CN2347712Y - 熔化极气体保护焊机 - Google Patents

Abstract

一种熔化极气体保护焊机,其电路包括主回路、驱动、保护、脉宽调制电路及反馈放大、程控、电压电流控制、送丝和NB程序控制等电路,电路连接是主回路 输出接保护、脉宽调制及反馈放大、电压电流控制和送丝,脉宽调制及反馈放大电路输出接驱动输入,驱动输出接主回路输入,电压电流控制和程控输出接脉宽调制及反馈放大输入,NB程序控制电路输出分别接电压电流控制电路和送丝电路输入。体积小、重量轻、噪声低,效率高,焊接效果好,控制部分采用固态元件,可靠性高。

Description

熔化极气体保护焊机

本实用新型涉及一种焊机，特别是涉及一种熔化极气体保护焊机。

目前，电子控制的熔化极气体保护焊机主要是晶闸管整流式和晶闸管逆变式，由于两种焊机动特性较慢，所以均采用电感抽头的方式来满足不同直径焊丝对电源动特性的要求，即控制动特性和熔滴过渡；采用继电器实现程序切换，动态响应慢，不能精确控制焊接过程中的熔滴过渡，体积较大，重量重。

本实用新型的目的在于克服上述缺点，提供一种具有快速动态响应，能精确控制焊接过程中的熔滴过渡，以获得优质理想焊缝的熔化极气体保护焊机。

本实用新型熔化极气体保护焊机是这样实现的，其电路包括主回路、驱动电路、保护电路、脉宽调制电路及反馈放大电路、程控电路、电压电流控制电路、送丝电路和NB程序控制电路，电路连接是主回路输出接保护电路、脉宽调制及反馈放大电路、电压电流控制电路和送丝电路输入，脉宽调制及反馈放大电路输出接驱动电路输入，驱动电路输出接主回路输入，电压电流控制电路和程控电路输出接脉宽调制及反馈放大电路输入，NB程序控制电路输出分别接电压电流控制电路和送丝电路输入，其特征在于主回路由整流桥Q和电容C1构成的整流虑波电路，IGBT管T1～T4、二极管D1～D4、主变压器B1-1、电感L1和C6构成的全桥逆变电路和电感L1、电容C6构成的谐振环节以及由主变压器B1-2、B1-3、二极管D5和D6构成的全波整流电路组成；保护电路由运算放大器U4及其外围元件构成的过流保护、电源过压保护、欠压保护电路，U5及外围元件构成的电源缺相保护电路，温度继电器Jt构成的过热保护电路，以及整流桥Q1构成的短相保护电路组成；驱动电路由光电耦合器U6～U9及其外围元件组成；脉宽调制及反馈放大电路由运算放大器U1:A和U25，摸拟电子开关U2，脉宽调制控制器U3及其外围电路组成；程控电路由运算放大器U1:B、U1:C和U1:D，以及外围电路组成；电压电流控制电路由运算放大器U22:B及其外围元件构成的弧压反馈电路，运算放大器及其外围元件构成的电流快速反馈电路，U23:A及其外围元件构成的弧压给定电路和U23:C及其外围元件构成的综合运算电路组成；NB程序控制电路由模拟电子开关U18、电位器W7和W8、及其外围元件构成的正常焊接弧压与填坑弧压、引弧弧压与正常弧压、正常弧压与切小球弧压切换电路，模拟电子开关U19、电位器W9和W10及其外围元件构成的正常焊接电流与填坑电流、引弧电流与正常电流切换电路，按钮N2、运算放大器U21:A、U21:B、U20及其外围电路构成的焊机启仃控制电路，运算放大器U21:D、U22:C及其外围元件构成的提前送气/滞后断气电路，运算放大器U21:C及其外围元件构成的主回路开通/关闭电路组成；送丝电路由二极管D64～D67构成的送丝电机电源电路，由运算放大器U23、三极管T7～T9、R186及其外围元件构成的送丝电机恒压控制电路，继电器J及其外围元件构成的电机能耗制动电路。

本实用新型熔化极气体保护焊机的工作过程，市电380V输入本机，经空气开关Z带动冷却风机FS，通过整流、滤波成为高压直流电，加在全桥逆变器两端，通过4支IGBT管T1～T4的轮流开通，转变为高频方流，再经高频变压器B1隔离降压，二极管D5和D6全波整流后形成高频直流脉冲，经电抗器L2滤波成为直流电，提供焊接电弧，按动按钮N2后，焊机将接通保护气，输出空载电压，并以高弧压慢送丝引弧，引着电弧后，弧压、送丝切换至正常值；焊接结束时，按下N2，弧压、送丝切换至填坑状态，松开N2，焊机立即仃止送丝，经切小球时间，切断弧压，再过一秒种切断保护气。

