CN213794729U - 一种双通道短周期电弧螺柱焊机电路结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双通道短周期电弧螺柱焊机电路结构，包括三相供电交流电路、主变压器T1、输电交流电路、三相全桥整流电路、输电直流电路和焊机电路，主变压器T1对应设置于三相供电交流电路与输电交流电路之间，输电交流电路、三相全桥整流电路、输电直流电路依次连接；焊机电路包括焊机接地钳电路和双通道焊枪输出电路，焊机接地钳电路、双通道焊枪输出电路分别与输电直流电路连接，双通道焊枪输出电路包括第一通道焊枪输出电路和第二通道焊枪输出电路，双通道焊枪输出电路与输电直流电路之间连接有晶闸管Q1。本实用新型提供一种双通道短周期电弧螺柱焊机电路结构，采用双通道焊接电路输出控制，能够快速适用焊接要求和参数调节。

Description

一种双通道短周期电弧螺柱焊机电路结构

技术领域

本实用新型涉及螺柱焊机技术领域，尤其涉及一种双通道短周期电弧螺柱焊机电路结构。

背景技术

电弧螺柱焊是一种高效、高质量的螺柱焊接方法，焊接电源、电路结构和电弧螺柱焊枪是一个完整的电弧螺柱焊系统所必须具备的，其电路结构是电弧螺柱焊机最重要、最关键的控制电路，起着调节部分焊接参数、完成焊接过程的作用，是影响焊枪性能的关键因素，对焊接质量有很大的影响。现有电弧螺柱焊机焊接时间通常大于100毫秒，焊接过程中需要陶瓷环或者惰性气体保护熔池；现有电弧螺柱焊机通常为单通道输出，已有逆变电弧螺柱焊机，对电网冲击电流较大，谐波重，集中使用时，会引起电网的谐振。而随着社会的发展和焊接技术的进步，对焊接自动化程度的需求日益提高，从而对焊接过程的控制精度也提出了更高要求，因此，为了提高焊接效率和焊接质量，保证焊接过程的实时控制和调节。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种双通道短周期电弧螺柱焊机电路结构，可以实现双通道焊接电路输出以满足不同规格螺柱对应不同参数的现场焊接需求，在使用过程中，不用频繁更换焊枪夹头和调节参数，两个通道独立参数独立，分时复用，独立控制。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种双通道短周期电弧螺柱焊机电路结构，包括三相供电交流电路、主变压器T1、输电交流电路、三相全桥整流电路、输电直流电路和焊机电路，所述三相供电交流电路上安装设有空气开关S1，所述主变压器T1对应设置于三相供电交流电路与输电交流电路之间，所述输电交流电路、三相全桥整流电路、输电直流电路依次连接；所述焊机电路包括焊机接地钳电路和双通道焊枪输出电路，所述焊机接地钳电路、双通道焊枪输出电路分别与输电直流电路连接，所述焊机接地钳电路连接有高压瓷片电容C1；所述双通道焊枪输出电路包括第一通道焊枪输出电路和第二通道焊枪输出电路，所述双通道焊枪输出电路与输电直流电路之间连接有晶闸管Q1，晶闸管Q1上并联有珐琅电阻R4，所述第一通道焊枪输出电路上连接有晶闸管Q2和高压瓷片电容C2，所述第二通道焊枪输出电路上连接有晶闸管Q3和高压瓷片电容C3。

为了更好地实现本实用新型，所述主变压器T1的高压绕组侧与三相供电交流电路之间还连接有固态继电器K1、固态继电器K2，所述固态继电器K1上对应连接有压敏电阻R1，所述固态继电器K2上对应连接有压敏电阻R2，所述主变压器T1的高压绕组侧设有档位开关S2，所述输电交流电路连接于主变压器T1的低压绕组侧；所述第一通道焊枪输出电路上对应设有气阀K3，所述第二通道焊枪输出电路上对应设有气阀K4。

