專利名稱:熔化極型脈沖電弧焊機(jī)的制作方法
本發(fā)明涉及一種熔化極脈沖電弧焊機(jī)，在焊接中以含有惰性氣體為主要成分的氣體對(duì)焊件進(jìn)行保護(hù)，并且對(duì)焊件連續(xù)饋送可熔化電焊絲(以下簡(jiǎn)稱焊絲)，其中對(duì)焊機(jī)輸出的焊接電壓進(jìn)行控制以使焊絲在脈沖焊接電流的條件下以噴射的形式過渡到焊件上，這種方法以下簡(jiǎn)稱“MIG(惰性氣體保護(hù)金屬)脈沖焊接法”。
在常規(guī)的MIG脈沖焊接中利用脈沖電流將焊絲金屬熔化而保證在噴射狀態(tài)下過渡到金屬焊件上，所以與利用恒定的直流進(jìn)行的所謂普通的MIG弧焊法具有許多不同的特點(diǎn)。其最大的不同之一即為，當(dāng)焊接電流較低時(shí)，在普通的MIG焊接法中，短路和發(fā)弧交替地起作用，而在MIG脈沖焊接法中，熔融的焊絲金屬可以在噴射的形式下過渡到金屬焊件上，噴射過渡與短路過渡相比較在所產(chǎn)生的飛濺方面有很大的不同，即與正常短路過渡的弧焊相比，在噴射過渡的形態(tài)中飛濺被顯著地降低，這是MIG焊接方法中極大的特點(diǎn)之一。同時(shí)，在MIG脈沖弧焊法中，短路發(fā)生在焊絲與金屬焊件之間，這時(shí)弧電壓被整定到低電平以降低弧長(zhǎng)，但是，如果在這種情況下弧電壓整定的過低，則短路將更頻繁地發(fā)生，于是所不期望的飛濺即將增加到常規(guī)的MIG焊接法所產(chǎn)生的同樣程度，另一方面，如果弧電壓整定到較高電平以便增加弧長(zhǎng)，則在焊絲與金屬焊件間發(fā)生的短路就被減少，但是，電弧將可能不穩(wěn)定，因此，在所期望的位置上將無電弧產(chǎn)生，不能獲得滿意的焊接。
圖1曲線表示當(dāng)送絲速率為6.3M/mm，(焊絲直徑為1.2mm)時(shí)的焊接電弧電壓和短路頻率之間的關(guān)系，從曲線可看出短路頻率隨著電弧電壓的下降而急速增大，而且在弧電壓為24V或高于此值時(shí)將無短路發(fā)生。
圖2曲線表明在如圖1所說的同樣焊接條件下的焊接弧電壓與發(fā)生的飛濺量間的關(guān)系，從圖可見所發(fā)生的飛濺量隨焊接弧電壓的下降而增大，也即，隨短路頻率的增加而增加，并在焊接弧電壓為24V及以上時(shí)沒有短路發(fā)生也就幾乎不產(chǎn)生飛濺。詳細(xì)試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，當(dāng)焊接弧電壓上升到24V或更高時(shí)，所不期望的焊接缺陷(例如咬邊)，將隨焊接速度的增大而出現(xiàn)。另一方面，當(dāng)焊接弧電壓處于較低電平時(shí)，甚至在較高的焊接速度下也不致發(fā)生任何咬邊現(xiàn)象，但是飛濺卻不期望地增加了，因此也發(fā)現(xiàn)當(dāng)電弧電壓處于23±0.5V范圍內(nèi)時(shí)，如圖1所示，短路次數(shù)不大于20次/Sec，而且所產(chǎn)生的飛濺量較小，由此而有可能得到最滿意的焊接，在這種情況下的電弧長(zhǎng)度約為4mm。
如上所述，在MIG脈沖焊接的條件下證明出它的特性是十分有限的，從圖1和2所說明的例子來看，焊接弧電壓只有約1V的容限。再者，合適的電壓值在很大程度上決定于焊接位置、連接形式、氣體種類以及其它焊接工作條件;至于焊接形式，例如對(duì)輪廓焊接其最佳電壓值就比對(duì)接平焊約低0.5V。
如上所述可見MIG脈沖焊接方法事實(shí)上不僅是合適的電壓受一定條件的限制，而有效焊接條件也依賴于焊接的工作情況，所以在進(jìn)行焊接工作中遇到極大的困難，而且在現(xiàn)場(chǎng)焊接操作中就更成問題了。
本發(fā)明試圖解決上述問題，其中目的之一便是提供一個(gè)裝置，它能使電弧長(zhǎng)度永遠(yuǎn)被調(diào)整到一個(gè)合適的數(shù)值。
按照本發(fā)明做成的熔化極型脈沖弧焊機(jī)，其在規(guī)定的時(shí)間間隔(以下稱之為規(guī)范時(shí)間)內(nèi)把在焊接運(yùn)行中發(fā)生在電焊絲與金屬焊件之間的短路次數(shù)檢測(cè)出來，并依據(jù)此短路檢測(cè)的結(jié)果信號(hào)去調(diào)節(jié)焊接弧電壓，由此控制焊接輸出，而當(dāng)nd＝(ns-n)＞0成立時(shí)，則焊接弧電壓即隨此差值nd而減小;且當(dāng)n-ns＞0成立時(shí)，焊接弧電壓即隨差值nd而增大，并由此去控制焊接輸出。式中ns代表予整定的短路次數(shù)，n為在規(guī)范時(shí)間內(nèi)檢測(cè)出的短路次數(shù)，nd為兩者間的差值。
