弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置，包括焊接機(jī)頭和控制模塊；所述控制模塊包括電源控制模塊和電機(jī)調(diào)速模塊；所述電源控制模塊包括輔助電源模塊、弧壓電源模塊和電源切換單元；當(dāng)焊接機(jī)頭處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，采用輔助電源模塊為其供電；當(dāng)焊接機(jī)頭開(kāi)始工作時(shí)，切斷輔助電源模塊并采用弧壓電源模塊為其供電；所述輔助電源模塊與弧壓電源模塊之間的切換通過(guò)所述電源切換單元進(jìn)行切換；所述電機(jī)調(diào)速模塊實(shí)時(shí)采集焊接機(jī)頭的狀態(tài)信息，從而調(diào)節(jié)焊接機(jī)頭的送絲速度或焊絲熔化速度。本發(fā)明提出的弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置，適應(yīng)性強(qiáng)且操作簡(jiǎn)單。
【專利說(shuō)明】弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及焊接控制【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是指一種弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，在當(dāng)今的工業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)成為非常重要的金屬加工手段。尤其在造船、港口機(jī)械、壓力容器、油氣管線、金屬結(jié)構(gòu)廠房、電力建設(shè)等行業(yè)顯得更加重要，焊接效率、焊接質(zhì)量、焊接安全作業(yè)的要求也越來(lái)越高。隨著人力資源成本逐年攀升，傳統(tǒng)金屬加工制造行業(yè)面臨必須加快自動(dòng)生產(chǎn)模式改造。
[0003]國(guó)內(nèi)外關(guān)于自動(dòng)焊接機(jī)頭控制技術(shù)基本采用等速或者變速調(diào)節(jié)方式，分別匹配恒壓平特性焊接電源(CV)或恒流下降特性焊接電源，同時(shí)焊接機(jī)頭的工作電源必須額外單獨(dú)，延長(zhǎng)電纜長(zhǎng)度受到供電回路電壓降限制，大作業(yè)面、長(zhǎng)距離焊接場(chǎng)景適應(yīng)性差；此外存在焊接材料或焊絲直徑適應(yīng)性差，操作控制難度大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置，適應(yīng)性強(qiáng)且操作簡(jiǎn)單。
[0005]基于上述目的本發(fā)明提供的一種弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置，包括焊接機(jī)頭和控制豐旲塊;
[0006]所述控制模塊包括電源控制模塊和電機(jī)調(diào)速模塊；
[0007]所述電源控制模塊包括輔助電源模塊、弧壓電源模塊和電源切換單元；當(dāng)焊接機(jī)頭處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，采用輔助電源模塊為其供電；當(dāng)焊接機(jī)頭開(kāi)始工作時(shí)，切斷輔助電源模塊并采用弧壓電源模塊為其供電；所述輔助電源模塊與弧壓電源模塊之間的切換通過(guò)所述電源切換單元進(jìn)行切換；
[0008]所述電機(jī)調(diào)速模塊實(shí)時(shí)采集焊接機(jī)頭的狀態(tài)信息，從而調(diào)節(jié)焊接機(jī)頭的送絲速度或焊絲熔化速度。
[0009]在一些實(shí)施方式中，所述焊接機(jī)頭包括用于控制焊接機(jī)頭的送絲速度或焊絲熔化速度的印刷電機(jī)；所述控制模塊還包括最小化控制系統(tǒng)和電機(jī)換向單元；所述電機(jī)換向單元包括換向控制單元和換向執(zhí)行單元；
[0010]電機(jī)調(diào)速模塊的輸出信號(hào)作為換向執(zhí)行單兀輸入信號(hào)，換向執(zhí)行單兀受控于換向控制單元將輸入信號(hào)經(jīng)第一線圈開(kāi)關(guān)按特定相序輸出實(shí)現(xiàn)電機(jī)換向功能。
[0011]在一些實(shí)施方式中，所述電機(jī)調(diào)速模塊包括電機(jī)調(diào)速控制電路、PWM控制電路和電機(jī)調(diào)速功率變換單元；
[0012]所述電機(jī)調(diào)速控制電路將印刷電機(jī)的反饋信號(hào)與焊絲熔化速度的設(shè)定信號(hào)通過(guò)差分放大器輸出速度誤差量到所述PWM控制電路；
[0013]所述PWM控制電路將所述速度誤差量轉(zhuǎn)換為PWM信號(hào)輸入到所述電機(jī)調(diào)速功率變換單元從而調(diào)節(jié)印刷電機(jī)的送絲速度或焊絲熔化速度。[0014]在一些實(shí)施方式中，所述電機(jī)調(diào)速功率變換單元包括脈沖驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)工作導(dǎo)通時(shí)間電路和電機(jī)能耗剎車制動(dòng)電路。
[0015]在一些實(shí)施方式中，所述電機(jī)換向單元還包括與所述換向執(zhí)行單元相連的換向保護(hù)網(wǎng)絡(luò)；換向保護(hù)網(wǎng)絡(luò)用于第一線圈開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)換向時(shí)吸收浪涌尖峰電壓和切換期間續(xù)流避免觸點(diǎn)拉弧損壞。
[0016]在一些實(shí)施方式中，所述電源切換單元包括第二線圈開(kāi)關(guān)，通過(guò)第二線圈開(kāi)關(guān)中第二線圈的吸合和斷開(kāi)從而控制第二線圈開(kāi)關(guān)中第二開(kāi)關(guān)的切換，從而實(shí)現(xiàn)輔助電源模塊與弧壓電源模塊之間的切換。
