CN112338327A - 单电源多工位的焊接系统及焊接控制方法 - Google Patents

单电源多工位的焊接系统及焊接控制方法 Download PDF

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Abstract

本公开涉及焊接技术领域，提供一种单电源多工位的焊接系统及其焊接控制方法。所述焊接系统包括：一输出装置，包括输出端；多个并联的焊接装置；以及工位选通装置，包括分别连接于所述输出端至多个所述焊接装置的输出线路中的多组选通单元，多组所述选通单元用于分时接通多个所述输出线路，使一焊接阶段所述输出端经一所述输出线路连通一所述焊接装置。本公开通过工位选通装置实现多个焊接装置配备一个输出装置，提升输出装置的利用率，并实现多个焊接装置分时选通，使每个焊接阶段输出装置接通一个焊接装置，确保焊接过程的稳定可靠；同时，节约输出装置的投资成本，节省电能消耗。

Description

单电源多工位的焊接系统及焊接控制方法
技术领域
本公开涉及焊接技术领域，具体地说，涉及一种单电源多工位的焊接系统及其焊接控制方法。
背景技术
焊接技术被广泛应用于生产生活的各个方面。其中，TIG焊(Tungsten Inert GasWelding，非熔化极惰性气体保护电弧焊)作为精密焊接的一种焊接方式，广泛应用于焊接领域。
TIG焊包括手工焊、半自动焊和自动焊。通常一个工位配备一台焊机，在工位上进行工件的焊接，以及工件的搬运、工装夹具的拆装等非焊接类操作。当焊接时间在整道工序中占比较少，则焊机的利用率非常低。
举例来说，一道焊接工序包括工件的安装、焊接和拆卸三步。当安装/拆卸的时间与焊接的时间相等时，焊机的利用率只有50％。基于此，可以考虑多个工位分时焊接。例如，一个工位上工件的安装/拆卸与另一个工位上工件的焊接同时进行，以将焊机的利用率提升一半。
但目前的技术局限在于，一台焊机只有一对正负输出端子，只能接收一个焊接启动信号，无法连接到多个工位。因此，现有技术中为提升焊机的利用率而采用的方案，例如每个工位配备一台焊机，或将几台焊机放入一个机箱中形成多路输出，再与多个工位配对，实际上仍然是一个工位配备一台焊机，本质上并未提高焊机的利用率。
需要说明的是，上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
有鉴于此，本公开提供一种单电源多工位的焊接系统及其焊接控制方法，通过工位选通装置实现多个焊接装置配备一个输出装置，提升输出装置的利用率，并实现多个焊接装置分时选通，使每个焊接阶段输出装置接通一个焊接装置，确保焊接过程的稳定可靠；同时节约输出装置的投资成本，节省电能消耗。
本公开的一个方面提供一种单电源多工位的焊接系统，包括：一输出装置，包括输出端；多个并联的焊接装置；以及工位选通装置，包括分别连接于所述输出端至多个所述焊接装置的输出线路中的多组选通单元，多组所述选通单元用于分时接通多个所述输出线路，使一焊接阶段所述输出端经一所述输出线路连通一所述焊接装置。
在一些实施例中，每个所述焊接装置设有一能发出启动信号的启动单元；所述焊接系统还包括控制单元，所述控制单元与各所述启动单元及各组所述选通单元连接，所述控制单元用于根据接收的启动信号确定一对应的焊接装置，通过所述焊接装置对应的选通单元接通所述焊接装置的输出线路。
在一些实施例中，所述输出装置还包括控制端，所述控制单元连接于各所述启动单元至所述控制端的启动线路中；所述控制单元还用于控制所述启动信号向所述控制端的传递，使所述控制端基于所述启动信号控制所述输出端的输出。
在一些实施例中，所述控制单元还与所述输出装置通信连接，用于根据所述输出装置设定的焊接参数，于所述启动信号停止后控制所述输出端的输出，所述焊接参数包括收弧状态设定和滞后停气时间。