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的上述各目的、特性和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖1曲線表明焊接電弧電壓與短路頻率間的關(guān)系;
圖2曲線表明焊接電弧電壓與飛濺產(chǎn)生量間的關(guān)系;
圖3為說明本發(fā)明的焊機(jī)運(yùn)行的流程圖;
圖4方框圖表明本發(fā)明焊機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的方框圖;
圖5為圖4的電路所產(chǎn)生的輸出電壓波形圖;
圖6方框圖表明典型化的電路結(jié)構(gòu)，其中，把在圖4中放大控制電路14代之以升降放大控制電路26，該電路的放大倍數(shù)根據(jù)弧隙電壓的上升或下降而改變;
圖7方框圖說明本發(fā)明焊機(jī)中包括一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的實(shí)施例構(gòu)造;
為了解釋本發(fā)明焊機(jī)的運(yùn)行，在圖3中列出了一個(gè)流程圖，下面即參照它來說明其運(yùn)行過程。
短路檢測(cè)電平調(diào)節(jié)電路使焊接電弧電壓輸入，并切除焊接電弧電壓上高于予定的產(chǎn)生短路波形的電平部分，然后將此短路波形整形得到一個(gè)短路(檢測(cè))脈沖。計(jì)數(shù)在規(guī)范時(shí)間Ts內(nèi)的該短路脈沖數(shù)目n，然后得到n與予定脈沖ns之間的差值nd;若n-ns＞0成立，代表脈沖差值的nd進(jìn)入到上行計(jì)數(shù)器，同時(shí)，若ns-n＞0成立，則代表脈沖差值的nd進(jìn)入到下行計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器的數(shù)字輸出通過D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬值，對(duì)模擬值進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后的模擬輸出與輸出指令信號(hào)比較，以便對(duì)焊機(jī)產(chǎn)生一個(gè)偏移輸出信號(hào)，由此去控制焊機(jī)的輸出。
圖4所示的方框圖表示本發(fā)明焊機(jī)的結(jié)構(gòu)實(shí)例，標(biāo)號(hào)1指示短路檢測(cè)器電路，標(biāo)號(hào)2為短路檢測(cè)電平調(diào)節(jié)電路，標(biāo)號(hào)3為波形整形電路，標(biāo)號(hào)4為下行計(jì)數(shù)器，標(biāo)號(hào)5為上行計(jì)數(shù)器，標(biāo)號(hào)6為予定值ns整定電路，標(biāo)號(hào)7為規(guī)范時(shí)間整定電路，標(biāo)號(hào)8、9為鎖存電路，標(biāo)號(hào)10為比較器，標(biāo)號(hào)11為脈沖發(fā)生器，標(biāo)號(hào)12為上-下行計(jì)數(shù)器，標(biāo)號(hào)13為D/A轉(zhuǎn)換器，標(biāo)號(hào)14為放大控制電路，標(biāo)號(hào)15為偏移輸出電路，標(biāo)號(hào)16為輸出指令電壓電路，標(biāo)號(hào)17為鎖存電路的控制信號(hào)發(fā)生器電路，標(biāo)號(hào)18、19分別為反相器電路，標(biāo)號(hào)20、21分別為“與”電路，以及22為時(shí)間調(diào)節(jié)電路。