[0017]在一些實(shí)施方式中，所述焊接機(jī)頭還包括齒輪減速箱、四輪送絲總成；所述印刷電機(jī)連接所述齒輪減速箱，所述齒輪減速箱連接所述四輪送絲總成，從而保證穩(wěn)定送絲。
[0018]在一些實(shí)施方式中，所述焊接機(jī)頭還包括焊劑斗、出料管、焊槍桿和集成在焊接機(jī)頭下方的導(dǎo)電裝置；所述導(dǎo)電裝置包括導(dǎo)電桿、導(dǎo)電嘴、出料套、導(dǎo)電板、焊劑漏斗；
[0019]所述焊劑斗通過(guò)出料管連接所述焊劑漏斗；所述焊槍桿連接所述導(dǎo)電桿，所述導(dǎo)電嘴通過(guò)導(dǎo)電嘴座設(shè)置在導(dǎo)電桿端部，所述導(dǎo)電板設(shè)置在導(dǎo)電桿上部，所述出料套設(shè)置在所述導(dǎo)電嘴端部；所述出料管與焊劑漏斗的連接處采用可拆卸式連接。
[0020]從上面所述可以看出，本發(fā)明提供的弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置，實(shí)現(xiàn)電弧狀態(tài)精確采樣，準(zhǔn)確控制焊絲熔化和焊絲送進(jìn)狀態(tài)，保證焊絲熔化和焊絲送進(jìn)速度相等，同時(shí)不受焊接材料變化、焊絲直徑變化、焊絲干伸長(zhǎng)變化、焊接保護(hù)氣體變化等外部焊接條件變化而變化；此外，所述弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置工作電壓為電弧電壓，無(wú)須額外提供單獨(dú)電源，降低了控制系統(tǒng)電源功耗、提高了焊接電纜長(zhǎng)度適應(yīng)能力，降低了操作難度、提高了焊接質(zhì)量。
[0021]進(jìn)一步的，通過(guò)將電源控制模塊設(shè)置為輔助電源結(jié)合電弧電壓作為系統(tǒng)的工作電壓，焊接過(guò)程未開(kāi)始之前由輔助電源提供系統(tǒng)工作電源可以完成焊接機(jī)頭顯示及上下送絲等功能完成焊接前焊絲端頭位置調(diào)整和焊接狀態(tài)檢測(cè)，當(dāng)焊接過(guò)程開(kāi)始通過(guò)相關(guān)電路自動(dòng)切換工作電壓為電弧電壓；從而實(shí)現(xiàn)了雙電源工作及雙電源無(wú)縫自動(dòng)切換。
[0022]較佳的，電機(jī)調(diào)速模塊采用PWM控制技術(shù)調(diào)整印刷電機(jī)輸入電樞電壓從而改變送絲速度，滿足焊接過(guò)程穩(wěn)定要求；同時(shí)，實(shí)時(shí)采集電弧電壓和電弧狀態(tài)，調(diào)節(jié)印刷電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化從而改變送絲速度或焊絲熔化速度而調(diào)整電弧弧長(zhǎng)在正常工作范圍，實(shí)現(xiàn)等弧長(zhǎng)、等熔深焊接過(guò)程。
[0023]進(jìn)一步的，基于PIC16F716單片機(jī)的控制模塊包括硬件系統(tǒng)和嵌入軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)送絲、點(diǎn)動(dòng)抽絲、焊接啟動(dòng)、焊接停止等過(guò)程控制，同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)短路回抽冷引弧或非短路慢送絲熱引弧自動(dòng)識(shí)別，實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程結(jié)束時(shí)返燒回抽消球等，此外還會(huì)完成焊接電源啟動(dòng)停止和焊接參數(shù)自動(dòng)設(shè)定，匹配自動(dòng)氣體保護(hù)焊接時(shí)還具備控制氣體等功能。
[0024]較佳的，本發(fā)明所提供的弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置，所采用的的印刷電機(jī)為印刷繞組電機(jī)，此外印刷繞組電機(jī)模塊還包括齒輪減速箱和四輪送絲總成，滿足Φ 1.6-6.0實(shí)芯金屬焊絲或者藥芯焊絲的使用，送絲速度范圍0.2m/min-6.0m/min。本發(fā)明實(shí)施例中的送絲機(jī)構(gòu)力矩要求200匪，因此印刷電機(jī)的功率增加至110W-150W，齒輪減速箱的減速機(jī)構(gòu)由單級(jí)減速變成了多級(jí)減速。進(jìn)一步的，還改進(jìn)了集成在焊接機(jī)頭下方的導(dǎo)電裝置，使得所述弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置適用于自動(dòng)熔化極埋弧焊或自動(dòng)氣體保護(hù)焊(該功能切換只需將焊劑輸送部分更換成保護(hù)氣體輸送裝置即可，也可以將二者集成在一起實(shí)現(xiàn)兩種功能兼容)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本發(fā)明提供的弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)模塊示意圖；
[0026]圖2為本發(fā)明提供的弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置實(shí)施例中控制模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為本發(fā)明提供的弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置實(shí)施例中電源控制模塊的結(jié)構(gòu)豐旲塊不意圖；
[0028]圖4為本發(fā)明提供的弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置實(shí)施例中電機(jī)調(diào)速模塊中的電機(jī)調(diào)速控制電路的電路結(jié)構(gòu)不意圖；