在一些实施例中，所述控制单元外置于所述输出装置或内置于所述输出装置。
在一些实施例中，所述输出端包括电源输出端和气体输出端，所述输出线路包括电源输出线路和气体输出线路，每组所述选通单元包括连接于所述电源输出线路中的开关件和连接于所述气体输出线路中的阀门件。
本公开的另一个方面提供一种焊接控制方法，应用于上述任意实施例所述的焊接系统，所述焊接控制方法由所述控制单元执行，包括：于一使能信号开启的状态下，接收一第一焊接装置的启动信号；控制所述第一焊接装置对应的选通单元接通所述第一焊接装置的输出线路，并关闭所述使能信号；根据所述启动信号控制所述第一焊接装置进入焊接阶段；以及，当所述启动信号停止，结束所述焊接阶段，并开启所述使能信号。
在一些实施例中，于各所述焊接装置的输出线路均断开的状态下，所述使能信号开启；于所述使能信号开启的状态下，允许判定启动信号是否开启；以及，于所述使能信号关闭的状态下，允许判定启动信号是否关闭。
在一些实施例中，所述输出装置还包括控制端，所述控制单元连接于各所述启动单元至所述控制端的启动线路中；所述根据所述启动信号控制所述第一焊接装置进入焊接阶段，包括：向所述控制端传递所述启动信号，使所述控制端基于所述启动信号控制所述输出端输出。
在一些实施例中，所述控制单元还与所述输出装置通信连接，以接收所述输出装置设定的焊接参数，所述焊接参数包括收弧状态设定和滞后停气时间；所述当所述启动信号停止之后，还包括：根据所述焊接参数控制所述输出端持续输出。
在一些实施例中，所述焊接阶段为非熔化极惰性气体保护电弧焊，所述结束所述焊接阶段，包括：判断焊接电弧断开且滞后停气结束；延时一预设时间段；以及，控制所述第一焊接装置对应的选通单元断开所述第一焊接装置的输出线路。
在一些实施例中，所述输出端包括电源输出端和气体输出端，所述输出线路包括电源输出线路和气体输出线路，每组所述选通单元包括连接于所述电源输出线路中的开关件和连接于所述气体输出线路中的阀门件；所述控制所述第一焊接装置对应的选通单元接通所述第一焊接装置的输出线路，包括：控制所述第一焊接装置对应的开关件闭合，以接通所述第一焊接装置的电源输出线路，并控制所述第一焊接装置对应的阀门件开启，以接通所述第一焊接装置的气体输出线路。
本公开与现有技术相比的有益效果至少包括：
通过工位选通装置实现多个焊接装置配备一个输出装置，提升输出装置的利用率；工位选通装置包括多组选通单元，分别连接于输出装置的输出端至多个焊接装置的输出线路中，可以实现多个输出线路的分时选通，使每个焊接阶段输出端接通一个焊接装置，确保焊接过程的稳定可靠；同时节约输出装置的投资成本，节省电能消耗；
进一步地，控制单元根据接收的启动信号，可以确定最早启动的焊接装置，从而通过选通单元接通最早启动的焊接装置的输出线路，实现多个焊接装置的选通控制，确保焊接过程的有序进行。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出本公开实施例中单电源多工位的焊接系统的简要示意图；
图2示出本公开实施例中单电源多工位的焊接系统的组成结构图；
图3示出本公开实施例中焊接控制方法的简要步骤图；以及
图4示出本公开实施例中焊接控制方法的控制流程图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使本公开全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
具体描述时使用的“第一”、“第二”及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及不同实施例中的特征可以相互组合。
