專利名稱：數(shù)字弧壓調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接領(lǐng)域，具體是一種焊接時(shí)，焊槍與工件之間弧壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)器。
背景技術(shù)：
在自動(dòng)焊接過(guò)程中，譬如氬弧焊、等離子噴焊，由于工件表面凸凹不平或搭接時(shí)， 造成弧壓波動(dòng)，影響焊縫寬度，為了控制焊縫質(zhì)量，需控制電弧電壓，傳統(tǒng)方法使用模擬電 路或數(shù)字電路作弧壓調(diào)節(jié)器，控制精度差，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，可靠性低。也有采用單片機(jī)作控制器，開發(fā)周期長(zhǎng)，維護(hù)困難，在焊接的工作環(huán)境中，電磁干 擾非常大，經(jīng)常造成飛車。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種焊接時(shí)，焊槍與工件之間弧壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)器。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種數(shù)字弧壓調(diào)節(jié)器，所述數(shù)字弧壓調(diào)節(jié)器是PLC調(diào)節(jié)閉環(huán)系統(tǒng)，包括電壓傳感 器、PLC和焊槍執(zhí)行機(jī)構(gòu)；其中電壓傳感器采集焊槍與工件之間的弧壓，將反饋值輸出到PLC輸入端；PLC將反饋值與設(shè)定值進(jìn)行比較，輸出控制信號(hào)到焊槍執(zhí)行機(jī)構(gòu)；焊槍執(zhí)行機(jī)構(gòu)的活動(dòng)端連接焊槍，通過(guò)控制信號(hào)，調(diào)節(jié)焊槍工作端與工件表面的距離。所述電壓傳感器的輸出端連接有濾波器和A/D轉(zhuǎn)換裝置，濾波器將測(cè)得的弧壓信 號(hào)轉(zhuǎn)換成光滑的直流信號(hào)，A/D轉(zhuǎn)換裝置將模擬電壓值轉(zhuǎn)換為反饋數(shù)字量。 所述PLC采用PID運(yùn)算規(guī)律，運(yùn)算結(jié)果作絕對(duì)值處理，輸出的控制信號(hào)是連續(xù)的脈 沖頻率。所述焊槍執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括依次連接的驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)、聯(lián)軸器、滾珠絲杠及其滾珠 螺母和拖板，焊槍設(shè)置在拖板上，焊槍執(zhí)行機(jī)構(gòu)上設(shè)置有平行于滾珠絲杠的線性導(dǎo)軌，線性 導(dǎo)軌引導(dǎo)拖板直線運(yùn)動(dòng)。所述數(shù)字弧壓調(diào)節(jié)器的工作開關(guān)設(shè)置在焊槍的工作電纜上，工作開關(guān)具有電流檢 測(cè)端，當(dāng)工作開關(guān)檢測(cè)到焊槍的工作電纜內(nèi)的電流時(shí)，工作開關(guān)閉合。所述工作開關(guān)中設(shè)置有磁環(huán)和干簧管，干簧管設(shè)置在磁環(huán)中、與焊接電纜垂直。所述數(shù)字弧壓調(diào)節(jié)器還具有連接PLC的用戶輸入端，用于設(shè)定弧壓的設(shè)定值和開關(guān)量。本發(fā)明所產(chǎn)生的有益效果是本發(fā)明的數(shù)字弧壓調(diào)節(jié)器可以大量運(yùn)用在氬弧堆焊、等離子噴焊中，操作方便，靈 敏性高，非?？煽?，滿足工藝要求。由于PLC采用循環(huán)掃描方式，輸入輸出端口采用光電隔 離，抗干擾能力非常強(qiáng)。PLC編程方法符合電氣技術(shù)人員，非常方便。所以現(xiàn)在研制數(shù)字弧 壓調(diào)節(jié)器控制弧壓。