[0029]圖5為本發(fā)明提供的弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置實(shí)施例中電機(jī)調(diào)速模塊中的電機(jī)調(diào)速功率變換單元的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖6為本發(fā)明提供的弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置實(shí)施例所應(yīng)用的弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接小車的行走驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖7為本發(fā)明提供的弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置實(shí)施例所應(yīng)用的弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接小車的行走速度條件運(yùn)算單元的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖8為本發(fā)明提供的弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置實(shí)施例所應(yīng)用的弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接小車的行走電機(jī)調(diào)速主回路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖9為本發(fā)明提供的弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置實(shí)施例中焊接機(jī)頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖10為本發(fā)明提供的弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置實(shí)施例中焊接機(jī)頭的送絲部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0036]需要說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是為了區(qū)分兩個(gè)相同名稱非相同的實(shí)體或者非相同的參量，可見(jiàn)“第一” “第二”僅為了表述的方便，不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定，后續(xù)實(shí)施例對(duì)此不再一一說(shuō)明。
[0037]參照附圖1，為本發(fā)明提供的弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)模塊示意圖。
[0038]所述弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置，包括焊接機(jī)頭100和控制模塊200 ；
[0039]所述控制模塊200包括電源控制模塊206和電機(jī)調(diào)速模塊201 ；
[0040]所述電源控制模塊206包括輔助電源模塊、弧壓電源模塊和電源切換單元(參照附圖3);當(dāng)焊接機(jī)頭100處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，采用輔助電源模塊為其供電；當(dāng)焊接機(jī)頭100開(kāi)始工作時(shí)，切斷輔助電源模塊并采用弧壓電源模塊為其供電；所述輔助電源模塊與弧壓電源模塊之間的切換通過(guò)所述電源切換單元進(jìn)行切換；
[0041]所述電機(jī)調(diào)速模塊201實(shí)時(shí)采集焊接機(jī)頭100的狀態(tài)信息，從而調(diào)節(jié)焊接機(jī)頭100的送絲速度或焊絲熔化速度。
[0042]參照附圖2，為本發(fā)明提供的弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置實(shí)施例中控制模塊的電路結(jié)構(gòu)不意圖。
[0043]進(jìn)一步的，結(jié)合附圖1，所述焊接機(jī)頭100包括用于控制焊接機(jī)頭100的送絲速度或焊絲熔化速度的印刷電機(jī)102 ;所述控制模塊200還包括最小化控制系統(tǒng)203和電機(jī)換向單元202 ;所述電機(jī)換向單元202包括換向控制單元和換向執(zhí)行單元；
[0044]電機(jī)調(diào)速模塊201的輸出信號(hào)作為換向執(zhí)行單兀輸入信號(hào),換向執(zhí)行單兀受控于換向控制單元將輸入信號(hào)經(jīng)第一線圈開(kāi)關(guān)Kl按特定相序輸出實(shí)現(xiàn)電機(jī)換向功能。
[0045]可選的，所述電機(jī)換向單元202還包括與所述換向執(zhí)行單元相連的換向保護(hù)網(wǎng)絡(luò)；換向保護(hù)網(wǎng)絡(luò)用于第一線圈開(kāi)關(guān)Ki的觸點(diǎn)換向時(shí)吸收浪涌尖峰電壓和切換期間續(xù)流避免觸點(diǎn)拉弧損壞。
[0046]進(jìn)一步的，結(jié)合附圖1和附圖2，所述控制模塊還包括遠(yuǎn)程通訊模塊204、電源小車啟動(dòng)單元205、送絲機(jī)啟動(dòng)單元207和操作界面208。
[0047]所述最小化控制系統(tǒng)203包括單片機(jī)(型號(hào)為PIC16F716)N1、由電阻R10、電容C3和電容C6構(gòu)成的上電復(fù)位電路、由晶體振蕩器Gl、電容C16和電容C17構(gòu)成的時(shí)鐘電路。
