CN201091953Y - 焊接参数的一元化控制设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种焊接参数的一元化控制设备,在现有焊接电弧电压控制装置中设置有与MCU连接的数字电位器,连接在焊接电弧电压控制装置中的第一电压调节装置与第二电压调节装置之间;所述MCU在根据设定的电弧电流值控制焊接电弧电压控制装置产生匹配的电弧电压值的同时,发送控制信号至数字电位器,使数字电位器产生与所需的电子电抗数值匹配的电阻值。本实用新型在调节电弧电流时,通过微处理器MCU的控制,在自动给出与之匹配的电弧电压的同时,数字电位器也自动给出合适的电阻值亦即合适的电子电抗器数值,从而实现焊接电弧电流、电弧电压和电子电抗器控制的完全一元化。
Description
技术领域
本实用新型涉及焊接控制技术领域,特别是指一种焊接参数的一元化控制设备。
背景技术
在CO2/MAG气体保护焊中,焊接参数即电弧电流和电弧电压的调整方法有两种。一种是两元化调节(也叫作“分别调节”),对电弧电流和电弧电压分别进行独立的调节,二者互不影响;另一种是一元化调节,此种方法一般情况下是只调节电弧电流,通过控制电路或软件自动给出与之匹配的电弧电压。
在CO2/MAG气体保护焊的焊接过程中,除调节上述电弧电流和电弧电压之外,为了降低焊接飞溅、改善焊缝成形,需要在输出特性控制电路中采用电子电抗器(或者采用“电弧控制装置”,为叙述方便,以下将二者均统称为电子电抗器)。组成电子电抗器的核心电路一般情况下是电阻和电容构成的RC充放电回路,电子电抗器需要在焊接时根据焊接电流的大小进行调整。现有技术是将其中的电阻采用机械电位器并设置在焊机的面板上,以便于焊接时进行调节。在一元化调节方法中,该电位器仍然需要手工根据焊接电流的大小进行调整,不能实现完全的一元化,操作很不方便,尤其是焊接施工现场距焊机较远(例如五、六十米远)的情况下,这种不便会降低焊接施工效率甚至影响焊缝质量。
实用新型内容
有鉴于此,本实用新型提出一种焊接参数的一元化控制设备,通过控制电路自动给出与电弧电流匹配的电弧电压和电子电抗器数值。
基于上述目的本实用新型提供的焊接参数的一元化控制设备,包括:电流给定处理装置、电压给定和电压微调装置、微处理器MCU、焊接电弧电流控制装置、功率电源装置、焊接电弧电压反馈装置、焊接电弧电压控制装置,其中,所述焊接电弧电压控制装置中还包括数字电位器,连接在焊接电弧电压控制装置中的第一电压调节装置与第二电压调节装置之间,并且所述数字电位器还与MCU连接;
所述MCU在根据设定的电弧电流值控制焊接电弧电压控制装置产生匹配的电弧电压值的同时,发送控制信号至数字电位器,使数字电位器产生与所需的电子电抗数值匹配的电阻值。
该控制设备所述焊接电弧电压控制装置中还包括电容器C,所述数字电位器与电容器C组成RC惰性回路,第一电压调节装置输出端通过该RC惰性回路与第二电压调节装置输入端连接。
在该设备中进一步包括存储器,该存储器保存有所述电弧电压值与所述电阻值的对应关系、或电弧电流值与所述电阻值的对应关系的数据表;
所述MCU在根据设定的电弧电流值控制焊接电弧电压控制装置产生匹配的电弧电压值的同时,通过查询该数据表找出所述电弧电压或电弧电流值对应的电阻值,发送控制信号使数字电位器调整到该电阻值。
该控制设备所述存储器包括在所述MCU中。
该控制设备所述MCU中包括计算单元,该计算单元在根据设定的电弧电流值控制焊接电弧电压控制装置产生匹配的电弧电压值的同时,根据预先建立的模型或公式,通过所述电弧电压值或电弧电流值计算得到电阻值,所述MCU发送控制信号使数字电位器调整到该电阻值。
该控制设备所述焊接电弧电压控制装置中还包括焊接电弧短路电流控制装置,所述数字电位器包括第一数字电位器和第二数字电位器;
焊接电弧短路电流控制装置的输入端与焊接电弧电压反馈装置连接,第一数字电位器、第二数字电位器和第一电压调节装置分别与MCU相连,并且第一数字电位器和第二数字电位器的输出端分别连接至焊接电弧短路电流控制装置,焊接电弧短路电流控制装置输出端连接在第一电压调节装置的输出端和第二电压调节装置的输入端之间。
在该设备中进一步包括存储器,该存储器保存有所述电弧电压值分别与所述第一数字电位器和第二数字电位器电阻值的对应关系、或电弧电流值分别与所述第一数字电位器和第二数字电位器电阻值的对应关系的数据表;