圖1是_女字弧壓調(diào)節(jié)器的信號(hào)傳遞示意圖2是_女字弧壓調(diào)節(jié)器的閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖3是_女字弧壓調(diào)節(jié)器的電氣原理圖4是_女字弧壓調(diào)節(jié)器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主視示意圖5是_女字弧壓調(diào)節(jié)器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的側(cè)視示意圖6是_女字弧壓調(diào)節(jié)器的工作開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中標(biāo)號(hào)表示
1-步進(jìn)電機(jī)，2-聯(lián)軸器，3-機(jī)架，4-滾珠絲杠，5-滾珠螺母，6-導(dǎo)軌，7-端蓋，8-軸
承，9-壓蓋，10-拖板，11-磁環(huán)，12-干簧管，13-絕緣套，14-導(dǎo)軌滑塊，KA-電源開關(guān)，KB-焊 接電流檢測(cè)開關(guān)，DC-電源。
具體實(shí)施例方式如圖1 圖6所示本發(fā)明是一種數(shù)字弧壓調(diào)節(jié)器，采用的是PLC調(diào)節(jié)閉環(huán)系統(tǒng)， 包括電壓傳感器、PLC和焊槍執(zhí)行機(jī)構(gòu)；其中電壓傳感器采集焊槍工作端與工件表面的弧壓，將反饋值輸出到PLC輸入端；電 壓傳感器的輸出端連接有濾波器和A/D轉(zhuǎn)換裝置，濾波器將測(cè)得的弧壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成光滑 的直流信號(hào)，A/D轉(zhuǎn)換裝置將直流信號(hào)轉(zhuǎn)換為反饋數(shù)字量。本實(shí)施例中，電壓傳感器采用 WBU332V01對(duì)弧壓進(jìn)行調(diào)理，輸出的電壓信號(hào)0 10V。電壓傳感器的工作電源為MVDC。 A/D轉(zhuǎn)換裝置采用臺(tái)達(dá)DVP04AD-H2轉(zhuǎn)換器，把電壓信號(hào)0 IOV轉(zhuǎn)換成數(shù)字量0 8000， 通過(guò)擴(kuò)展模塊連接口連接，把數(shù)字量傳給PLC控制器。DVP04AD-H2的工作電源為MVDC。PLC將電壓傳感器測(cè)得的反饋值與設(shè)定值進(jìn)行比較，輸出控制信號(hào)到焊槍執(zhí)行機(jī) 構(gòu)，采用PID運(yùn)算規(guī)律，運(yùn)算結(jié)果作絕對(duì)值處理，輸出的控制信號(hào)是連續(xù)的脈沖頻率。本實(shí) 施例采用臺(tái)達(dá)DVP-20EH00T2作控制器，對(duì)采集到的弧壓和有關(guān)開關(guān)量進(jìn)行運(yùn)算，輸出信號(hào) 給執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器和開關(guān)量控制。臺(tái)達(dá)DVP-20EH00T2利用PLC編程軟件和PID控制指令、 PLSY指令，將設(shè)定值與反饋值運(yùn)用PID運(yùn)算規(guī)律，運(yùn)算比較，運(yùn)算結(jié)果E (t)作絕對(duì)值處理， 作PLSY的脈沖頻率，PLSY的脈沖量設(shè)為K0，PLC控制器脈沖輸出端子YO可以連續(xù)輸出脈 沖。對(duì)E(t)進(jìn)行正負(fù)判斷，當(dāng)E (t) >0，Yl置位，步進(jìn)電機(jī)1正轉(zhuǎn)；當(dāng)E (t) <0，Yl復(fù)位， 步進(jìn)電機(jī)1反轉(zhuǎn)。數(shù)字弧壓調(diào)節(jié)器的工作開關(guān)KB設(shè)置在焊槍的工作電纜上，工作開關(guān)KB具有電流 檢測(cè)端，當(dāng)工作開關(guān)KB檢測(cè)到焊槍的工作電纜內(nèi)的電流時(shí)，工作開關(guān)KB閉合。工作開關(guān) KB由磁環(huán)11、干簧管12和絕緣套13組成，磁環(huán)11的材料為電工純鐵，把磁力線集中在磁 環(huán)11中，增強(qiáng)磁場(chǎng)強(qiáng)度。