[0048]所述電機(jī)換向單元202包括換向控制單元、換向執(zhí)行單元和換向保護(hù)單元；電機(jī)調(diào)速模塊201的輸出信號(hào)作為所述換向執(zhí)行單元的輸入信號(hào)，所述換向執(zhí)行單元受控于所述換向控制單元將輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)第一線圈開(kāi)關(guān)Kl按特定相序輸出實(shí)現(xiàn)電機(jī)換向功能。具體地，當(dāng)單片機(jī)NI輸出電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向信號(hào)為I時(shí)，信號(hào)經(jīng)過(guò)電阻R13、電容C11，將三極管VT3開(kāi)通,第一線圈開(kāi)關(guān)Kl的第一線圈吸合,第一線圈開(kāi)關(guān)Kl的觸點(diǎn)3和觸點(diǎn)5以及第一線圈開(kāi)關(guān)Kl的觸點(diǎn)4和觸點(diǎn)6分別接通，從而完成印刷電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)；當(dāng)單片機(jī)NI輸出電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向信號(hào)為O時(shí)，信號(hào)經(jīng)過(guò)電阻R13、電容C11，將三極管VT3關(guān)閉，第一線圈開(kāi)關(guān)Kl的第一線圈斷開(kāi)，第一線圈開(kāi)關(guān)Kl的觸點(diǎn)I和觸點(diǎn)5以及第一線圈開(kāi)關(guān)Kl的觸點(diǎn)2和觸點(diǎn)6分別接通，從而完成印刷電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)；所述換向保護(hù)網(wǎng)絡(luò)用于第一線圈開(kāi)關(guān)Kl的觸點(diǎn)在換向時(shí)吸收浪涌尖峰電壓和第一線圈開(kāi)關(guān)Kl的觸點(diǎn)在切換期間續(xù)流避免觸點(diǎn)拉弧損壞。
[0049]所述遠(yuǎn)程通訊模塊204 (其在附圖2中的附圖標(biāo)記為Ml)采用電力載波專用模塊組成。所述電源小車啟動(dòng)單元205控制弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置實(shí)施例所應(yīng)用的弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接小車啟動(dòng)和系統(tǒng)電源啟動(dòng)。所述操作界面208包括啟動(dòng)、停止、送絲、抽絲以及各種焊接參數(shù)設(shè)定(起弧電流、起弧時(shí)間、收弧電流、收弧時(shí)間、焊接電流等)。所述送絲機(jī)啟動(dòng)單元207在焊接系統(tǒng)完成啟動(dòng)后按時(shí)序要求給出送絲機(jī)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)信號(hào)；所述送絲機(jī)啟動(dòng)單元207中由電阻R3、電容C15、三極管VT1、和第三線圈開(kāi)關(guān)K3構(gòu)成控制，當(dāng)啟動(dòng)信號(hào)或者送絲、抽絲信號(hào)有效時(shí)，單片機(jī)NI輸出高信號(hào)(FEEDER-0N)，三極管VTl導(dǎo)通，第三線圈開(kāi)關(guān)K3的第三線圈吸合，第三線圈開(kāi)關(guān)K3的觸點(diǎn)18和觸點(diǎn)20以及第三線圈開(kāi)關(guān)K3的觸點(diǎn)23和觸點(diǎn)21分別閉合接通，這兩組觸點(diǎn)分別用于印刷電機(jī)(也為送絲電機(jī))啟動(dòng)和雙電機(jī)(印刷電機(jī)和小車的行走電機(jī))驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)控制備用。
[0050]參照附圖3，為本發(fā)明提供的弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置實(shí)施例中電源控制模塊的結(jié)構(gòu)模塊示意圖。
[0051]較佳的，結(jié)合附圖1和附圖2，所述輔助電源模塊及電源切換單元提供焊接設(shè)備(包括焊接機(jī)頭及弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接小車)未啟動(dòng)之前控制系統(tǒng)(包括控制模塊200)必須使用的電源，并且在電源啟動(dòng)完成后自動(dòng)切斷輔助電源模塊提供的輔助電源。進(jìn)一步的，所述電源切換單元包括第二線圈開(kāi)關(guān)K2，通過(guò)第二線圈開(kāi)關(guān)K2中第二線圈的吸合和斷開(kāi)從而控制第二線圈開(kāi)關(guān)K2中第二開(kāi)關(guān)的切換，從而實(shí)現(xiàn)輔助電源模塊與弧壓電源模塊之間的切換。
