一種單弧雙絲全位置自動焊同步協調控制系統的製作方法
2023-06-08 16:20:31
專利名稱：一種單弧雙絲全位置自動焊同步協調控制系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油天然氣管道焊接技術領域，特別涉及一種單弧雙絲全位置自動焊同步協調控制系統。
背景技術：
目前國內外油氣管道施工中使用的自動焊機多採用單弧單絲的焊接方式，這種焊接方式焊接效率較低。為了提高油氣管道的焊接效率，目前通常採用的方法是在單臺設備上安裝多個焊矩，協調多個焊矩同時工作，來提高焊接的時效。但是，由於電弧之間的相互影響，因此電弧不穩定，弧長的波動較為劇烈，飛濺較多，熔滴過渡不平穩，並且這種焊接方式所需的控制系統和焊接夾具相對複雜、龐大。 發明內容為了解決現有油氣管道多焊矩自動焊的焊接效率低，熔滴過渡不平穩，以及焊接控制系統複雜、焊接夾具龐大等問題，本實用新型提供了一種單弧雙絲全位置自動焊同步協調控制系統，所述系統包括電源單元、局域高速協同單元、兩個PWM調製單元、兩個驅動單元和兩個執行機構，所述電源單元分別與局域高速協同單元、兩個PWM調製單元、兩個驅動單元和兩個執行機構連接，所述局域高速協同單元分別與兩個PWM調製單元連接，所述兩個PWM調製單元分別與兩個驅動單元連接，所述兩個驅動單元分別與兩個執行機構連接。所述局域高速協同單元包括第一三極體、第二三極體、MOS管和RC諧振電路，所述第一三極體的發射極與第二三極體的集電極連接，所述第一三極體的集電極連接電源電壓，所述第一三極體的基極與第二三極體的發射極連接，所述第二三極體的基極與外部上位機控制信號連接，所述第一三極體的發射極與RC諧振電路的輸入端連接，所述RC諧振電路的輸出端與MOS管的柵極連接，所述MOS管的源極接電源電壓，所述MOS管的漏極接地。所述MOS管的漏極與一反相器的輸入端連接，所述反相器的輸出端與一個PWM調製單元連接，所述MOS管的漏極與另一個PWM調製單元連接。所述驅動單元是由四個MOS管組成的橋式電路，用於對所述PWM調製單元輸出的信號進行放大，並將放大後的信號輸出到所述執行機構。所述執行機構包括兩臺送絲電機。所述電源單元包括兩個電源模塊和一個接線端子排，所述電源模塊的輸入端和輸出端分別與接線端子排連接。所述PWM調製單元與其連接的驅動單元集成為一塊電路板。本實用新型的單弧雙絲全位置自動焊同步協調控制系統，能夠協同分配送絲速度，使電弧不相互影響，電弧偏吹使焊絲之間的衝擊最小，在整個焊接能量範圍內電弧穩定，熱輸入量小且容易控制，可獲得最佳熔滴過渡，不僅可以有效地提高焊接的時效，而且還可以做到控制系統和焊接夾具相對簡單。
圖I是本實用新型實施例提供的單弧雙絲全位置自動焊同步協調控制系統的原理結構示意圖；圖2是本實用新型實施例提供的局域高速協同單元的電路原理圖；圖3是本實用新型實施例提供的驅動單元的電路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例，對本實用新型技術方案作進一步描述。參見圖1，本實用新型實施例提供了一種單弧雙絲全位置自動焊同步協調控制系統，該系統包括電源單元、局域高速協同單元、PWM調製單元1、PWM調製單元2、驅動單元I、驅動單元2、執行機構I和執行機構2。電源單元分別與局域高速協同單元、PWM調製單元
