CN211305168U - 用于等离子切割机的防触电保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于等离子切割机的防触电保护装置，包括：检测电路，该检测电路检测电极与喷嘴之间是否形成回路并输出检测信号；控制单元，该控制单元接收该检测信号，并根据该检测信号启动该切割机或发出报警信号，该报警信号用于切断该等离子切割机的工作电流。本实用新型同时公开一种防触电保护方法。

Description

用于等离子切割机的防触电保护装置

技术领域

本发明涉及等离子切割机技术领域，尤其涉及一种用于等离子切割机的防触电保护装置。

背景技术

等离子弧切割是利用高温等离子电弧的热量使工件切口处的金属局部熔化 (蒸发)，并借高速等离子的动量排除熔融金属以形成切口的一种加工方法。

等离子是加热到极高温度并被高度电离的气体，它将电弧功率转移到工件上，高热量使工件熔化并被吹掉，形成等离子弧切割的工作状态。压缩空气进入割炬后由气室分配两路，即形成等离子气体及辅助气体。等离子气体弧起熔化金属作用，而辅助气体则冷却割炬的各个部件并吹掉已熔化的金属。等离子切割配合不同的工作气体可以切割各种氧气切割难以切割的金属，尤其是对于有色金属(不锈钢、铝、铜、钛、镍)切割效果更佳；其主要优点在于切割厚度不大的金属的时候，等离子切割速度快，尤其在切割普通碳素钢薄板时，速度可达氧切割法的5～6倍、切割面光洁、热变形小、热影响区少。

相比传统的切割方式来看，等离子切割具有高效率、高精度和高稳定性等优点，尤其适合于大批量生产加工及高精度切割要求。另外从成本角度来看，由于去掉了切割燃气费用，等离子切割相对成本更为经济，特别是应用于大批量加工生产的时候，其加工成本控制将更为明显。等离子切割机广泛运用于汽车、机车、压力容器、化工机械、核工业、通用机械、工程机械、钢结构、船舶等各行各业。

离子切割机的优势在于等离子弧能量更集中、温度更高、切割速度较快、变形小，还可切割不锈钢、铝等材料。

切割机使用的是等离子弧，等离子弧的产生是电压、气压、磁场的共同作用，所以，为了可以随意引弧和使等离子弧不熄灭，切割机的输出要求要有较高的电压(一般为100～600V)。与传统的切割方法相比，输出电压达到了传统方法的2～5倍，从而使得输出端的危险性会有明显提高。特别是在人身安全方面，由于输出端的危险性提高，切割机操作人员会有较大的触电危险，从而提出了一种等离子切割机防触电保护的方法。

现有技术需要一种用于等离子切割机防触电保护装置，保护切割机操作人员的生命与健康安全。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种用于等离子切割机的防触电保护装置及方法，能够有效检测喷嘴和电极是否被有效安装从而达到防触电的目的。

为实现上述发明目标，本发明公开一种用于等离子切割机的防触电保护装置，包括：检测电路，该检测电路检测电极与喷嘴之间是否形成回路并输出检测信号；控制单元，该控制单元接收该检测信号，并根据该检测信号启动该切割机或发出报警信号，该报警信号用于切断该等离子切割机的工作电流。

更进一步地，该检测电路的第一检测端与该电极连接，第二检测端与该喷嘴连接。

更进一步地，该第一检测端用于检测Vout-，该第二检测端用于检测 Vout+1，当该Vout-＝Vout+1时，电极与喷嘴之间形成回路。

更进一步地，该检测电路包括供电电源以及检测信号输出单元，该供电电源为该检测电路供电，该检测信号输出单元用于根据电极与喷嘴之间是否形成回路输出该检测信号。

更进一步地，该供电单元为隔离电源，该信号输出单元为光耦。

更进一步地，该检测电路还包括电阻R31、R34，电容C51、C52，二极管 D19、D999，该电阻R31一端连接电极，另一端连接隔离电源，该电阻R31一端连接该二极管D19的阳极，另一端连接该光耦的输入二极管阴极；该电容C51 一端连接该隔离电源和电阻R34，另一端连接隔离电源、二极管D999阴极和光耦的输入二极管阳极；该电容C52与光耦的输出侧连接，该二极管D19阴极与喷嘴引出线连接，阳极与该电阻R31连接。

