CN110756954B - 一种直流多极多工位熔焊设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种直流多极多工位熔焊设备。熔焊设备包括：多绕组变压器、多个整流控制柜、PLC控制柜、多个立柱伺服控制组件和多个焊接组件；PLC控制柜的输出端分别与多个立柱伺服控制组件的电源输入端、多个整流控制柜的控制端连接；PLC控制柜用于将分时分段设置的预设电压、预设电流和预设极板下降频率转换成控制电压，并将控制电压分别传输给多个立柱伺服控制组件和多个整流控制柜；立柱伺服控制组件用于根据控制电压调整焊接组件的下降距离和下降频率；整流控制柜还用于根据控制电压输出相应的直流电压。本发明通过多绕组变压器、多个整流控制柜和PLC控制柜，使熔焊设备的每一极均由单独可调直流电源供电，提高了熔焊设备的质量。

Description

一种直流多极多工位熔焊设备
技术领域
本发明涉及熔焊领域，特别是涉及一种直流多极多工位熔焊设备。
背景技术
在双极双工位熔焊设备应用过程中，现场很难提供比较稳定的交流电压(负荷变动)，当焊接初始电流较小时，电压较高，容易损坏结晶器；当四极同时焊接时，系统电压降低很多，熔焊电压不稳定容易造成焊接质量不佳。
发明内容
本发明的目的是提供一种直流多极多工位熔焊设备，熔焊设备的每一极均由单独可调直流电源供电，提高了熔焊设备的质量。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种直流多极多工位熔焊设备，所述熔焊设备包括：多绕组变压器、多个整流控制柜、PLC控制柜、多个立柱伺服控制组件和多个焊接组件；
所述多绕组变压器的一次侧与三相交流电源连接，所述多绕组变压器的多个二次侧分别一一对应地与多个所述整流控制柜的输入端连接，所述多绕组变压器用于降低三相交流电压，并将降低后的三相交流电压分别传输给多个所述整流控制柜；多个所述整流控制柜的正输出端分别一一对应地与多个所述焊接组件的正极连接，多个所述整流控制柜的负输出端分别一一对应地与多个所述焊接组件的负极连接；所述整流控制柜用于将所述三相交流电压转换成直流电压，并将所述直流电压传输给所述焊接组件；
多个所述立柱伺服控制组件的丝杠分别一一对应地与多个所述焊接组件连接；
所述PLC控制柜的输出端分别与多个所述立柱伺服控制组件的电源输入端、多个所述整流控制柜的控制端连接；所述PLC控制柜用于将分时分段设置的预设电压、预设电流和预设极板下降频率转换成控制电压和控制信号，并将控制电压分别传输给多个所述立柱伺服控制组件，将所述控制信号分别传输给多个所述整流控制柜；所述立柱伺服控制组件用于根据所述控制电压调整所述焊接组件的下降距离和下降频率；所述整流控制柜还用于根据所述控制信号输出相应的直流电压。
可选的，所述熔焊设备还包括：触摸屏；
所述触摸屏与所述PLC控制柜的输入端连接，所述触摸屏用于接收用户分时分段设置的预设电压、预设电流和预设极板下降频率，并将分时分段设置的所述预设电压、所述预设电流和所述预设极板下降频率传输给所述PLC控制柜。
可选的，所述焊接组件包括：多个焊接件；
每个所述焊接组件的一个焊接件组成一个焊接工位。
可选的，所述焊接件包括立柱、极板、上结晶器和下结晶器；
所述极板通过液压夹紧装置夹紧在所述立柱的横梁部分的顶端；所述极板位于所述上结晶器的上方；所述上结晶器位于所述下结晶器的上方；焊接部件设置在所述上结晶器与所述下结晶器之间；所述极板穿过所述上结晶器插入所述焊接部件的熔池中；所述立柱与所述立柱伺服控制组件的丝杠连接；
所述立柱的电源输入端与所述整流控制柜的正输出端连接；所述下结晶器的电源输入端与所述整流控制柜的负输出端连接。
可选的，所述立柱伺服控制组件包括：伺服电机和丝杠；
所述伺服电机的电源输入端与所述PLC控制柜的输出端连接，所述伺服电机的输出轴与所述丝杠连接；所述丝杠的螺母通过所述丝杠的螺母座与所述立柱连接。
