CN116727808B - 一种螺柱焊机的引弧电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种螺柱焊机的引弧电路，包括：电源子电路、引弧控制子电路、维弧辅助控制子电路、升流器和控制单元；电源子电路分别与引弧控制子电路、维弧辅助控制子电路和控制单元电性连接；引弧控制子电路与螺柱焊机焊枪和待焊件电性连接；引弧控制子电路与升流器电性连接；引弧控制子电路和维弧辅助控制子电路并联连接；控制单元分别与引弧控制子电路、维弧辅助控制子电路和升流器电性连接；控制单元获取引弧信号后，控制引弧控制子电路、维弧辅助控制子电路和升流器，完成焊接工作。本发明通过对螺柱焊机的电流的控制，可实现焊接过程中短路、维弧和燃弧阶段的安全焊接，减少断弧和爆丝的发生，降低飞溅的危险，提高焊缝的成型质量。
Description
技术领域
本发明涉及螺柱焊机引弧技术领域，尤其涉及一种螺柱焊机的引弧电路。
背景技术
螺柱焊机是指把金属螺柱或类似零件，经过瞬间加压和放电，将整个端面焊于工件上的焊机；靠焊枪中的弹簧压力将螺柱压入熔池，从而形成金属再结晶连接；电弧法螺柱焊作为熔化焊方法的一种，它的接头是在焊枪中弹簧压力条件下形成的，所以具有压力焊的特征，螺柱插入熔池后，不能马上断电，更不允许螺柱下落未插入熔池前断电，要求有一段带电顶锻时间，以保证接头能形成完整的再结晶过程。随着螺柱焊机技术的发展，螺柱焊机的焊接过程的要求越来越高，目前，在螺柱焊机的焊接过程中，还存在引弧电路功能相对简单，对电流的控制的智能化程度不够高，影响到焊接的过程和焊缝的成型质量。
因此，需要一种螺柱焊机的引弧电路。
发明内容
本发明提供了一种螺柱焊机的引弧电路，本发明通过对螺柱焊机的电流的控制，可实现焊接过程中短路阶段、维弧阶段和燃弧阶段的安全焊接，减少断弧和爆丝情况的发生，有效降低飞溅的危险，能够提高焊缝的成型质量。
本发明提供了一种螺柱焊机的引弧电路，包括：电源子电路、引弧控制子电路、维弧辅助控制子电路、升流器和控制单元；电源子电路分别与引弧控制子电路、维弧辅助控制子电路和控制单元电性连接；引弧控制子电路与螺柱焊机焊枪和待焊件电性连接；引弧控制子电路与升流器电性连接；引弧控制子电路和维弧辅助控制子电路并联连接；控制单元分别与引弧控制子电路、维弧辅助控制子电路和升流器电性连接；控制单元获取引弧信号后，控制引弧控制子电路、维弧辅助控制子电路和升流器，完成焊接工作。
进一步地，引弧控制子电路包括继电器、第一整流器、电阻R和电感L1，继电器与第一整流器电性连接，第一整流器的第一输出端与螺柱焊机焊枪电性连接，第一整流器的第二输出端连接电阻R和电感L1后与待焊件电性连接。
进一步地，引弧控制子电路还包括变压器，变压器的第一输出端与第一整流器的第一输入端电性连接，变压器的第二输出端通过继电器与第一整流器的第二输入端电性连接。
进一步地，控制单元的输入端与引弧信号电性连接；控制单元的第一输出端与继电器的第一输出端电性连接；控制单元的第二输出端与维弧辅助控制子电路的输入端电性连接。
进一步地，维弧辅助控制子电路包括串联连接的第二整流器、电感L2和限流器，从第二整流器输出的电流经电感L2，输出至限流器，限流器用于输出第一控制电流。
进一步地，维弧辅助控制子电路的输出端与第一整流器的第一输出端电性连接；第一整流器的第一输出端输出的电流与第一控制电流结合生成限流电流。
进一步地，升流器输入端与控制单元的第三输出端电性连接，升流器输出端与第一整流器的第一输出端电性连接；升流器用于对第一整流器的第一输出端输出的电流进行升流控制，生成升流电流。
进一步地，控制单元根据预设电流波形智能化控制方案，将限流电流作为维弧阶段的工作电流，将升流电流作为燃弧阶段的工作电流。
进一步地，控制单元还包括电流控制模型构建运用子单元，用于构建电流控制模型，以便对电流进行智能精准控制；电流控制模型构建运用子单元包括：
基于螺柱焊机焊枪的焊接测试数据，获取焊接过程中的短路阶段焊接数据、维弧阶段数据和燃弧阶段数据；基于短路阶段焊接数据、维弧阶段数据和燃弧阶段数据，获取阶段电流控制周期、阶段电流起始电流数值、阶段电流变化速率和阶段电流变化频率；