图1示出单电源多工位的焊接系统的简要结构，参照图1所示，本实施例中单电源多工位的焊接系统主要包括：一输出装置10，包括输出端110；多个并联的焊接装置20，每个焊接装置20对应一焊接工位；以及工位选通装置30，包括分别连接于输出端110至多个焊接装置20的输出线路中的多组选通单元310，多组选通单元310用于分时接通多个输出线路，使一焊接阶段输出端110经一输出线路连通一焊接装置20。
上述实施例中，输出装置10是指用于输出焊接所需的电源、保护气体等焊接资源的装置，焊接装置20是指用于焊接的焊炬、焊枪等装置。焊接装置20的数量并不限定于图1所示的三个，可以根据焊接的需求灵活调整。
上述实施例的焊接系统，通过工位选通装置30实现多个焊接装置20配备一个输出装置10，提升输出装置10的利用率；工位选通装置30包括多组选通单元310，分别连接于输出装置10的输出端110至多个焊接装置20的输出线路中，可以实现多个输出线路的分时选通，使每个焊接阶段输出端110接通一个焊接装置20，确保焊接过程的稳定可靠；同时，可以节约输出装置10的投资成本，节省电能消耗。
在一个具体示例中，根据焊接需要，通过一焊接装置20(图1中以斜线阴影示出)对应的选通单元310接通该焊接装置20的输出线路，使该焊接装置20接收输出装置10的输出(图1中以箭头示出)，进入焊接阶段；在该焊接装置20处于焊接阶段的整个过程中，其他焊接装置20对应的选通单元310不会再接通其他输出线路(图1中以叉号示出)，其他焊接装置20所在的焊接工位可以进行焊接工件的安装拆卸等非焊接操作；直到该焊接装置20的焊接阶段结束，则其他焊接装置20可以根据需要择一接通，实现多个焊接装置20分时选通，提升输出装置10的利用率，并确保焊接过程不受干扰，实现稳定可靠焊接。
图2示出实施例中焊接系统的组成结构，其中，不同粗细的线条所示线路的交叉处，除非明确指出，否则并不连通。结合图1和图2所示，输出装置10的输出端110具体包括电源输出端1101和气体输出端1102，电源输出端1101用于输出焊接电源，气体输出端1102用于输出保护气体。其中，电源输出端1101具体包括正极电源端和负极电源端，正极电源端可用于连接焊接工件，负极电源端则用于连接焊接装置20。输出线路包括电源输出线路P1和气体输出线路P2，每组选通单元310包括连接于电源输出线路P1中的开关件3101和连接于气体输出线路P2中的阀门件3102。
当一组选通单元310的开关件3101闭合且阀门件3102开启，则该组选通单元310对应的焊接装置20的输出线路接通。
进一步地，多个焊接装置20的分时选通，通过一控制单元40实现。其中，每个焊接装置20能发出启动信号，例如焊接装置20上设有启动单元210，当启动单元210按下时焊接装置20发出启动信号。控制单元40与各焊接装置20的启动单元210及各组选通单元310连接，用于根据接收的启动信号，确定一对应的焊接装置20，并通过该焊接装置20对应的选通单元310接通该焊接装置20的输出线路。
例如，在一个具体示例中，控制单元40根据接收的启动信号，可以确定最早启动的焊接装置20，从而通过该最早启动的焊接装置20对应的选通单元310，接通该最早启动的焊接装置20所在的输出线路，而剩余焊接装置20对应的选通单元310保持断开，使剩余焊接装置20所在的输出线路断开，从而实现多个焊接装置20的选通控制，确保焊接过程的有序进行。
控制单元40可内置于输出装置10，或者外置于输出装置10。
图2示出控制单元40外置于输出装置10的结构。结合图1和图2所示，输出装置10还包括控制端120，控制单元40连接于各焊接装置20的启动单元210至控制端120的启动线路P3中，用于控制启动信号向控制端120的传递，使控制端120基于启动信号控制输出端110的输出。