本实用新型手工电弧焊机的优点在于体积小、重量轻、效率高、噪声低、具有快速动态响应，能精确控制焊接过程中的熔滴过渡，能获得理想的焊缝，控制部分采用固态元件，可靠性高。

下面结合附图详细说明本实用新型实施例。

图1：本实用新型电路框图

图2：本实用新型主回路电路连接图

图3：本实用新型保护电路连接图

图4：本实用新型脉宽调制及反馈放大电路连接图

图5：本实用新型程控电路连接图

图6：本实用新型驱动电路连接图

图7：本实用新型电压电流控制电路图

图8：本实用新型送丝电路图

图9：本实用新型NB程序控制电路图

本实用新型手工电弧焊机包括主回路、驱动电路、保护电路、脉宽调制电路及反馈放大电路和程控电路，程控电路输出接脉宽调制及反馈放大路输入，脉宽调制及反馈电路输出接驱动电路输入，驱动电路输出接主回路输入，主回路输出接保护电路输入，保护电路输出和主回路输出接脉宽调制及反馈放大电路输入，主回路输出同时接程控电路输出。

其中，主回路由整流桥Q，电容C1～C6,IGBT管T1～T4，二极管D1～D4、主变压器原边B1-1、副边B1-2、B1-3，电感L1、L2，互感器B2，分流器FL，二极管D5和D6，电阻R2～R5构成。连接关系是，三相380V交流电经空气开关Z与整流桥Q输入端连接，其中一相拉接冷却风机FS,Q的输出端间接保护电容C1，滤波电容C2，放电电阻R2,R4和C4,C2的正端接T1和T3集电极，D1和D3阴极，C2的负端经B2接T2和T4的发射极、D2和D4的阳极，T1的发射极接T2集电极、D1阳极、D2阴极B1-1一端，B1-1另一端接L1一端，L1另一端经C6接D3阳极和D4阴极、T3发射极和T4集电极，T3和T4的基极分别接5端和7端，其发射极分别接6端和8端，C5和R5串联后接B1-1和L1两端，B1-2的一端接D 5阳极，B1-3一端接D6阳极，D5和D6的阴极连接后接FL一端，FL另一端接焊机正输出12端，B1-2的中心抽头接14端和L2一端，L2另一端接接焊机的负输出11端，在D5和D6的两端分别接R6、C7和R3、C3。

保护电路由运算放大器U4(LM324)和U5(TLP521-2)，整流桥Q1，二极管D12～D22，三极管T5，电容C15～C18，电阻R37～38R和R44～R6，温度继电器JT构成。其连接关系是，主回路中B2的9端接D12阳极，D12阴极接R61、R62和R57一端，R62另一端接地和主回路中B2的10端，R61另一端接C18并经R60接U4:A正输入端3脚，R57另一端接C14和R56一端，R56另一端接U4:B正输入端5脚；R59和R5B串联后接+15V和地之间，U4:A负输入2脚、R54和R55串联后接+15和地之间，运算放大器U4:A输出端1脚接D13阳极和R63一端，D13阴极接J端，R63另一端接D15阳极，D15、D16阴极R50一端接B端，R50另一端接地。接D14阴极和R51R、R52一端，R52另一端接D18、D19、D20阴极，R51另一端接T5基极、U5-2输出集电极6脚，U5-2输出发射极5脚接地，U5-2正输入端3脚接R48一端，另一端接+15V,U5-2负输入端4脚接C16一端和L端，C16另一端接地。D14阳极接U5-1输出集电极8脚，和R53一端，R53另一端接+15V。U5-1输出发射极7脚接JT一触点，JT另一端接地。U5-1负输入端2脚接Q负输出，U5-1正输入端1脚经R1一端，R1另一端接Q1正输出，Q1三个输入端接380V电源。T5的发射极接地，集电极接D23和D17阴极，D23阳极经R49接+15V,D17阳极接U4:C负输入脚9。D18、D19、D20的阳极分别接U4:B、U4:C、U4:D负输入端7、8、14脚。R46一端接+15V，另一端接U4:C负输入端9脚并经R45接地。R44一端接+15V，另一端接U4:D正输入脚12并经R37接地。U4:C正输入脚10经R47、R38接U4:D负输入脚13,R47与R38连接中端接R64、R65和C17一端，R65和C17另一端接地，R64另一端接D21和D22阴极，D21和D22阳极分别接15V电源。

