示面板。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一所述的一種弧長調(diào)節(jié)器,其特征在于所述絲杠螺距為2mm ο
專利摘要一種弧長調(diào)節(jié)器,包括驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、夾持機(jī)構(gòu)和控制器,所述驅(qū)動(dòng)裝置采用步進(jìn)電機(jī),所述步進(jìn)電機(jī)的輸出端與夾持機(jī)構(gòu)之間通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接,所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用絲杠螺母傳動(dòng),所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠是同軸連接,所述步進(jìn)電機(jī)與控制器控制連接;所述控制器采用單片機(jī)作為核心。本實(shí)用新型具有電弧長度控制精度高和手動(dòng)調(diào)節(jié)方便的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B23K9/32GK202639611SQ201220161080
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月16日
發(fā)明者魏巍 申請(qǐng)人:北京華巍中興電氣有限公司