圖5為圖4電路產(chǎn)生的輸出電壓波形。在圖5中，(a)指示焊接電弧電壓波形，(b)為短路檢測(cè)器電路1的輸出波形，(c)指示電路(檢測(cè))脈沖，(d)為整定規(guī)范時(shí)間的脈沖，(e)指示鎖存電路的控制信號(hào)發(fā)生器電路17的輸出波形，(f)指示鎖存電路的檢測(cè)信號(hào)發(fā)生器電路17輸出波形的反相，以及Va表示焊接電弧電壓。
下面參照?qǐng)D4和圖5解釋本發(fā)明焊機(jī)的電路結(jié)構(gòu)和運(yùn)行。
該短路檢測(cè)電路1包括有電阻器R1，R3和一個(gè)齊納二極管ZD1;如圖5所示的電壓波形Va輸入到此電路即被齊納二極管ZD1切成(A)電平變成(b)所示的波形。
該焊接弧電壓Va的信號(hào)在正常時(shí)是一個(gè)出現(xiàn)在焊炬與被焊金屬件之間的電壓信號(hào);在沒發(fā)生電弧時(shí)，出現(xiàn)的是空載電壓，其值與焊接弧電壓相比甚高，齊納二極管ZD1即工作于防止本發(fā)明的控制電路受過電壓而損壞。短路檢測(cè)電平調(diào)節(jié)電路2包括有電阻器R3、R4和R5，可變電阻器VR1，以及運(yùn)算放大器Ic1、調(diào)節(jié)可變電阻器VR1即能調(diào)整短路檢測(cè)電平，這一操作可用圖5(b)中(B)所示的檢測(cè)電平的調(diào)節(jié)來代表，當(dāng)(b)中檢測(cè)電平B以下的電壓波形加到圖4中的波形形成電路3中時(shí)，就取得如圖5(C)所示的具有恒定脈沖周期和電壓的輸出脈沖波。
這樣一來，凡是短路發(fā)生的部分，每段焊接電弧電壓Va都是一個(gè)脈沖方波，此方波加到下行計(jì)數(shù)器4，予定值ns整定電路6將予定值ns送到下行計(jì)數(shù)器，規(guī)范時(shí)間整定電路7將規(guī)范時(shí)間Ts送到下行計(jì)數(shù)器，為了整定如圖5(d)所示的規(guī)范時(shí)間Ts，即以脈沖之間的間隔Ts代表該規(guī)范時(shí)間，在把圖5(C)所示的短路脈沖加到下行計(jì)數(shù)器4時(shí)，下行計(jì)數(shù)器的輸出即響應(yīng)在規(guī)范時(shí)間內(nèi)發(fā)生的短路脈沖數(shù)n開始從予置數(shù)ns下數(shù)，若短路脈沖數(shù)n小于予置數(shù)ns，即n＜ns，則下行計(jì)數(shù)器4輸出ns-n＝nd，此輸出加到鎖存電路8和9，標(biāo)號(hào)17為鎖存電路的控制信號(hào)發(fā)生器電路，它產(chǎn)生圖5(e)所示的輸出波形，當(dāng)送到鎖存電路8的鎖存信號(hào)(e)處于高電平時(shí)，則鎖存電路8即從計(jì)數(shù)器4輸入一個(gè)短路脈沖信號(hào)，然而，若鎖存信號(hào)(e)處于低電平，則鎖存電路8即將數(shù)據(jù)保存，該鎖存信號(hào)也被通過反相器電路18而加到鎖存電路9，這樣一來即提供了圖5所示的鎖存信號(hào)(f)，該鎖存信號(hào)(e)和(f)是彼此反相的。雖然下行計(jì)數(shù)器4的輸出加到了鎖存器8和9兩者之中，如上所述，在鎖存電路之一輸入了一個(gè)短路脈沖的同時(shí)，則另一鎖存電路除去保持住前一周期的數(shù)據(jù)(在本規(guī)范時(shí)間前取得的)外，不再輸入任一短路脈沖。
下面講個(gè)例子，屬于短路脈數(shù)n大于予定數(shù)ns′的情況，也即關(guān)系式n≥ns成立。
當(dāng)短路脈沖數(shù)n變成等于予定數(shù)ns時(shí)，下行計(jì)數(shù)器的輸出變?yōu)?值。因此，下行計(jì)數(shù)器4的進(jìn)位信號(hào)從高位變到低位，此進(jìn)位信號(hào)通過反相器電路19轉(zhuǎn)變成高位，此高位信號(hào)被加到“與”電路20的A端，而“與”電路20的B端則加到短路脈沖信號(hào)。如此一來，與前述相似，當(dāng)短路脈沖數(shù)n變成等于予定數(shù)ns時(shí)，“與”電路20的A端變成高位，故由此該短路脈沖信號(hào)通過“與”電路20的B端而加到上行計(jì)數(shù)器5，該上行計(jì)數(shù)器也輸入了一個(gè)從規(guī)范時(shí)間電路7來的為確定規(guī)范時(shí)間TS的信號(hào)。