本实施例中，根据焊接需要，例如第一个焊接装置20的启动单元210发出启动信号，参照图2箭头所示，启动信号沿启动线路P3传输至控制单元40，控制单元40根据启动信号，控制第一个焊接装置20对应的开关件3101闭合且阀门件3102开启，从而接通第一个焊接装置20的电源输出线路P1和气体输出线路P2；并且，控制单元40将启动信号传输至输出装置10的控制端120，以使控制端120基于启动信号控制电源输出端1101和气体输出端1102输出，供第一个焊接装置20进入焊接阶段。在第一个焊接装置20位于焊接阶段的整个过程中，其他焊接装置20无论是否发出启动信号，在控制单元40的控制下，其他焊接装置20所在的输出线路都不会接通，且其启动信号也不会传输至控制端120，从而实现焊接过程的稳定可靠，避免干扰。
图2所示的结构可以采用现有的输出装置10，只需在输出装置10与多个焊接装置20之间增设包含多组选通单元310和控制单元40的工位选通装置30，即可实现多个焊接装置20配备一个输出装置10，并实现多个焊接装置20的分时选通。
在其他实施例中，控制单元40也可内置于输出装置10。例如，控制单元40可设置于控制端120的引出线路中，用于接收来自焊接装置20的启动信号，根据接收的启动信号接通对应的输出线路，并控制启动信号向控制端120的传递，进而通过控制端120控制输出端110的输出。再如，控制单元40可设置于控制端120至输出端110的控制线路中，用于根据控制端120接收到的启动信号，接通对应的输出线路，并控制启动信号向输出端110的传递，从而控制输出端110的输出。
在控制单元40内置于输出装置10的实施例中，只需少量调整输出装置10的结构，增设控制单元40，即可实现多个焊接装置20配备一个输出装置10，且多个焊接装置20分时选通。
进一步地，控制单元40还与输出装置10通信连接，用于根据输出装置10设定的焊接参数，包括收弧状态设定和滞后停气时间，于启动信号停止后控制输出端110持续输出。
例如，图2示意出控制单元40与输出装置10的通信端130通信连接的结构。考虑到在非熔化极惰性气体保护电弧焊的焊接工况下，电源收弧有时需要在启动信号松开时继续焊接，因此控制单元40需要接收到输出装置10设定的收弧参数。通过控制单元40与输出装置10的通信端130通信连接，实现输出装置10将设定的收弧状态设定和滞后停气时间等焊接参数传输至控制单元40，使控制单元40在启动信号停止后的一段时间内能够控制输出端110持续输出。
其中，收弧状态设定是指收弧有无的状态。收弧无时，焊接装置20的焊接包括两步，即按下启动单元210进行焊接，松开启动单元210停止焊接。收弧有时，焊接装置20的焊接包括四步，按下启动单元210进行初期焊接，松开启动单元210进行主焊接，再按下启动单元210进行收弧焊接，再松开启动单元210停止焊接。从而，在收弧状态设定为收弧有的焊接过程中，启动信号关闭时也需要输出装置10持续输出，因此控制单元40需确定输出装置10设定的是收弧无还是收弧有。
当然，在其他实施例中，输出装置10的通信端130可以与控制端120合并，也即控制单元40直接通过控制端120实现在有启动信号和启动信号停止后的两个阶段对输出端110的输出控制。或者，控制单元40与输出装置10之间可以无线通信，只要能实现控制单元40接收到输出装置10设定的焊接参数，依此在启动信号停止后的一段时间内控制输出端110持续输出即可。
本公开还提供一种焊接控制方法，应用于上述任意实施例所描述的焊接系统，例如应用于图2所示的焊接系统，由控制单元40执行。
图3示出焊接控制方法的主要步骤，参照图3所示，本实施例中焊接控制方法主要包括：在步骤S310中，于一使能信号开启的状态下，接收一第一焊接装置的启动信号；在步骤S320中，控制第一焊接装置对应的选通单元接通第一焊接装置所在的输出线路，并关闭使能信号；在步骤S330中，根据启动信号控制第一焊接装置进入焊接阶段；以及在步骤S340中，当启动信号停止，结束焊接阶段，并开启使能信号。