脉宽调制及反馈放大电路由运算放大器U1(LM324)和U25(μA741)、摸拟电子开关U2(CD4053)、脉宽调制控制器U3(SG3525A)和，二极管D7，电阻R7～R21，电容C9～C12，电位器W1和W2构成。其连接关系是，13端是从FL采来的交流信号(正)，经R7后接U1:A负输入端2脚，其输出端1脚经R8接负输入端2脚和R11一端，R12分压后至U3同相输入端2脚。U1:A正输入端3脚经R9接U2的X端14脚和R10一端，R10另一端接地、13端和R18一端。R17和R18分压，得到一个很小的负信号(-0.5V)接U2的Y0端2脚和X0端12脚，其Y1端1脚和Z端4脚相连，X1端3脚接U25输出端6脚，W1一端接+15V，另一端接地，中心头接U2的X0端5脚，该点同时经R21接U25正输入端3脚，U25负输入端2脚经R19接输出端6脚，同时接R2D一端，R2D另一端接W2一端，U2的C端9脚和B端10脚分别接K、C端。U2的A端11脚接H端接+15V,X1端13脚接1端，Y端15脚接D端，正电源端16脚接+15V，接地端6、7、8脚接地。U3接地端12脚接地，负输入端1脚经R13接补偿端9脚和C9一端，C9另一端接地。U3正电源端13脚、15脚接+15V，输出端11脚经R14到F端，输出端脚14至G端，RT端7脚接R15一端，另一端接U3的CT端5脚和C10一端，C10另一端接地。R16和C11一端接地，R16和C11另一端接U3软启动端8脚和D7阳极，D7阴极接A端。U3保护端10脚接保护电路中的B端。

程控电路由运算放大器U1-B(LM324)、U1-C和U1-D，二极管D8～D11，电阻R22～R36，电容C13和C14构成。其连接关系是，R22一端接-75V电源，经R23、R24、R25分压后，R22和R23连接端接主回路中11端，R23和R24连接点接U1:B正输入端5脚，R24和R25连接点接U1:C正输入端10脚，R26一端接-15V电源，另一端依次连接R27、R28,R27、R26连接点接U1:B负输入端6脚和保护电路中J端，R27和R28连接点接U1:C负输入端9脚。C13和R29串联后一端接U1:B输出端7脚，R29另一端接反馈放大及脉宽调制电中D端。R30一端接U1:B输出端7脚，另一端接反馈放大及脉宽调制电中A端和D9阴极，D9阳极接D10阳极、D11阴极R36一端和反馈放大及脉宽调制电中C端，D11阳极接地，R36另一端接+15V,D10阴极经R31接U1:D输出端14脚、U1:D正输入端12脚经R32接地。U1:D负输入端13脚接C14和R35一端及D8阳极，C14另一端接地，D8阴极和R35另一端接X端和R33一端，R33另一端接U1:C输出端8脚及R34一端，R34另一端接反馈放大及脉宽调制电中K端。

驱动电路由光电耦合器U6～U9(HCPL4504)电阻R66～R81构成。其连接关系是，±15V为四组独立电源。反馈放大及脉宽调制电中F端接U6正输入端2脚和U9负输入端3脚，反馈放大及脉宽调制电中G端接U7负输入端3脚和U8正输入端脚2,U6负输入端3脚接U7正输入端2脚，U8负输入端3脚接U9正输入端2脚。R66一端接U6正电源端8脚，另一端接+15V,R68一端接U6负电源端5脚，另一端接一15V,R67一端接U6输出端6脚和7脚，另一端接R69一端和1端，R69另一端接2端和地。R70一端接U7正电源端8脚，另一端接+15V,R72一端接U7负电源端5脚，另一端接-15V,R71一端接U7输出端6脚和7脚，另一端接R73一端和主回路中7端，R73另一端接主回路中8端和地。R74一端接U8正电源端8脚，另一端接+15V,R76一端接U8负电源端5脚，另一端接-15V,R75一端接U8输出端6脚和7脚，另一端接R77一端和3端，R77另一端接4端和地。R78一端接U9正电源端8脚，另一端接+15V,R80一端接U9负电源端5脚，另一端接-15V,R79一端接U9输出端6脚和7脚，另一端接R81一端和主回路中5端，R81另一端接主回路中6端和地。