上行計(jì)數(shù)器5因此得到的脈沖數(shù)nd＝n-ns，即超過予定脈沖數(shù)ns的那部分。起初上行計(jì)數(shù)器5被置于0位，所以，上行計(jì)數(shù)器5的輸出是nd，該輸出脈沖進(jìn)到鎖存電路8和9中，這樣一來，當(dāng)在規(guī)范時(shí)間TS期內(nèi)產(chǎn)生的短路脈沖數(shù)n比予定脈沖數(shù)ns小時(shí)，則脈沖差數(shù)nd＝ns-n是從下行計(jì)數(shù)器4產(chǎn)生并加到鎖存電路8和9，另一方面，如果在規(guī)范時(shí)間TS期內(nèi)產(chǎn)生的短路脈沖數(shù)n等于或大于予置脈沖數(shù)ns，也即當(dāng)n≥ns關(guān)系成立時(shí)，則此差值nd＝n-ns即從上行計(jì)數(shù)器5產(chǎn)生，并加到鎖存電路8和9。如上述情況，該鎖存電路8和9交替運(yùn)行，所以其中之一有信號(hào)輸入時(shí)，另一個(gè)則保持前一周期中輸入的數(shù)據(jù)nd，就這樣將保持的數(shù)據(jù)加到了比較器10的輸入端A，比較器10的輸入端B則從脈沖發(fā)生器11輸進(jìn)一個(gè)脈沖np，通過它對(duì)兩個(gè)輸入端A和B來的信號(hào)進(jìn)行比較后向“與”電路21的輸入端A輸出，比較器10的輸出一直保持高位，直待加到其輸入端B上的脈沖數(shù)np變成等于加在輸入端A上的脈沖數(shù)nd為止。但是，如果加到比較器10的輸入端B上的脈沖數(shù)np高于脈沖數(shù)nd，則比較器10的輸出變成低位，因?yàn)楸容^器10的輸出是連接到“與”電路的A端，所以一個(gè)等于脈沖數(shù)nd的脈沖np即從脈沖發(fā)生器11通過“與”門21而加到上行計(jì)數(shù)器12。
上-下行計(jì)數(shù)器12的上-下控制端加有下行計(jì)數(shù)器4的進(jìn)位信號(hào);當(dāng)ns-n＞0式成立時(shí)，下行計(jì)數(shù)器4的進(jìn)位信號(hào)是高位，同時(shí)通過反相器電路19而將它轉(zhuǎn)換成低位。當(dāng)此低位信號(hào)加到了上-下行計(jì)數(shù)器12的上-下控制端時(shí)，上-下行計(jì)數(shù)器即工作如一個(gè)下行計(jì)數(shù)器;另一方面，當(dāng)關(guān)系式n-ns≥0成立時(shí)，進(jìn)位信號(hào)是低位，并通過反相器電路19而轉(zhuǎn)換成高位。當(dāng)此高位信號(hào)加到了上-下行計(jì)數(shù)器12的上-下行控制端時(shí)，計(jì)數(shù)器則工作如一個(gè)上行計(jì)數(shù)器。進(jìn)位信號(hào)通過反相器電路19，再經(jīng)過時(shí)限電路22而加到上-下行計(jì)數(shù)器12，因?yàn)閺纳闲杏?jì)數(shù)器4和下行計(jì)數(shù)器5輸出的脈沖nd被暫時(shí)鎖存在鎖存電路8和9中，故脈沖nd加到上行計(jì)數(shù)器12上的時(shí)間與下行計(jì)數(shù)器4中進(jìn)位信號(hào)的作用時(shí)間不吻合，進(jìn)位信號(hào)加上的時(shí)間可以由時(shí)間調(diào)節(jié)電路22進(jìn)行調(diào)節(jié)，上-下行計(jì)數(shù)器12的輸出則加到D/A轉(zhuǎn)換器13上，以致數(shù)字信號(hào)被轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。
當(dāng)關(guān)系式ns-n＞0成立時(shí)，上-下行計(jì)數(shù)器12工作如下行計(jì)數(shù)器，以致上-下行計(jì)數(shù)器12輸出的數(shù)字值按脈沖數(shù)nd＝ns-n的關(guān)系減小。另一方面，當(dāng)關(guān)系式n-ns≥0成立時(shí)，上-下行計(jì)數(shù)器12工作如一個(gè)上行計(jì)數(shù)器，因而上-下行計(jì)數(shù)器12的輸出按脈沖數(shù)nd＝n-ns的關(guān)系增長(zhǎng)。標(biāo)號(hào)14表示放大控制電路，用于控制D/A轉(zhuǎn)換器模擬輸出的大小，并且該放大控制電路14的輸出接到偏移輸出電路15上。