干簧管12為Φ5Χ50，干簧管12安裝在磁環(huán)11中，使干簧管12 與焊接電纜垂直。當(dāng)焊接電纜中有電流時(shí)，焊接電纜周圍存在磁場(chǎng)，磁場(chǎng)強(qiáng)度與電流大小有 關(guān)。當(dāng)有焊接電流時(shí)，焊接電纜穿過(guò)工作開關(guān)KB的電流檢測(cè)端，工作開關(guān)KB閉合。本實(shí)施例中，上述三部分布置在數(shù)字弧壓調(diào)節(jié)器的控制箱內(nèi)，控制箱內(nèi)部部件包 括依次連接的電源DC、PLC控制器、A/D轉(zhuǎn)換器、電弧電壓傳感器、濾波器、繼電器。用戶輸 入端的面板上設(shè)置有觸摸屏，用于手動(dòng)輸入弧壓設(shè)定值，并且顯示弧壓實(shí)際值。另外還設(shè)置有電源開關(guān)KA、弧壓調(diào)節(jié)方式切換開關(guān)(手動(dòng)/自動(dòng))、弧壓設(shè)定開關(guān)(增加/減小)、焊槍 調(diào)整開關(guān)(向上/向下)?？刂葡渑c焊槍執(zhí)行機(jī)構(gòu)的接口包括電源插座、電機(jī)插座、限位 開關(guān)插座、電弧電壓信號(hào)及電流開關(guān)信號(hào)插座。焊槍執(zhí)行機(jī)構(gòu)的活動(dòng)端連接焊槍，通過(guò)控制信號(hào)，調(diào)節(jié)焊槍工作端與工件表面的 距離。焊槍執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括依次連接的驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)1、聯(lián)軸器2、滾珠絲杠4及其滾珠螺 母5和拖板10。拖板10的左、右兩端具有貫穿的通孔，通孔內(nèi)固定安裝有滾珠螺母5，該滾 珠螺母5與滾珠絲杠4配合連接，因此，滾珠絲杠4的旋轉(zhuǎn)時(shí)，拖板10可以沿滾珠絲杠4滑 動(dòng)。另外，為穩(wěn)定該滑動(dòng)連接的狀態(tài)，在機(jī)架3上設(shè)置有線性導(dǎo)軌6，線性導(dǎo)軌6分別布置在 拖板10上、下兩側(cè)的機(jī)架3上，是兩段平行于滾珠絲杠4、對(duì)稱布置的縱向直線槽，槽的截面 形狀為半圓形。同時(shí)，在拖板10的上、下表面上分別延伸出一段導(dǎo)軌滑塊14，該導(dǎo)軌滑塊 14對(duì)應(yīng)線性導(dǎo)軌6，呈半圓柱體狀、截面形狀為半圓形，與線性導(dǎo)軌6配合安裝。使得拖板 10在線性導(dǎo)軌6的引導(dǎo)和支撐下，沿滾珠絲杠4滑動(dòng)。數(shù)字弧壓調(diào)節(jié)器的工作方法如下打開控制器面板上的電源開關(guān)KA，撥動(dòng)弧壓設(shè)定開關(guān)設(shè)置弧壓，觸摸屏顯示弧壓 設(shè)定值。當(dāng)方式開關(guān)置在手動(dòng)方式時(shí)，按動(dòng)向上或向下開關(guān)，焊槍向上或向下移動(dòng)。當(dāng)焊槍 位置調(diào)到要求位置時(shí)，將方式開關(guān)置在自動(dòng)方式。當(dāng)開始焊接時(shí)，引弧成功后，焊接回路中有電流通過(guò)，在焊接電纜周圍形成磁場(chǎng)， 焊接電流檢測(cè)開關(guān)吸合，弧壓調(diào)節(jié)器開始工作。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字弧壓調(diào)節(jié)器，其特征在于所述數(shù)字弧壓調(diào)節(jié)器是PLC調(diào)節(jié)閉環(huán)系統(tǒng)，包括 電壓傳感器、PLC和焊槍執(zhí)行機(jī)構(gòu)；其中電壓傳感器采集焊槍與工件之間的弧壓，將反饋值輸出到PLC輸入端；PLC將反饋值與設(shè)定值進(jìn)行比較，輸出控制信號(hào)到焊槍執(zhí)行機(jī)構(gòu)；焊槍執(zhí)行機(jī)構(gòu)的活動(dòng)端連接焊槍，通過(guò)控制信號(hào)，調(diào)節(jié)焊槍工作端與工件表面的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字弧壓調(diào)節(jié)器，其特征在于所述電壓傳感器的輸出端連 接有濾波器和A/D轉(zhuǎn)換裝置，濾波器將測(cè)得的弧壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成光滑的直流信號(hào)，A/D轉(zhuǎn)換裝 置將模擬電壓值轉(zhuǎn)換為反饋數(shù)字量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字弧壓調(diào)節(jié)器，其特征在于所述PLC采用PID運(yùn)算規(guī)律， 運(yùn)算結(jié)果作絕對(duì)值處理，輸出的控制信號(hào)是連續(xù)的脈沖頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字弧壓調(diào)節(jié)器，其特征在于所述焊槍執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括依次 連接的驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)、聯(lián)軸器、滾珠絲杠及其滾珠螺母和拖板，焊槍設(shè)置在拖板上，焊槍 執(zhí)行機(jī)構(gòu)上設(shè)置有平行于滾珠絲杠的線性導(dǎo)軌，線性導(dǎo)軌引導(dǎo)拖板直線運(yùn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字弧壓調(diào)節(jié)器，其特征在于所述數(shù)字弧壓調(diào)節(jié)器的工作 開關(guān)設(shè)置在焊槍的工作電纜上，工作開關(guān)具有電流檢測(cè)端，當(dāng)工作開關(guān)檢測(cè)到焊槍的工作 電纜內(nèi)的電流時(shí)，工作開關(guān)閉合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)字弧壓調(diào)節(jié)器，其特征在于所述工作開關(guān)中設(shè)置有磁環(huán) 和干簧管，干簧管設(shè)置在磁環(huán)中、與焊接電纜垂直。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字弧壓調(diào)節(jié)器，其特征在于所述數(shù)字弧壓調(diào)節(jié)器還具有 連接PLC的用戶輸入端，用于設(shè)定弧壓的設(shè)定值和開關(guān)量。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種數(shù)字弧壓調(diào)節(jié)器，所述數(shù)字弧壓調(diào)節(jié)器是PLC調(diào)節(jié)閉環(huán)系統(tǒng)，包括電壓傳感器、PLC和焊槍執(zhí)行機(jī)構(gòu)；其中電壓傳感器采集焊槍工作端與工件表面的弧壓，將反饋值輸出到PLC輸入端；PLC將電壓傳感器測(cè)得的反饋值與設(shè)定值進(jìn)行比較，輸出控制信號(hào)到焊槍執(zhí)行機(jī)構(gòu)；焊槍執(zhí)行機(jī)構(gòu)的活動(dòng)端連接焊槍，通過(guò)控制信號(hào)，調(diào)節(jié)焊槍工作端與工件表面的距離。本發(fā)明可以大量運(yùn)用在氬弧堆焊、等離子噴焊中，操作方便，靈敏性高，非?？煽?，滿足工藝要求；由于PLC采用循環(huán)掃描方式，輸入輸出端口采用光電隔離，抗干擾能力非常強(qiáng)；PLC編程方法符合電氣技術(shù)人員，非常方便。
文檔編號(hào)B23K9/08GK102069264SQ201010590549
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月11日
發(fā)明者宋冬梅, 梁君, 賈斌剛, 邱述林, 鄭謙, 陳明東 申請(qǐng)人:東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司