CN110548964A - 焊机设备及焊机与焊枪通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种焊接设备，包括与焊机、焊枪以及通信单元，该焊机与焊枪通过第一开关线连接，该第一开关线包括通信模式和供电模式，该通信单元切换该通信模式和供电模式，该通信模式下，该第一开关线为该焊机和焊枪提供数据通信，该供电模式下，该第一开关线为该焊枪提供电源。

Description

焊机设备及焊机与焊枪通信方法
技术领域
本发明涉及焊机通信技术，尤其涉及一种焊机焊枪之间的通信技术。
背景技术
电焊机是一种利用正负两极在瞬间短路时产生的高温电弧来熔化电焊条上的焊料和被焊材料，使被接触物相结合的设备。焊机作为工业制造中的一种不可或缺的工具，主要用于使两个分离的金属物体产生原子的结合而连接成一体。目前市面上通用的焊机主要有以下几类：(1)从输出类型分类：可分为直流焊机和交流焊机；(2)从焊机的使用方面分类：可分为手工焊、氩弧焊以及气保焊。目前所流通的焊机大多为直流焊机(多数采用一种焊接方式，也有少数是两种或者三种的组合)或者是交流氩弧焊。
MIG(熔化极惰性气体保护焊)焊采用可熔化的焊丝作为电极，以连续送进的焊丝与被焊工件之间燃烧的电弧作为热源来熔化焊丝与母材金属。焊接过程中，保护气体-氩气通过焊枪喷嘴连续输送到焊接区，使电弧、熔池及其附近的母材金属免受周围空气的有害作用。焊丝不断熔化应以熔滴形式过渡到焊池中，与熔化的母材金属熔合、冷凝后形成焊缝金属。
焊枪利用焊机的高电流，高电压产生的热量聚集在焊枪终端，熔化焊丝，融化的焊丝渗透到需焊接的部位，冷却后，被焊接的物体牢固的连接成一体。现有技术中的焊枪通常不会设置显示屏，并且焊枪与焊机之间需要多根连线用于分别为控制单元等模块供电及提供通信，这导致了焊枪结构趋于复杂。现有技术中的焊枪大多需要采用多根控制线与焊机连接，并且各个厂商之间的标准不统一，导致不同品牌、型号的焊机与焊枪相互之间不能混用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简洁的焊枪，能够充分简化开关线路。
为了实现上述发明目的，本发明公开一种焊接设备，包括与焊机、焊枪以及通信单元，该焊机与焊枪通过第一开关线连接，该第一开关线包括通信模式和供电模式，该通信单元切换该通信模式和供电模式，该通信模式下，该第一开关线为该焊机和焊枪提供数据通信，该供电模式下，该第一开关线为该焊枪提供电源。
更进一步地，还包括第二开关线，该第二开关线接地。
更进一步地，该通信单元包括漏极开路电路和上拉电阻，该漏极开路电路与该第一开关线连接，该上拉电阻为该焊枪提供电源。
更进一步地，还包括双向隔离电路，用于相互隔离该焊机与焊枪发出的干扰信号。
更进一步地，该双向隔离电路为SI8602AC-B-IS芯片。
本发明同时公开一种焊机与焊枪的通信方法，包括通过第一开关线连接焊枪和焊机，该第一开关线包括通信模式和供电模式，该通信模式下，该第一开关线为该焊机和焊枪提供数据通信，该供电模式下，该第一开关线为该焊枪提供电源。
该方法进一步包括：该第一开关线为高电平时进入该供电模式。
该方法进一步包括：该第一开关线接收该焊机发出的复位脉冲后进入该通信模式。
更进一步地，该通信模式包括写数据模式和读数据模式，该写数据模式下数据从焊机传输至该焊枪，该读数据模式下数据从焊枪传输至该焊机。
更进一步地，根据该第一开关线保持低电平的时间判断进入写数据模式或读数据模式。
与现有技术相比较，本发明所提供的焊机通信单元及通信方法可以用两根数据线既实现供电又实现通信，避免了多根控制线的冗余通信方式，并可以实现不同型号焊机和焊枪的交叉使用。
附图说明
图1为本发明所提供的焊机的功能模块结构示意图；
图2为本发明所提供的焊机的电路结构示意图；
