CN101367151B - 用于减少气体保护焊机送丝控制电缆芯线的电路 - Google Patents

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Abstract

本发明主要是将通常气体保护焊机电源与送丝机连线至少10芯缩减为6芯，保持原功能不变。气体保护焊送丝机与焊接电源控制线连线长度一般在5米至50米之间不等。连接的控制线有，焊接电压、焊接电流调节电位器连线为4芯，焊枪和点动送丝开关3芯，共7芯。本发明专利缩减为3芯。再加上电机和气阀线为3芯。这样就将至少10芯线缩减为6芯。采用现代电子技术，在原有基础上增加该发明电路，即可实现。

Description

用于减少气体保护焊机送丝控制电缆芯线的电路
技术领域
本发明涉及气体保护焊机焊接电源与送丝机控制电缆连接，属于电焊机电子控制技术领域。
背景技术
高效、节能、环保的机电一体化焊接设备应用广泛，各类晶闸管式、逆变式CO2/MAG/MIG气体保护焊机市场占有量越来越大。这类焊机的可靠性至关重要。尤其是这类焊机焊接电源与送丝机连接的控制电缆线长达50m，在焊接施工中容易断线。
气体保护焊机主要由焊接电源和送丝机两部分组成，焊接电源提供焊接电流和焊接电压，送丝机是自动输送焊丝装置。为了扩大焊接作业范围，通常送丝机与焊接电源距离至少在5m以上，为了满足大工件焊接需求，扩大作业范围，从原来的5m扩大到50m。送丝机上调节控制有焊接电流，焊接电压量和焊枪开关，快速送丝等开关量，因而要求控制电缆线中的芯线至少在10芯以上。当然，近年来也有采用2芯线、利用载波技术来实现各种开关量的输送，虽然这种方式减少了芯线的数量，减少了断线麻烦，但由于载波技术实现比较麻烦，所用的电子电路复杂，又增加了电路器件方面的故障，再加之电焊机工作环境恶劣，电磁干扰大，致使焊机不能正常工作。所以运用载波技术实现远距离控制也不可行。
发明内容
本发明的目的是设计一种用于减少气体保护焊机送丝控制电缆芯线的电路，利用专门设计的电子电路，将气体保护焊机电源与送丝机间的10芯线控制电缆连接缩减为6芯线，从而减少了焊机的断线率，提高了焊机的可靠性。
按照本发明提供的技术方案，所述电路包括焊接电源与送丝机的控制电路及焊枪和点动送丝开关的控制电路，其特征是：在所述焊接电源与送丝机的控制电路中，调节电路的输出与多谐振荡器连接，多谐振荡器的一路输出与反相器连接，反相器的输出与电流滤波电路连接，用于输出电流量；多谐振荡器的另一路输出与电压滤波电路连接，用于输出电压量；所述调节电路包括相互并联连接的电压调节电路与电流调节电路；所述电压调节电路包括相互串联连接的二极管V1与第一电位器VR1，所述电流调节电路包括相互串联连接的二极管V2与第二电位器VR2。
用于连接焊接电源与送丝机的控制电缆线芯数为2芯线。
所述多谐振荡器包括第一运算放大器U1-A、电阻R1～R3及电容C1；所述反相器包括第三运算放大器U1-C；所述电压滤波电路包括第二运算放大器U1-B、二极管V6和电解电容E1；所述电流滤波电路包括二极管V4、电解电容E2；所述第一电位器VR1调节多谐振荡器的正半波幅值，第二电位器VR2调节多谐振荡器的负半波幅值，经过第二运算放大器U1-B输出，再经电压滤波电路的二极管V6和电解电容E1滤波后得到平滑的焊接电压；再送到反相器，经第三运算放大器U1-C反相输出，再经电压滤波电路的二极管V4、电解电容E2滤波得到平滑的焊接电流。
在焊枪和点动送丝开关的控制电路中，焊枪开关TS与快速送丝开关IPS并联连接后与电平比较器连接，电平比较器的一路输出与门坎电平连接，门坎电平的输出再与第一光电耦合器U3连接；电平比较器的第二路输出与第二光电耦合器U4连接。
用于连接焊枪开关和点动送丝开关量的控制电缆线芯数为2芯线。
所述快速送丝开关IPS与电阻R11串联连接后再与焊枪开关TS并联连接；所述电平比较器包括第一比较器U2-A与第二比较器U2-B，稳压管Z1及三极管N；当按下快速送丝开关IPS由于电阻R11将输入电平抬高，使第一比较器U2-A的输出为高电平，但第二比较器U2-B的输出为高电平使第二光电耦合器U4不导通，而第一比较器U2-A的高电平依次使得稳压管Z1、三极管N及第一光电耦合器U3导通，表明快速送丝开关输入有效；当按下焊枪开关TS后，使得第一比较器U2-A的输出为高电平，而第二比较器U2-B的输出为低电平，因而第二光电耦合器U4导通，表明焊枪开关输入有效，同时由于第二光电耦合器U4的导通致使稳压管Z1不导通，使第一光电耦合器U3也不导通。