根据阶段电流控制周期、阶段电流起始电流数值、阶段电流变化速率和阶段电流变化频率，建立电流控制结果曲线；根据电流控制结果曲线，建立电路控制流程；根据电路控制流程和电流控制结果曲线，建立电流控制模型；
利用电流控制模型对引弧电路的电流进行控制，并根据螺柱焊机焊枪的焊接需求，更新电流控制模型。
进一步地，控制单元还包括故障防范应对子单元，用于针对引弧电路中出现的故障进行防范和应对；故障防范应对子单元包括应急控制组件和模型参数调节分子单元：
应急控制组件，用于在引弧控制子电路、维弧辅助控制子电路和升流器发生故障、或隐患预警达到预设的隐患预警级别阈值时，控制断开电源子电路与引弧控制子电路、或维弧辅助控制子电路、或升流器的连接，并控制断开控制单元与引弧控制子电路、或维弧辅助控制子电路、或升流器的连接；
模型参数调节分子单元，用于在引弧控制子电路、维弧辅助控制子电路和升流器发生故障、或隐患预警未达到预设的隐患预警级别阈值时，依据预设的参数调节数据库，按照预设调节幅度和调节步骤对电流控制模型进行参数调节；若参数调节未达到预设的预期值，则发出报警提示。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
通过对螺柱焊机的电流的控制，可实现焊接过程中短路阶段、维弧阶段和燃弧阶段的安全焊接，减少断弧和爆丝情况的发生，有效降低飞溅的危险，能够提高焊缝的成型质量。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的一种螺柱焊机的引弧电路结构示意图；
图2为本发明的一种螺柱焊机的引弧电路引弧控制子电路结构示意图；
图3为本发明的一种螺柱焊机的引弧电路充电控制维弧辅助控制子电路结构示意图；
图中：1、电源子电路；2、引弧控制子电路；3、维弧辅助控制子电路；4、升流器；5、控制单元；6、限流器；7、第一整流器；8、变压器；9、第二整流器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种螺柱焊机的引弧电路，如图1所示，包括：电源子电路1、引弧控制子电路2、维弧辅助控制子电路3、升流器4和控制单元5；电源子电路1分别与引弧控制子电路2、维弧辅助控制子电路3和控制单元5电性连接；引弧控制子电路2与螺柱焊机焊枪和待焊件电性连接；引弧控制子电路2与升流器4电性连接；引弧控制子电路2和维弧辅助控制子电路3并联连接；控制单元5分别与引弧控制子电路2、维弧辅助控制子电路3和升流器4电性连接；控制单元5获取引弧信号后，控制引弧控制子电路2、维弧辅助控制子电路3和升流器4，完成焊接工作。
上述技术方案的工作原理为：电源子电路1、引弧控制子电路2、维弧辅助控制子电路3、升流器4和控制单元5；电源子电路1分别与引弧控制子电路2、维弧辅助控制子电路3和控制单元5电性连接；引弧控制子电路2与螺柱焊机焊枪和待焊件电性连接；引弧控制子电路2与升流器4电性连接；引弧控制子电路2和维弧辅助控制子电路3并联连接；控制单元5分别与引弧控制子电路2、维弧辅助控制子电路3和升流器4电性连接；控制单元5获取引弧信号后，控制引弧控制子电路2、维弧辅助控制子电路3和升流器4，完成焊接工作。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案，通过对螺柱焊机的电流的控制，可实现焊接过程中短路阶段、维弧阶段和燃弧阶段的安全焊接，减少断弧和爆丝情况的发生，有效降低飞溅的危险，能够提高焊缝的成型质量。
在一个实施例中，如图2所示，引弧控制子电路2包括继电器、第一整流器7、电阻R和电感L1，继电器与第一整流器7电性连接，第一整流器7的第一输出端与螺柱焊机焊枪电性连接，第一整流器7的第二输出端连接电阻R和电感L1后与待焊件电性连接。
上述技术方案的工作原理为：引弧控制子电路2包括继电器、第一整流器7、电阻R和电感L1，继电器与第一整流器7电性连接，第一整流器7的第一输出端与螺柱焊机焊枪电性连接，第一整流器7的第二输出端连接电阻R和电感L1后与待焊件电性连接。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案，引弧控制子电路用于根据引弧信号，生成电流输出到螺柱焊机焊枪和待焊件。
