一种微处理器控制调压调送丝的无气体保护电弧焊机制造技术

本发明专利技术涉及一种微处理器控制调压调送丝的无气体保护电弧半自动焊机，可采用无气体保护的药芯焊丝进行电弧半自动焊接。焊机内部设计为上、下层结构。上层主要是送丝部分，下层主要是焊接变压器和控制电路板部分。焊枪及其电缆、工件夹及其电缆、电源输入线、电流或送丝速度调节电位器、电压调节电位器和过热保护指示灯安装在焊机前面板上。本发明专利技术焊机采用了焊接变压器初级不进行抽头，并且采用微处理器数字控制电路进行调压外加送丝控制的方法来解决以往抽头式焊机的问题，实现了焊接电压无级、连续宽范围调节，较好解决了焊接电压和电流的匹配性等问题。匹配性等问题。匹配性等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种微处理器控制调压调送丝的无气体保护电弧焊机


[0001]本专利技术涉及一种微处理器控制调压调送丝的无气体保护电弧半自动焊机的电路和结构；其供电电源为220～240V，频率为50或60Hz。可采用无气体保护的药芯焊丝进行电弧半自动焊接；属于电焊机控制

技术背景
[0002]目前，可采用无气体保护的药芯焊丝进行电弧半自动焊接的焊机产品，其市场竞争十分激烈，不仅体现在技术的先进性和优势上，还在很大程度上取决于焊机的性能和成本或价格等方面。
[0003]国外市场上，可采用无气体保护的药芯焊丝进行电弧半自动焊接的IGBT逆变式焊机，其大多数产品的额定电流通常在120~160A（负载持续率30~20%）的水平。此类焊机由于电路复杂、可靠性相对差、价格昂贵、难以后期维修等原因，市场销售受到一定的影响。此外，由于是逆变焊机，很多的焊机因无法满足EMC电磁兼容性的要求，因而不能出口到很多国家（如美国、澳大利亚等）或地区（如欧盟），这对焊机制造企业也带来了不利的影响。
[0004]抽头式焊接变压器交流输出外加送丝控制的或抽头式焊接变压器整流输出直流外加送丝控制的、可采用无气体保护的药芯焊丝进行电弧半自动焊接的焊机，由于结构简单、价格非常便宜、后期维修容易等原因，目前仍然受到了国外客户的青睐，产品销售数量仍然非常庞大。然而，上述这两种焊机，存在一个共性的问题，这就是焊机的输出电压只能有级或非连续性调节，并且输出电压的变化范围比较窄、稳定性不好。焊接时，由于焊机输出电流大，且负载为电弧，不是稳定的电阻性负载，因此，焊接电压容易受到电网供电电压、电弧负载波动的影响，使得输出电压的稳定性变差。另外，由于是有级调节焊接电压，自然无法实现无级或连续地焊接电压调节。再者，如果要实现较大范围的输出电压调节，就需要焊接变压器的初级抽头数量很多，且要有多层多级的电压转换开关才能实现，何况这种焊机要实现很多级的输出电压调节也不现实，会给焊接变压器的制造、电压转换开关的连接线安装、整机的制造工艺和制造成本等带来诸多不利的影响。所以，对上述这两类焊机，产品买家和用户仍然是心里有不喜爱之处的。
[0005]为了解决上述问题，美国林肯等电焊机制造企业，采用了焊接变压器初级不进行抽头，并且采用模拟电子控制电路进行调压外加送丝控制的方法来解决，取得了较好的实际焊接应用效果。其所开发的产品也受到了用户的欢迎，但是，由于其所采用的模拟控制电路复杂，工作稳定性、一致性容易受到温度、元器件离散性的影响，而且制造成本也高，焊机的销售价格更是让用户难以接受等原因，这种产品的销售自然受到了较大的制约。