所述MCU在根据设定的电弧电流值控制焊接电弧电压控制装置产生匹配的电弧电压值的过程中,通过查询该数据表找出所述电弧电压或电弧电流值对应的第一数字电位器和第二数字电位器的电阻值,发送控制信号使第一数字电位器和第二数字电位器分别调整到该电阻值。
该控制设备所述存储器包括在所述MCU中。
该控制设备所述MCU中包括计算单元,该计算单元在根据设定的电弧电流值控制焊接电弧电压控制装置产生匹配的电弧电压值的过程中,根据预先建立的模型或公式,通过所述电弧电压值或电弧电流值计算得到第一数字电位器和第二数字电位器的电阻值,所述MCU发送控制信号使第一数字电位器和第二数字电位器调整到该电阻值。
该控制设备焊接电弧电压反馈装置反馈焊接的短路过渡期间的电压信号给第一电压调节装置和焊接电弧短路电流控制装置。
该控制设备所述第一数字电位器和第二数字电位器设置在同一个数字电位器装置中。
从上面所述可以看出,本实用新型提出的焊接参数的一元化控制设备,采用数字电位器集成电路代替机械电位器,数字电位器输出的电阻值由微处理器MCU进行控制。调节电弧电流时,通过微处理器MCU的控制,在自动给出与之匹配的电弧电压的同时,数字电位器也自动给出合适的电阻值亦即合适的电子电抗器数值,从而实现焊接电弧电流、电弧电压和电子电抗器的调节的完全一元化。
附图说明
图1为本实用新型较佳实施例的焊接参数的一元化控制设备结构示意图;
图2为如图1中所示本实用新型较佳实施例的焊接参数的一元化控制设备中实施例一的焊接电弧电压控制装置结构示意框图;
图3为如图1中所示本实用新型较佳实施例的焊接参数的一元化控制设备中实施例二的焊接电弧电压控制装置结构示意框图;
图4为如图2中所示的本实用新型实施例一的焊接电弧电压控制装置的电路结构示意图;
图5为如图3中所示的本实用新型实施例二的焊接电弧电压控制装置的电路结构示意图。
具体实施方式
下面参照附图1、附图2、附图3、附图4和附图5说明本实用新型焊接参数的完全一元化控制设备的构成及控制过程。在各附图中,用相同或类似的附图标记来表示相同或类似的组成部件。
本实用新型焊接参数的完全一元化控制设备100,参见图1所示,包括:电流给定处理装置2、电压给定和电压微调装置3、微处理器(MCU)1、焊接电弧电流(送丝速度)控制装置4、功率电源装置6、焊接电弧电压反馈装置7、包含有数字电位器的焊接电弧电压控制装置5等。其中的电流给定处理装置2、电压给定和电压微调装置3、MCU1、焊接电弧电流(送丝速度)控制装置4、功率电源装置6、焊接电弧电压反馈装置7均为一元化控制设备100的公知技术,不再赘述。其中本实用新型的焊接电弧电压控制装置5中设置有与MCU 1相连的数字电位器,其具体结构对于不同的实施例有所不同。
对于焊接电弧电压控制装置5实施例一,参见图2和图4所示。所述实施例一的焊接电弧电压控制装置5包括:第一电压调节装置5-1、第二电压调节装置5-3、数字电位器5-2、电容器C 5-4等,其中数字电位器5-2和电容器C 5-4组成RC惰性回路。数字电位器5-2的两端分别连接在第一电压调节装置5-1的输出端和第二电压调节装置5-3的输入端之间,并与电容器C 5-4组成RC惰性回路,即与现有机械电位器方案的连接关系相同。所不同的是数字电位器5-2还与MCU 1连接,以接收来自MCU 1的控制信号。另外,第一电压调节装置5-1分别接收来自MCU 1的控制信号和来自焊接电弧电压反馈装置7反馈的电压信号,第二电压调节装置5-3的输出端连接至功率电源装置6。
该焊接电弧电压控制装置5的具体较佳的电路结构参见图4所示,第一电压调节装置5-1具体实施电路为通用的比例积分调节装置,包括电阻R6、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容器C6、二极管D5、二极管D6和运算放大器IC2C等;第二电压调节装置5-3具体实施电路为通用的电压跟随器和比例积分调节装置,包括电阻R16、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电容器C5、放大器IC2A和运算放大器IC2D等;RC惰性回路包括电阻R14、电阻R17、电容器C4以及受MCU 1控制的数字电位器5-2。数字电位器IC4(即图2中的数字电位器5-2)的一端PB0连接至第一电压调节装置5-1中运算放大器IC2C的输出端,另一端PA0连接至第二电压调节装置5-3中运算放大器IC2A的正向输入端;数字电位器IC4的CS、SCK和SI端分别与MCU 1的MCU CS、MCU CLK和MCU DIN输出端连接。