进一步的技术方案是：所述三相全桥整流电路包括整流半桥模块D1、整流半桥模块D2、整流半桥模块D3，所述三相全桥整流电路上对应连接有压敏电阻R3。

再进一步的技术方案是：本实用新型还包括控制电路板，所述控制电路板分别与固态继电器K1、固态继电器K2、晶闸管Q1、晶闸管Q2、晶闸管Q3、气阀K3、气阀K4电连接。

更进一步的技术方案是：所述主变压器T1内部具有与控制电路板连接的辅助绕组，所述主变压器T1内部还安装有105摄氏度常开温度继电器，辅助绕组、温度继电器分别与控制电路板连接。

优选地，本实用新型还包括控制变压器T2，所述三相供电交流电路还依次连接有轴流风机B1、滤波器F1，所述滤波器F1与控制变压器T2的高压绕组侧对应连接，所述控制变压器T2的低压绕组侧输出交流60V功能电路、交流18V功能电路和交流8V功能电路，交流60V功能电路、交流18V功能电路、交流8V功能电路分别与控制电路板连接。

优选地，所述控制电路板连接有四芯航空插头J1和四芯航空插头J2。

优选地，所述主变压器T1的初级抽头采用三角形接法，主变压器T1的次级抽头采用星形接法。

本实用新型较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本实用新型提供一种双通道短周期电弧螺柱焊机电路结构，可以实现双通道焊接电路输出以满足不同规格螺柱对应不同参数的现场焊接需求，在使用过程中，不用频繁更换焊枪夹头和调节参数，两个通道独立参数独立，分时复用，独立控制。

(2)本实用新型能够在薄钢板上实现焊接，采用高功率、窄熔化区焊接方法，并利用电弧的“爆炸效应”来保护熔池，大大提高了焊接强度、焊接质量、焊接效率；同时本实用新型的焊接时间极短，电弧爆炸随即排出空气，在外部空气还未来得及浸入熔池时就已经完成焊接，也就不需要陶瓷环或者保护气体。

(3)本实用新型采用不会对电网产生谐波污染，电路结构简单，可靠性好。

附图说明

图1为本实用新型的电路图；

图2为本实用新型实施例三中控制电路板内部的电路结构框图；

图3为本实用新型电弧螺柱焊机的焊接控制时序图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明：

实施例一

如图1所示，一种双通道短周期电弧螺柱焊机电路结构，包括三相供电交流电路、主变压器T1、输电交流电路、三相全桥整流电路、输电直流电路和焊机电路，所述三相供电交流电路上安装设有空气开关S1，所述主变压器T1对应设置于三相供电交流电路与输电交流电路之间，三相供电交流电路对应连接设于主变压器T1的高压绕组侧，输电交流电路对应连接设于主变压器T1的低压绕组侧。所述输电交流电路、三相全桥整流电路、输电直流电路依次连接。本实施例三相全桥整流电路包括整流半桥模块D1、整流半桥模块D2、整流半桥模块D3，所述三相全桥整流电路上对应连接有压敏电阻R3。所述焊机电路包括焊机接地钳电路和双通道焊枪输出电路，所述焊机接地钳电路、双通道焊枪输出电路分别与输电直流电路连接，所述焊机接地钳电路连接有高压瓷片电容C1；所述双通道焊枪输出电路包括第一通道焊枪输出电路和第二通道焊枪输出电路，所述双通道焊枪输出电路与输电直流电路之间连接有晶闸管Q1，晶闸管Q1上并联有珐琅电阻R4，所述第一通道焊枪输出电路上连接有晶闸管Q2和高压瓷片电容C2，所述第二通道焊枪输出电路上连接有晶闸管Q3和高压瓷片电容C3。