標(biāo)號(hào)16指示一個(gè)輸出指令電壓電路，它包括有結(jié)構(gòu)元件，例如一個(gè)為調(diào)節(jié)焊機(jī)輸出用的遠(yuǎn)方控制器，該輸出指令電壓電路16的輸出信號(hào)和放大控制電路14的輸出信號(hào)都加到偏移輸出電路15上，此電路主要由一個(gè)運(yùn)算放大器IC2構(gòu)成，其輸出則加到為焊機(jī)用的輸出控制元件(未示出)的控制電路上，以控制焊機(jī)輸出。
從前述可知，當(dāng)焊接弧電壓Va高到在規(guī)范時(shí)間Ts期內(nèi)產(chǎn)生的短路脈沖數(shù)n比予定脈沖數(shù)ns小時(shí)，偏移輸出電路15的輸出即按脈沖差數(shù)nd減小，以減小焊機(jī)的輸出電壓，借此來控制短路脈沖數(shù)n進(jìn)行增加。另一方面，當(dāng)焊接弧電壓Va低時(shí)，那么在規(guī)范時(shí)間TS期內(nèi)產(chǎn)生的短路脈沖數(shù)n比予置脈沖數(shù)ns大，偏移輸出電路15的輸出即按脈沖差數(shù)nd的關(guān)系增大，以增加焊機(jī)的輸出電壓，借此控制短路脈沖數(shù)n進(jìn)行減少。也即，當(dāng)作用在焊件上的短路的次數(shù)比予定值大，則焊接輸出電壓立即增加以阻止短路次數(shù)的增加;然而，若檢測(cè)出的短路次數(shù)比予定值小，則焊機(jī)輸出電壓立即降低到維持一個(gè)有效的弧長(zhǎng)。
這里比較兩種情況，一種是用增大焊接弧電壓的方法來維持恒定的弧長(zhǎng)，另一種是用降低焊接弧電壓的方法來維持恒定的弧長(zhǎng)，在這兩種情況中在響應(yīng)的時(shí)間方面有所不同，其理由如下。
當(dāng)關(guān)系n＜ns成立時(shí)，差值nd＝ns-n在n＝0時(shí)為最大，即此時(shí)nd＝ns，換言之，差值nd不可能大于ns值;在另一方面，當(dāng)n＞ns成立時(shí)，差值nd＝n-ns則在焊接弧電壓較低和n值較大時(shí)，nd將比ns大得多。因此其結(jié)果為，當(dāng)n＜ns成立時(shí)，它們之間的最大差值被ns限定，而在ns＜n成立時(shí)其差值視n的最大值而定，故無限度。因此，有一個(gè)這樣的機(jī)遇，即在焊接電弧電壓的增加和減小之間電弧將在某點(diǎn)上發(fā)生不平衡，這時(shí)焊接電弧即變得不穩(wěn)定，特別是在ns值起始整定得較小值時(shí)這種傾向就更突出。
對(duì)上述發(fā)生的不平衡現(xiàn)象，可以用適當(dāng)整定電弧電壓的方法得到解決，即，按照差值nd的條件下，整定使電弧電壓降低的數(shù)值大于按同一差值nd的條件整定使電弧電壓增大的數(shù)值即可。
也即，設(shè)計(jì)一個(gè)控制電路，使其在增大和降低焊接電弧電壓方面具有不同的增益，即可使上述問題獲得解決。計(jì)及這一因素所設(shè)計(jì)成的控制電路的結(jié)構(gòu)將參照?qǐng)D6加以解釋，在圖6中與圖4所用的相同標(biāo)號(hào)指示同一或同類元件。
圖6與圖4的不同之處歸結(jié)為放大控制電路不同，圖4中的放大控制電路14在圖6中變?yōu)樯?升)-下(降)放大控制電路;該電路的工作解釋如下。
該上-下放大控制電路26用作控制D/A轉(zhuǎn)換器13的模擬量輸出，它包括電阻器R6、R7、R8、運(yùn)算放大器Ic3和模擬開關(guān)23、24。該模擬開關(guān)23、24具有相應(yīng)的控制端C1和C2，當(dāng)對(duì)控制端C1和C2每端輸入“高位”信號(hào)時(shí)，則在每個(gè)模擬開關(guān)23和24的輸入與輸出之間的阻抗即變低;同時(shí)若對(duì)控制端C1和C2施加一個(gè)低位輸入信號(hào)時(shí)，其輸入與輸出之間的阻抗即因此而變高。