I、PWM調製單元2、驅動單元I、驅動單元2、執行機構I和執行機構2連接，用於向上述各個單元及機構提供電源。局域高速協同單元分別與PWM調製單元I、PWM調製單元2連接。PWM調製單元I與驅動單元I連接、PWM調製單元2與驅動單元2連接。驅動單元I與執行機構I連接，驅動單元2與執行機構2連接。參見圖2，局域高速協同單元包括三極體Q1、三極體Q2、M0S管Q3和RC諧振電路，三極體Ql的發射極通過電阻R4與三極體Q2的集電極連接，三極體Ql的集電極通過電阻R3、RP連接電源電壓VCC，三極體Ql的基極通過電阻R2與三極體Q2的發射極連接，三極體Q2的基極與外部上位機控制信號連接，三極體Ql的發射極與由R5和Cl組成的RC諧振電路的輸入端連接，RC諧振電路的輸出端與MOS管Q3的柵極連接，MOS管Q3的源極通過電阻R6接電源電壓VCC，M0S管Q3的漏極通過電阻R7接地。MOS管Q3的漏極通過電容C2與一反相器的輸入端連接，反相器的輸出端Ul與PWM調製單元I連接，MOS管Q3的漏極作為輸出端U2與PWM調製單元2連接。在具體應用中，局域高速協同單元以IC555晶片為主體，接收外部上位機發出的控制信號，經內部運算後，分別發送不同頻率的脈衝信號給以TD340為主體的PWM調製單元I和PWM調製單元2，兩路PWM調製單元分別接收到不同頻率的脈衝信號後，經電路運算後，輸出PWM信號至執行機構，執行機構接收到信號後進行相應動作。參見圖3，驅動單元是由四個MOS管組成的橋式電路，用於對PWM調製單元輸出的信號進行放大，並將放大後的信號輸出到執行機構。執行機構包括兩臺給焊接電源送絲的送絲機。電源單元包括兩個電源模塊和一個接線端子排，電源模塊的輸入端和輸出端分別與接線端子排連接。電源模塊的輸入電壓為24V，輸出電壓分別為5V和12V，24V、12V、5V均接入端子排，作為局域高速協同單元、PWM調製單元和驅動單元的供電電源。本實施例中，局域高速協同單元的兩路輸出Ul和U2為一對反相信號。PWM調製單元與其連接的驅動單元集成為一塊電路板。PWM調製單元的輸入信號包括兩部份，分別為來自局域高速協同單元的脈衝信號和上位機的正反轉控制信號；脈衝信號輸入到PWM調製單元後，進入以TD340為主體的PWM信號調製電路，產生相應的PWM信號，輸出至驅動單元，驅動執行機構以相應的速度進行動作；來自上位機的正反轉控制信號，輸入到以TD340為主體的信號調製電路，用以控制執行機構動作的方向。本實施例的單弧雙絲全位置自動焊同步協調控制系統的工作原理是系統待機狀態，當手動給定控制信號後，上位機內部設定程序經運算給出控制信號到局域高速協同單元，控制信號為O IOV的模擬電壓信號；局域高速協同單元接收到控制信號後，控制PWM調製單元輸出兩個反相脈衝頻率信號，具體表現為根據輸入電壓的不同，輸出端U2輸出相應的脈衝頻率信號，作為PWM調製單元2的輸入，同時輸出端U2接一反相器將脈衝頻率信號反相，作為另一路輸出U1，輸入至PWM調製單元I ;兩個反相脈寬信號經驅動單元運算放大，分別輸出至執行機構，控制兩臺送絲機的送絲速度，同時得到相應的電源匹配，即第一臺送絲機工作在基值信號階段，送絲速度相對緩慢，焊接電流較小，第二臺送絲機工作在脈衝信號階段，送絲速度相對較快，焊接電流較大，這樣通過控制兩臺送絲機的工作狀態，使熔滴過渡有個180度的相位差，獲得兩根焊絲之間完美的溶滴過渡。本實施例的單弧雙絲全位置自動焊同步協調控制系統，能夠協同分配送絲速度，使電弧不相互影響，電弧偏吹使焊絲之間的衝擊最小，在整個焊接能量範圍內電弧穩定，熱輸入量小且容易控制，可獲得最佳熔滴過渡，不僅可以有效地提高焊接的時效，而且還可以做到控制系統和焊接夾具相對簡單。 