电压电流控制电路由运算放大器U22:D(LM324)、U23:A(LM324)和U23:B、U23:C，电阻R162～R175构成。其连接关系是，U22:D正输入端12脚经R166接地，U22:D负输入端13脚接R164和R165一端，R164另一端接R162和R163一端，R162另一端接主回路中11端，R163另一端接地。R165另一端接U22:D输出端14脚和R167一端，R167另一端接R168、R174、R172一端和U23:C负输入端9脚，U23:B输出端7脚接R168另一端和R171一端，U23:B负输入端6脚接R171另一端和R170一端，R170另一端接地。R169一端接主回路中13端，另一端接U23:B正输入端5脚。U23:A输出端1脚接R174另一端和R176一端，U23:A负输入端2脚接R176另一端和R177一端，R177另一端接W端。R178一端接地，另一端接U23:A正输入端3脚。U23:C输出端8脚接R172另一端和R173一端，R173另一端接脉宽调制及反馈放大电路中E端。R175一端接U23:C正输入端10脚，另一端接地。

送丝电路由运算放大器U23:D，三极管T9，单结晶体管T8，晶闸管T7，送丝电机M，二极管D63～D67，继电器J，电容C63，电阻R179～R186构成。其连接关系是，R180一端接地，另一端接U23:D正输入端12脚，U23:D负输入端13脚接Y端、R186和R179一端，R179另一端接U23:D输出端14脚和R181一端，R181另一端接T7基极。R186另一端接T7阳极和J一端，J另一端接地，J中心端接M一端，M另一端接地。R182一端接地，另一端接T7发射极，T9集电极接C35一端，和T8发射极，C35另一端接地。R185一端接地，另一端接R183一端和D63阴极，R183另一端接T8基极，D63基极接-24V。T8基极接T7触发极和R184一端，R184一端另一端接-24V和T7阴极。D64、D65阴极接地，D64阳极接D66阴极和24V交流电，D65阳极接D67阴极和另一-24V交流电源，D66、D67阳极接-24V。

NB程序控制电路由电子开关U18、U19(CD4053),D触发器U20(CD4073)，运算放大器U21:A(LM324)、U21:B、U21:C、U21:D、U22:A(LM324)、U22:B、U22:C，光耦D50、D62，三极管T10，固态继电器J53，继电器J，气阀QF，电位器W7和W10，电容C27～C29，二极管D44～D49和D51～D61，电阻R116～R161，按钮N2、N3，开关K4、K5构成。其连接关系是，R116一端接+15V，另一端接W7、W8一端，W7、W8另一端接地，W7、W8中心头分别接U18的Z1端3脚和Z0端5脚。U18正电源端16脚接+15V,Z端4脚接Y端5脚，地端6、7、8脚接地，U18的Y1端1脚接R118一端，Y0端2脚接R119一端，X端14脚接R118、R119另一端，X1端13脚接电压电流控制电路中W端和R120一端，R120另一端接U18的X0端12脚。U18的A端11脚接D57、D58阴极、R141和R144一端，U18的B端10脚接U19的A端11脚，D44和D45阴极、R123一端、U18的C端9脚接U19的C端9脚和D59、D46阴极和R122一端，R144、R123、R122另一端接地。N3一端接+15V，另一端接D44、D46阳极和R124一端，R124另一端接D62阳极，D62阴极接地。D45阳极接U22:A输出端1脚，R125一端接Z端，另一端接U22:A正输入端3脚，R126和R127串联后接+15V和地之间，其连接点接U22:A正输入端2脚。R154、R155串联后接于+15V和地之间，其连接点接U21:A正输入端3脚，N2一端接地，另一端接R156一端、U21:A负输入端2脚和R157一端，R156、R156另一端接+15V,R157另一端接U21:B正输入端5脚，R153另一端接U19的Y0端2脚。K5一端接地，另一端接R158、R159一端和U19的B端10脚，R158另一端接+15V,R159另一端接U21:B负输入端6脚和R160一端，R160另一端接地。R161一端接地，另一端接U21:B输出端7脚和U20…端10脚。R151一端接+15V，另一端接W9、W10一端，W9、W10另一端接地，W9、W10中心头分别接U19的Z1端3脚和5脚。R152一端接地，另一端接U19的Y1端1脚，U19的Z端4脚接X端14脚，正电源端16脚接+15V，地端6、7、8脚接地，Y端15脚接U20复位端4脚，X0端12脚接R149一端，X1端13脚接R150一端，R149另一端接R150另一端和D62-2、D50-2输出集电极端4脚，D62-2、D50-2输出发射极端3脚接送丝电路中Y端。U20触发端3脚接触发端11脚和U21:A输出端1脚，U20地6、7、8脚接地，电源端14脚接+15V，正输出端1脚接D59、D57阳极，正输出端13脚接D58阳极，负输出端9、12脚接D60阴极，负输出端2、5脚接D61阴极，D61阳极接D60阳极、R145、R146一端，R145另一端U21:D，负输入端13脚，R146另一端接+15V,R147和R148串联后接+15V和地之间，其连接点接U21:D正输入端12脚。R142、R143串联后接+15V和地之间其连接点接U21:C负输入端9脚，U21:C输出端8脚接R128、R129一端，R128另一端接C27一端，C27另一端接D47阳极和T10基极，D47阴极和T10发射极接地，T10集电极接J一端，J另一端接-24V。R129另一端接D48阳极，D48阴极接D50阳极和D49阴极，D49阳极接R130一端，R130另一端接R131一端、D52阴极、D56阳极和U22:B输出端7脚。R131另一端接D51阴极，D51阳极接脉宽调制及反馈放大电路中E端，D52阳极接X端，D52阴极接D55阴极和R136一端，R136另一端接U22:C正输入端10脚、R137一端、C29一端，C29另一端接地，R137另一端接D55阳极、D54阳极、D53阴极和U21:D输出端14脚。D53阳极接R134一端、D54阴极和R135一端，R134、R135另一端并接于C28一端和U22:B正输入端5脚，C28另一端接地。R132、R133串联后接于+15V和地之间，其连接点接U22:B负输入端6脚，R138、R139串联后接于+15V和地之间，其连接点接U22:C负输入端9脚。U22:C输出端8脚接R140一端，R140另一端接JS3一输入端，另一输入端接地。JS3输出端和K4一端接地，JS3另一输出端和K4另一端接QF一端，QF另一端接-24V。