更进一步地，该隔离电源的电压为12V。

更进一步地，该检测信号为电压信号，该电压信号为5V时，启动该切割机，该电压信号为0V时，发出该报警信号。

更进一步地，该检测电路还与转弧电路连接。

与现有技术相比较，本发明所提供的等离子切割机的防触电保护装置及方法，能够检测喷嘴和电极是否被有效安装从而达到防触电的目的。检测电路的结构简洁，节省成本，并且该电路所占用的实际空间小，无需额外增加操作步骤，使用方便稳定。

另一方面，本发明所提供的防触电保护装置及方法能够同时对喷嘴与电极是否有效安装进行检测，所需时间短、反应快。

附图说明

附图用于更好地理解本发明，不构成对本发明的不当限定。其中：

图1是本发明所示出的用于等离子切割机的防触电保护装置的硬件原理框图；

图2是本发明所示出的用于等离子切割机的防触电保护装置电路示意图；

图3是本发明所述防触电方法的示意图。

具体实施方式

在等离子切割机工作过程中，工件与电极分别与切割机的输出正负极相连，从而在工件与电极之间形成电弧。电弧被喷嘴压缩，从而发射出一个温度高、能量密度大的电弧。其中，电极主要起到传导电流和引燃电弧的作用；喷嘴起到压缩电弧的作用，发射出温度高、能量密度大的电弧。工件与切割机的输出正极相连，电极与切割机的输出负极相连，因此在电极与工件之间形成一个电弧，从而达到切割工件的目的。而在等离子切割机工作的时候，若喷嘴与电极中存在没有安装或者没有安装好的情况，对于外电路相当于开路。由于开路电压很高(300V以上)，切割机操作人员存在触电的危险，因此需要对其进行防触电保护。本发明的核心思想在于提供一种用于等离子切割机的防触电保护装置及方法，能够检测喷嘴和电极是否被有效安装，在喷嘴和电极之间增加供电电源，并检测喷嘴和电极的电压是否相等的方式判断喷嘴和电极之间是否形成回路，再根据检测结果启动切割机或切断电路给定，从而达到防触电的目的。

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图1～3对本发明提出的防触电装置及方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如在本说明书中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，除非内容另外明确指出外。如在本说明书中所使用的，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。

图1是本发明所示出的用于等离子切割机的防触电保护装置的硬件原理框图。如图1所示，该切割机包括电极1，喷嘴2，切割机电路(图中未示出)，检测电路10、控制单元20以及报警信号30。所述工件3和电极1分别和切割机电路的正负极相连，从而在工件与电极之间形成电弧。电极1和检测电路10 的负极引出线连接，喷嘴2和检测电路10的正极引出线连接。切割机工作的时候，若喷嘴与电极中存在未安装，对于外电路相当于开路，由于开路电压很高 (300V以上)，切割机操作人员存在触电的危险，需要对其进行防触电保护。在引弧之前，需要检测切割机的电极和喷嘴是否均安装，从而从电极处引出线 OUT-，喷嘴处引出线OUT+1。此时，若喷嘴与电极均安装好，相当于 VOUT-＝VOUT+1，检测电路10的正极引出线和负极引出线之间形成回路，检测电路10发出检测信号至控制单元20，控制单元20接收检测信号，并根据所述检测信号启动切割机或发出报警信号30；报警信号用于切断所述等离子切割机的工作电流。

图2是本发明所示出的用于等离子切割机的防触电保护装置电路示意图。如图2所示，检测电路包括电阻R31、R34，电容C51、C52，光耦合器U8，隔离电源1515,二极管D19、D999和CPU。其中电阻R34一端连接电极引出线，另一端接1515隔离电源的pin5；电阻R31一端连接D19阳极，另一端连接光耦的输入二极管阴极；电容C51一端连接隔离电源1515的pin5和R34，另一端连接隔离电源1515的pin7、D999阴极和光耦的输入二极管阳极；电容C52与光耦的输出侧和CPU相连；二极管D19阴极与喷嘴引出线相连，阳极与电阻R31 相连；二极管D999与光耦输入侧发光二极管反接。其中隔离电源1515用于给电极与喷嘴安装检测电路供电。