焊接过程中,当通过电流给定处理装置2设定电弧电流时,MCU 1在自动给出与之匹配的电弧电压的同时,控制数字电位器5-2也自动给出合适的电阻值。该电阻值下的数字电位器5-2和电容器C 5-4(即图4中的C4)组成合适的RC惰性回路亦即合适的电子电抗器,从而实现焊接电弧电流、电弧电压和电子电抗器控制的完全一元化。
具体实现时,所述电阻值可以由MCU 1中的计算单元(该计算单元可通过软件、硬件或者两者的结合来实现)根据预先建立的模型或公式,通过电弧电压值或电弧电流值计算得到。或者也可以在MCU 1内部或外部的存储器件中存储一个数据表,将根据实际焊接情况获得的所述电弧电压值与所述电阻值的对应关系,或电弧电流值与所述电阻值的对应关系保存在该数据表中。当通过电流给定处理装置2设定电弧电流时,MCU 1在给出与之匹配的电弧电压时,通过查询该数据表找出该电弧电压或电弧电流对应的电阻值,并调整数字电位器5-2到该电阻值,以达到合适的电子电抗数值。
对于焊接电弧电压控制装置5实施例二,参见图3和图5所示。所述焊接电弧电压控制装置5’实施例二,包括:第一电压调节装置5-1’、第二电压调节装置5-3’、焊接电弧短路电流控制装置5-5、数字电位器15-6和数字电位器25-7等。其中,焊接电弧短路电流控制装置5-5用于对焊接时熔滴短路过程进行控制,数字电位器15-6、数字电位器25-7和第一电压调节装置5-1’分别与MCU 1相连,接受MCU 1的控制。焊接电弧电压反馈装置7反馈焊接的短路过渡期间的电压信号给第一电压调节装置5-1’和焊接电弧短路电流控制装置5-5,焊接电弧短路电流控制装置5-5的输出端连接在第一电压调节装置5-1’的输出端和第二电压调节装置5-3’的输入端之间,数字电位器15-6和数字电位器25-7的输出端分别连接至焊接电弧短路电流控制装置5-5。
具体较佳的电路结构参见图5所示,第一电压调节装置5-1’具体实施电路为通用的比例积分调节装置,包括电阻R171、电阻R172、电阻R204、电阻R205、电阻R206、电阻R208、电阻R180、电阻R181、电容器C73、电容器C67、二极管D24、二极管D25、运算放大器IC25D等;第二电压调节装置5-3’具体实施电路为通用的比例调节装置,包括电阻R186、电阻R185、电阻R183、可变电阻VR15、运算放大器IC24D等;焊接电弧短路电流控制装置5-5,包括:由电阻R191、电阻R192、电阻R193、电阻R300、电容器C72、运算放大器IC25B组成的电压比较器;由电阻R194、电容器C116、二极管D28、二极管ZD10以及由MCU 1控制的数字电位器15-6组成的微分器;由二极管D26、电阻R182、电阻R196、电阻R207、电阻R209、电阻R210、电容器C117、运算放大器IC25C、由MCU 1控制的数字电位器25-7以及面板微调电位器VR1组成的比例调节装置。其中,数字电位器15-6和数字电位器25-7通过同一个电位器IC4实现。
焊接时,由于一元化控制所需的电阻值是随着设定的焊接电流的不同而不同的,为更加精细的控制焊接过程,因此在这里设置两个数字电位器,数字电位器15-6主要用于调整控制短路过渡过程的控制信号的波形,数字电位器25-7主要用于调整该波形的幅度强弱。当通过电流给定处理装置2设定电弧电流时,MCU 1在自动给出与之匹配的电弧电压的同时,自动控制数字电位器15-6和数字电位器25-7的电阻值,使得数字电位器15-6与数字电位器25-7一起与本装置中的焊接电弧短路电流控制装置5-5相配合,从而实现焊接电弧电流、电弧电压和电弧短路电流控制的完全一元化。
具体实现时,所述数字电位器15-6和数字电位器25-7的电阻值可以由MCU 1中的计算单元(该计算单元可通过软件、硬件或者两者的结合来实现)根据预先建立的模型或公式,通过电弧电压值或电弧电流值计算得到。或者也可以在MCU 1内部或外部的存储器件中存储一个数据表,将根据实际焊接情况获得的所述电弧电压值或电弧电流值与所述数字电位器15-6和数字电位器25-7的电阻值的对应关系保存在该数据表中。当通过电流给定处理装置2设定电弧电流时,MCU 1在给出与之匹配的电弧电压过程中,通过查询该数据表找出该电弧电压或电弧电流对应的电阻值,动态调整数字电位器15-6和数字电位器25-7到合适的电阻值,以达到所需的电子电抗数值。