本发明的优点是：本发明用独特的电子电路设计技巧，成功解决了占有广泛市场的气体保护焊机的可靠性问题，同时也大大降低了产品的成本。电路简单可靠，适用性强，不仅作为电路模块应用于新开发气体保护焊机设计中，也可作为已投放市场气体保护焊机的产品改进中，具有广泛经济效益。
附图说明
图1是本发明使用状态立体图。
图2是传统的输入线连接示意图。
图3是本发明的输入线连接示意图。
图4a是电流/电压调节量输入线缩减电路框图。
图4b是焊枪/点动送丝开关识别电路框图。
图5是本发明的电子线路图。
具体实施方式
如图1所示，CO2/MAG/MIG气体保护焊机电源与送丝机的连接控制电缆线芯为10芯左右，实现长距离的控制(一般为5～50m左右)。在送丝机上可调节的量有焊接电压和焊接电流，控制的信号有焊枪开关和快速送丝开关以及连接送丝电机和气阀的连线至少10芯。图1中的1是焊接电源，2是送丝控制电缆，3是输出电缆，4是焊丝机，5是母材，6是母材电缆。
如图2所示，本发明的主要目的是将如图2所示的10芯信号线，在保持原功能状态下，变为如图3所示的6芯信号线。具体实现的原理如图4所示电路框图。其实现电路原理分为两部分，如图4(a)所示，由运算放大器组成的多谐波振荡器输出的幅值大小由其电压调节电位器VR1和电流调节电位器VR2来决定，振荡器输出正电压量直接滤波后为电压量，输出的负电压量经反相器再滤波后为电流量，即可实现4线输入变为2线输入。
如图4(b)所示由电平比较器将其焊枪开关信号和快速送丝信号识别后，将其快速送丝信号经过稳压管设置门坎电平，使光电耦合器导通，即实现快速送丝信号输出，而焊枪开关信号经比较器后将光电耦合器2导通，即实现了原3芯线为2芯线输入。
具体实现电路如图5所示，其原理为：第一运算放大器UI-A和电阻R1～R3、电容C1组成多谐振荡器，第一电位器VR1、第二电位器VR2是调节振荡器正负半波幅值，第一电位器VR1调节正半波幅值，第二电位器VR2调节负半波幅值，经过第二运算放大器U1-B输出再经二极管V6和电解电容E1滤波后得到平滑的焊接电压调节量大小，送到下一级控制电路即可，经第三运算放大器U1-C反相输出，再经二极管V4、电解电容E2滤波得到平滑焊接电流调节量大小。送到下一级控制电路即可。
焊枪开关TS和快速送丝开关IPS二个开关量，传统的利用3条芯线输入的接法见图2，本发明在此基础上增加了一个电阻R11后变为2芯线输入接法见图3。具体实现电路见图5，其原理为，当按下快速点动送丝开关IPS由于电阻R11将输入电平抬高，这样使第一比较器U2-A输出为高电平，但第二比较器U2-B的输出为高电平，使第二光电耦合器U4不导通，而第一比较器U2-A的高电平依次使得稳压管Z1、三极管N及第一光电耦合器U3导通，表明快速送丝开关输入有效。当按下焊枪开关TS后，使得第一比较器U2-A的输出为高电平，而此时第二比较器U2-B的输出为低电平，因而第二光电耦合器U4导通，表明焊枪开关输入有效，同时由于第二光电耦合器U4的导通，致使稳压管Z1不导通，使得第一光电耦合器U3不导通。
利用上述电路可将控制电缆线缩减为3芯，再加之原来电机和气阀的3芯线总计为6芯线。从以上电路可以看出，电路简单实用可靠。电路选用器件通用性强，运算放大器和比较器以及光电耦合器每个器件价格不到一元，再加之电容、电阻、二极管每只才几分钱，这样整个电路价值大约在7元左右，与加长电缆线价格无法相比，因而本发明电路，不但提高了焊机可靠性，同时也节省了大量成本。
本发明将传统的至少利用10根芯线减少为6根芯线，不但降低了成本，而且故障率减少40％以上。因此，有效提高了焊机工作的可靠性，电路造价低，简单实用。
本发明的气体保护焊机6芯送丝控制电缆电路技术可适用于可控硅控制、逆变控制式的各类CO2/MAG/MIG气体保护焊机。
焊接电源与送丝机连接控制电缆线芯数：焊接电压和焊接电流输入参数由两个电位器、2芯线，利用电子技术，运算放大器和二极管单向导电性组成方波发生器。再经过滤波、整流即可实现电流、电压参数调节输入。
焊枪开关和点动送丝开关量原4芯线缩减为2芯线，其原理是利用运算放大器组成比较器和光电耦合器实现信号输入的识别。
如上所述，将原来的焊接电源与送丝机连接控制电缆线芯数由4芯缩减为2芯，将焊枪开关和点动送丝开关量由原来的4芯线缩减为2芯线后，合计为4根芯线，这4根芯线中的其中两根可共用1芯(0V线)，如此即为3芯(通过本发明专利来实现)。再加上原送丝电机和气阀线为3芯，总计为6芯线。使传统的送丝机与焊接电源控制电缆10芯线缩减为6芯线。