在一个实施例中，引弧控制子电路2还包括变压器8，变压器8的第一输出端与第一整流器7的第一输入端电性连接，变压器8的第二输出端通过继电器与第一整流器7的第二输入端电性连接。
上述技术方案的工作原理为：引弧控制子电路2还包括变压器8，变压器8的第一输出端与第一整流器7的第一输入端电性连接，变压器8的第二输出端通过继电器与第一整流器7的第二输入端电性连接。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案，通过变压器实现电压升压的作用，为实现焊接功能提供必备条件。
在一个实施例中，控制单元5的输入端与引弧信号电性连接；控制单元5的第一输出端与继电器的第一输出端电性连接；控制单元5的第二输出端与维弧辅助控制子电路3的输入端电性连接。
上述技术方案的工作原理为：控制单元5的输入端与引弧信号电性连接；控制单元5的第一输出端与继电器的第一输出端电性连接；控制单元5的第二输出端与维弧辅助控制子电路3的输入端电性连接。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案，控制单元通过连接继电器，通过继电器的控制实现对引弧控制子电路和维弧辅助控制子电路的开断控制。
在一个实施例中，如图3所示，维弧辅助控制子电路3包括串联连接的第二整流器9、电感L2和限流器6，从第二整流器9输出的电流经电感L2，输出至限流器6，限流器6用于输出第一控制电流。
上述技术方案的工作原理为：维弧辅助控制子电路3包括串联连接的第二整流器9、电感L2和限流器6，从第二整流器9输出的电流经电感L2，输出至限流器6，限流器6用于输出第一控制电流；电感L2具备储能功能。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案，维弧辅助控制子电路通过整流器、电感和险流器组成的电路结构，可实现将电流整流后进行储能，并可实现限流。
在一个实施例中，维弧辅助控制子电路3的输出端与第一整流器7的第一输出端电性连接；第一整流器7的第一输出端输出的电流与第一控制电流结合生成限流电流。
上述技术方案的工作原理为：维弧辅助控制子电路3的输出端与第一整流器7的第一输出端电性连接；第一整流器7的第一输出端输出的电流与第一控制电流结合生成限流电流。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案，维弧辅助控制子电路用于提供限流电流。
在一个实施例中，升流器4输入端与控制单元5的第三输出端电性连接，升流器4输出端与第一整流器7的第一输出端电性连接；升流器4用于对第一整流器7的第一输出端输出的电流进行升流控制，生成升流电流。
上述技术方案的工作原理为：升流器4输入端与控制单元5的第三输出端电性连接，升流器4输出端与第一整流器7的第一输出端电性连接；升流器4用于对第一整流器7的第一输出端输出的电流进行升流控制，生成升流电流。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案，升流器是为了引弧控制子电路输出的电流进行升高操作，可满足电流升高控制的要求。
在一个实施例中，控制单元5根据预设电流波形智能化控制方案，将限流电流作为维弧阶段的工作电流，将升流电流作为燃弧阶段的工作电流。
上述技术方案的工作原理为：控制单元5根据预设电流波形智能化控制方案，将限流电流作为维弧阶段的工作电流，将升流电流作为燃弧阶段的工作电流。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案，通过限流电流和升流电流，满足在维弧阶段和燃弧阶段的电流控制需求。
在一个实施例中，控制单元5还包括电流控制模型构建运用子单元，用于构建电流控制模型，以便对电流进行智能精准控制；电流控制模型构建运用子单元包括：
基于螺柱焊机焊枪的焊接测试数据，获取焊接过程中的短路阶段焊接数据、维弧阶段数据和燃弧阶段数据；基于短路阶段焊接数据、维弧阶段数据和燃弧阶段数据，获取阶段电流控制周期、阶段电流起始电流数值、阶段电流变化速率和阶段电流变化频率；
根据阶段电流控制周期、阶段电流起始电流数值、阶段电流变化速率和阶段电流变化频率，建立电流控制结果曲线；根据电流控制结果曲线，建立电路控制流程；根据电路控制流程和电流控制结果曲线，建立电流控制模型；
