數字弧壓調節器的製作方法
2023-06-02 11:28:21 2
專利名稱：數字弧壓調節器的製作方法
技術領域：
本發明涉及焊接領域，具體是一種焊接時，焊槍與工件之間弧壓的閉環調節器。
背景技術：
在自動焊接過程中，譬如氬弧焊、等離子噴焊，由於工件表面凸凹不平或搭接時， 造成弧壓波動，影響焊縫寬度，為了控制焊縫質量，需控制電弧電壓，傳統方法使用模擬電 路或數字電路作弧壓調節器，控制精度差，反應時間長，可靠性低。也有採用單片機作控制器，開發周期長，維護困難，在焊接的工作環境中，電磁幹 擾非常大，經常造成飛車。
發明內容
本發明的目的在於提供一種焊接時，焊槍與工件之間弧壓的閉環調節器。本發明所採用的技術方案是一種數字弧壓調節器，所述數字弧壓調節器是PLC調節閉環系統，包括電壓傳感 器、PLC和焊槍執行機構；其中電壓傳感器採集焊槍與工件之間的弧壓，將反饋值輸出到PLC輸入端；PLC將反饋值與設定值進行比較，輸出控制信號到焊槍執行機構；焊槍執行機構的活動端連接焊槍，通過控制信號，調節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轉換裝置，濾波器將測得的弧壓信 號轉換成光滑的直流信號，A/D轉換裝置將模擬電壓值轉換為反饋數字量。 所述PLC採用PID運算規律，運算結果作絕對值處理，輸出的控制信號是連續的脈 衝頻率。所述焊槍執行機構包括依次連接的驅動器、步進電機、聯軸器、滾珠絲槓及其滾珠 螺母和拖板，焊槍設置在拖板上，焊槍執行機構上設置有平行於滾珠絲槓的線性導軌，線性 導軌引導拖板直線運動。所述數字弧壓調節器的工作開關設置在焊槍的工作電纜上，工作開關具有電流檢 測端，當工作開關檢測到焊槍的工作電纜內的電流時，工作開關閉合。所述工作開關中設置有磁環和幹簧管，幹簧管設置在磁環中、與焊接電纜垂直。所述數字弧壓調節器還具有連接PLC的用戶輸入端，用於設定弧壓的設定值和開關量。本發明所產生的有益效果是本發明的數字弧壓調節器可以大量運用在氬弧堆焊、等離子噴焊中，操作方便，靈 敏性高，非常可靠，滿足工藝要求。由於PLC採用循環掃描方式，輸入輸出埠採用光電隔 離，抗幹擾能力非常強。PLC編程方法符合電氣技術人員，非常方便。所以現在研製數字弧 壓調節器控制弧壓。
圖1是_女字弧壓調節器的信號傳遞示意圖2是_女字弧壓調節器的閉環控制系統方框圖3是_女字弧壓調節器的電氣原理圖4是_女字弧壓調節器執行機構的主視示意圖5是_女字弧壓調節器執行機構的側視示意圖6是_女字弧壓調節器的工作開關的結構示意圖。
圖中標號表示
1-步進電機，2-聯軸器，3-機架，4-滾珠絲槓，5-滾珠螺母，6-導軌，7-端蓋，8-軸
承，9-壓蓋，10-拖板，11-磁環，12-幹簧管，13-絕緣套，14-導軌滑塊，KA-電源開關，KB-焊 接電流檢測開關，DC-電源。
具體實施例方式如圖1 圖6所示本發明是一種數字弧壓調節器，採用的是PLC調節閉環系統， 包括電壓傳感器、PLC和焊槍執行機構；其中電壓傳感器採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轉換裝置，濾波器將測得的弧壓信號轉換成光滑 的直流信號，A/D轉換裝置將直流信號轉換為反饋數字量。本實施例中，電壓傳感器採用 WBU332V01對弧壓進行調理，輸出的電壓信號0 10V。電壓傳感器的工作電源為MVDC。 A/D轉換裝置採用臺達DVP04AD-H2轉換器，把電壓信號0 IOV轉換成數字量0 8000， 通過擴展模塊連接口連接，把數字量傳給PLC控制器。DVP04AD-H2的工作電源為MVDC。PLC將電壓傳感器測得的反饋值與設定值進行比較，輸出控制信號到焊槍執行機 構，採用PID運算規律，運算結果作絕對值處理，輸出的控制信號是連續的脈衝頻率。本實 施例採用臺達DVP-20EH00T2作控制器，對採集到的弧壓和有關開關量進行運算，輸出信號 給執行機構驅動器和開關量控制。臺達DVP-20EH00T2利用PLC編程軟體和PID控制指令、 PLSY指令，將設定值與反饋值運用PID運算規律，運算比較，運算結果E (t)作絕對值處理， 作PLSY的脈衝頻率，PLSY的脈衝量設為K0，PLC控制器脈衝輸出端子YO可以連續輸出脈 衝。對E(t)進行正負判斷，當E (t) >0，Yl置位，步進電機1正轉；當E (t) <0，Yl復位， 步進電機1反轉。數字弧壓調節器的工作開關KB設置在焊槍的工作電纜上，工作開關KB具有電流 檢測端，當工作開關KB檢測到焊槍的工作電纜內的電流時，工作開關KB閉合。工作開關 KB由磁環11、幹簧管12和絕緣套13組成，磁環11的材料為電工純鐵，把磁力線集中在磁 環11中，增強磁場強度。