本实施例主变压器T1的高压绕组侧与三相供电交流电路之间还连接有固态继电器K1、固态继电器K2，所述固态继电器K1上对应连接有压敏电阻R1，所述固态继电器K2上对应连接有压敏电阻R2，所述主变压器T1的高压绕组侧设有档位开关S2，所述输电交流电路连接于主变压器T1的低压绕组侧；所述第一通道焊枪输出电路上对应设有气阀K3，所述第二通道焊枪输出电路上对应设有气阀K4。

按照如图1所示电路图连接好与本实施例相关的电路，空气开关S1控制整个机器的开关，三相380V/50Hz交流电(即三相供电交流电路)经过空气开关S1后，经过固态继电器K1与固态继电器K2通断其中两相，来控制主变压器T1初级输入，压敏电阻R1与压敏电阻R2分别起保护固态继电器K1和固态继电器K2使用。档位开关S2为两个档位三相联动的开关，通过调整档位开关S2的档位就可以改变主变压器T1初级不同的抽头接入电网，来达到调整次级输出电压的目的。主变压器T1主要起降压隔离的作用，初级抽头为“三角形”接法，次级抽头为“星形”接法，在主变压器T1设置有辅助绕组，辅助绕组为同步信号，主要提供给控制板，以便于在过零点打开固态继电器K1与固态继电器K2，防止产生谐波干扰电网，在主变压器T1内部安装有105摄氏度常开温度继电器，起保护主变压器T1的作用。三个整流半桥模块D1、整流半桥模块D2和整流半桥模块D3构成三相全桥整流电路，把经主变压器T1隔离降压后的三相交流电整流为直流电，压敏电阻R3起保护整流桥的作用。三相全桥整流电路正端直接输出到焊机电路的焊机接地钳电路，三相全桥整流电路负端先经并联的珐琅电阻R4和晶闸管Q1输出到双通道焊枪输出电路，再经并联的晶闸管Q2和晶闸管Q3，最后分别输出到两个通道的焊枪输出电路(具体为第一通道焊枪输出电路和第二通道焊枪输出电路)，珐琅电阻R4在焊接起弧阶段起限流作用的，把起弧电流限制在100A以内，晶闸管Q1起旁路珐琅电阻R4作用的，在焊接主弧阶段短路珐琅电阻R4。通过控制晶闸管Q2和晶闸管Q3的通断，来达到控制不同通道接入的目的。气阀K3与气阀K4起控制焊枪上保护气体通断作用的。高压瓷片电容C1、高压瓷片电容C2和高压瓷片电容C3高压瓷片电容为高频滤波用的。

实施例二

本实施例相对于实施例一，增加了控制电路板，通过控制电路板对固态继电器K1、固态继电器K2、晶闸管Q1、晶闸管Q2、晶闸管Q3、气阀K3、气阀K4进行电路控制。相对于实施例一，本实施例增加了如下技术方案：

本实施例还包括控制电路板，所述控制电路板分别与固态继电器K1、固态继电器K2、晶闸管Q1、晶闸管Q2、晶闸管Q3、气阀K3、气阀K4电连接。本实施例的主变压器T1内部具有与控制电路板连接的辅助绕组，所述主变压器T1内部还安装有105摄氏度常开温度继电器，辅助绕组、温度继电器分别与控制电路板连接。本实施例的控制电路板连接有四芯航空插头J1和四芯航空插头J2。

实施例三

如图1～图3所示，一种双通道短周期电弧螺柱焊机电路结构，包括三相供电交流电路、主变压器T1、输电交流电路、三相全桥整流电路、输电直流电路和焊机电路，所述三相供电交流电路上安装设有空气开关S1，所述主变压器T1对应设置于三相供电交流电路与输电交流电路之间，所述输电交流电路、三相全桥整流电路、输电直流电路依次连接；所述焊机电路包括焊机接地钳电路和双通道焊枪输出电路，所述焊机接地钳电路、双通道焊枪输出电路分别与输电直流电路连接，所述焊机接地钳电路连接有高压瓷片电容C1；所述双通道焊枪输出电路包括第一通道焊枪输出电路和第二通道焊枪输出电路，所述双通道焊枪输出电路与输电直流电路之间连接有晶闸管Q1，晶闸管Q1上并联有珐琅电阻R4，所述第一通道焊枪输出电路上连接有晶闸管Q2和高压瓷片电容C2，所述第二通道焊枪输出电路上连接有晶闸管Q3和高压瓷片电容C3。