[0006]为此，本专利技术焊机，采用了焊接变压器初级不进行抽头，并且采用微处理器数字控制电路进行调压外加送丝控制的方法来解决上述问题，同样也取得了较好的实际焊接应用效果。所开发的产品，由于采用微处理器数字控制技术，因此，控制电路大为简化，元器件离散性、温度等不利因素大为减小，产品的制造成本低，焊机销售价格便宜。同时由于采用微处理器数字控制的系统，元器件离散性、温度等不利因素大为减小，因此，系统的稳定性大
为提高。正是由于上述原因，产品销售更加有市场竞争力，产品也受会得到用户较大的欢迎。本专利技术焊机采用电枢电压负反馈和电流补偿控制，实现了送丝速度的稳定和较大范围调节；采用双向光控晶闸管或可控硅及其数字控制触发电路，利用焊接变压器的初级回路中串联的双向晶闸管或可控硅，实现了焊接电压无级、连续宽范围调节；焊接电压和电流的匹配性较佳，这就提升了产品的技术含量，同时，也有利于国际市场的产品竞争。
[0007]本专利技术焊机，可采用无气体保护的药芯焊丝进行电弧半自动焊接。焊机的供电电源为220～240V，频率为50或60Hz。可满足电焊机的安全性、电磁兼容性认证的要求，并且利用微处理器控制电路实现了焊机输出电压调节（简称：调压）和送丝速度调节（简称：调送丝）控制要求和过热保护状态指示。此外，在整机和电路板的设计，以及在控制软件方面还采取了抗干扰等滤波措施，如电容滤波电路、X电容和Y电容滤波电路，Y电容连接在输入线对地之间，用于消除共模干扰；X电容连接在输入线两端，用于消除差模干扰；控制变压器供电和电气隔离；光控双向可控硅或晶闸管电气隔离等；因而，在满足EMC电磁兼容性要求的同时，还可提升焊机控制电路的工作可靠性。这就在类似产品中，具有明显的技术特点和性能优势。再者，本专利技术焊机，对控制电路板进行了优化设计，可采用自动插件、自动贴片、自动焊接和清洗的先进制造工艺进行制造，降低了制造成本。加之，由于整机的控制连接线也比较少，因此，也提高了产品的制造效率。通过调整少量的零部件（如焊接变压器等），即可容易形成不同规格的系列产品。本专利技术焊机的电路原理、电路板和整机结构设计有自己的独特之处。申请本专利的目的就在于保护焊机的设计。

技术实现思路

[0008]本专利技术为一种微处理器控制调压调送丝的无气体保护电弧半自动焊机。可采用无气体保护的药芯焊丝进行电弧半自动焊接。本专利技术焊机采用微处理器数字控制电路实现焊机输出电压调节（简称：调压）和送丝速度调节（简称：调送丝）控制要求和过热保护状态指示，采用电枢电压负反馈和电流补偿控制，实现了送丝速度的稳定和较大范围调节；采用双向光控晶闸管或可控硅及其数字控制触发电路，利用焊接变压器的初级回路中串联的双向晶闸管或可控硅，实现了焊接电压无级、连续宽范围调节；焊接电压和电流的匹配性较佳，同时由于采用微处理器数字控制的系统，元器件离散性、温度等不利因素大为减小，因此，系统的稳定性大为提高。这就提升了产品的技术含量，也降低了产品成本和价格，有利于国际市场的产品竞争。在整机及电路板的设计，以及在控制软件方面采取了抗干扰滤波、电气隔离等措施，如电容滤波电路、X电容和Y电容滤波电路，Y电容连接在输入线对地之间，用于消除共模干扰；X电容连接在输入线两端，用于消除差模干扰；控制变压器供电和电气隔离；双向光控晶闸管或可控硅电气隔离等；因而，在满足EMC电磁兼容性要求的同时，还提升了焊机控制电路的工作可靠性。这就在类似产品中，具有明显的技术特点和性能优势。再者，本专利技术焊机，对控制电路板进行了优化设计，可采用自动插件、自动贴片、自动焊接和清洗的先进制造工艺进行制造，降低了制造成本。加之，由于整机的控制连接线也比较少，因此，也提高了产品的制造效率。