可选的，所述整流控制柜包括分流器；
所述分流器的信号输出端与所述PLC控制柜的输入端连接，所述分流器用于检测所述整流控制柜输出的直流电流，获取反馈电压信号，并将所述反馈电压信号传输给所述PLC控制柜；
所述PLC控制柜还用于获取所述反馈电压信号，根据所述预设电压和所述反馈电压信号得到校正电压，并将所述校正电压传输给多个所述立柱伺服控制组件；所述立柱伺服控制组件根据所述校正电压调整所述焊接组件的下降距离和下降频率。
可选的，所述熔焊设备还包括：化渣系统和多个溜槽；
所述化渣系统设置在相邻的所述焊接工位之间；所述化渣系统用于融化熔渣；
所述溜槽的一端设置在所述化渣系统的出渣口的下方，所述溜槽的另一端设置在所述下结晶器的灌注口上方；所述化渣系统融化的熔渣通过所述溜槽倒入所述下结晶器中。
可选的，所述熔焊设备还包括：水冷系统；
所述水冷系统通过管路与所述下结晶器的水冷管路连接；所述水冷系统用于为所述下结晶器的冷却提供循环用水。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供的一种直流多极多工位熔焊设备，每个整流控制柜连接一个焊接组件，PLC控制柜控制整流控制柜，使每个整流控制柜为各自连接的焊接组件提供单独可调的直流电源，避免了由于交流电压的波动造成焊接质量的不佳，提高了焊接质量。
本发明还通过PLC控制柜将分时分段设置的预设电压、预设电流和预设极板下降频率转换成控制电压，立柱伺服控制组件根据控制电压实时调整焊接组件的下降距离和下降频率，使焊接一次成型，极大的提高了焊接效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种直流多极多工位熔焊设备的平面结构图；
图2为本发明提供的整流控制柜的电路连接图；
图3为本发明提供的一种直流多极多工位熔焊设备的立体正视图；
图4为本发明提供的一种直流多极多工位熔焊设备的立体后视图。
符号说明：1-多绕组变压器，2-整流控制柜，3-PLC控制柜，4-触摸屏，5-操作台，6-立柱，7-上结晶器，8-下结晶器，9-化渣系统。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种直流多极多工位熔焊设备，熔焊设备的每一极均由单独可调直流电源供电，提高了熔焊设备的质量。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明实施例提供的一种直流多极多工位熔焊设备，如图1-4所示，熔焊设备包括：多绕组变压器1、多个整流控制柜2、PLC控制柜3、多个立柱伺服控制组件和多个焊接组件。
多绕组变压器1的一次侧与三相交流电源连接，三相交流电源由配电柜系统提供；多绕组变压器1的多个二次侧分别一一对应地与多个整流控制柜2的输入端连接，多绕组变压器1用于降低三相交流电压，并将降低后的三相交流电压分别传输给多个整流控制柜2；多个整流控制柜2的正输出端分别一一对应地与多个焊接组件的正极连接，多个整流控制柜2的负输出端分别一一对应地与多个焊接组件的负极连接；整流控制柜2用于将三相交流电压转换成直流电压，并将直流电压传输给焊接组件；优选地，多绕组变压器1为三相五柱式变压器，三相五柱式变压器的二次侧有四个绕组，四个绕组的电压均为40V；整流控制柜2为四个，四个整流控制柜2的输入端通过150*10的铜母线分别一一对应地与三相五柱式变压器的四个绕组连接，整流控制柜2输出0-45V可调的直流电压。
多个立柱伺服控制组件的丝杠分别一一对应地与多个焊接组件连接。
PLC控制柜3的输出端分别与多个立柱伺服控制组件的电源输入端、多个整流控制柜2的控制端连接；PLC控制柜3用于将分时分段设置的预设电压、预设电流和预设极板下降频率转换成控制电压和控制信号，并将控制电压分别传输给多个立柱伺服控制组件，将控制信号分别传输给多个整流控制柜2；立柱伺服控制组件用于根据控制电压调整焊接组件的下降距离和下降频率；整流控制柜2还用于根据控制信号输出相应的直流电压。