如图1所示，本实施例的主变压器T1的高压绕组侧与三相供电交流电路之间还连接有固态继电器K1、固态继电器K2，所述固态继电器K1上对应连接有压敏电阻R1，所述固态继电器K2上对应连接有压敏电阻R2，所述主变压器T1的高压绕组侧设有档位开关S2，所述输电交流电路连接于主变压器T1的低压绕组侧；所述第一通道焊枪输出电路上对应设有气阀K3，所述第二通道焊枪输出电路上对应设有气阀K4。

本实施例的三相全桥整流电路包括整流半桥模块D1、整流半桥模块D2、整流半桥模块D3，所述三相全桥整流电路上对应连接有压敏电阻R3。

本实施例还包括控制电路板，所述控制电路板分别与固态继电器K1、固态继电器K2、晶闸管Q1、晶闸管Q2、晶闸管Q3、气阀K3、气阀K4电连接。本实施例控制电路板连接有四芯航空插头J1和四芯航空插头J2。

本实施例主变压器T1内部具有与控制电路板连接的辅助绕组，所述主变压器T1内部还安装有105摄氏度常开温度继电器，辅助绕组、温度继电器分别与控制电路板连接。本实施例还包括控制变压器T2，所述三相供电交流电路还依次连接有轴流风机B1、滤波器F1，所述滤波器F1与控制变压器T2的高压绕组侧对应连接，所述控制变压器T2的低压绕组侧输出交流60V功能电路、交流18V功能电路和交流8V功能电路，交流60V功能电路、交流18V功能电路、交流8V功能电路分别与控制电路板连接。本实施例主变压器T1的初级抽头采用三角形接法，主变压器T1的次级抽头采用星形接法。

按照如图1所示电路图连接好电路，空气开关S1控制整个机器的开关，三相380V/50Hz交流电(即三相供电交流电路)经过空气开关S1后，经过固态继电器K1与固态继电器K2通断其中两相，来控制主变压器T1初级输入，压敏电阻R1与压敏电阻R2分别起保护固态继电器K1和固态继电器K2使用。档位开关S2为两个档位三相联动的开关，通过调整档位开关S2的档位就可以改变主变压器T1初级不同的抽头接入电网，来达到调整次级输出电压的目的。主变压器T1主要起降压隔离的作用，初级抽头为“三角形”接法，次级抽头为“星形”接法，在主变压器T1设置有辅助绕组，辅助绕组为同步信号，主要提供给控制板，以便于在过零点打开固态继电器K1与固态继电器K2，防止产生谐波干扰电网，在主变压器T1内部安装有105摄氏度常开温度继电器，起保护主变压器T1的作用。三个整流半桥模块D1、整流半桥模块D2和整流半桥模块D3构成三相全桥整流电路，把经主变压器T1隔离降压后的三相交流电整流为直流电，压敏电阻R3起保护整流桥的作用。三相全桥整流电路正端直接输出到焊机电路的焊机接地钳电路，三相全桥整流电路负端先经并联的珐琅电阻R4和晶闸管Q1输出到双通道焊枪输出电路，再经并联的晶闸管Q2和晶闸管Q3，最后分别输出到两个通道的焊枪输出电路(具体为第一通道焊枪输出电路和第二通道焊枪输出电路)，珐琅电阻R4在焊接起弧阶段起限流作用的，把起弧电流限制在100A以内，晶闸管Q1起旁路珐琅电阻R4作用的，在焊接主弧阶段短路珐琅电阻R4。通过控制晶闸管Q2和晶闸管Q3的通断，来达到控制不同通道接入的目的。气阀K3与气阀K4起控制焊枪上保护气体通断作用的。高压瓷片电容C1、高压瓷片电容C2和高压瓷片电容C3高压瓷片电容为高频滤波用的。轴流风机B1为焊机内部强制鼓风，起焊机内部强制散热的作用。滤波器F1起滤除电网中高频谐波用的，防止高频谐波影响控制电路；控制变压器T2隔离降压，各个不同电压等级的绕组分别给控制板上不同的功能电路提供能量，本实施例分别降压输出交流60V功能电路、交流18V功能电路和交流8V功能电路给控制电路板；四芯航空插头J1与四芯航空插头J2连接到焊机输出面板，起控制焊枪使用。