以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，並不用於限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種單弧雙絲全位置自動焊同步協調控制系統，其特徵在於，所述系統包括電源單元、局域高速協同單元、兩個PWM調製單元、兩個驅動單元和兩個執行機構，所述電源單元分別與局域高速協同單元、兩個PWM調製單元、兩個驅動單元和兩個執行機構連接，所述局域高速協同單元分別與兩個PWM調製單元連接，所述兩個PWM調製單元分別與兩個驅動單元連接，所述兩個驅動單元分別與兩個執行機構連接。
2.如權利要求I所述的單弧雙絲全位置自動焊同步協調控制系統，其特徵在於，所述局域高速協同單元包括第一三極體、第二三極體、MOS管和RC諧振電路，所述第一三極體的發射極與第二三極體的集電極連接，所述第一三極體的集電極連接電源電壓，所述第一三極體的基極與第二三極體的發射極連接，所述第二三極體的基極與外部上位機控制信號連接，所述第一三極體的發射極與RC諧振電路的輸入端連接，所述RC諧振電路的輸出端與MOS管的柵極連接，所述MOS管的源極接電源電壓，所述MOS管的漏極接地。
3.如權利要求2所述的單弧雙絲全位置自動焊同步協調控制系統，其特徵在於，所述MOS管的漏極與一反相器的輸入端連接，所述反相器的輸出端與一個PWM調製單元連接，所述MOS管的漏極與另一個PWM調製單元連接。
4.如權利要求I所述的單弧雙絲全位置自動焊同步協調控制系統，其特徵在於，所述驅動單元是由四個MOS管組成的橋式電路，用於對所述PWM調製單元輸出的信號進行放大，並將放大後的信號輸出到所述執行機構。
5.如權利要求I所述的單弧雙絲全位置自動焊同步協調控制系統，其特徵在於，所述執行機構包括兩臺送絲電機。
6.如權利要求I所述的單弧雙絲全位置自動焊同步協調控制系統，其特徵在於，所述電源單元包括兩個電源模塊和一個接線端子排，所述電源模塊的輸入端和輸出端分別與接線端子排連接。
7.如權利要求I所述的單弧雙絲全位置自動焊同步協調控制系統，其特徵在於，所述PWM調製單元與其連接的驅動單元集成為一塊電路板。
專利摘要本實用新型公開了一種單弧雙絲全位置自動焊同步協調控制系統，屬於油氣管道焊接技術領域。所述系統包括電源單元、局域高速協同單元、兩個PWM調製單元、兩個驅動單元和兩個執行機構，電源單元分別與局域高速協同單元、兩個PWM調製單元、兩個驅動單元和兩個執行機構連接，局域高速協同單元分別與兩個PWM調製單元連接，兩個PWM調製單元分別與兩個驅動單元連接，兩個驅動單元分別與兩個執行機構連接。本實用新型能夠協同分配送絲速度，使電弧不相互影響，電弧偏吹使焊絲之間的衝擊最小，在整個焊接能量範圍內電弧穩定，熱輸入量小且容易控制，可獲得最佳熔滴過渡，不僅可以有效地提高焊接的時效，而且還可以做到控制系統和焊接夾具相對簡單。
文檔編號B23K9/095GK202438767SQ201220064128
公開日2012年9月19日 申請日期2012年2月23日 優先權日2012年2月23日
發明者單幕曉, 張建平, 張毅, 張連宇, 王長江, 肖健, 胡立新, 趙磊, 馬志峰 申請人:中國石油天然氣管道局, 中國石油天然氣集團公司