CN212311117U - 一种厚度补偿焊接电流控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种厚度补偿焊接电流控制电路，包括电位器W1，第一镜像恒流源电路，所述第一镜像恒流源电路包括电阻R1、三极管T1、三极管T2；接近开关；电位器W2；所述电位器W2配合电阻R2、三极管T3、三极管T4构成第二镜像恒流源电路，用以稳定厚板处增加的电流；一控制输出端用以取得焊接电流控制模量；该电路能够根据焊件焊缝处的厚度自动调节焊接电流的大小，以实现自动焊接，有效提高焊接质量、提高工作效率。

Description

一种厚度补偿焊接电流控制电路

技术领域

本实用新型涉及焊接电路，特别的，是一种能够根据焊件厚度进行调控的电路。

背景技术

电弧焊，是指以电弧作为热源，利用气体放电的物理现象，将电能转换为焊接所需的热能和机械能，从而达到连接金属的目的；主要方法有焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊等，其中焊条电弧焊是工业生产中应用最广泛的焊接方法，它的原理是利用电弧放电所产生的热量将焊条与工件互相熔化并在冷凝后形成焊缝，从而获得牢固接头的焊接过程；在电弧焊焊接过程中，尤其是自动电弧焊工程中，焊件厚度通常是均匀的，这就可以用定值的焊接电流和稳定的焊接速度焊接工件上一条或几条焊缝。

但有时焊件厚度不是均匀的，甚至相差很大；比如板式换热器，它由多腔板拼构的主体与封头对接焊接而成，在对接焊缝过程中，从焊接母材的厚度来说，主体与封头的厚度都不是等厚的，焊件厚处与薄板处的厚度甚至相差3倍以上；使用传统自动电弧焊焊接时，如果设定了适合薄板处的焊接电流，那么在厚板处势必焊接电流过小，使得厚板处焊缝难以成形，更是难以保证内部焊接质量；如果设定适合厚板处的焊接电流，那么在薄板处容易融焊过度，亦会影响焊接质量，因此传统的自动电弧焊无法自动完成焊接任务；目前常用的做法是用稳定的焊接电流手工焊接，凭焊工对熔池形态的观察人为调整焊接速度，以适应不同母材厚度；这种做法过于依赖焊工的工作经验，操作难度较大、劳动强度较高，且焊接质量不稳定，工作效率较低。

发明内容

针对上述问题，本实用新型提供一种厚度补偿焊接电流控制电路，该电路能够根据焊件焊缝处的厚度自动调节焊接电流的大小，以实现自动焊接，有效降低对焊工经验的依赖性、降低操作难度，从而降低劳动强度，并且有效提高焊接质量、提高工作效率。

一种厚度补偿焊接电流控制电路，包括：

电位器W1，电位器W1的两固定端与直流电源的正负极相连；活动端用以调节焊件薄板处的给定电流；

第一镜像恒流源电路，用以稳定给定电流；第一镜像恒流源电路包括电阻R1、三极管T1、三极管T2；三极管T1的基极与三极管T2的基极连接，三极管T1的基极与其集电极相连；三极管T1、三极管T2的发射极与电源正极相连，三极管T1的集电极经电阻R1与电位器W1的活动端相连；三极管T2的集电极接电阻R2的一端，电阻R2的另一端与电源负极相连；

在电阻R2与三极管T2集电极的连接点上接出控制输出端，用以取得焊接电流控制模量；

该厚度补偿焊接电流控制电路还包括用于采集电流切换时刻的信号的接近开关J和第二镜像恒流源电路，用以稳定焊接焊件厚处时所需增加的电流；接近开关J与其触头CT接近时接近开关J接通，第二镜像恒流源电路发挥作用；

接近开关J的正负极对应接直流电源正负极；

该第二镜像恒流源电路由电阻R2、三极管T3、三极管T4以及用于调节焊件厚处需要增加的电流的电位器W2组成；三极管T3与三极管T4通过基极连接，三极管T3的基极与三极管T4的集电极相连；三极管T3、三极管T4的发射极与接近开关J的信号端相连，三极管T3的集电极与控制输出端相连；三极管T4的集电极经电位器W2与电源的负极连接。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1.“稳定”是指通过镜像恒流源电路能够使电路中的板薄处给定电流与板厚处给定电流在分别调节时，各处自由独立调节，不因一处的调节引起另一处的电流变化， 各自保持平稳、恒定。

2.“给定电流”与焊接薄板时所使用的焊接电流大小相匹配。

3.接近开关J与设置在操作台上的触头CT配合，触头CT的数量和位置与焊件厚处一一对应，触头CT的长度与焊件厚处在焊接方向上的长度对应，相邻触头CT之间的间隔与焊件相邻厚处的间隔对应。

4.当焊接焊件厚处时，接近开关J同时靠近触头CT，通过电磁感应的方式相互作用，进而将接近开关J接通，直至焊枪离开焊件厚处时接近开关J关闭。

其中，上述各三极管选用PNP三极管。

此外，在接近开关J关闭时，如果没有二极管D，电路中会产生由控制输出端通过三极管T3集电极与基极PN结和电阻R3及电位器W2流入电源负极的反向电流，该反向电流会导致薄板处的给定电流变小，干扰焊接电流的稳定性；因此，在三极管T3与控制输出端之间串接有一个二极管D，用以防止在不需要增加电流时反向电流的产生；

此外，在三极管T4与电位器W2之间串接一个电阻R3，用以对电路限流，以防止电位器W2调到零值附近时过大的电流烧毁三极管。

作为优选，所述接近开关J选用PNP型接近开关。

本实用新型的原理及优点如下：在调试时，当焊接焊件薄处时，接近开关J远离触头CT，此时接近开关J不通；通过调节电位器W1调节板薄处需要的焊接电流的大小，调节至合适即可；当焊接焊件厚处时，接近开关J靠近对应的触头CT，此时接近开关J接通；通过调节电位器W2调节需要增加的电流的大小，调节至合适的电位即可；正式焊接时，在焊接同批次这种厚度不均的焊件时，接近开关J随焊枪同步运行，在焊接焊件薄处时，接近开关J远离对应的触头CT，此时接近开关J不通；电位器W1给定了板薄处需要的焊接电流的大小，当焊接到焊件厚处时接近开关J靠近对应的触头CT时接通电路，此时第二镜像恒流源电路中的电流被叠加到第一镜像恒流源电路中，于是控制输出的模拟量电压增大，焊接电流增大，与当前焊件位置厚度所需的焊接电流匹配；再焊到板薄处时，接近开关J与触头CT远离，接近开关J关闭，此时控制输出的电流恢复至薄板处给定电流，与焊接焊件薄板所需的焊接电流匹配。

镜像恒流源电路采用恒流控制模式，能够稳定电路中的电流，消除各分量间的影响；当接近开关J被接通、电路中的电流增大时，第二镜像恒流源电路能够使得电流稳定叠加，避免出现增加的电流与给定电流相互干扰的问题，从而有效提高焊接电流的稳定性。

该焊接电路只需在调试时进行一次调节，在后续焊接时即可实现根据焊件厚薄不同，自动调节焊接电路中的电流；无需人工再随厚度变化调节焊接电流，有效降低了焊工操作技术难度，确保焊接的稳定性，同时提高了焊接质量；该焊接电路能够辅助实现自动化焊接，焊接过程中无需手动操作，有效降低焊工劳动强度，提高焊接效率。

其中，电位器W1，电位器W2，电阻R1，电阻R2，电阻R3，三极管T1，三极管T2，三极管T3，三极管T4，接近开关J，二极管D，触头CT仅是行业内惯用表述，在本案中当做固定名词使用，以便简洁明了的解释和理解本技术方案；实际也可以采用其他代码。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的电路原理图。

图2为本实用新型一个实施例中焊接电流与焊接厚度对应关系图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例：参阅图1、图2，一种厚度补偿焊接电流控制电路，包括：

电位器W1，用以调节焊件薄板处的给定电流；电位器W1的两固定端与直流电源的正负极相连；

第一镜像恒流源电路，用以稳定给定电流；第一镜像恒流源电路包括电阻R1、三极管T1、三极管T2；三极管T1的基极与三极管T2的基极连接，三极管T1的基极与其集电极相连；三极管T1、三极管T2的发射极与电源正极相连，三极管T1的集电极经电阻R1与电位器W1的活动端相连；三极管T2的集电极经一电阻R2后与电源负极相连；

在电阻R2与三极管T2集电极的连接点上接出控制输出端，用以取得焊接电流控制模量；

该厚度补偿焊接电流控制电路还包括用于采集电流切换时刻的信号的接近开关J和第二镜像恒流源电路，用以稳定焊接焊件厚处时所需增加的电流；接近开关J与其触头CT接近时接近开关J接通，第二镜像恒流源电路发挥作用；

接近开关J的正接电端与电源的正极连接，负接电端与电源的负极连接；

该第二镜像恒流源电路由电阻R2、三极管T3、三极管T4以及用于调节焊件厚处需要增加的电流的电位器W2组成；三极管T3与三极管T4通过基极连接，三极管T3的基极与三极管T4的集电极相连；三极管T3、三极管T4的发射极与接近开关J的信号端相连，三极管T3的集电极与控制输出端相连；三极管T4的集电极经电位器W2与电源的负极连接；上述各三极管选用PNP三极管。