當(dāng)關(guān)系n-ns≥0成立時(shí)，輸入到時(shí)限調(diào)節(jié)電路22的信號(hào)變“高”，而在關(guān)系ns-n＞0成立時(shí)變“低”，此輸入信號(hào)一方面也加到模擬開關(guān)23的控制端C1上，另一方面通過反相器25變成相反相位后加到模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)24的控制端C2上。因此，當(dāng)n-ns≥0時(shí)，也即當(dāng)上-下行計(jì)數(shù)器12工作于上行計(jì)數(shù)器時(shí)，D/A轉(zhuǎn)換器13的輸出通過上-下放大控制電路26受其中電阻R6的確定而放大，這是因?yàn)樵撋?下放大控制電路26中的模擬開關(guān)23的輸入和輸出間的阻抗變低，以及模擬開關(guān)24的輸入和輸出間的阻抗變“高”的緣故;同時(shí)，當(dāng)ns-n＞0成立時(shí)，也即上-下行計(jì)數(shù)器工作于下行計(jì)數(shù)器狀態(tài)時(shí)，D/A轉(zhuǎn)換器13的輸出通過上-下放大控制電路26而受其中電阻R7的確定而放大，這是因?yàn)樯?下放大控制電路26中模擬開關(guān)24的輸入與輸出間的阻抗變低，而模擬開關(guān)23的輸入與輸出之間的阻抗變高的緣故。電阻器R7的電阻選得比電阻R6大，換句話說，當(dāng)上-下行計(jì)數(shù)器12工作于下行計(jì)數(shù)器狀態(tài)時(shí)，D/A轉(zhuǎn)換器13的模擬輸出受上-下放大控制電路控制的結(jié)果取得較高的放大倍數(shù)，它高于當(dāng)上-下行計(jì)數(shù)器工作于上行計(jì)數(shù)器狀態(tài)時(shí)所取得的放大倍數(shù)。
由于采用了上-下放大控制電路的結(jié)構(gòu)，故按差值nd的條件而調(diào)節(jié)的焊接弧電壓的下降量大于按同一差值nd條件調(diào)節(jié)焊接電弧電壓的上升量。
也就是說，依靠相同大小的差值nd而控制輸出電壓的變化，即控制該控制電路的增益而能使焊接電弧更加穩(wěn)定。
示于圖4和圖6上的本發(fā)明的實(shí)施例，在電路結(jié)構(gòu)方面是比較復(fù)雜的，而且也是不適用的，下面還要系統(tǒng)地解說本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用了一臺(tái)微處理機(jī)，因而比較不太復(fù)雜。
在這一系統(tǒng)中，對(duì)焊接操作中發(fā)生在電焊絲與金屬焊件之間的短路次數(shù)用一臺(tái)微處理機(jī)在規(guī)定的時(shí)間間隔(每個(gè)規(guī)范時(shí)間TS)內(nèi)進(jìn)行計(jì)數(shù)，以及對(duì)在如此計(jì)數(shù)的短路次數(shù)和在一個(gè)存儲(chǔ)器件-如ROM中所存儲(chǔ)的予定的短路常數(shù)ns之間的差值(ns-n)進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)差值(ns-n)等于或大于0，即ns-n≥0成立時(shí)，則從一個(gè)起始值no中減去(ns-n)值得到n1＝no-(ns-n);同時(shí)，當(dāng)ns-n＜0成立時(shí)，則此(n-ns)值被加到no中得到n2＝no+(n-ns)，將n1和n2值轉(zhuǎn)換成模擬量作為控制焊接輸出的反饋信號(hào)。
圖7方框圖說明本發(fā)明實(shí)施系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。在該圖中，標(biāo)號(hào)1指示短路檢測(cè)電路，標(biāo)號(hào)2為短路檢測(cè)電平調(diào)節(jié)電路，以及標(biāo)號(hào)3為波形整形電路，這些和圖4中的相同。
在焊接工作期間響應(yīng)發(fā)生的短路而從波形整形電路3中產(chǎn)生的脈沖數(shù)是通過一個(gè)接口設(shè)備27而從微型計(jì)算機(jī)中讀取。標(biāo)號(hào)7指示為整定規(guī)范時(shí)間Ts用的規(guī)范時(shí)間整定電路，并包含一個(gè)可變電阻器VR2以便調(diào)節(jié)，可變電阻VR2的數(shù)值經(jīng)過一個(gè)電阻R9而加到A/D轉(zhuǎn)換器30并被其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后通過接口27將此數(shù)字量送進(jìn)微型計(jì)算機(jī)28讀取，標(biāo)號(hào)31表示一個(gè)包含有ROM RAM等的存儲(chǔ)器件，它通過一個(gè)緩沖器和鎖存電路32而與微型計(jì)算機(jī)28連接。