至于上述电路中的各电子元件的具体参数值,本领域技术人员可基于实际情况,根据经验或者通过实验来确定。
本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的,而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用,并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (11)
1.一种焊接参数的一元化控制设备,包括:电流给定处理装置、电压给定和电压微调装置、微处理器MCU、焊接电弧电流控制装置、功率电源装置、焊接电弧电压反馈装置、焊接电弧电压控制装置,其特征在于,所述焊接电弧电压控制装置中还包括数字电位器,连接在焊接电弧电压控制装置中的第一电压调节装置与第二电压调节装置之间,并且所述数字电位器还与MCU连接;
所述MCU在根据设定的电弧电流值控制焊接电弧电压控制装置产生匹配的电弧电压值的同时,发送控制信号至数字电位器,使数字电位器产生与所需的电子电抗数值匹配的电阻值。
2.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述焊接电弧电压控制装置中还包括电容器C,所述数字电位器与电容器C组成RC惰性回路,第一电压调节装置输出端通过该RC惰性回路与第二电压调节装置输入端连接。
3.根据权利要求2所述的设备,其特征在于,在该设备中进一步包括存储器,该存储器保存有所述电弧电压值与所述电阻值的对应关系、或电弧电流值与所述电阻值的对应关系的数据表;
所述MCU在根据设定的电弧电流值控制焊接电弧电压控制装置产生匹配的电弧电压值的同时,通过查询该数据表找出所述电弧电压或电弧电流值对应的电阻值,发送控制信号使数字电位器调整到该电阻值。
4.根据权利要求3所述的设备,其特征在于,所述存储器包括在所述MCU中。
5.根据权利要求2所述的设备,其特征在于,所述MCU中包括计算单元,该计算单元在根据设定的电弧电流值控制焊接电弧电压控制装置产生匹配的电弧电压值的同时,根据预先建立的模型或公式,通过所述电弧电压值或电弧电流值计算得到电阻值,所述MCU发送控制信号使数字电位器调整到该电阻值。
6.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述焊接电弧电压控制装置中还包括焊接电弧短路电流控制装置,所述数字电位器包括第一数字电位器和第二数字电位器;
焊接电弧短路电流控制装置的输入端与焊接电弧电压反馈装置7连接,第一数字电位器、第二数字电位器和第一电压调节装置分别与MCU相连,并且第一数字电位器和第二数字电位器的输出端分别连接至焊接电弧短路电流控制装置,焊接电弧短路电流控制装置输出端连接在第一电压调节装置的输出端和第二电压调节装置的输入端之间。
7.根据权利要求6所述的设备,其特征在于,在该设备中进一步包括存储器,该存储器保存有所述电弧电压值分别与所述第一数字电位器和第二数字电位器电阻值的对应关系、或电弧电流值分别与所述第一数字电位器和第二数字电位器电阻值的对应关系的数据表;
所述MCU在根据设定的电弧电流值控制焊接电弧电压控制装置产生匹配的电弧电压值的过程中,通过查询该数据表找出所述电弧电压或电弧电流值对应的第一数字电位器和第二数字电位器的电阻值,发送控制信号使第一数字电位器和第二数字电位器分别调整到该电阻值。
8.根据权利要求7所述的设备,其特征在于,所述存储器包括在所述MCU中。
9.根据权利要求6所述的设备,其特征在于,所述MCU中包括计算单元,该计算单元在根据设定的电弧电流值控制焊接电弧电压控制装置产生匹配的电弧电压值的过程中,根据预先建立的模型或公式,通过所述电弧电压值或电弧电流值计算得到第一数字电位器和第二数字电位器的电阻值,所述MCU发送控制信号使第一数字电位器和第二数字电位器调整到该电阻值。
10.根据权利要求6所述的设备,其特征在于,焊接电弧电压反馈装置反馈焊接的短路过渡期间的电压信号给第一电压调节装置和焊接电弧短路电流控制装置。
11.根据权利要求6至10中任意一项所述的设备,其特征在于,所述第一数字电位器和第二数字电位器设置在同一个数字电位器装置中。
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