[0052]進(jìn)一步的，輔助電源模塊提供的輔助電源為AC17.5V交流電或DC24V直流電，經(jīng)過(guò)整流橋VCl整流后，其中一路提供給D⑶C變換單元進(jìn)行電源波形規(guī)范化處理提供后級(jí)控制電源使用，另一路提供給電源切換單元并受控于單片機(jī)NI的電源啟動(dòng)信號(hào)的控制，從而決定是否輸出給印刷電機(jī)(亦即送絲電機(jī))和行走電機(jī)(弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接小車的行走電機(jī))驅(qū)動(dòng)電路使用；具體地，當(dāng)電源未啟動(dòng)之前，第二線圈開(kāi)關(guān)K2的第二線圈吸合，第二線圈開(kāi)關(guān)K2的觸點(diǎn)11和觸點(diǎn)13以及第二線圈開(kāi)關(guān)K2的觸點(diǎn)10和觸點(diǎn)14分別閉合接通，輔助電源正常輸出提供給印刷電機(jī)(亦即送絲電機(jī))和行走電機(jī)(弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接小車的行走電機(jī))驅(qū)動(dòng)電路使用，當(dāng)電源啟動(dòng)后，第二線圈開(kāi)關(guān)K2的第二線圈斷開(kāi)，第二線圈開(kāi)關(guān)K2的觸點(diǎn)11和觸點(diǎn)13以及第二線圈開(kāi)關(guān)K2的觸點(diǎn)10和觸點(diǎn)14分別斷開(kāi)，輔助電源被切斷，印刷電機(jī)(亦即送絲電機(jī))和行走電機(jī)(弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接小車的行走電機(jī))驅(qū)動(dòng)電路電源轉(zhuǎn)由電弧電壓提供。
[0053]參照附圖4和附圖5，分別為本發(fā)明提供的弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置實(shí)施例中電機(jī)調(diào)速模塊中的電機(jī)調(diào)速控制電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖和電機(jī)調(diào)速模塊中的電機(jī)調(diào)速功率變換單元的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0054]較佳的，結(jié)合附圖1和附圖2，所述電機(jī)調(diào)速模塊201包括電機(jī)調(diào)速控制電路、PWM控制電路和電機(jī)調(diào)速功率變換單元；
[0055]所述電機(jī)調(diào)速控制電路將印刷電機(jī)的反饋信號(hào)與焊絲熔化速度的設(shè)定信號(hào)通過(guò)差分放大器輸出速度誤差量到所述PWM控制電路；
[0056]所述PWM控制電路將所述速度誤差量轉(zhuǎn)換為PWM信號(hào)輸入到所述電機(jī)調(diào)速功率變換單元從而調(diào)節(jié)印刷電機(jī)的送絲速度或焊絲熔化速度。
[0057]參照附圖4并結(jié)合附圖1和附圖2，圖中反饋信號(hào)由印刷電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)(送絲速度信號(hào))模塊提供，圖中設(shè)定信號(hào)由焊接小車的操作面板將熔化速度傳感隔離單元輸出電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)分壓提供；反饋信號(hào)經(jīng)過(guò)由二極管CR13、電阻R2、電容Cl組成的嵌位消噪電路并傳遞給電阻R5和電阻R4進(jìn)行信號(hào)分壓，分壓信號(hào)經(jīng)運(yùn)算放大器N3D、電阻R7、電容C2、電阻R6構(gòu)成PI調(diào)節(jié)電路進(jìn)行比例積分運(yùn)算，滿足信號(hào)動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求，PI輸出結(jié)果經(jīng)由電阻R8、電容C4構(gòu)成RC電路整形傳遞給差分放大器；設(shè)定信號(hào)經(jīng)二極管CR18嵌位電路并經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器N3B7、電阻R12、電阻R9和電阻Rll構(gòu)成比例運(yùn)算電路進(jìn)行信號(hào)比率規(guī)范，規(guī)范后的信號(hào)傳遞給差分放大器。
[0058]差分放大器輸出的速度誤差量Λ V提供給PWM控制電路影響輸出脈寬占空比D，輸出脈寬控制功率模塊導(dǎo)通占空比，Um=U*D，U為電弧電壓，D為輸出占空比，Um為電機(jī)工作電壓，Um的高低影響電機(jī)轉(zhuǎn)速,從而決定送絲速度的快慢。
[0059]較佳的，參照附圖5并結(jié)合附圖1和附圖2，所述電機(jī)調(diào)速功率變換單元包括脈沖驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)工作導(dǎo)通時(shí)間電路和電機(jī)能耗剎車制動(dòng)電路。
[0060]具體地，D⑶C電源模塊M2為D⑶C隔離單元，為驅(qū)動(dòng)脈沖隔離單元N2提供隔離電源；圖中ECDC電源模塊M2、電容C5、電阻R18、電容C8和驅(qū)動(dòng)脈沖隔離單元N2構(gòu)成脈沖驅(qū)動(dòng)電路，PWM信號(hào)來(lái)自上述PWM控制電路；二極管CR7、電阻R16、電阻R17和二極管CR5決定場(chǎng)效應(yīng)晶體管Ql的開(kāi)通、關(guān)斷速度，場(chǎng)效應(yīng)晶體管Ql用于控制印刷電機(jī)工作導(dǎo)通時(shí)間(決定印刷電機(jī)轉(zhuǎn)速)；電阻R14、場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q2、電容C7、二極管CR9和電阻R19構(gòu)成電機(jī)能耗剎車制動(dòng)電路，防止電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)機(jī)械慣性導(dǎo)致粘絲。二極管CR3為電機(jī)續(xù)流單元，完成印刷電機(jī)在沒(méi)有脈沖電壓通過(guò)時(shí)進(jìn)行續(xù)流。
