CN201313232Y

CN201313232Y - 一种数控等离子切割枪自动调节装置

Info

Publication number: CN201313232Y
Application number: CNU2008201564073U
Authority: CN
Inventors: 朱金老
Original assignee: Shanghai Hugong Electric Welding Machine Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shanghai Hugong Electric Welding Machine Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2008-12-02
Filing date: 2008-12-02
Publication date: 2009-09-23
Anticipated expiration: 2018-12-02

Abstract

一种数控等离子切割枪自动调节装置，包括依次连接的等离子切割电源模块、电弧电压采样电路模块、单片机、调整电路模块、驱动电路模块、切割枪，所述等离子切割电源模块的另一端与所述切割枪的一端连接。本实用新型大大减轻了现场操作工人的劳动强度，提高了切割质量。该装置性能稳定，控制精度好，特别是能根据现场条件自动生成切割高度控制域，实现了等离子电弧切割最佳域的控制，具有很高的实用价值。

Description

一种数控等离子切割枪自动调节装置

技术领域

本实用新型涉及一种切割枪自动调节装置，尤其涉及一种数控等离子的切割枪自动调节装置。

背景技术

等离子电弧是一种高能量密度的压缩电弧，它以压缩气体为工作介质，通过被压缩气体电离形成高温高速的等离子电弧将金属熔化并形成光洁的切口。从切割角度希望切割枪与工件距离越近越好，同时又要保证切割枪不碰到工件。而等离子电弧又具有电阻抗作用，其阻抗在板材厚度和切割枪及其他切割工艺参数确定情况下，主要随着切割枪与工件距离变化而变化。这种变化影响电弧的电流和电压，反过来说，电弧的电流和电压变化影响了电弧的有效切割厚度。

而在实际切割过程中，由于板材不可避免的会有变形，使得切割可以概括为上坡切割和下坡切割，为了保证切割质量，切割枪必须上下调整以稳定电弧在正常值范围内切割。

数控等离子切割以其切割速度快、工件变形小、切割精度好等优点，广泛地用于中薄金属板材自动化切割。而在切割过程中等离子切割枪与工件的高度距离控制很重要，其不仅造成等离子电弧参数(U，I)的变化，而且直接影响切割质量。目前国内数控等离子切割高度控制一般由模拟电路实现，虽然其电路简单、成本低，但也存在控制精度低，控制高度范围波动大，经常需要手动调节的缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种以单片机为核心的数控等离子切割枪自动调节装置，解决现有技术中需要手动调节的缺陷，实现了数控等离子切割枪的三轴自动控制。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种数控等离子切割枪自动调节装置，包括依次连接的等离子切割电源模块、电弧电压采样电路模块、单片机、调整电路模块、驱动电路模块、切割枪，所述等离子切割电源模块的另一端与所述切割枪的一端连接。

进一步的，所述电弧电压采样电路模块是带方向控制的脉冲宽度调速电路模块。

进一步的，所述等离子切割电源模块包括隔壁变压器、低通滤波器、开关一体化电源。

进一步的，所述自动调节装置的输入、输出接口均采用光电耦合电路模块。

本实用新型大大减轻了现场操作工人的劳动强度，提高了切割质量。该装置性能稳定，控制精度好，特别是能根据现场条件自动生成切割高度控制域，实现了等离子电弧切割最佳域的控制，具有很高的实用价值。

附图说明

图1是本实用新型较佳实施例示意图。

图2是本实用新型h的控制域原理图。

图3是本实用新型装置中驱动电路模块的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

一种数控等离子切割枪自动调节装置，包括依次连接的等离子切割电源模块1、电弧电压采样电路模块2、单片机3、调整电路模块4、驱动电路模块5、切割枪6，所述等离子切割电源模块1的另一端与所述切割枪6的一端连接。

进一步的，所述电弧电压采样电路模块2是带方向控制的脉冲宽度调速电路模块。

进一步的，所述等离子切割电源模块1包括隔壁变压器、低通滤波器、开关一体化电源。

电弧变化允许范围域的设计，直接反映了所设计的自动调节控制系统的灵敏度和精度。范围太小，灵敏度过高，在切割过程中会造成切割枪频繁调整；范围域太大，则切割枪调节会过于迟钝，切割枪容易碰到切割工件或远离切割工件。由δ＝λ+h+1可知，切割中λ、1是一定的，那么h的变化取决于电弧变化。在本实用新型装置中是取电弧电压采样，它的控制域精度直接影响着本控制系统精度。

如图2所示，U0附近的一小区域(U0+δU，U0-δU)为切割最佳域对应的上下电弧电压值，当调节控制系统检测到电弧电压Ui>U0+δU时，启动切割头电机下调切割枪，电机的转速由n＝Ui-(U0+δU)的大小来改变；反之，当Ui<U0-δU时，上调切割枪，电机的转速由n＝(U0-δU)-Ui的大小来改变，直至U0+δU>Ui>U0-δU。值得注意的是由公式(1)可知，在切割速度不变情况下，该最佳电压值U0受切割枪与工件距离、电网波动及喷嘴加工误差等影响，在每次引弧切割过程中U0会有所变化，因此，U0的值由单片机在正常切割的初始1～2秒内采样平均计算确定。

在等离子切割电源上用分压电路取得电压变化量，经电压信号处理、光电隔离后送入单片机，当单片机接收到切割机PC主机起弧的成功正常切割信号后，采样初始切割的多个电压数据平均后作为最佳电压值U0，根据工艺事先设好δU，由单片机自动生成控制域，其切割上位控制电压U上＝U0+δU，下位控制电压U下＝U0-δU.而后的采样电压信号Ui为控制信号，当U下<Ui<U上，则说明实时切割机头合适，不须调整；当Ui>U上时，切割枪需要下降，其下降速度由δ＝Ui-U上值的大小控制；当Ui<U下时，切割枪需要上升，其上升速度由δ＝U下-Ui值的大小控制。

如图3所示，用D8255并行口的PB为输出口，PB1和PB0作控制位，当PB口输出02H时，74LS125四总线缓冲器的4^#三态门打开，使K4闭合，同理，2^#三态门输出“0”，使1^#三态门也打开，所以开关晶体管K1导通，即，K1闭合。晶体管开关K1和K4分别驱动两个达林顿功放管，电机正转，反之，当PB口输出01H时，K2和K3闭合，电机反转，缓冲器74LS125控制端连接的原因是保证误码时不使电源短路。

由于该装置在数控等离子切割机上，所受到的干扰是多方面的。主要是电网干扰、切割电源干扰、外部环境干扰和整个系统内的有源或无源干扰。因此，在系统设计中采取必要的抗干扰措施。

1)电源配置：采用隔离变压器以减少初、次级线圈间耦合电容，提高其抗共模干扰；采用低通滤波器滤去高于市电基波的高次谐波以改善电源波形；采用开关一体化电源对不同的部分分开供电。

2)信号通道抗干扰措施：所有输入、输出接口均采用光电耦合电路，以阻止来自信号通道的干扰，并使计算机电源和接口电源与地分开。

3)地线设计和去耦合电容的配制：由于数控等离子切割机有系统地、机壳地(大地)、数字地(逻辑地)和模拟地等，对此，应使这些地线分开接，并尽量加大接地线接地面积。同时，在主机印刷电路板的各个关键部位配置去耦合电容。

4)由于等离子切割在起弧过程中，电源对电网具有较大冲击，且高频电磁干扰很强，因此，在起弧阶段系统采样电路必需与切割电源断开，系统只有在起弧过后且正常切割时才能自动投入工作。

上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本实用新型的，本领域普通技术人员可在不脱离本实用新型思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本实用新型的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims

1、一种数控等离子切割枪自动调节装置，其特征在于：包括依次连接的等离子切割电源模块、电弧电压采样电路模块、单片机、调整电路模块、驱动电路模块、切割枪，所述等离子切割电源模块的另一端与所述切割枪的一端连接。

2、如权利要求1所述的一种数控等离子切割枪自动调节装置，其特征在于：所述电弧电压采样电路模块是带方向控制的脉冲宽度调速电路模块。

3、如权利要求1所述的一种数控等离子切割枪自动调节装置，其特征在于：所述等离子切割电源模块包括隔壁变压器、低通滤波器、开关一体化电源。

4、如权利要求1所述的一种数控等离子切割枪自动调节装置，其特征在于：所述自动调节装置的输入、输出接口均采用光电耦合电路模块。