下面解釋微型計(jì)算機(jī)的處理運(yùn)行工況。微型計(jì)算機(jī)28根據(jù)在存儲(chǔ)器31中所存儲(chǔ)的程序開始工作。首先，微型計(jì)算機(jī)28讀在規(guī)范時(shí)間Ts內(nèi)發(fā)生的短路脈沖數(shù)n，Ts是規(guī)范時(shí)間整定電路7予先整定好的;然后微型計(jì)算機(jī)28計(jì)算出上述的n與存在存儲(chǔ)器31中的短路常數(shù)ns之間的差值(ns-n)，如果關(guān)系ns-n≥0成立，則(ns-n)被從起始值no中減去而取得n1＝no-(ns-n);同時(shí)，若關(guān)系ns-n＜0成立，則(n-ns)被加到no中而獲得n2＝no+(n-ns)。
每個(gè)n1和n2數(shù)字量經(jīng)過微機(jī)28這樣計(jì)算后再通過D/A轉(zhuǎn)換器13轉(zhuǎn)換成模擬量。標(biāo)號(hào)14表示放大控制電路，它用于控制從D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬量的大小，放大控制電路14的輸出加到偏移輸出電路15，此電路主要由一個(gè)運(yùn)算放大器IC2構(gòu)成，該放大控制電路包括有一個(gè)電阻器R10，一個(gè)可變電阻器VR3和運(yùn)算放大器IC4，從放大控制電路14輸出的信號(hào)，其大小受可變電阻器VR3的調(diào)節(jié)。
標(biāo)號(hào)16指示輸出指令電壓電路，它包括有一個(gè)為調(diào)節(jié)焊機(jī)輸出的遠(yuǎn)方控制器，從輸出指令電壓電流16輸出的信號(hào)加到偏移輸出電路15的A端，而其另端B則施加上從放大控制電路14輸出的信號(hào)，偏移輸出電路15的輸出則被加到輸出控制元件(圖上未示出)的控制電路，以便控制焊機(jī)的輸出。
如上所述可見，當(dāng)焊接弧電壓Va較高而且在規(guī)范時(shí)間Ts內(nèi)產(chǎn)生的短路脈沖數(shù)少于予定的短路常數(shù)ns時(shí)，該偏移輸出電路15即按差值nd(＝ns-n)而減小輸出，以使焊機(jī)的輸出電壓降低，從而使短路脈沖數(shù)增加。另一方面，如果焊接電弧電壓Va低，而且短路脈沖數(shù)n比予定的短路常數(shù)ns大，則偏移輸出電路15即根據(jù)差值nd(＝n-ns)而增大輸出，由此去提高焊機(jī)的輸出電壓和降低短路脈沖數(shù)。
如前所述，若微型計(jì)算機(jī)28是按照下述條件編程，即按焊接弧電壓依據(jù)脈沖數(shù)差值而降低的值大于焊接弧電壓依據(jù)同一大小的差值而增長(zhǎng)的值編程，則即能夠改進(jìn)對(duì)電弧長(zhǎng)短變化的響應(yīng)。
從以上描述可知，本發(fā)明對(duì)MIG脈沖焊接提供了一種新型焊機(jī)，該焊機(jī)能控制這種焊接中的輸出電壓工況，在這種焊接中采用了以惰性氣體為主要成分的保護(hù)氣體，并以能熔融的電焊絲送到焊接件上通過脈沖焊接電流而有效地進(jìn)行融化焊接。在本發(fā)明的這種焊機(jī)中，以增大焊接弧電壓來阻止因?yàn)槎搪返陌l(fā)生率比予定值高時(shí)立即短路次數(shù)的繼續(xù)增大，以及使焊接弧電壓降低到當(dāng)焊接弧電壓一經(jīng)增加到短路發(fā)生次數(shù)接近于且小于予整定值ns時(shí)立即能提供一個(gè)適當(dāng)弧長(zhǎng)所需的電壓數(shù)值，該弧長(zhǎng)恰能讓短路次數(shù)接近等于予定值ns。