利用电流控制模型对引弧电路的电流进行控制，并根据螺柱焊机焊枪的焊接需求，更新电流控制模型。
上述技术方案的工作原理为：控制单元5还包括电流控制模型构建运用子单元，用于构建电流控制模型，以便对电流进行智能精准控制；电流控制模型构建运用子单元包括：
基于螺柱焊机焊枪的焊接测试数据，获取焊接过程中的短路阶段焊接数据、维弧阶段数据和燃弧阶段数据；基于短路阶段焊接数据、维弧阶段数据和燃弧阶段数据，获取阶段电流控制周期、阶段电流起始电流数值、阶段电流变化速率和阶段电流变化频率；
根据阶段电流控制周期、阶段电流起始电流数值、阶段电流变化速率和阶段电流变化频率，建立电流控制结果曲线；根据电流控制结果曲线，建立电路控制流程；根据电路控制流程和电流控制结果曲线，建立电流控制模型；
利用电流控制模型对引弧电路的电流进行控制，并根据螺柱焊机焊枪的焊接需求，更新电流控制模型。
焊接电弧包含着丰富的信息，利用光谱分析法对电弧光谱信息测定，可通过测得的参数的数值反映焊接的条件是否达到预设的要求；若未达到预设的要求，可通过对引弧电路电流的调整控制来实现；在对电弧光谱信息测定过程中，其中等离子体激发温度可反映等离子体的激发能力，当等离子体达到热力学平衡或局域热力学平衡时,某局部小体积元中，处于同种原子的两个能级上的粒子数满足波尔兹曼分布,但在处于非平衡下的等离子体中，平衡态下的玻尔兹曼公式不再适用，等离子体没有一个同一的温度，原子的两个激发态之间对应一个激发温度；通过测试等离子体的激发温度，可根据激发温度的大小设定相应的温度阈值，当达到温度阈值时，判定焊接的条件是否达到预设的要求；激发温度的计算公式为：
上式中，T表示激发温度，Ei代表上能级的激发态能量，g是玻尔兹曼常数，k是普朗克常数，pi代表处于上能级的粒子数量，y代表被测原子的配分函数，Iij代表由上能级i向下能级j跃迁的谱线强度，bij代表谱线上能级i向下能级j跃迁的跃迁频率，hi代表上能级的统计权重，Aij代表谱线上能级i向下能级j跃迁的跃迁几率；其中，Ei、Aij、hi的数值自行设定，pi、Iij的数值通过测量获得。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案，通过建立电流控制模型，并利用电流控制模型对电流进行智能自动化控制，可提高电流控制的准确度和应用的灵活性，并保证焊接的安全实施；通过对利用光谱分析法测试等离子体的激发温度，可根据激发温度的数值判定焊接的条件是否达到预设的要求，从而对引弧电路电流的调整控制来实现达到预设要求的目的。
在一个实施例中，控制单元5还包括故障防范应对子单元，用于针对引弧电路中出现的故障进行防范和应对；故障防范应对子单元包括应急控制组件和模型参数调节分子单元：
应急控制组件，用于在引弧控制子电路2、维弧辅助控制子电路3和升流器4发生故障、或隐患预警达到预设的隐患预警级别阈值时，控制断开电源子电路1与引弧控制子电路2、或维弧辅助控制子电路3、或升流器4的连接，并控制断开控制单元5与引弧控制子电路2、或维弧辅助控制子电路3、或升流器4的连接；
模型参数调节分子单元，用于在引弧控制子电路2、维弧辅助控制子电路3和升流器4发生故障、或隐患预警未达到预设的隐患预警级别阈值时，依据预设的参数调节数据库，按照预设调节幅度和调节步骤对电流控制模型进行参数调节；若参数调节未达到预设的预期值，则发出报警提示。
上述技术方案的工作原理为：控制单元5还包括故障防范应对子单元，用于针对引弧电路中出现的故障进行防范和应对；故障防范应对子单元包括应急控制组件和模型参数调节分子单元：
应急控制组件，用于在引弧控制子电路2、维弧辅助控制子电路3和升流器4发生故障、或隐患预警达到预设的隐患预警级别阈值时，控制断开电源子电路1与引弧控制子电路2、或维弧辅助控制子电路3、或升流器4的连接，并控制断开控制单元5与引弧控制子电路2、或维弧辅助控制子电路3、或升流器4的连接；
模型参数调节分子单元，用于在引弧控制子电路2、维弧辅助控制子电路3和升流器4发生故障、或隐患预警未达到预设的隐患预警级别阈值时，依据预设的参数调节数据库，按照预设调节幅度和调节步骤对电流控制模型进行参数调节；若参数调节未达到预设的预期值，则发出报警提示。