[0009]本专利技术焊机的供电电源为220～240V，频率为50或60Hz。焊机的主要组成部分包括：1）送丝部分，主要包括送丝机及其固定螺丝、焊丝盘轴及其固定螺丝和控制电路板上
的送丝控制电路部分；送丝机和焊丝盘轴安装在内部中隔板上，送丝机靠近焊机中隔板的右前面，在中隔板上有对应的安装孔；送丝机与焊机前面板上安装的焊枪组件的焊接电缆进行连接；0.5或1Kg的无气体保护药芯焊丝安装到焊丝盘轴上，焊丝安装后可送入到送丝机，通过送丝机的送丝轮和压紧轮，再进入焊枪，并在送丝机及其控制电路的作用下，可使焊丝从焊枪的导电嘴伸出。焊接时，焊丝的送丝速度大小受控于电路板和对应的送丝速度或电流调节电位器控制，调节送丝速度即可改变焊本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微处理器控制调压调送丝的无气体保护电弧焊机，其特征在于：焊机的主要组成部分包括外壳部分、送丝部分和焊机内部结构及控制电路部分； 1）送丝部分，主要包括送丝机及其固定螺丝、焊丝盘轴及其固定螺丝和控制电路板上的送丝控制电路部分；送丝机和焊丝盘轴安装在内部中隔板上，送丝机靠近焊机中隔板的右前面，在中隔板上有对应的安装孔；送丝机与焊机前面板上安装的焊枪组件的焊接电缆进行连接；0.5或1Kg的无气体保护药芯焊丝安装到焊丝盘轴上；2）外壳部分，包括上盖板、上盖板的转动轴、上盖板转动轴的卡环I、上盖板转动轴的卡环II、左侧盖板、右侧盖板、U型机壳底板、底部支脚及其紧固螺丝、侧盖板的紧固螺丝，还有中隔板； U型机壳底板的后面板上，安装的零部件有冷却风扇，采用固定螺丝安装在后面板上； U型机壳底板的前面板上，安装的零部件主要有电源开关、电流或送丝速度调节电位器及旋钮、电压调节电位器及旋钮、过热保护指示灯、工件夹及其焊接电缆、工件夹及其焊接电缆的拉不脱（也称为固线器）、供电输入电源线及其拉不脱、焊枪后部焊接电缆的护套、焊枪及其焊接电缆，焊枪后部焊接电缆的护套采用焊枪后部的紧固螺母固定在前面板上；5）焊机内部结构及控制电路部分：焊机的内部结构用中隔板隔离为二层，中隔板用螺丝固定在U型机壳底板的前、后面板上；中隔板的上层安装送丝部分的零部件；中隔板的下层，在U型机壳底板的底板上安装焊接变压器，焊接变压器采用两个底部支架作为支撑，并用紧固螺丝固定在U型机壳底板的底板上；过热保护器或温度控制器安装在焊接变压器上，过热保护器或温度控制器的温度感应面紧贴焊接变压器的绕组导线表面安装；控制电路板采用两个固定支架作为支撑，用螺丝固定在U型机壳底板的底板上；对于控制板电路部分，通过插头及其控制线与电路板上相应的插座进行连接，焊机的控制电路主要包括主电路、直流电源电路、电网交流波形过零点检测或同步检测电路、电流或送丝速度和电压焊接参数的给定及其检测电路、焊枪开关信号检测电路、焊接输出电压检测和变换电路、焊接电压输出和调节控制电路、送丝控制电路、过热保护控制及其指示电路部分；焊机采用双向光控晶闸管或可控硅及其数字控制触发电路，利用焊接变压器的初级回路中串联的双向晶闸管或可控硅，实现了焊接电压无级、连续宽范围调节。2.