其中，步骤S310之前，于各焊接装置的输出线路均断开的状态下，使能信号开启；也即在初始状态下，当判断各焊接装置所在的输出线路均断开时，开启使能信号，以进入可选通一焊接装置的工作状态。步骤S310中，于使能信号开启的状态下，允许判定启动信号是否开启；步骤S320中，于使能信号关闭的状态下，允许判定启动信号是否关闭。
结合图2所示，输出端包括电源输出端1101和气体输出端1102，输出线路包括电源输出线路P1和气体输出线路P2，每组选通单元包括连接于电源输出线路P1中的开关件3101和连接于气体输出线路P2中的阀门件3102；控制第一焊接装置对应的选通单元接通第一焊接装置所在的输出线路的步骤具体包括：控制第一焊接装置对应的开关件3101闭合，以接通第一焊接装置所在的电源输出线路P1，并控制第一焊接装置对应的阀门件3102开启，以接通第一焊接装置所在的气体输出线路P2。
进一步地，输出装置10还包括控制端120，控制单元40连接于各焊接装置20的启动单元210至控制端120的启动线路P3中；根据启动信号控制第一焊接装置进入焊接阶段的步骤具体包括：向控制端120传递启动信号，使控制端120基于启动信号控制输出端输出，从而第一焊接装置进入焊接阶段。
上述各实施例中，焊接阶段为非熔化极惰性气体保护电弧焊。进一步地，控制单元还与输出装置通信连接，以接收输出装置设定的焊接参数，焊接参数包括收弧状态设定和滞后停气时间；当启动信号停止之后，还包括：根据焊接参数控制输出端持续输出。结束焊接阶段的步骤具体包括：判断焊接电弧断开且滞后停气结束；延时一预设时间段；以及，控制第一焊接装置对应的选通单元断开第一焊接装置所在的输出线路。从而，焊接系统回到空闲状态，此时再次开启使能信号，以进入可选通一焊接装置的工作状态，根据焊接需要实现某一焊接工位的焊接。
其中，具体的控制过程可参照上述各焊接系统实施例的描述，此处不再重复说明。
图4示出实施例中焊接控制方法的控制过程，参照图4所示，在一个具体示例中，焊接控制方法的基本控制过程如下：初始状态下，各焊接装置的启动单元均未闭合，各开关件均处于断开状态，各阀门件均处于关闭状态，使能信号开启，进入可选通焊接装置的工作状态。S410-1，判断使能信号是否开启，若是则继续S410-2，判断是否有启动信号n发出，若否说明可能处于某个焊接装置的焊接过程中，因此执行后续的S440-1。启动信号n由任一工位对应的焊接装置的启动单元发出。当判断工位n对应的启动单元开启，发出启动信号n，则执行S420-1，关闭使能信号，使其他工位的输出线路保持断开；以及S420-2，工位n对应的输出控制单元，即开关件闭合，以接通工位n的电源输出线路，且气阀控制单元，即阀门件打开，以接通工位n的气体输出线路。S430，输出端输出，使工位n进入焊接阶段。通过判断第一个启动焊接的焊接装置，允许输出装置向其输出焊接电压和保护气体，其他工位无法获得焊接电压和保护气体，实现同一时刻只有一个工位进行焊接，确保焊接过程的稳定可靠。S440-1，监测工位n是否焊接结束。当判断焊接结束，也即启动信号n停止，焊接电弧断开且滞后停气结束，执行S440-2延时一段时间t后，断开工位n的开关件并关闭阀门件，再执行S440-3，开启使能信号，并回到S410-1，等待下一个工位的启动单元开启，进入下一轮焊接，从而充分利用输出装置，满足所有工位的焊接需求。
综上，本公开提供的单电源多工位的焊接系统及其焊接控制方法，通过工位选通装置实现多个焊接装置配备一个输出装置，提升输出装置的利用率；并实现多个输出线路的分时选通，使每个焊接阶段输出端接通一个焊接装置，确保焊接过程的稳定可靠；同时，节约输出装置的投资成本，节省电能消耗。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本公开所作的进一步详细说明，不能认定本公开的具体实施只局限于这些说明。对于本公开所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本公开的保护范围。