Claims (6)

1.用于减少气体保护焊机送丝控制电缆芯线的电路，包括焊接电源与送丝机的控制电路及焊枪和点动送丝开关的控制电路，其特征是：在所述焊接电源与送丝机的控制电路中，调节电路的输出与多谐振荡器连接，多谐振荡器的一路输出与反相器连接，反相器的输出与电流滤波电路连接，用于输出电流量；多谐振荡器的另一路输出与电压滤波电路连接，用于输出电压量；所述调节电路包括相互并联连接的电压调节电路与电流调节电路；所述电压调节电路包括相互串联连接的二极管V1与第一电位器(VR1)，所述电流调节电路包括相互串联连接的二极管V2与第二电位器(VR2)。
2.如权利要求1所述用于减少气体保护焊机送丝控制电缆芯线的电路，其特征是：用于连接焊接电源与送丝机的控制电缆线芯数为2芯线。
3.如权利要求1所述用于减少气体保护焊机送丝控制电缆芯线的电路，其特征是：所述多谐振荡器包括第一运算放大器(UI-A)、电阻R1～R3及电容(C1)；所述反相器包括第三运算放大器(U1-C)；所述电压滤波电路包括第二运算放大器(U1-B)、二极管V6和电解电容E1；所述电流滤波电路包括二极管V4、电解电容E2；所述第一电位器(VR1)调节多谐振荡器的正半波幅值，第二电位器(VR2)调节多谐振荡器的负半波幅值，经过第二运算放大器(U1-B)输出，再经电压滤波电路的二极管V6和电解电容E1滤波后得到平滑的焊接电压；再送到反相器，经第三运算放大器(U1-C)反相输出，再经电流滤波电路的二极管V4、电解电容E2滤波得到平滑的焊接电流。
4.如权利要求1所述用于减少气体保护焊机送丝控制电缆芯线的电路，其特征是：在焊枪和点动送丝开关的控制电路中，焊枪开关(TS)与快速送丝开关(IPS)并联连接后与电平比较器连接，电平比较器的一路输出与门坎电平连接，门坎电平的输出再与第一光电耦合器(U3)连接；电平比较器的第二路输出与第二光电耦合器(U4)连接。
5.如权利要求1或4所述用于减少气体保护焊机送丝控制电缆芯线的电路，其特征是：用于连接焊枪开关和点动送丝开关量的控制电缆线芯数为2芯线。
6.如权利要求4所述用于减少气体保护焊机送丝控制电缆芯线的电路，其特征是：所述快速送丝开关(IPS)与电阻R11串联连接后再与焊枪开关(TS)并联连接；所述电平比较器包括第一比较器(U2-A)与第二比较器(U2-B)，稳压管(Z1)及三极管(N)；当按下快速送丝开关(IPS)由于电阻R11将输入电平抬高，使第一比较器(U2-A)的输出为高电平，但第二比较器(U2-B)的输出为高电平使第二光电耦合器(U4)不导通，而第一比较器(U2-A)的高电平依次使得稳压管(Z1)、三极管(N)及第一光电耦合器(U3)导通，表明快速送丝开关输入有效；当按下焊枪开关(TS)后，使得第一比较器(U2-A)的输出为高电平，而第二比较器(U2-B)的输出为低电平，因而第二光电耦合器(U4)导通，表明焊枪开关输入有效，同时由于第二光电耦合器(U4)的导通致使稳压管(Z1)不导通，使第一光电耦合器(U3)也不导通。
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