图3为本发明所提供的焊机焊枪通信方法的流程图；
图4为本发明所提供的焊机焊枪通信方法的初始化时序图；
图5为本发明所提供的焊机焊枪通信方法的写数据时序图；
图6为本发明所提供的焊机焊枪通信方法的读数据时序图。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图1～5对本发明提出的焊接设备及通信方式作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如在本说明书和所附权利要求中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，除非内容另外明确指出外。如在本说明书和所附权利要求中所使用的，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。
本发明的目的在于提供一种焊接设备的焊机与焊枪之间的通信模块和通信方法，利用一根通信线路实现既为焊枪上的电路单元(如液晶显示屏、处理器芯片)供电，同时还能实现数据和/或时钟的传输。
图1为本发明所提供的焊机的功能模块结构示意图。如图1所示，在一种较佳实施例中，焊机1和焊枪2之间通过数据线31连接。现有技术中的焊枪大多需要采用多根控制线与焊机连接，并且各个厂商之间的标准不统一，导致不同品牌、型号的焊机与焊枪相互之间不能混用。本实施例中，数据线31既为焊枪上的液晶屏等电路系统供电，还能同时传输时钟和数据，并且数据是双向数据，既包括从焊机到焊枪的写数据，又包括从焊枪到焊机的读数据。正常供电时，通信单元12发出高电平，数据线31为焊枪提供电力传输。焊机1的微处理单元12发出指令后，通信单元12发出持续一定时间的低电平信号，数据线 31停止传输电力。焊枪2的信号处理单元21收到该低电平信号后产生应答信号。数据线31进入数据传输模式。
在通信过程中，由于焊机使用工况比较恶劣，各种干扰较多，尤其是输出端高频高压，所以在焊枪信号与焊机之间需要进行信号的双向隔离，在另一种较佳实施例中，焊机1上可以设置双向隔离芯片，如SI8602AC-B-IS芯片。
图2为本发明所提供的焊机的电路结构示意图。以下将结合图2详细说明如何实现数据线在供电模式和通信模式之间的切换。图2中Vpu是电源，Rx表示接收数据，Tx表示发送数据。在通信模式中，既可以实现从焊机到焊枪之间的数据传输，也可以实现从焊枪到焊机之间的数据传输。通信单元12包括漏极开路和电阻R。当焊机的微处理单元不发送信号时，焊机通过上拉电阻R为焊枪的液晶显示屏和芯片供电。焊机微处理器产生一个定时中断，由定时中断产生与焊枪通信的时序。本实施例中，焊机所产生的定时中断设定为1ms。
如图2所示，当焊机Tx发送低电平0时，经非门取反后数据线31上电压为高电平1，再取反焊枪接收Rx信号为低电平0；当焊机Tx发送高电平1时，取反后数据线31上电压为低电平0，再取反焊枪接收信号Rx为高电平1；当焊枪Tx发送低电平0时，焊枪MOSFET不通数据线31上电压为高电平1，再取反焊机接收信号Rx为低电平0；当焊枪Tx发送高电平1时，MOSFET导通数据线31上电压被拉低为0，再取反，焊机接收Rx信号为高电平1。从而实现了焊机发送信号与焊枪接收信号相同，反之亦然。同时信号不传输时数据线31为高电平为焊枪2的芯片供电。因为发送数据前一定要通过拉低单总线480～960 us产生复位脉冲，所以正常待机下Rx为高电平不发送数据。
图3为本发明所提供的焊机焊枪通信方法的流程图。如图3所示，101：焊机微处理器产生一个定时中断，由定时中断产生与焊枪通信的时序。本实施例中，焊机所产生的定时中断设定为1ms。102：判断主机的微处理单元是否发出复位脉冲。当主机的微处理单元发出复位脉冲时，数据线31上的电压为低电平并持续一定时间。数据线31即进入通信模式103。当没有接收到复位脉冲时则进入供电模式104。进入通信模式103后，焊机和焊枪之间完成复位和应答后，根据采样低电平的持续时间进入写数据106或读数据107。焊机与焊枪之间通信完成后，焊机不再发送复位脉冲则自动认为通信完毕，数据线31上拉为高电平，数据线31为焊枪2供电。
图4为本发明所提供的焊机焊枪通信方法的初始化时序图。初始化过程即焊机发出复位脉冲，焊枪收到复位脉冲后回复应答脉冲。具体而言，焊机通过拉低数据线480-960us产生复位脉冲，数据线31在收到该低电平信号后，从供电模式切换到通信模式。焊机释放总线时，会产生低电平跳变为高电平的上升沿，焊枪检测到上升沿之后，延时15～60us，焊枪拉低总线60～240us来产生应答脉冲。焊机接收到焊枪的应答脉冲说明单总线器件就绪，初始化过程完成，可以从焊机和焊枪之间进行相互数据传输。
图5、6是本发明所提供的焊机焊枪通信方法的写和读数据时序图。
如图5所示，写间隙有两种，包括写0的时间隙和写1的时间隙。当数据线拉低后，在15～60us的时间窗口内对数据线进行采样。如果数据线为低电平，就是写0，如果数据线为高电平，就是写1。焊机要产生一个写1时间隙，就必须把数据线拉低，在写时间隙开始后的15us内允许数据线拉高。焊机要产生一个写0时间隙，就必须把数据线拉低并保持60us。
如图6所示，当焊机把总线拉低时，并保持至少1us后释放总线，必须在 15us内读取数据。
在本实施例，读数据和写数据均占用2个字节，当焊机的微处理单元检测到两个字节，认为该时段通信完毕。当该时段通信完毕，且微处理单元不再发出复位脉冲后就认为通信完毕，数据线上拉为高电平为焊枪供电。
与现有技术相比较，本发明所提供的焊机通信单元及通信方法可以用两根数据线既实现供电又实现通信，避免了多根控制线的冗余通信方式，并可以实现不同型号焊机和焊枪的交叉使用。
以上描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种焊接设备，包括与焊机、焊枪以及通信单元，其特征在于，所述焊机与焊枪通过第一开关线连接，所述第一开关线包括通信模式和供电模式，所述通信单元切换所述通信模式和供电模式，所述通信模式下，所述第一开关线为所述焊机和焊枪提供数据通信，所述供电模式下，所述第一开关线为所述焊枪提供电源。
2.如权利要求1所述的焊接设备，其特征在于，还包括第二开关线，所述第二开关线接地。
3.如权利要求1所述的焊接设备，其特征在于，所述通信单元包括漏极开路电路和上拉电阻，所述漏极开路电路与所述第一开关线连接，所述上拉电阻为所述焊枪提供电源。
4.如权利要求1所述的焊接设备，其特征在于，还包括双向隔离电路，用于相互隔离所述焊机与焊枪发出的干扰信号。
5.如权利要求4所述的焊接设备，其特征在于，所述双向隔离电路为SI8602AC-B-IS芯片。
6.一种焊机与焊枪的通信方法，其特征在于，通过第一开关线连接焊枪和焊机，所述第一开关线包括通信模式和供电模式，所述通信模式下，所述第一开关线为所述焊机和焊枪提供数据通信，所述供电模式下，所述第一开关线为所述焊枪提供电源。
7.如权利要求6所述的通信方法，其特征在于，所述方法进一步包括：所述第一开关线为高电平时进入所述供电模式。
8.如权利要求6所述的通信方法，其特征在于，所述方法进一步包括：所述第一开关线接收所述焊机发出的复位脉冲后进入所述通信模式。
9.如权利要求8所述的通信方法，其特征在于，所述通信模式包括写数据模式和读数据模式，所述写数据模式下数据从焊机传输至所述焊枪，所述读数据模式下数据从焊枪传输至所述焊机。
10.如权利要求9所述的通信方法，其特征在于，根据所述第一开关线保持低电平的时间判断进入写数据模式或读数据模式。
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