按照上述控制方法所導(dǎo)致的結(jié)果為，弧長(zhǎng)能夠永遠(yuǎn)地被調(diào)節(jié)到一個(gè)足夠的數(shù)值，由此焊接電弧變得非常穩(wěn)定，而且因此有可能實(shí)現(xiàn)滿意的焊接，其中僅帶有小量的飛濺。再者，即使當(dāng)焊炬與焊件之間的距離由于人工操作的不穩(wěn)而造成變化時(shí)，而焊接的長(zhǎng)度仍能保持恒定。所以，至今離不開的為焊接工作去整定所要求的焊接條件，這項(xiàng)需要很高技術(shù)的工作也就消除了，因此改進(jìn)了焊接工作中的焊接效率和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
更進(jìn)一步說，焊機(jī)輸出的有效輸出值可不受諸如焊接位置、接合形式、氣體類型以及其它焊接條件的影響，本發(fā)明的焊接對(duì)弧長(zhǎng)永遠(yuǎn)調(diào)節(jié)到能提供合適的短路次數(shù)，故能實(shí)現(xiàn)高效率的焊接工作。
權(quán)利要求
1、一種熔化極型脈沖電弧焊機(jī)，其中在焊接工況中發(fā)生在電焊絲與金屬焊件之間的短路次數(shù)在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)被檢測(cè)出來，用此短路檢測(cè)信號(hào)去調(diào)節(jié)焊接電弧電壓，并由此控制焊接輸出，所述的電焊機(jī)的特征為，包括有控制焊接輸出的裝置，利用在予定的短路次數(shù)ns與在每個(gè)規(guī)定時(shí)間間隔內(nèi)所檢測(cè)出來的短路次數(shù)n之間的差值，去控制焊接弧電壓；當(dāng)此差值關(guān)系為ns-n＞0時(shí)，控制使焊接弧電壓下降；當(dāng)關(guān)系為n-ns＞0時(shí)，按照該差值nd控制使焊接弧電壓上升。
2、按照權(quán)利要求
1所述的熔化極型脈沖電弧焊機(jī)，其中焊接電弧電壓按差值nd條件調(diào)節(jié)的下降值大于按同一大小差值nd條件調(diào)節(jié)的焊接弧電壓的上升值。
3、一種熔化極型脈沖電弧焊機(jī)其特征為包括有一個(gè)短路檢測(cè)電路，用于檢測(cè)在電焊絲與金屬焊件之間進(jìn)行焊接工作中發(fā)生的短路;一個(gè)存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)予定的短路次數(shù)ns;一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)，用于計(jì)數(shù)從所述的短路檢測(cè)電路在規(guī)定時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生的短路脈沖n，用于產(chǎn)生由該微處理機(jī)計(jì)數(shù)的短路檢測(cè)脈沖數(shù)和由上述存儲(chǔ)裝置中予置的短路次數(shù)ns之間的一個(gè)差值nd(＝ns-n)，以及進(jìn)行如下計(jì)算，即當(dāng)ns-n＞0成立時(shí)，則ns-n被從一個(gè)起始值n0中減去，于是得到n1＝n0-(ns-n)，同時(shí)，當(dāng)ns-n＜0成立時(shí)，n-ns被加到n0中而取得n2＝n0+(n-ns)，將由此算得的n1和n2值轉(zhuǎn)換成模擬量，它被用作控制所述的焊機(jī)的焊接輸出的反饋信號(hào)。
專利摘要
熔化極型脈沖電弧焊機(jī)中設(shè)有控制焊機(jī)輸出的裝置，以及具有以下電路的控制裝置，即，檢測(cè)在焊接期間預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生在電焊絲與金屬焊件之間的短路次數(shù)n的檢測(cè)電路，為計(jì)算nd＝ns-n的處理單元，其中ns為預(yù)定的短路次數(shù)；還設(shè)有控制焊機(jī)的焊接輸出并使焊接電弧電壓按照nd＞0的大小來下降，而按照當(dāng)nd＜0時(shí)隨|nd|的大小而上升。
文檔編號(hào)B23K9/09GK85106067SQ85106067
公開日1986年10月8日 申請(qǐng)日期1985年8月10日
發(fā)明者平澤一成 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan