專(zhuān)利名稱(chēng)：總線式斬波氣保焊接系統(tǒng)及其電源處理方法
總線式斬波氣保焊接系統(tǒng)及其電源處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種總線式斬波氣保焊接系統(tǒng)，以及一種采用DC-DC大電流斬波技術(shù)的電源處理方法。
背景技術(shù)：
目前，在現(xiàn)代造船行業(yè)中，實(shí)施焊接的工作量非常巨大，為了提高焊接工作效率、 縮短任務(wù)工期，造船行業(yè)普遍采用低電壓大功率焊接電源，即大電流低電壓的焊接電源，與此同時(shí)就不可避免地會(huì)引入中壓工頻交流三相380V的網(wǎng)電到焊接電源上，考慮到在這種情況下很容易出現(xiàn)因焊接電源供電線纜的絕緣保護(hù)異常而對(duì)在船上工作的焊接工人造成很大的安全隱患，或是焊接電源不方便移到焊接區(qū)域內(nèi)工作等客觀因素的存在，現(xiàn)有的解決辦法就是使焊接電源遠(yuǎn)離焊接工作地點(diǎn)；然而，在這種應(yīng)用狀況下只能選擇很長(zhǎng)的逆變焊機(jī)輸出電源傳輸線纜(一般可達(dá)50米)，造成送絲機(jī)移動(dòng)靈活性差和逆變焊機(jī)輸出電源傳輸線纜上很高的能量的損耗，同時(shí)焊接輸出很容易受到網(wǎng)電電壓波動(dòng)的影響而嚴(yán)重地影響焊接效率和質(zhì)量變差，而且長(zhǎng)時(shí)間線纜損耗會(huì)導(dǎo)致線纜老化加速，使得焊接系統(tǒng)的維護(hù)成本很高。另外，在焊接工作，每一臺(tái)遠(yuǎn)距離送絲機(jī)機(jī)都要單獨(dú)配置一臺(tái)大功率焊接電源，這種狀況下每一臺(tái)遠(yuǎn)距離送絲機(jī)也必須單獨(dú)連接到焊接電源輸出的線纜。這樣，企業(yè)將需要一大筆資金購(gòu)買(mǎi)大功率焊接電源和焊接電源輸出線纜，帶來(lái)很大的運(yùn)營(yíng)壓力，而且維護(hù)成本也很高。

發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種采用一臺(tái)大功率焊接電源輸出較高電壓較低電流的、同時(shí)提供多臺(tái)送絲機(jī)同時(shí)工作的、且安全性和穩(wěn)定性高的總線式斬波氣保焊接系統(tǒng)。本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為一種總線式斬波氣保焊接系統(tǒng)，包括有依次逐一導(dǎo)通連接的大功率逆變焊接電源、大電流接線盒、遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)、焊接配套設(shè)備，以及與所述遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)連接的焊接保護(hù)性氣體供給裝置，所述大電流接線盒主要用于將所述大功率逆變焊接電源輸出的大功率直流電分配輸送給一臺(tái)以上所述遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)，且所述遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)設(shè)有大電流斬波控制電路；所述大電流斬波控制電路與所述接線盒導(dǎo)通連接，包括有濾波器、浪涌電流抑制電路、高頻驅(qū)動(dòng)器、高頻開(kāi)關(guān)元件、電感器、供電系統(tǒng)和微控制器，其中，所述濾波器和浪涌電流抑制電路主要用于完成對(duì)從所述接線盒輸入電流的長(zhǎng)線連接的電感效應(yīng)，所述高頻驅(qū)動(dòng)器用于驅(qū)動(dòng)所述高頻開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行斬波處理，所述電感器處理后輸出所述可供焊接配套設(shè)備進(jìn)行焊接的電流，所述供電系統(tǒng)主要用于通過(guò)輸入電源總線為所述微控制器提供電能，所述微控制器用于控制該電路中所有電子元器件的運(yùn)作；
所述大功率逆變焊接電源的輸出端與所述大電流接線盒輸入端之間以電源連接線纜導(dǎo)通連接，所述大電流接線盒還設(shè)有輸出端，包括一個(gè)以上正極輸出口和負(fù)極輸出端口，且每個(gè)所述正極輸出端口均以連接線纜導(dǎo)通連接有所述遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)，所述負(fù)極輸出端口也以所述連接線纜與焊接工件導(dǎo)通連接；所述大功率逆變焊接電源遠(yuǎn)離焊接區(qū)域，所述大電流接線盒設(shè)置于焊接區(qū)域附近，且連接所述大功率逆變焊接電源與所述大電流接線盒的所述電源連接線纜長(zhǎng)度為 150 200 米。