幹簧管12為Φ5Χ50，幹簧管12安裝在磁環11中，使幹簧管12 與焊接電纜垂直。當焊接電纜中有電流時，焊接電纜周圍存在磁場，磁場強度與電流大小有 關。當有焊接電流時，焊接電纜穿過工作開關KB的電流檢測端，工作開關KB閉合。本實施例中，上述三部分布置在數字弧壓調節器的控制箱內，控制箱內部部件包 括依次連接的電源DC、PLC控制器、A/D轉換器、電弧電壓傳感器、濾波器、繼電器。用戶輸 入端的面板上設置有觸控螢幕，用於手動輸入弧壓設定值，並且顯示弧壓實際值。另外還設置有電源開關KA、弧壓調節方式切換開關(手動/自動)、弧壓設定開關(增加/減小)、焊槍 調整開關(向上/向下)。控制箱與焊槍執行機構的接口包括電源插座、電機插座、限位 開關插座、電弧電壓信號及電流開關信號插座。焊槍執行機構的活動端連接焊槍，通過控制信號，調節焊槍工作端與工件表面的 距離。焊槍執行機構包括依次連接的驅動器、步進電機1、聯軸器2、滾珠絲槓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，通孔內固定安裝有滾珠螺母5，該滾 珠螺母5與滾珠絲槓4配合連接，因此，滾珠絲槓4的旋轉時，拖板10可以沿滾珠絲槓4滑 動。另外，為穩定該滑動連接的狀態，在機架3上設置有線性導軌6，線性導軌6分別布置在 拖板10上、下兩側的機架3上，是兩段平行於滾珠絲槓4、對稱布置的縱向直線槽，槽的截面 形狀為半圓形。同時，在拖板10的上、下表面上分別延伸出一段導軌滑塊14，該導軌滑塊 14對應線性導軌6，呈半圓柱體狀、截面形狀為半圓形，與線性導軌6配合安裝。使得拖板 10在線性導軌6的引導和支撐下，沿滾珠絲槓4滑動。數字弧壓調節器的工作方法如下打開控制器面板上的電源開關KA，撥動弧壓設定開關設置弧壓，觸控螢幕顯示弧壓 設定值。當方式開關置在手動方式時，按動向上或向下開關，焊槍向上或向下移動。當焊槍 位置調到要求位置時，將方式開關置在自動方式。當開始焊接時，引弧成功後，焊接迴路中有電流通過，在焊接電纜周圍形成磁場， 焊接電流檢測開關吸合，弧壓調節器開始工作。
權利要求
1.一種數字弧壓調節器，其特徵在於所述數字弧壓調節器是PLC調節閉環系統，包括 電壓傳感器、PLC和焊槍執行機構；其中電壓傳感器採集焊槍與工件之間的弧壓，將反饋值輸出到PLC輸入端；PLC將反饋值與設定值進行比較，輸出控制信號到焊槍執行機構；焊槍執行機構的活動端連接焊槍，通過控制信號，調節焊槍工作端與工件表面的距離。
2.根據權利要求1所述的數字弧壓調節器，其特徵在於所述電壓傳感器的輸出端連 接有濾波器和A/D轉換裝置，濾波器將測得的弧壓信號轉換成光滑的直流信號，A/D轉換裝 置將模擬電壓值轉換為反饋數字量。
3.根據權利要求1所述的數字弧壓調節器，其特徵在於所述PLC採用PID運算規律， 運算結果作絕對值處理，輸出的控制信號是連續的脈衝頻率。
4.根據權利要求1所述的數字弧壓調節器，其特徵在於所述焊槍執行機構包括依次 連接的驅動器、步進電機、聯軸器、滾珠絲槓及其滾珠螺母和拖板，焊槍設置在拖板上，焊槍 執行機構上設置有平行於滾珠絲槓的線性導軌，線性導軌引導拖板直線運動。
5.根據權利要求1所述的數字弧壓調節器，其特徵在於所述數字弧壓調節器的工作 開關設置在焊槍的工作電纜上，工作開關具有電流檢測端，當工作開關檢測到焊槍的工作 電纜內的電流時，工作開關閉合。
6.根據權利要求5所述的數字弧壓調節器，其特徵在於所述工作開關中設置有磁環 和幹簧管，幹簧管設置在磁環中、與焊接電纜垂直。
7.根據權利要求1所述的數字弧壓調節器，其特徵在於所述數字弧壓調節器還具有 連接PLC的用戶輸入端，用於設定弧壓的設定值和開關量。
全文摘要
本發明提供了一種數字弧壓調節器，所述數字弧壓調節器是PLC調節閉環系統，包括電壓傳感器、PLC和焊槍執行機構；其中電壓傳感器採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將電壓傳感器測得的反饋值與設定值進行比較，輸出控制信號到焊槍執行機構；焊槍執行機構的活動端連接焊槍，通過控制信號，調節焊槍工作端與工件表面的距離。本發明可以大量運用在氬弧堆焊、等離子噴焊中，操作方便，靈敏性高，非常可靠，滿足工藝要求；由於PLC採用循環掃描方式，輸入輸出埠採用光電隔離，抗幹擾能力非常強；PLC編程方法符合電氣技術人員，非常方便。
文檔編號B23K9/08GK102069264SQ201010590549
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月11日 優先權日2010年12月11日
發明者宋冬梅, 梁君, 賈斌剛, 邱述林, 鄭謙, 陳明東 申請人:東方電氣集團東方汽輪機有限公司