[0061]參照附圖6，為本發(fā)明提供的弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置實(shí)施例所應(yīng)用的弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接小車的行走驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0062]本發(fā)明提供的弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置實(shí)施例其主要應(yīng)用環(huán)境之一為弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接小車；所述焊接小車的焊接核心結(jié)構(gòu)為所述弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置，此外，其還包括用于推進(jìn)弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置行走的小車行走機(jī)構(gòu)。
[0063]所述利用電弧電壓為工作電壓的焊接小車驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)包括脈沖發(fā)生單元、寬范圍DCDC、PI模塊、行走速度設(shè)定、行走速度反饋、電機(jī)(行走電機(jī))調(diào)速主回路、啟動(dòng)信號(hào)監(jiān)控單元、電機(jī)(行走電機(jī))過(guò)流保護(hù)單元、PWM驅(qū)動(dòng)隔離單元；其中脈沖發(fā)生單元包括PWM調(diào)制器、時(shí)基電路、阻抗補(bǔ)償?shù)入娐贰?br> [0064]參照附圖7，為本發(fā)明提供的弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置實(shí)施例所應(yīng)用的弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接小車的行走速度條件運(yùn)算單元的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0065]所述行走速度調(diào)節(jié)運(yùn)算單元由行走速度設(shè)定單元、行走速度反饋單元、PI調(diào)節(jié)模塊組成。
[0066]所述行走速度設(shè)定單元由可調(diào)電阻RP1、電容C26、二極管CR8、電阻R25和電阻R26組成，其工作原理是可調(diào)電阻RPl分壓信號(hào)經(jīng)電容C26消噪后經(jīng)嵌位二極管CR8防止設(shè)定信號(hào)或干擾信號(hào)超過(guò)VCC導(dǎo)致PI調(diào)節(jié)模塊損壞，電阻R25和電阻R26分壓用于修正運(yùn)算比例保證設(shè)定信號(hào)和反饋信號(hào)1:1的關(guān)系；PI調(diào)節(jié)模塊由運(yùn)算放大器N1A、電阻R28和電容C27組成，依據(jù)不同調(diào)整動(dòng)態(tài)和比例放大倍數(shù)要求可以調(diào)整R28*C27的組合時(shí)間常數(shù)來(lái)保證。當(dāng)設(shè)定信號(hào)超過(guò)反饋信號(hào)時(shí)，表明行走速度偏慢，PI調(diào)節(jié)模塊調(diào)節(jié)誤差量輸出為高，此信號(hào)要求PWM調(diào)制器輸出脈寬變寬，行走電機(jī)電樞電壓變高，行走電機(jī)轉(zhuǎn)速變快，行走速度變快；當(dāng)反饋信號(hào)超過(guò)設(shè)定信號(hào)時(shí)，表明行走速度偏快，PI調(diào)節(jié)模塊調(diào)節(jié)誤差量輸出為低，此信號(hào)要求PWM調(diào)制器輸出脈寬變窄，行走電機(jī)電樞電壓變低，行走電機(jī)轉(zhuǎn)速變慢，行走速度變慢。
[0067]參照附圖8，為本發(fā)明提供的弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置實(shí)施例所應(yīng)用的弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接小車的行走電機(jī)調(diào)速主回路的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0068]所述行走電機(jī)調(diào)速主回路包括電弧電壓極性自適應(yīng)電路、儲(chǔ)能單元、驅(qū)動(dòng)脈沖開(kāi)關(guān)速度控制電路、電機(jī)調(diào)速功率放大電路、續(xù)流電路。
[0069]所述電弧電壓極性自適應(yīng)電路通過(guò)整流橋VC2實(shí)現(xiàn)，無(wú)論輸入信號(hào)是直流正接(DCSP )還是直流反接(DCRP )始終能夠保證輸出信號(hào)相序正確，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別和自適應(yīng)電弧電壓極性；所述電機(jī)調(diào)速模塊201可通過(guò)此電路實(shí)時(shí)采集電弧電壓，從而調(diào)節(jié)所述印刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
[0070]所述儲(chǔ)能單元由電阻C19和壓敏電阻RVl組成實(shí)現(xiàn)電弧電壓濾波儲(chǔ)能的作用，保證焊接過(guò)程瞬間短路，控制電路正常工作；脈沖開(kāi)關(guān)速度電路由電阻R22、二極管CR4、電阻R20和二極管CR3組成，實(shí)現(xiàn)慢開(kāi)快關(guān)降低場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q3的開(kāi)關(guān)瞬耗；功率放大電路由場(chǎng)效應(yīng)晶體管Ql組成，當(dāng)輸入脈沖信號(hào)為高時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)晶體管Ql導(dǎo)通，電弧電壓允許通過(guò)，馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，電樞電壓上升，當(dāng)輸入脈沖信號(hào)為低時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)晶體管Ql截止，電弧電壓不允許通過(guò)，馬達(dá)依賴二極管CR6續(xù)流繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，電樞電壓下降；續(xù)流電路由二極管CR6組成，實(shí)現(xiàn)行走電機(jī)在脈沖電壓休止期間提供行走電機(jī)寄生電感續(xù)流通路。
[0071]參照附圖9，為本發(fā)明提供的弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置實(shí)施例中焊接機(jī)頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0072]所述焊接機(jī)頭100包括印刷電機(jī)102、齒輪減速箱103、四輪送絲總成104 ;所述印刷電機(jī)102連接所述齒輪減速箱103，所述齒輪減速箱103連接所述四輪送絲總成104，從
而保證穩(wěn)定送絲。
[0073]進(jìn)一步的，所述焊接機(jī)頭100還包括焊劑斗107、出料管113、焊槍桿301和集成在焊接機(jī)頭下方的導(dǎo)電裝置；所述導(dǎo)電裝置包括導(dǎo)電桿303、導(dǎo)電嘴座305、導(dǎo)電嘴306、出料套307、導(dǎo)電板302、焊劑漏斗304。進(jìn)一步，參照附圖10，為本發(fā)明提供的弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置實(shí)施例中焊接機(jī)頭的送絲部分的結(jié)構(gòu)示意圖；所述送絲部分包括齒輪116、圓柱銷117、送絲輪118、齒輪罩119、送絲輪軸120、托架121、防護(hù)板122、含油墊圈123、含油軸承124和125、滾花螺釘126。
[0074]所述焊劑斗107通過(guò)出料管113連接所述焊劑漏斗304 ;所述焊槍桿301連接所述導(dǎo)電桿303,所述導(dǎo)電嘴306通過(guò)導(dǎo)電嘴座305設(shè)置在導(dǎo)電桿303端部,所述導(dǎo)電板302設(shè)置在導(dǎo)電桿303上部，所述出料套307設(shè)置在所述導(dǎo)電嘴306端部；所述出料管113與焊劑漏斗304的連接處采用可拆卸式連接，只需在出料管113與焊劑漏斗304的可拆卸式連接部位將焊劑輸送部分更換成保護(hù)氣體輸送裝置即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)熔化極埋弧焊與自動(dòng)氣體保護(hù)焊之間的功能切換，使得所述焊接機(jī)頭可以適應(yīng)自動(dòng)熔化極埋弧焊或自動(dòng)氣體保護(hù)焊；當(dāng)然，也可以將二者集成在一起實(shí)現(xiàn)兩種功能兼容。
[0075]所述導(dǎo)電板302連接所述控制模塊200，并接收控制模塊200發(fā)出的導(dǎo)電信號(hào)，從而控制熔焊速度；此外，所述電弧電壓的采樣也從所述導(dǎo)電板302處采集。
[0076]此外，所述焊接機(jī)頭還包括設(shè)置在四輪送絲總成104附近的校直輪109，設(shè)置在送絲裝置一側(cè)的送絲托架總成110以及壓力調(diào)節(jié)手柄112，設(shè)置在送絲裝置上方的送絲入口嘴106，以及設(shè)置在導(dǎo)電桿303 —側(cè)的指針114。
[0077]從上面所述可以看出，本發(fā)明所提供的弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置，通過(guò)將電源控制模塊設(shè)置為輔助電源結(jié)合電弧電壓作為系統(tǒng)的工作電壓，焊接過(guò)程未開(kāi)始之前由輔助電源提供系統(tǒng)工作電源可以完成焊接機(jī)頭顯示及上下送絲等功能完成焊接前焊絲端頭位置調(diào)整和焊接狀態(tài)檢測(cè)，當(dāng)焊接過(guò)程開(kāi)始通過(guò)相關(guān)電路自動(dòng)切換工作電壓為電弧電壓；從而實(shí)現(xiàn)了雙電源工作及雙電源無(wú)縫自動(dòng)切換。
[0078]進(jìn)一步的，電機(jī)調(diào)速模塊采用PWM控制技術(shù)調(diào)整印刷電機(jī)輸入電樞電壓從而改變送絲速度，滿足焊接過(guò)程穩(wěn)定要求；同時(shí)，實(shí)時(shí)采集電弧電壓和電弧狀態(tài)，調(diào)節(jié)印刷電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化從而改變送絲速度或焊絲熔化速度而調(diào)整電弧弧長(zhǎng)在正常工作范圍，實(shí)現(xiàn)等弧長(zhǎng)、等熔深焊接過(guò)程。
[0079]較佳的，基于PIC16F716單片機(jī)的控制模塊包括硬件系統(tǒng)和嵌入軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)送絲、點(diǎn)動(dòng)抽絲、焊接啟動(dòng)、焊接停止等過(guò)程控制，同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)短路回抽冷引弧或非短路慢送絲熱引弧自動(dòng)識(shí)別，實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程結(jié)束時(shí)返燒回抽消球等，此外還會(huì)完成焊接電源啟動(dòng)停止和焊接參數(shù)自動(dòng)設(shè)定，匹配自動(dòng)氣體保護(hù)焊接時(shí)還具備控制氣體等功能。