本發(fā)明的通過(guò)上述技術(shù)方案，即可在遠(yuǎn)離大功率逆變焊接電源的條件下，只需簡(jiǎn)單地將遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)連接到距離船體焊接區(qū)域較近的大電流接線盒上，就能同時(shí)進(jìn)行焊接操作、互不干擾，而且使用一臺(tái)大功率逆變焊接電源同時(shí)提供多臺(tái)送絲機(jī)同時(shí)工作的情況下，大大節(jié)省了大功率焊接電源和焊接電源輸出線纜等材料的費(fèi)用。另外，本系統(tǒng)通過(guò)大電流接線盒與內(nèi)置于遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)內(nèi)的數(shù)字控制電路完成對(duì)大功率逆變焊接電源直流輸出電壓的斬波處理，在保證低于焊接區(qū)域安全電壓采用大功率焊接電源輸出較高電壓較低電流焊接電源，大大降低了單個(gè)電源連接線纜的截面積，即可使用較輕線纜，其長(zhǎng)度亦大大增長(zhǎng)，使得遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)可以在遠(yuǎn)離焊接電源而就近連接在焊接區(qū)域附近的大電流接線盒上，極大地增加了遠(yuǎn)程焊接的靈活性，且又采用大電流斬波技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了多臺(tái)遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)可得到適合于焊接的安全電壓和電流，保證了焊接輸出的穩(wěn)定性，同時(shí)也保證了焊接區(qū)域內(nèi)低電壓分布，焊接工人的人身安全得到了保障。

圖1是本發(fā)明所述總線式斬波氣保焊接系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2是本發(fā)明所述總線式斬波氣保焊接系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明所述總線式斬波氣保焊接系統(tǒng)的局部結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明所述總線式斬波氣保焊接系統(tǒng)的數(shù)字遠(yuǎn)程送絲機(jī)所設(shè)的斬波控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。請(qǐng)參閱說(shuō)明書(shū)附1-4。圖中大功率逆變焊接電源1、大電流接線盒2、遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)3、送絲電機(jī)31、焊接配套設(shè)備4、焊接保護(hù)性氣體供給裝置5、電源連接線纜1’、大電流斬波控制電路6、濾波器61、浪涌電流抑制電路62、高頻驅(qū)動(dòng)器63、高頻開(kāi)關(guān)元件64、電感器65、供電系統(tǒng)66、微控制器67、氣體流量傳感器68、電流霍爾傳感器69和人機(jī)操作界面 60。如圖1中所示本發(fā)明提供了一種總線式斬波氣保焊接系統(tǒng)，包括有依次逐一導(dǎo)通連接的大功率逆變焊接電源1、大電流接線盒2、遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)3、焊接配套設(shè)備4，以及與遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)3連接的焊接保護(hù)性氣體供給裝置5。其中，大功率逆變焊接電源1主要用于向該系統(tǒng)的各組成設(shè)備供給工作電能；大電流接線盒3主要用于將大功率逆變焊接電源1輸出的大功率直流電分配輸送給一臺(tái)以上遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)3 ；遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)3將大功率直流電經(jīng)斬
4波處理后傳送給焊接配套設(shè)備4，以完成焊接工作。如圖2、圖3中所示本發(fā)明所述的總線式斬波氣保焊接系統(tǒng)包括有大功率逆變焊接電源1、大電流接線盒2、遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)3、焊接配套設(shè)備4。