如权利要求1所述的一种微处理器控制调压调送丝的无气体保护电弧焊机，其特征在于：所述的主电路部分由电源输入开关S1、共模滤波电感T3、若干电阻、若干滤波电容、双向可控硅或晶闸管Q1和焊接变压器T2组成；220V～240V交流电先经过电源开关S1，再连接共模滤波电感T3、共模滤波电感T3、电阻R301、电阻R302、滤波电容C11、滤波电容C13和电容C29组成滤波电路，电阻R301和电阻R302串联后，与电容C29一起，并联在共模滤波电感T3的两端；滤波电容C11和滤波电容C13分别连接在电源线的两端，这两个电容的中间连接点连接到焊机的机架或地端，并与供电系统中的保护性接地线连接；双向可控硅或晶闸管Q1的大电流通路串联在焊接变压器T2的初级回路中，双向可控硅或晶闸管Q1的大电流通路两端及其控制极与控制电路相连接；焊接变压器T2的次级为焊机输出端，分别连接接地夹及其焊接电缆、焊枪及其焊接电缆。3.如权利要求2所述的一种微处理器控制调压调送丝的无气体保护电弧焊机，其特征在于：所述的过热保护控制及其指示电路部分由插座接口J3两端连接至常闭型的过热保护器或温控器WKQ，而过热保护器或温控器WKQ又紧贴焊接变压器T2的绕组表面上进行安装；插座接口J3的2脚连接电阻R16，电阻R16的另一端连接+15V电源；插座接口J3的1脚连接电
阻R18，电阻R18的另一端连接微处理器U2的13脚、二极管V3的阳极，二极管V3的阴极连接+5V，微处理器U2的13脚对地之间还并联有电阻R19和电容C8；微处理器U2的16脚连接电阻R12，电阻R12的另一端连接插座J4的1脚，插座接口J4的2脚接地； 插座接口J4的1、2脚还通过插头及其控制线连接焊机前面板上的过热保护指示灯，该发光二极管的阳极接插座接口J4的1脚；出现过热现象时，利用微处理器U2的11脚输出电平，去控制光控双向可控硅或晶闸管U5，以及主电路中的双向可控硅或晶闸管Q1，实现对焊机无输出的控制；利用微处理器U2的19、20脚的输出控制信号去控制送丝控制电路，实现停止送丝，从而达到保护焊机的目的。4.如权利要求1所述的一种微处理器控制调压调送丝的无气体保护电弧焊机，其特征在于：所述的电流或送丝速度和电压焊接参数的给定及其检测电路部分，包括焊机前面板上的电压调节电位器RP1和电流或送丝速度调节电位器RP2通过插头J2与控制板部分进行连接；电压调节电位器RP1和电流或送丝速度调节电位器RP2的一固定端接地，电压调节电位器RP1和电流或送丝速度调节电位器RP2的另一固定端分别连接电阻R10和电阻R8，电阻R10和电阻R8的另一端接+5V，电压调节电位器RP1和电流或送丝速度调节电位器RP2的中间滑动端分别连接电阻R11和电阻R9，电阻R11的另一端连接电容C4、微处理器U2的6脚，电阻R9的另一端连接电容C3、微处理器U2的5脚，电容C3和电容C4的另一端接地；控制系统通过对微处理器U2的6、5脚进行采样，并进行模数转换，微处理器U2系统即可获得焊接电压、电流或送丝速度给定值。5.如权利要求2所述的一种微处理器控制调压调送丝的无气体保护电弧焊机，其特征在于：所述的电网交流波形过零点检测或同步检测电路部分由电源变压器T1、若干二极管、运算放大器U1A、若干电阻、电容C1、电容C2和二极管V1组成；+15...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙敏，蔡庆乐，魏继昆，陈法庆，朱宣辉，朱宣东，
申请(专利权)人：浙江肯得机电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：