如图2所示，本实施例提供一种优选的控制电路板内部电路的原理框图，控制电路板内部电路包括焊枪驱动电路单元A、焊枪驱动电路单元B、固态继电器驱动电路单元、接触检测电路单元、电阻旁路可控硅驱动电路单元、通道选择可控硅驱动电路单元、过零检测电路单元、逻辑控制电路单元、过热保护电路单元、气阀驱动电路单元A和气阀驱动电路单元B，控制电路板的上述电路单元为针对图1中各个元器件的驱动电路单元，其主要是起到对所对应的元器件进行电路驱动控制。其中焊枪驱动电路单元A和焊枪驱动电路单元B，分别驱动两个通道的焊枪(可以为两把焊枪)。固态继电器驱动电路单元通过控制主变压器输入中两个相线的通断，来控制焊机的输出。接触检测电路单元做螺柱和工件是否接触的判断。电阻旁路可控硅驱动电路单元，即驱动晶闸管Q1短接珐琅电阻R4，变压器电流直接输出。通道选择可控硅驱动电路单元，即驱动晶闸管Q2和驱动晶闸管Q3，根据焊接通道选择结果触发导通不同的晶闸管。过零检测电路单元，需要焊接输出时，检测电网中一相线的过零点，打开固态继电器，防止产生谐波，污染电网。逻辑控制电路单元，主要起控制整个焊接时序按照预设发生的电路单元。过热保护电路单元，起保护变压器作用的，防止其过热。气阀驱动电路单元A与气阀驱动电路单元B，按照实际通道选择，焊接时根据需要控制第一通道(对应第一通道焊枪输出电路)和第二通道(对应第二通道焊枪输出电路)保护气体的通断。

本实施例焊接控制时序如图3所示，输出电流为实际输出电流的拟合曲线。控制时序流程为：当检测到焊枪上螺柱与工件接触短路信号后，检测焊枪是否扣下？当扣下后打开焊枪所对应通道，选择打开对应通道的晶闸管(比如晶闸管Q2或晶闸管Q3)，在下一个同步信号的上升沿，打开固态继电器(具体为固态继电器K1与固态继电器K2)，焊机电流经限流电阻R4输出小于100A的引弧电流，约5～10ms后焊枪电磁铁线圈得电，拉起螺柱，引燃电弧，约10～20ms后，触发电阻旁路晶闸管Q1导通，短接电阻R4，经整流后的直流电过电阻旁路晶闸管Q1和通道选择晶闸管(比如晶闸管Q2或晶闸管Q3)后直接加在电弧柱两端。主弧急剧燃烧，待燃烧时间等于预设时间后，焊枪线圈掉点，焊枪下落，螺柱插入熔池，约2～5ms后，关闭固态继电器(具体为固态继电器K1与固态继电器K2)、电阻旁路晶闸管Q1、通道选择晶闸管(比如晶闸管Q2或晶闸管Q3)，完成单次焊接。