其中，大功率逆變焊接電源1是一個(gè)設(shè)置于遠(yuǎn)離焊接區(qū)域的具有平特性的電源，其輸出的直流電能可以滿(mǎn)足多個(gè)遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)3同時(shí)獨(dú)立進(jìn)行焊接工作，而且大功率逆變焊接電源1的輸出端與大電流接線盒2輸入端(即輸入端口 21)之間以電源連接線纜1’(最長(zhǎng)可達(dá)150 200米)導(dǎo)通連接；大電流接線盒2 設(shè)置于焊接區(qū)域附近，其設(shè)有一個(gè)以上正極輸出端口 22和負(fù)極輸出端口 23，且每個(gè)正極輸出端口 22均以連接線纜2’導(dǎo)通連接有遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)3，負(fù)極輸出端口 23也以連接線纜 2’與距離較近的焊接工件(圖中未表示出來(lái))導(dǎo)通連接；大電流遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)3通過(guò)連接線纜、氣管和水管等與焊接配套設(shè)備4連接；所述焊接配套設(shè)備4可以至少是氣保焊槍中 MAG、MIG、TIG、MMA中的一種。這樣，即可在遠(yuǎn)離大功率逆變焊接電源1的條件下，只需簡(jiǎn)單地將遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)3連接到距離船體焊接區(qū)域較近的大電流接線盒2上，就能同時(shí)進(jìn)行焊接操作、互不干擾，而且使用一臺(tái)大功率逆變焊接電源1同時(shí)提供多臺(tái)送絲機(jī)同時(shí)工作的情況下，大大節(jié)省了大功率焊接電源和焊接電源輸出線纜等材料的費(fèi)用。另外，本系統(tǒng)還包括有設(shè)置于焊接區(qū)的焊接保護(hù)性氣體供給裝置5，所述焊接保護(hù)性氣體供給裝置5與遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)3進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)焊接保護(hù)。遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)3還設(shè)有大電流斬波控制電路 6，與大電流接線盒2配合完成DC-DC大電流斬波處理，該電源處理方法為所述大功率逆變焊接電源1輸出的較高電壓較低電流的電能經(jīng)所述大電流接線盒2分配至與其連接的多臺(tái)遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)3，再由遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)3設(shè)有的大電流斬波控制電路6進(jìn)行斬波處理，最后輸出低電壓大電流的電能。如圖4中所示本發(fā)明所述的總線式斬波氣保焊接系統(tǒng)的遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)3內(nèi)置有與焊接區(qū)域的接線盒2(即正極輸出端口 2 導(dǎo)通連接的大電流斬波控制電路6，包括有濾波器61、浪涌電流抑制電路62、高頻驅(qū)動(dòng)器63、高頻開(kāi)關(guān)元件64、電感器65、供電系統(tǒng)66和微控制器 67。工作時(shí)，從接線盒2輸入的電流通過(guò)濾波器61和浪涌電流抑制電路62完成對(duì)輸入電流的長(zhǎng)線連接的電感效應(yīng)，然后通過(guò)一個(gè)由高頻驅(qū)動(dòng)器63驅(qū)動(dòng)的高頻開(kāi)關(guān)元件64進(jìn)行斬波處理，再經(jīng)電感器65處理后輸出可供焊接配套設(shè)備(電焊機(jī))4進(jìn)行焊接的電流；供電系統(tǒng)66通過(guò)輸入電源總線為微控制器67提供電能，微控制器67用于控制該電路中所有電子元器件的運(yùn)作。同時(shí)，本發(fā)明所述的大電流斬波控制電路6還包括有氣體流量傳感器68、電流霍爾傳感器69，分別用于檢測(cè)并控制供氣流量和輸出焊接電流。當(dāng)然，微控制器67也可以直接用于驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)3內(nèi)設(shè)的送絲電機(jī)31。例如一臺(tái)800A90V的大功率逆變焊接電源1以本發(fā)明的焊接系統(tǒng)配置6臺(tái)遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)同時(shí)以300A25V進(jìn)行工作，且大功率逆變焊接電源1的功率匹配，那么，其焊接電源的輸出功率Pi = U2XI2 = 90VX800A = 72KW,6臺(tái)遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)需的功率Pl = U1XI1XB = 25VX300AX6 = 45KW ；由此可以看出此800A90V的焊接電源完全滿(mǎn)足6臺(tái)送絲機(jī)同時(shí)以300A25V進(jìn)行工作。