CN202780200U

CN202780200U - 数字化机用等离子切割机

Info

Publication number: CN202780200U
Application number: CN 201220365056
Authority: CN
Inventors: 谢越群
Original assignee: HUNAN CHAOYU BOTE TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HUNAN CHAOYU BOTE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-07-26
Filing date: 2012-07-26
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2022-07-26

Abstract

一种数字化机用等离子切割机，包括高频引弧电路、控制电路和保护电路、割炬部件，所述割炬部件由枪体、电极、气体分配器、喷嘴、保护套组成，还包括电源主电路、气路、显示器；电源主电路由多个全桥软开关逆变回路并联组成；具有显著提高机用等离子切割机功率等效果，主要用于金属切削等。

Description

数字化机用等离子切割机

技术领域

本发明涉及金属材料切割机，具体涉及一种数字化机用等离子切割机。

背景技术

空气等离子切割机主要应用于金属、非金属的切割，属于空气等离子切割设备技术领域，空气等离子弧切割是利用高能量密度压缩电弧产生的高温高速热流进行的切割方法。其原理主要是依靠高温高速的等离子弧及其焰流，把部分金属熔化及蒸发，并吹离基体，随着等离子弧割炬的移动而形成切缝。利用压缩空气作为等离子弧切割的离子气，气体来源方便，切割成本低，由于等离子弧的热含值较高，加上氧与金属化学反应释放热量，使切割速度提高，切口质量好，近年来已发展成为等离子切割方法中应用最为广泛的一种。

随着电力电子元件的发展及其性能的提高，近年来等离子电源有了很大的发展。根据电源电路控制方式的不同，空气等离子切割机主要有斩波式、整流式和逆变式。斩波式等离子切割机体积大、重量重；整流式等离子切割机外特性为下降外特性，切割电流变化大，导致切口质量差。逆变式体积小、重量轻，切割电流稳定，但是，单个IGBT电路的切割电流不能做到很大，一般不超过120A。同时，传统的高压高频引弧方式在引弧过程中产生的高频高压震荡信号将会带来非常严重的电磁干扰(EMI)，无法用于自动数控切割和对电磁干扰要求较严格的场所，同时对人体健康也产生一定危害。

现有的大功率逆变等离子切割电源是采用大功率IGBT,但是大功率开关器件昂贵、开关损耗大、谐波成分抑制难、电磁干扰(EMI)严重、控制方法困难，而且功率难以做大，一般切割电流最大做到200A。

现有技术生产的等离子切割电源，一般都没有电流显示，依靠电流旋钮的刻度确定电流的大小，这样误差较大，而且不直观。而其他数字焊机的电压电流显示采用数码管加显示芯片的模式，需要电路板，成本较高，而且容易受到干扰。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供一种体积小、重量轻、切割电流大的数字化机用等离子切割机。

本发明的目的是通过如下步骤的技术方案来实现的：包括高频引弧电路、控制电路和保护电路、割炬部件，所述割炬部件由枪体、电极、气体分配器、喷嘴、保护套组成，还包括电源主电路；所述电源主电路由多个全桥软开关逆变回路并联组成；所述全桥软开关逆变回路包括四个绝缘栅双极型晶体管即IGBT器件，称为VT1、VT2、VT3、VT4，还包括主变压器T1、谐振电感L1和谐振电容C1；VT1和VT3串联，VT2和VT4串联，上述两条串联支路并联后再与电流输入端相连，所述主变压器T1、谐振电感L1和谐振电容C1串联后连接二次整流模块。

进一步，还包括气路，所述气路包括第一气阀和第二气阀以及单片机，所述第一气阀流量大于或小于第二气阀流量，单片机联第一气阀和第二气阀并控制第一气阀和第二气阀分时段开启。

进一步，还包括显示模块，所述显示模块包括单片机、电子选择开关、数字电流表，所述单片机联电子选择开关和数字电流表。

本发明的有益效果是，显示采用单片机控制电子选择开关和通用数字电流表的方式，充分利用模拟电路和数字电路各自的优点，电路简单，成本低，安装方便，非常利用整机批量生产。采用双气阀分阶段控制的方法，解决了大电流切割厚板起弧困难的问题。如主电路采用两个160切割机主电路并联，即可组成320A的数字化机用等离子切割机，使其功率得到显著提高。

附图说明

图1是电源主电路示意图。

图2是显示器主电路示意图。

图3是气路示意图。

图4是前面板示意图。

具体实施方式

本实用新型包括高频引弧电路、控制电路和保护电路、割炬部件，所述割炬部件由枪体、电极、分配器、喷嘴、保护套。

如图1，为了解决现有技术中切割电源成本高、功率受限制，同时满足长时间、厚板的切割，主电路采用两个160A变换器并联组成320A。每一个160A变换器由全桥逆变主回路和整流模块组成，其中全桥逆变主回路包括四个IGBT器件VT1、VT2、VT3、VT4，主变压器T1和隔直电容C组成。VT1和VT3串联，VT2和VT4串联，此两条支路并联后与电流输入端相连，主变压器T1与隔直电容C串联后与整流模块串联。两个变换器模块并联组成一个切割电源，并联后功率增加，满足切割电源大电流、大功率的要求。

切割电源工作在恒流状态，对输出电流的稳定度有一定的要求，并且输出的电流可在一定的范围内连续可调，为此单台电源也设计成恒流源，并联后正常工作的关键是保证各模块的输出电压、电流相等，即输出功率相等，否则将在输出电路之间形成环流，造成能量损耗，严重时将造成电路损坏，系统无法正常工作。传统的控制方法是采用相同占空比的控制方法，由于占空比相等，输入电压高的模块将提供更多的输出功率，从而达到模块间输入电压的自动均衡，但如果模块不完全匹配，则无法保证输入均压和输出均流；甚至损坏输入电压过高的模块。本实施例中的控制思想是通过电流传感器1 和电流传感器2实时检测输出电流的大小，从而计算出模块1 和模块2 输出功率的大小，如果功率不相等，通过调节开关管的占空比使其两个变换器的输出功率相等，这样就满足了模块1 和模块2 输出电流均流，保证输入均压和输出均流。

如图2，本实施例采用单片机控制电子选择开关+通用数字电流表的显示方式，充分利用模拟电路和数字电路各自的优点，电路简单，成本低，安装方便，非常利用整机批量生产。预置电流信号通过跟随器后，送到电子选择开关4053的Z0端，同时，实际采样电流信号送到Z1端，单片机的PB0端口通过光电隔离后控制4053的控制端口。当单片机没有检测到电流时，控制PB0为低电平，光耦不导通，S2为低电平，这时Z端输出的是预置电流，当单片机检测到电流时，控制PB0为高电平，光耦导通，S2为高电平，这时Z端输出的是实际电流，Z端直接和电流表相连。

如图1、图3、图4，数控等离子的切割效果与切割的工作气体流量有着很大的关系，切割气体既要保证等离子射流的形成，又要保证去除切口中的熔融金属和氧化物。过大的气体流量会带走更多的电弧热量，使得射流的长度变短，导致切割能力下降和电弧不稳；过小的气体流量则使等离子弧失去应有的挺直度而使切割的深度变浅，同时也容易产生挂渣。当切割的板材比较厚的时候，需要电流大，同时，气体流量也要大，但是，如果在起弧阶段，气体流量太大，则不容易起弧。为了解决这个问题，本实施例采用双气阀分阶段控制的方法，即把气体分为先导气体（也叫起弧气体）和工作气体。工作过程如下：按枪后，单片机控制小流量气阀2开通，此时大流量气阀1是关闭的，气流通过气阀2，从前面板的引导保护气体接头处流出，然后开始起弧，当单片机检测到有电流，确定起弧成功后，立即开通大流量气阀1，同时关闭小流量气阀2，气流通过气阀1，从前面板的等离子气体接头处流出。

Claims

1.一种数字化机用等离子切割机，包括高频引弧电路、控制电路和保护电路、割炬部件，所述割炬部件由枪体、电极、气体分配器、喷嘴、保护套组成，其特征是，还包括电源主电路，所述电源主电路由多个全桥软开关逆变回路并联组成。

2.如权利要求1所述的数字化机用等离子切割机，其特征是，所述全桥软开关逆变回路包括四个绝缘栅双极型晶体管即IGBT器件，称为VT1、VT2、VT3、VT4，还包括主变压器T1、谐振电感L1和谐振电容C1；VT1和VT3串联，VT2和VT4串联，上述两条串联支路并联后再与电流输入端相连，所述主变压器T1、谐振电感L1和谐振电容C1串联后连接二次整流模块。

3.如权利要求1或2所述的数字化机用等离子切割机，其特征是，还包括气路，所述气路包括第一气阀和第二气阀以及单片机，所述第一气阀流量大于或小于第二气阀流量，单片机联第一气阀和第二气阀并控制第一气阀和第二气阀分时段开启。

4.如权利要求1或2所述的数字化机用等离子切割机，其特征是，还包括显示模块，所述显示模块包括单片机、电子选择开关、数字电流表，所述单片机联电子选择开关和数字电流表。