Claims (12)

1.一种单电源多工位的焊接系统，其特征在于，包括：
一输出装置，包括输出端；
多个并联的焊接装置；以及
工位选通装置，包括分别连接于所述输出端至多个所述焊接装置的输出线路中的多组选通单元，多组所述选通单元用于分时接通多个所述输出线路，使一焊接阶段所述输出端经一所述输出线路连通一所述焊接装置。
2.如权利要求1所述的焊接系统，其特征在于，每个所述焊接装置设有一能发出启动信号的启动单元；
所述焊接系统还包括控制单元，所述控制单元与各所述启动单元及各组所述选通单元连接，用于根据接收的启动信号确定一对应的焊接装置，通过所述焊接装置对应的选通单元接通所述焊接装置的输出线路。
3.如权利要求2所述的焊接系统，其特征在于，所述输出装置还包括控制端，所述控制单元连接于各所述启动单元至所述控制端的启动线路中；
所述控制单元还用于控制所述启动信号向所述控制端的传递，使所述控制端基于所述启动信号控制所述输出端的输出。
4.如权利要求2所述的焊接系统，其特征在于，所述控制单元还与所述输出装置通信连接，用于根据所述输出装置设定的焊接参数，于所述启动信号停止后控制所述输出端的输出，所述焊接参数包括收弧状态设定和滞后停气时间。
5.如权利要求2至4任一项所述的焊接系统，其特征在于，所述控制单元外置于所述输出装置或内置于所述输出装置。
6.如权利要求1所述的焊接系统，其特征在于，所述输出端包括电源输出端和气体输出端，所述输出线路包括电源输出线路和气体输出线路，每组所述选通单元包括连接于所述电源输出线路中的开关件和连接于所述气体输出线路中的阀门件。
7.一种焊接控制方法，其特征在于，应用于如权利要求2-6任一项所述的焊接系统，所述焊接控制方法由所述控制单元执行，包括：
于一使能信号开启的状态下，接收一第一焊接装置的启动信号；
控制所述第一焊接装置对应的选通单元接通所述第一焊接装置的输出线路，并关闭所述使能信号；
根据所述启动信号控制所述第一焊接装置进入焊接阶段；以及
当所述启动信号停止，结束所述焊接阶段，并开启所述使能信号。
8.如权利要求7所述的焊接控制方法，其特征在于，于各所述焊接装置的输出线路均断开的状态下，所述使能信号开启；
于所述使能信号开启的状态下，允许判定启动信号是否开启；以及
于所述使能信号关闭的状态下，允许判定启动信号是否关闭。
9.如权利要求7所述的焊接控制方法，其特征在于，所述输出装置还包括控制端，所述控制单元连接于各所述启动单元至所述控制端的启动线路中；
所述根据所述启动信号控制所述第一焊接装置进入焊接阶段，包括：向所述控制端传递所述启动信号，使所述控制端基于所述启动信号控制所述输出端输出。
10.如权利要求7所述的焊接系统，其特征在于，所述控制单元还与所述输出装置通信连接，以接收所述输出装置设定的焊接参数，所述焊接参数包括收弧状态设定和滞后停气时间；
所述当所述启动信号停止之后，还包括：根据所述焊接参数控制所述输出端持续输出。
11.如权利要求10所述的焊接控制方法，其特征在于，所述结束所述焊接阶段，包括：
判断焊接电弧断开且滞后停气结束；
延时一预设时间段；以及
控制所述第一焊接装置对应的选通单元断开所述第一焊接装置的输出线路。
12.如权利要求7所述的焊接控制方法，其特征在于，所述输出端包括电源输出端和气体输出端，所述输出线路包括电源输出线路和气体输出线路，每组所述选通单元包括连接于所述电源输出线路中的开关件和连接于所述气体输出线路中的阀门件；
所述控制所述第一焊接装置对应的选通单元接通所述第一焊接装置的输出线路，包括：控制所述第一焊接装置对应的开关件闭合，以接通所述第一焊接装置的电源输出线路，并控制所述第一焊接装置对应的阀门件开启，以接通所述第一焊接装置的气体输出线路。
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