而且，以一臺(tái)800A90V的大功率逆變焊接電源以最大電流工作，并且以相同長(zhǎng)度的焊接輸出線纜為例則有p = I2XR,其中R為焊接輸出線纜總電阻，I為焊接輸出電流；以傳統(tǒng)方式連接的線纜損耗為Pc = (6X300A)2XR，但以本發(fā)明焊接系統(tǒng)方式連接的線纜損耗則Pf = (SOOA)2XR;即表明在相同長(zhǎng)度線纜的條件下，本發(fā)明的焊接電源輸出線纜中的能量損耗為采用傳統(tǒng)方式損耗的800/1800 = 44%，顯著減小大功率焊接電源輸出采用長(zhǎng)線連接時(shí)輸出線纜上的電能損耗，大大提高了整個(gè)焊接系統(tǒng)的可靠性，且節(jié)能效果更佳。這樣，通過(guò)大電流接線盒2與內(nèi)置于遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)3內(nèi)的數(shù)字控制電路完成對(duì)大功率逆變焊接電源1直流輸出電壓的斬波處理，在保證低于焊接區(qū)域安全電壓采用大功率逆變焊接電源1輸出較高電壓較低電流焊接電源，大大降低了單個(gè)電源連接線纜1’的截面積，即可使用較輕線纜，其長(zhǎng)度亦大大增長(zhǎng)，使得遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)3可以在遠(yuǎn)離焊接電源而就近連接在焊接區(qū)域附近的大電流接線盒2上，極大地增加了遠(yuǎn)程焊接的靈活性，且又采用大電流斬波技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了多臺(tái)遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)3可得到適合于焊接的安全電壓和電流，保證了焊接輸出的穩(wěn)定性，同時(shí)也保證了焊接區(qū)域內(nèi)低電壓分布，焊接工人的人身安全得到了保障。另外，本發(fā)明的遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)3還設(shè)有一個(gè)供給焊接工人進(jìn)行人機(jī)操作界面 60，該操作界面60與內(nèi)設(shè)的微控制器67連接，即可方便焊接工人根據(jù)實(shí)際焊接過(guò)程實(shí)時(shí)觀察和調(diào)節(jié)所需要焊接電流、電壓或焊接功能(如手工焊、氣保焊、氬弧焊)，方便靈活，更具人性化，還可有效提高焊接效率和焊接質(zhì)量。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選技術(shù)方案對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種總線式斬波氣保焊接系統(tǒng)，其特征在于包括有依次逐一導(dǎo)通連接的大功率逆變焊接電源(1)、大電流接線盒( 、遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)C3)、焊接配套設(shè)備(4)，以及與所述遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)(3)連接的焊接保護(hù)性氣體供給裝置(5)，所述大電流接線盒(2)主要用于將所述大功率逆變焊接電源(1)輸出的大功率直流電分配輸送給一臺(tái)以上所述遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)(3)，且所述遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)C3)設(shè)有大電流斬波控制電路(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的總線式斬波氣保焊接系統(tǒng)，其特征在于所述大電流斬波控制電路(6)與所述接線盒(2)導(dǎo)通連接，包括有濾波器(61)、浪涌電流抑制電路(62)、高頻驅(qū)動(dòng)器(63)、高頻開(kāi)關(guān)元件(64)、電感器(65)、供電系統(tǒng)(66)和微控制器(67)，其中，所述濾波器(61)和浪涌電流抑制電路(62)主要用于完成對(duì)從所述接線盒(2)輸入電流的長(zhǎng)線連接的電感效應(yīng)，所述高頻驅(qū)動(dòng)器(6 用于驅(qū)動(dòng)所述高頻開(kāi)關(guān)元件(64)進(jìn)行斬波處理，所述電感器(6 處理后輸出所述可供焊接配套設(shè)備(4)進(jìn)行焊接的電流，所述供電系統(tǒng)(66) 主要用于通過(guò)輸入電源總線為所述微控制器(67)提供電能，所述微控制器(67)用于控制該電路中所有電子元器件的運(yùn)作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的總線式斬波氣保焊接系統(tǒng)，其特征在于所述大電流斬波控制電路還包括有氣體流量傳感器(68)、電流霍爾傳感器(69)，分別用于檢測(cè)并控制供氣流量和輸出焊接電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的總線式斬波氣保焊接系統(tǒng)，其特征在于所述大功率逆變焊接電源⑴的輸出端與所述大電流接線盒⑵輸入端之間以電源連接線纜(1’)導(dǎo)通連接，所述大電流接線盒( 還設(shè)有輸出端，包括一個(gè)以上正極輸出口 0 和負(fù)極輸出端口(23)，且每個(gè)所述正極輸出端口 0 均以連接線纜O’)導(dǎo)通連接有所述遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)(3)，所述負(fù)極輸出端口也以所述連接線纜(2’ )與焊接工件導(dǎo)通連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的總線式斬波氣保焊接系統(tǒng)，其特征在于所述大功率逆變焊接電源(1)遠(yuǎn)離焊接區(qū)域，所述大電流接線盒(2)設(shè)置于焊接區(qū)域附近，且連接所述大功率逆變焊接電源⑴與所述大電流接線盒⑵的所述電源連接線纜(1’ )長(zhǎng)度為150 200 米。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的總線式斬波氣保焊接系統(tǒng)，其特征在于所述遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)C3)還設(shè)有一個(gè)供給焊接工人在焊接過(guò)程中進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察和調(diào)節(jié)所需要焊接電流、電壓或焊接功能的人機(jī)操作界面(60)，所述操作界面(60)與所述微控制器(67)連接。
7.一種以權(quán)利要求1所述的總線式斬波氣保焊接系統(tǒng)的電源處理方法，其特征在于 該焊接系統(tǒng)采用了 DC-DC大電流斬波處理技術(shù)，即所述大功率逆變焊接電源(1)輸出的高電壓低電流經(jīng)所述大電流接線盒⑵和遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)⑶設(shè)有的大電流斬波控制電路 (6)處理后輸出低電壓大電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的總線式斬波氣保焊接系統(tǒng)的電源處理方法，其特征在于所述大電流接線盒( 將輸入的高電壓低電流分配至與其連接的多臺(tái)遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)(3) 上，再由所述遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)(3)的大電流斬波控制電路(6)進(jìn)行斬波處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的總線式斬波氣保焊接系統(tǒng)的電源處理方法，其特征在于所述高電壓低電流通過(guò)所述大電流斬波控制電路(6)的濾波器(61)和浪涌電流抑制電路 (62)完成長(zhǎng)線連接的電感效應(yīng)后，然后通過(guò)一個(gè)由高頻驅(qū)動(dòng)器(6 驅(qū)動(dòng)的高頻開(kāi)關(guān)元件 (64)進(jìn)行斬波處理，再經(jīng)電感器(6 處理后輸出低電壓大電流供給焊接配套設(shè)備G)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種總線式斬波氣保焊接系統(tǒng)，包括有依次逐一導(dǎo)通連接的大功率逆變焊接電源、大電流接線盒、遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)、焊接配套設(shè)備，以及與遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)連接的焊接保護(hù)性氣體供給裝置，大電流接線盒主要用于將大功率逆變焊接電源輸出的大功率直流電分配輸送給多臺(tái)設(shè)有大電流斬波控制電路的遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)，這樣只需簡(jiǎn)單地將遠(yuǎn)程數(shù)字送絲機(jī)連接到焊接區(qū)域附近的大電流接線盒上，就能同時(shí)進(jìn)行焊接操作、互不干擾，又節(jié)省了費(fèi)用；而且輸入電流經(jīng)斬波處理即可輕松連接多種焊接配套設(shè)備，極大地增加了遠(yuǎn)程焊接的靈活性，且保證了焊接輸出的穩(wěn)定性和焊接工人的人身安全。
文檔編號(hào)B23K9/16GK102259230SQ20111019316
公開(kāi)日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月11日
發(fā)明者劉洋, 張波, 毛利奇奧·臺(tái)爾佐, 王巍, 白寧, 邱光 申請(qǐng)人:深圳市瑞凌實(shí)業(yè)股份有限公司