熔焊设备还包括：触摸屏4；触摸屏4与PLC控制柜3的输入端连接，触摸屏4用于接收用户分时分段设置的预设电压、预设电流和预设极板下降频率，并将分时分段设置的预设电压、预设电流和预设极板下降频率通过标准通讯电缆传输给PLC控制柜3。优选地，触摸屏4放置在操作台5上，操作台5的高度便于使用者在触摸屏4上进行操作；在触摸屏4上可以根据需要每隔固定时间设置不同的预设电压、预设焊接电流和预设极板下降频率。
焊接组件包括：多个焊接件；每个焊接组件的一个焊接件组成一个焊接工位。优选地，焊接工位有两个。
焊接件包括立柱6(如图2所示的A1立柱、A2立柱、A3立柱或A4立柱)、极板、上结晶器7和下结晶器8(如图2所示的A1结晶器、A2结晶器、A3结晶器或A4结晶器)。
极板通过液压夹紧装置夹紧在立柱6的横梁部分的顶端；极板位于上结晶器7的上方；上结晶器7位于下结晶器8的上方；焊接部件设置在上结晶器7与下结晶器8之间；极板穿过上结晶器7插入焊接部件的熔池中；立柱6与立柱伺服控制组件的丝杠连接；上结晶器7与下结晶器8用于钢板在熔渣的高温溶化后进行水冷结晶，优化钢材材质。
立柱6的电源输入端与整流控制柜2的正输出端连接；下结晶器8的电源输入端与整流控制柜2的负输出端连接。
立柱伺服控制组件包括：伺服电机和丝杠；伺服电机的电源输入端与PLC控制柜3的输出端连接，伺服电机的输出轴与丝杠连接；丝杠的螺母通过丝杠的螺母座与立柱6连接；伺服电机通过丝杠传动带动立柱6的自动升降。
整流控制柜2包括分流器；分流器的信号输出端与PLC控制柜3的输入端连接，分流器用于检测整流控制柜2输出的直流电流，获取反馈电压信号，并将反馈电压信号传输给PLC控制柜3；PLC控制柜3还用于获取反馈电压信号，通过内置PID的比较运算，将预设电压和反馈电压信号进行比较，得到校正电压，并将校正电压传输给多个立柱伺服控制组件；立柱伺服控制组件根据校正电压调整焊接组件的下降距离和下降频率，焊接组件的下降距离和下降频率与校正电压成正比。优选地，反馈电压信号为标准0-10V信号。
熔焊设备还包括：化渣系统9和多个溜槽；化渣系统9设置在相邻的焊接工位之间；化渣系统9用于融化熔渣；溜槽的一端设置在化渣系统9的出渣口的下方，溜槽的另一端设置在下结晶器8的灌注口上方；化渣系统9融化的熔渣通过溜槽自动倒入下结晶器8中。
熔焊设备还包括：水冷系统；水冷系统通过管路与下结晶器8的水冷管路连接；水冷系统用于为下结晶器8的冷却提供循环用水；优选地，水冷系统还可用于为坩埚提供生产用冷却水。
本申请实施例提供的一种直流多极多工位熔焊设备的运行过程为：
步骤101：多绕组变压器1通过配电柜系统送电。
步骤201：在触摸屏4上设置分时分段预设电压、预设电流和预设极板下降频率。
步骤301：启动整流柜工作，整流柜输出空载0-45V的直流电压。
步骤401：化渣系统9熔融的熔渣通过溜槽自动倒入下结晶器8内。
步骤501：伺服电机按照PLC控制柜3输出的预设电压通过丝杠带动立柱6进行下降，立柱6上的极板插入焊接组件的熔池中，熔焊开始，立柱6系统电流建立起来。
步骤601：整流柜的输出电压通过整流柜内的分流器进行检测，检测到的电压信号转换为反馈电压信号，并将反馈电压信号送至PLC控制柜3。
步骤701：PLC控制柜3通过内置PID的运算，将预设电压和反馈电压信号进行比较，比较运算输出校正电压。
步骤801：伺服电机按照PLC控制柜3输出的校正电压通过丝杠传动带动并更新立柱6的下降距离和下降频率，从而更新极板插入熔池的高度和插入熔池的频率，控制焊接质量。
步骤901：焊接的结束是由人为观测后进行系统停止。