喷嘴引出线OUT+1与电极引出线OUT-同时连接转弧电路，该转弧电路用户实现切割弧转移弧间的转换。当电极与喷嘴之间形成回路导通时，该转弧电路工作。如图2所示，喷嘴引出线OUT+1还与稳压二极管ZD4的阳极、电阻R125、C126的一端、IGBT T10-1的发射极相连；电极引出线OUT-还与R35的一端相连。这个转弧电路主要为检测到电极与喷嘴导通后，触发上面的转弧电路，机器输出转移弧；而当电流大到超出小弧电流之后，导通三极管电路，转为切割弧输出。转弧电路主要用于实现切割弧转移弧间的转换。ZYOUT为弧压的输出。

当检测电路10的正极引出线和负极引出线之间形成回路时，在光耦U8的输入侧的发光二极管上面有电流流过，经过光耦U8传出一个5V的电压信号送到CPU处，而CPU检测到5V电压信号，会正常工作，焊枪可以正常引弧。此时若喷嘴和电极中存在未安装的情况，相当于VOUT-≠VOUT+1，OUT+1与 OUT-之间是开路状态，在光耦的输入侧二极管上面没有电流流过，从而经过光耦传出一个0V的电压信号送到CPU处。当CPU检测到0V的电压信号时，会发出报警信号，切断电流给定，从而实现了防触电保护。

图3是本发明所述防触电方法的示意图。如图3所示，该防触电保护方法包括：S101等离子切割准备引弧；S102检测电极与喷嘴之间是否形成回路并输出检测信号，判断检测信号是否等于5V，若等于5V进入S103正常引弧，若不等于5V进入S104发出报警信号，切断电流给定。

与现有技术相比较，本发明所提供的等离子切割机的防触电保护装置及方法，能够检测喷嘴和电极是否被有效安装从而达到防触电的目的。检测电路的结构简洁，节省成本，并且该电路所占用的实际空间小，无需额外增加操作步骤，使用方便稳定。

另一方面，本发明所提供的防触电保护装置及方法能够同时对喷嘴与电极是否有效安装进行检测，所需时间短、反应快。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于等离子切割机的防触电保护装置，其特征在于，包括：

检测电路，所述检测电路检测电极与喷嘴之间是否形成回路并输出检测信号；

控制单元，所述控制单元接收所述检测信号，并根据所述检测信号启动所述切割机或发出报警信号，所述报警信号用于切断所述等离子切割机的工作电流。

2.如权利要求1所述的防触电保护装置，其特征在于，所述检测电路的第一检测端与所述电极连接，第二检测端与所述喷嘴连接。

3.如权利要求2所述的防触电保护装置，其特征在于，所述第一检测端用于检测Vout-，所述第二检测端用于检测Vout+1，当所述Vout-＝Vout+1时，电极与喷嘴之间形成回路。

4.如权利要求1所述的防触电保护装置，其特征在于，所述检测电路包括供电电源以及检测信号输出单元，所述供电电源为所述检测电路供电，所述检测信号输出单元用于根据电极与喷嘴之间是否形成回路输出所述检测信号。

5.如权利要求4所述的防触电保护装置，其特征在于，所述供电电源为隔离电源，所述信号输出单元为光耦。

6.如权利要求5所述的防触电保护装置，其特征在于，所述检测电路还包括电阻R31、R34，电容C51、C52，二极管D19、D999，所述电阻R31一端连接电极，另一端连接隔离电源，所述电阻R31一端连接所述二极管D19的阳极，另一端连接所述光耦的输入二极管阴极；所述电容C51一端连接所述隔离电源和电阻R34，另一端连接隔离电源、二极管D999阴极和光耦的输入二极管阳极；所述电容C52与光耦的输出侧连接，所述二极管D19阴极与喷嘴引出线连接，阳极与所述电阻R31连接。

7.如权利要求5所述的防触电保护装置，其特征在于，所述隔离电源的电压为12V。

8.如权利要求1所述的防触电保护装置，其特征在于，所述检测信号为电压信号，所述电压信号为5V时，启动所述切割机，所述电压信号为0V时，发出所述报警信号。

9.如权利要求1所述的防触电保护装置，其特征在于，所述检测电路与转弧电路连接。

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