上述技术方案的有益效果为：采用本实施例提供的方案，通过对引弧电路中出现的故障进行防范和应对，可以及时发现电路故障和隐患，并对较小的隐患进行报警提醒，可保证焊接的安全实施。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (2)
1.一种螺柱焊机的引弧电路，其特征在于，包括：电源子电路(1)、引弧控制子电路(2)、维弧辅助控制子电路(3)、升流器(4)和控制单元(5)；电源子电路(1)分别与引弧控制子电路(2)、维弧辅助控制子电路(3)和控制单元(5)电性连接；引弧控制子电路(2)与螺柱焊机焊枪和待焊件电性连接；引弧控制子电路(2)与升流器(4)电性连接；引弧控制子电路(2)和维弧辅助控制子电路(3)并联连接；控制单元(5)分别与引弧控制子电路(2)、维弧辅助控制子电路(3)和升流器(4)电性连接；控制单元(5)获取引弧信号后，控制引弧控制子电路(2)、维弧辅助控制子电路(3)和升流器(4)，完成焊接工作；
引弧控制子电路(2)包括继电器、第一整流器(7)、电阻R和电感L1，继电器与第一整流器(7)电性连接，第一整流器(7)的第一输出端与螺柱焊机焊枪电性连接，第一整流器(7)的第二输出端连接电阻R和电感L1后与待焊件电性连接；
引弧控制子电路(2)还包括变压器(8)，变压器(8)的第一输出端与第一整流器(7)的第一输入端电性连接，变压器(8)的第二输出端通过继电器与第一整流器(7)的第二输入端电性连接；
控制单元(5)的输入端与引弧信号电性连接；控制单元(5)的第一输出端与继电器的第一输出端电性连接；控制单元(5)的第二输出端与维弧辅助控制子电路(3)的输入端电性连接；
维弧辅助控制子电路(3)包括串联连接的第二整流器(9)、电感L2和限流器(6)，从第二整流器(9)输出的电流经电感L2，输出至限流器(6)，限流器(6)用于输出第一控制电流；
维弧辅助控制子电路(3)的输出端与第一整流器(7)的第一输出端电性连接；第一整流器(7)的第一输出端输出的电流与第一控制电流结合生成限流电流；
升流器(4)输入端与控制单元(5)的第三输出端电性连接，升流器(4)输出端与第一整流器(7)的第一输出端电性连接；升流器(4)用于对第一整流器(7)的第一输出端输出的电流进行升流控制，生成升流电流；
控制单元(5)根据预设电流波形智能化控制方案，将限流电流作为维弧阶段的工作电流，将升流电流作为燃弧阶段的工作电流；
控制单元(5)还包括电流控制模型构建运用子单元，用于构建电流控制模型，以便对电流进行智能精准控制；电流控制模型构建运用子单元包括：
基于螺柱焊机焊枪的焊接测试数据，获取焊接过程中的短路阶段焊接数据、维弧阶段数据和燃弧阶段数据；基于短路阶段焊接数据、维弧阶段数据和燃弧阶段数据，获取阶段电流控制周期、阶段电流起始电流数值、阶段电流变化速率和阶段电流变化频率；
根据阶段电流控制周期、阶段电流起始电流数值、阶段电流变化速率和阶段电流变化频率，建立电流控制结果曲线；根据电流控制结果曲线，建立电路控制流程；根据电路控制流程和电流控制结果曲线，建立电流控制模型；
利用电流控制模型对引弧电路的电流进行控制，并根据螺柱焊机焊枪的焊接需求，更新电流控制模型。
2.根据权利要求1所述的一种螺柱焊机的引弧电路，其特征在于，控制单元(5)还包括故障防范应对子单元，用于针对引弧电路中出现的故障进行防范和应对；故障防范应对子单元包括应急控制组件和模型参数调节分子单元；
应急控制组件，用于在引弧控制子电路(2)、维弧辅助控制子电路(3)和升流器(4)发生故障、或隐患预警达到预设的隐患预警级别阈值时，控制断开电源子电路(1)与引弧控制子电路(2)、或维弧辅助控制子电路(3)、或升流器(4)的连接，并控制断开控制单元(5)与引弧控制子电路(2)、或维弧辅助控制子电路(3)、或升流器(4)的连接；
模型参数调节分子单元，用于在引弧控制子电路(2)、维弧辅助控制子电路(3)和升流器(4)发生故障、或隐患预警未达到预设的隐患预警级别阈值时，依据预设的参数调节数据库，按照预设调节幅度和调节步骤对电流控制模型进行参数调节；若参数调节未达到预设的预期值，则发出报警提示。
Priority Applications (1)
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