本发明实施例提供的一种直流多极多工位熔焊设备，焊接系统的焊接电压可以实时调整，每一极均采用单独高精度可调直流电源供电，避免了交流电网电压波动造成焊接质量的问题，可以在生产上做到焊接部件一次成型，极大的提高了生产率，解决了交流焊接设备电压降太大而造成的焊接效率低的问题。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种直流多极多工位熔焊设备，其特征在于，所述熔焊设备包括：多绕组变压器、多个整流控制柜、PLC控制柜、多个立柱伺服控制组件和多个焊接组件；
所述多绕组变压器的一次侧与三相交流电源连接，所述多绕组变压器的多个二次侧分别一一对应地与多个所述整流控制柜的输入端连接，所述多绕组变压器用于降低三相交流电压，并将降低后的三相交流电压分别传输给多个所述整流控制柜；多个所述整流控制柜的正输出端分别一一对应地与多个所述焊接组件的正极连接，多个所述整流控制柜的负输出端分别一一对应地与多个所述焊接组件的负极连接；所述整流控制柜用于将所述三相交流电压转换成直流电压，并将所述直流电压传输给所述焊接组件；
多个所述立柱伺服控制组件的丝杠分别一一对应地与多个所述焊接组件连接；
所述PLC控制柜的输出端分别与多个所述立柱伺服控制组件的电源输入端、多个所述整流控制柜的控制端连接；所述PLC控制柜用于将分时分段设置的预设电压、预设电流和预设极板下降频率转换成控制电压和控制信号，并将控制电压分别传输给多个所述立柱伺服控制组件，将所述控制信号分别传输给多个所述整流控制柜；所述立柱伺服控制组件用于根据所述控制电压调整所述焊接组件的下降距离和下降频率；所述整流控制柜还用于根据所述控制信号输出相应的直流电压；
所述熔焊设备还包括：触摸屏；
所述触摸屏与所述PLC控制柜的输入端连接，所述触摸屏用于接收用户分时分段设置的预设电压、预设电流和预设极板下降频率，并将分时分段设置的所述预设电压、所述预设电流和所述预设极板下降频率传输给所述PLC控制柜；
所述整流控制柜包括分流器；
所述分流器的信号输出端与所述PLC控制柜的输入端连接，所述分流器用于检测所述整流控制柜输出的直流电流，获取反馈电压信号，并将所述反馈电压信号传输给所述PLC控制柜；
所述PLC控制柜还用于获取所述反馈电压信号，根据所述预设电压和所述反馈电压信号得到校正电压，并将所述校正电压传输给多个所述立柱伺服控制组件；所述立柱伺服控制组件根据所述校正电压调整所述焊接组件的下降距离和下降频率。
2.根据权利要求1所述的直流多极多工位熔焊设备，其特征在于，所述焊接组件包括：多个焊接件；
每个所述焊接组件的一个焊接件组成一个焊接工位。
3.根据权利要求2所述的直流多极多工位熔焊设备，其特征在于，所述焊接件包括立柱、极板、上结晶器和下结晶器；
所述极板通过液压夹紧装置夹紧在所述立柱的横梁部分的顶端；所述极板设置在所述上结晶器的上方；所述上结晶器位于所述下结晶器的上方；焊接部件设置在所述上结晶器与所述下结晶器之间；所述极板穿过所述上结晶器插入所述焊接部件的熔池中；所述立柱与所述立柱伺服控制组件的丝杠连接；
所述立柱的电源输入端与所述整流控制柜的正输出端连接；所述下结晶器的电源输入端与所述整流控制柜的负输出端连接。
4.根据权利要求3所述的直流多极多工位熔焊设备，其特征在于，所述立柱伺服控制组件包括：伺服电机和丝杠；
所述伺服电机的电源输入端与所述PLC控制柜的输出端连接，所述伺服电机的输出轴与所述丝杠连接；所述丝杠的螺母通过所述丝杠的螺母座与所述立柱连接。
5.根据权利要求3所述的直流多极多工位熔焊设备，其特征在于，所述熔焊设备还包括：化渣系统和多个溜槽；
所述化渣系统设置在相邻的所述焊接工位之间；所述化渣系统用于融化熔渣；
所述溜槽的一端设置在所述化渣系统的出渣口的下方，所述溜槽的另一端设置在所述下结晶器的灌注口上方；所述化渣系统融化的熔渣通过所述溜槽倒入所述下结晶器中。
6.根据权利要求3所述的直流多极多工位熔焊设备，其特征在于，所述熔焊设备还包括：水冷系统；
所述水冷系统通过管路与所述下结晶器的水冷管路连接；所述水冷系统用于为所述下结晶器的冷却提供循环用水。
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