具体原理及调节方法如下：通过调节电位器W1改变第一镜像恒流源电路的基础电流，该电流与焊件薄板位置处所需的焊接电流相匹配；在调试时通过电位器W2调节第二镜像恒流源电路施加在电路上的电流，这个增加的电流与基础的给定电流相互叠加，叠加输出的电流值与焊件厚处所需的焊接电流值相匹配，此时电路的调试调节完成；在后续焊接过程中，接近开关随焊枪同步运行，当接近开关靠近触头CT时接通电路，接近开关J将需要增加的电流叠加进电路中，使得焊接电流快速调节至适合厚处的电流大小，从而保证焊件厚处的焊接效果；而当触头CT与接近开关分离后，接近开关J关闭，电流再次降低至适合焊件薄板处的电流大小；具体焊接电流与焊接厚度的对应关系见图2，其中I表示焊接电流，t表示焊件厚度，L表示焊接进程。

这种焊接电流控制电路对焊件厚度的识别高效、敏捷，有效提高了焊接的精度和准确性，从而提高焊接质量；该电路结构实现了焊接的自动化，有效降低了焊工劳动强度、减小了对人工经验的依赖，从而有效降低操作技术难度，提高焊接效率。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1.“稳定”是指通过镜像恒流源电路能够使电路中的板薄处给定电流与板厚处给定电流在分别调节时，各处自由独立调节，不因一处的调节引起另一处的电流变化， 各自保持平稳、恒定。

2.调试是指在正式焊接之前，选取一个模拟焊件进行试验焊接，在焊接速度适当条件下，通过调节电位器W1改变板薄处需要的电流的大小，从而找到一个调整出一个适合焊件板薄处的焊接电流；此时电位器W1调节完毕，再通过调节电位器W2改变板厚处需要增加的电流的大小，从而找到一个调整出一个适合焊件板厚处的焊接电流；此时电位器W2调节完毕，试焊结束。

3.“给定电流”与焊接薄板时所使用的焊接电流大小相匹配。

4.接近开关与设置在操作台上的触头CT配合，触头CT与焊件厚处一一对应，触头CT的长度与焊件厚处在焊接方向上的长度对应，相邻触头CT之间的间隔与焊件相邻厚处的间隔对应。

5.当焊枪靠近焊件厚处时，接近开关同时靠近触头CT，通过电磁感应作用，接近开关接通，直至焊枪离开焊件厚处时接近开关关闭。

此外，如果没有二极管D，在接近开关J关闭时，电路中会产生由控制输出端通过三极管T3集电极与基极的PN结和电阻R3及电位器W2流入电源负极的反向电流，该反向电流会导致薄板处的给定电流变小，干扰焊接电流的稳定性；因此，在三极管T3与控制输出端之间连接有一个二极管D，用以防止在不需要增加电流时反向电流的产生；

此外，在三极管T4与电位器W2之间串接有一个电阻R3，用以对电路限流，防止电位器W2调到接近零值时电流过大，以实现安全保护作用。

上述只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种厚度补偿焊接电流控制电路，包括：

电位器W1，电位器W1的两固定端与直流电源的正负极相连，活动端用以调节焊件薄板处的给定电流；

第一镜像恒流源电路，用以稳定给定电流；第一镜像恒流源电路包括电阻R1、三极管T1、三极管T2；三极管T1的基极与三极管T2的基极连接，三极管T1的基极与其集电极相连；三极管T1、三极管T2的发射极与电源正极相连，三极管T1的集电极经电阻R1与电位器W1的活动端相连；三极管T2的集电极接电阻R2的一端，电阻R2的另一端与电源负极相连；

其特征在于：在电阻R2与三极管T2集电极的连接点上接出控制输出端，用以取得焊接电流控制模量；

该厚度补偿焊接电流控制电路还包括用于采集电流切换时刻的信号的接近开关J和第二镜像恒流源电路，用以稳定焊接焊件厚处时所需增加的电流；接近开关J与其触头CT接近时接近开关J接通，第二镜像恒流源电路发挥作用；

接近开关J的正负极对应接直流电源正负极；

该第二镜像恒流源电路由电阻R2、三极管T3、三极管T4以及用于调节焊件厚处需要增加的电流的电位器W2组成；三极管T3的基极与三极管T4的基极连接，三极管T3的基极与三极管T4的集电极相连；三极管T3、三极管T4的发射极与接近开关J的信号端相连，三极管T3的集电极与控制输出端相连；三极管T4的集电极经电位器W2与电源的负极连接。

2.根据权利要求1所述的厚度补偿焊接电流控制电路，其特征在于：三极管T1、三极管T2、三极管T3、三极管T4选用PNP三极管。

3.根据权利要求1所述的厚度补偿焊接电流控制电路，其特征在于：在三极管T3与控制输出端之间连接有二极管D。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的厚度补偿焊接电流控制电路，其特征在于：在三极管T4与电位器W2之间串接有电阻R3。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的厚度补偿焊接电流控制电路，其特征在于：接近开关选用PNP型接近开关。

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