[0080]本發(fā)明所提供的弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置，所采用的的印刷電機(jī)為印刷繞組電機(jī)，此外印刷繞組電機(jī)模塊還包括齒輪減速箱和四輪送絲總成，滿足Φ 1.6-6.0實(shí)芯金屬焊絲或者藥芯焊絲的使用，送絲速度范圍0.2m/min-6.0m/min。本發(fā)明實(shí)施例中的送絲機(jī)構(gòu)力矩要求200匪，因此印刷電機(jī)的功率增加至110W-150W，齒輪減速箱的減速機(jī)構(gòu)由單級(jí)減速變成了多級(jí)減速。進(jìn)一步的，還改進(jìn)了集成在焊接機(jī)頭下方的導(dǎo)電裝置，使得所述弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置適用于自動(dòng)熔化極埋弧焊或自動(dòng)氣體保護(hù)焊(該功能切換只需將焊劑輸送部分更換成保護(hù)氣體輸送裝置即可，也可以將二者集成在一起實(shí)現(xiàn)兩種功能兼容)。
[0081]所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種弧壓感應(yīng)自動(dòng)焊接機(jī)頭裝置，其特征在于，包括焊接機(jī)頭和控制模塊； 所述控制模塊包括電源控制模塊和電機(jī)調(diào)速模塊； 所述電源控制模塊包括輔助電源模塊、弧壓電源模塊和電源切換單元；當(dāng)焊接機(jī)頭處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，采用輔助電源模塊為其供電；當(dāng)焊接機(jī)頭開(kāi)始工作時(shí)，切斷輔助電源模塊并采用弧壓電源模塊為其供電；所述輔助電源模塊與弧壓電源模塊之間的切換通過(guò)所述電源切換單元進(jìn)行切換； 所述電機(jī)調(diào)速模塊實(shí)時(shí)采集焊接機(jī)頭的狀態(tài)信息，從而調(diào)節(jié)焊接機(jī)頭的送絲速度或焊絲熔化速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述焊接機(jī)頭包括用于控制焊接機(jī)頭的送絲速度或焊絲熔化速度的印刷電機(jī)；所述控制模塊還包括最小化控制系統(tǒng)和電機(jī)換向單元；所述電機(jī)換向單元包括換向控制單元和換向執(zhí)行單元； 電機(jī)調(diào)速模塊的輸出信號(hào)作為換向執(zhí)行單元輸入信號(hào)，換向執(zhí)行單元受控于換向控制單元將輸入信號(hào)經(jīng)第一線圈開(kāi)關(guān)按特定相序輸出實(shí)現(xiàn)電機(jī)換向功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述電機(jī)調(diào)速模塊包括電機(jī)調(diào)速控制電路、PWM控制電路和電機(jī)調(diào)速功率變換單元； 所述電機(jī)調(diào)速控制電路將印刷電機(jī)的反饋信號(hào)與焊絲熔化速度的設(shè)定信號(hào)通過(guò)差分放大器輸出速度誤差量到所述PWM控制電路； 所述PWM控制電路將所述速度誤差量轉(zhuǎn)換為PWM信號(hào)輸入到所述電機(jī)調(diào)速功率變換單元從而調(diào)節(jié)印刷電機(jī)的送絲速度或焊絲熔化速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述電機(jī)調(diào)速功率變換單元包括脈沖驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)工作導(dǎo)通時(shí)間電路和電機(jī)能耗剎車制動(dòng)電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述電機(jī)換向單元還包括與所述換向執(zhí)行單元相連的換向保護(hù)網(wǎng)絡(luò)；換向保護(hù)網(wǎng)絡(luò)用于第一線圈開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)換向時(shí)吸收浪涌尖峰電壓和切換期間續(xù)流避免觸點(diǎn)拉弧損壞。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電源切換單元包括第二線圈開(kāi)關(guān)，通過(guò)第二線圈開(kāi)關(guān)中第二線圈的吸合和斷開(kāi)從而控制第二線圈開(kāi)關(guān)中第二開(kāi)關(guān)的切換，從而實(shí)現(xiàn)輔助電源模塊與弧壓電源模塊之間的切換。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述焊接機(jī)頭還包括齒輪減速箱、四輪送絲總成；所述印刷電機(jī)連接所述齒輪減速箱，所述齒輪減速箱連接所述四輪送絲總成，從而保證穩(wěn)定送絲。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述焊接機(jī)頭還包括焊劑斗、出料管、焊槍桿和集成在焊接機(jī)頭下方的導(dǎo)電裝置；所述導(dǎo)電裝置包括導(dǎo)電桿、導(dǎo)電嘴、出料套、導(dǎo)電板、焊劑漏斗； 所述焊劑斗通過(guò)出料管連接所述焊劑漏斗；所述焊槍桿連接所述導(dǎo)電桿，所述導(dǎo)電嘴通過(guò)導(dǎo)電嘴座設(shè)置在導(dǎo)電桿端部，所述導(dǎo)電板設(shè)置在導(dǎo)電桿上部，所述出料套設(shè)置在所述導(dǎo)電嘴端部；所述出料管與焊劑漏斗的連接處采用可拆卸式連接。
【文檔編號(hào)】B23K9/26GK103801798SQ201410078813
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2014年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月5日
【發(fā)明者】羅建坤 申請(qǐng)人:羅建坤