与电容储能式螺柱焊机、长周期拉弧式螺柱焊机相比，本实用新型采用双通道短周期电弧螺柱焊机电路结构构成拉弧式螺柱焊机的焊接熔池深度介于前述二者之间，其可以在薄钢板上实现焊接，其焊接强度、焊接质量远高于上述两种螺柱焊机。本实用新型能够在薄钢板上实现焊接，采用高功率、窄熔化区焊接方法，并利用电弧的“爆炸效应”来保护熔池，电弧爆炸随即排出空气，在外部空气还未来得及浸入熔池时就已经完成焊接，也就不需要陶瓷环或者保护气体，焊接时间极短，通常为陶瓷环或惰性气体保护模式下的十分之一到几十分之一。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种双通道短周期电弧螺柱焊机电路结构，其特征在于：包括三相供电交流电路、主变压器T1、输电交流电路、三相全桥整流电路、输电直流电路和焊机电路，所述三相供电交流电路上安装设有空气开关S1，所述主变压器T1对应设置于三相供电交流电路与输电交流电路之间，所述输电交流电路、三相全桥整流电路、输电直流电路依次连接；所述焊机电路包括焊机接地钳电路和双通道焊枪输出电路，所述焊机接地钳电路、双通道焊枪输出电路分别与输电直流电路连接，所述焊机接地钳电路连接有高压瓷片电容C1；所述双通道焊枪输出电路包括第一通道焊枪输出电路和第二通道焊枪输出电路，所述双通道焊枪输出电路与输电直流电路之间连接有晶闸管Q1，晶闸管Q1上并联有珐琅电阻R4，所述第一通道焊枪输出电路上连接有晶闸管Q2和高压瓷片电容C2，所述第二通道焊枪输出电路上连接有晶闸管Q3和高压瓷片电容C3。

2.按照权利要求1所述的一种双通道短周期电弧螺柱焊机电路结构，其特征在于：所述主变压器T1的高压绕组侧与三相供电交流电路之间还连接有固态继电器K1、固态继电器K2，所述固态继电器K1上对应连接有压敏电阻R1，所述固态继电器K2上对应连接有压敏电阻R2，所述主变压器T1的高压绕组侧设有档位开关S2，所述输电交流电路连接于主变压器T1的低压绕组侧；所述第一通道焊枪输出电路上对应设有气阀K3，所述第二通道焊枪输出电路上对应设有气阀K4。

3.按照权利要求2所述的一种双通道短周期电弧螺柱焊机电路结构，其特征在于：所述三相全桥整流电路包括整流半桥模块D1、整流半桥模块D2、整流半桥模块D3，所述三相全桥整流电路上对应连接有压敏电阻R3。

4.按照权利要求3所述的一种双通道短周期电弧螺柱焊机电路结构，其特征在于：还包括控制电路板，所述控制电路板分别与固态继电器K1、固态继电器K2、晶闸管Q1、晶闸管Q2、晶闸管Q3、气阀K3、气阀K4电连接。

5.按照权利要求4所述的一种双通道短周期电弧螺柱焊机电路结构，其特征在于：所述主变压器T1内部具有与控制电路板连接的辅助绕组，所述主变压器T1内部还安装有105摄氏度常开温度继电器，辅助绕组、温度继电器分别与控制电路板连接。

6.按照权利要求4或5所述的一种双通道短周期电弧螺柱焊机电路结构，其特征在于：还包括控制变压器T2，所述三相供电交流电路还依次连接有轴流风机B1、滤波器F1，所述滤波器F1与控制变压器T2的高压绕组侧对应连接，所述控制变压器T2的低压绕组侧输出交流60V功能电路、交流18V功能电路和交流8V功能电路，交流60V功能电路、交流18V功能电路、交流8V功能电路分别与控制电路板连接。

7.按照权利要求6所述的一种双通道短周期电弧螺柱焊机电路结构，其特征在于：所述控制电路板连接有四芯航空插头J1和四芯航空插头J2。

8.按照权利要求2所述的一种双通道短周期电弧螺柱焊机电路结构，其特征在于：所述主变压器T1的初级抽头采用三角形接法，主变压器T1的次级抽头采用星形接法。

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