Claims (2)

1、一种熔化极气体保护焊机，其电路包括主回路、驱动电路、保护电路、脉宽调制电路及反馈放大电路、程控电路、电压电流控制电路、送丝电路和NB程序控制电路，电路连接是主回路输出接保护电路、脉宽调制及反馈放大电路、电压电流控制电路和送丝电路输入，脉宽调制及反馈放大电路输出接驱动电路输入，驱动电路输出接主回路输入，电压电流控制电路和程控电路输出接脉宽调制及反馈放大电路输入，NB程序控制电路输出分别接电压电流控制电路和送丝电路输入，其特征在于主回路由整流桥Q和电容C1构成的整流虑波电路，IGBT管T1～T4、二极管D1～D4、主变压器B1-1、电感L1和C6构成的全桥逆变电路和电感L1、电容C6构成的谐振环节以及由主变压器B1-2、B1-3、二极管D5和D6构成的全波整流电路组成；保护电路由运算放大器U4及其外围元件构成的过流保护、电源过压保护、欠压保护电路，U5及外围元件构成的电源缺相保护电路，温度继电器Jt构成的过热保护电路，以及整流桥Q1组成；驱动电路由光电耦合器U6～U9及其外围元件组成；脉宽调制及反馈放大电路由运算放大器U1:A和U25，摸拟电子开关U2，脉宽调制控制器U3及其外围电路组成；程控电路由运算放大器U1:B、U1:C和U1:D，以及外围电路组成；电压电流控制电路由运算放大器U22:B及其外围元件构成的弧压反馈电路，运算放大器及其外围元件构成的电流快速反馈电路，U23:A及其外围元件构成的弧压给定电路和U23:C及其外围元件构成的综合运算电路组成；NB程序控制电路由模拟电子开关U18、电位器W7和W8、及其外围元件构成的正常焊接弧压与填坑弧压、引弧弧压与正常弧压、正常弧压与切小球弧压切换电路，模拟电子开关U19、电位器W9和W10及其外围元件构成的正常焊接电流与填坑电流、引弧电流与正常电流切换电路，按钮N2、运算放大器U21:A、U21:B、U20及其外围电路构成的焊机启仃控制电路，运算放大器U21:D、U22:C及其外围元件构成的提前送气/滞后断气电路，运算放大器U21:C及其外围元件构成的主回路开通/关闭电路组成。

2、如权利要求1所述的熔化极气体保护焊机，其特征在于送丝电路由二极管D64～67构成的送丝电机电源电路，由运算放大器U23、三极管T7～T9、R186及其外围元件构成的送丝电机恒压控制电路，继电器J及其外围元件构成的电机能耗制动电路组成。

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