一種帶阻波器的無(wú)控制線載波逆變式焊機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種帶阻波器的無(wú)控制線載波逆變式焊機(jī)控制系統(tǒng)，包括弧焊電源、送絲機(jī)、焊槍與焊接電纜，所述弧焊電源通過(guò)焊接電纜與送絲機(jī)電連接，所述送絲機(jī)通過(guò)焊接電纜與焊槍電連接，將焊絲送到焊槍位置；所述弧焊電源包括逆變回路、第一阻波器與第一控制板，所述第一阻波器與逆變回路電連接，所述第一阻波器與第一控制板電連接；所述送絲機(jī)內(nèi)設(shè)置有第二阻波器與第二控制板，所述第二阻波器與第二控制板電連接；所述第二阻波器與所述焊槍串聯(lián)電連接，保證載波焊機(jī)在待機(jī)和工作狀態(tài)時(shí)，送絲機(jī)與焊機(jī)參數(shù)的均能可靠實(shí)時(shí)通過(guò)正負(fù)極焊接電纜線通訊。
【專利說(shuō)明】
一種帶阻波器的無(wú)控制線載波逆變式焊機(jī)控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于載波控制的焊機(jī)的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種帶阻波器的無(wú)控制線載波逆變式焊機(jī)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)，尤其是重工業(yè)生產(chǎn)中，需要大量使用焊機(jī)。在海工、船廠、大型鋼結(jié)構(gòu)等焊接電纜長(zhǎng)度一般都大于50米的焊接場(chǎng)合，載波焊機(jī)由于無(wú)七芯控制線，改為通過(guò)一根在特制氣管的載波線為載波回路正極，焊機(jī)正極電纜線為載波回路負(fù)極，載波線既作為電源線給送絲機(jī)供電，又作為載波線保證送絲機(jī)與焊機(jī)的通訊，這種方式大大減小了由于七芯控制線被砸斷或短路帶來(lái)的故障率，而且減輕了控制線的重量，方便施工;但在實(shí)際應(yīng)用中還是無(wú)法避免載波線短路或斷路的故障，給用戶造成了效率上和效益上的損失。
[0003]無(wú)線載波焊機(jī)在焊接時(shí)，電纜線既作為焊接電流的載體，又作為載波線傳輸信號(hào)的載體，載波信號(hào)的受干擾性極大，而且焊機(jī)的逆變頻率又載入電纜線，焊接中熔滴過(guò)渡或空載時(shí)載波信號(hào)更容易受到干擾。尤其在短路過(guò)渡的焊接規(guī)范時(shí)，無(wú)法保證載波信號(hào)的正確傳輸。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)可以在焊機(jī)待機(jī)時(shí)，送絲機(jī)參數(shù)可以傳輸給焊機(jī)，雖然可以實(shí)現(xiàn)送絲機(jī)參數(shù)與焊機(jī)通訊的功能，但不能解決焊機(jī)在焊接時(shí)，送絲機(jī)焊接參數(shù)不可調(diào)的問(wèn)題，更不能解決焊槍開(kāi)關(guān)等信號(hào)的實(shí)時(shí)傳輸，而且操作復(fù)雜。保證載波焊機(jī)在待機(jī)和工作狀態(tài)時(shí)，送絲機(jī)與焊機(jī)參數(shù)的可靠實(shí)時(shí)通過(guò)正負(fù)極焊接電纜線通訊，在目前的焊機(jī)領(lǐng)域仍屬空白。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，提供一種帶阻波器的無(wú)控制線載波逆變式焊機(jī)控制系統(tǒng)，通過(guò)焊機(jī)的正負(fù)極焊接電纜線傳輸載波信號(hào)，此系統(tǒng)保證了載波焊機(jī)在待機(jī)和工作狀態(tài)時(shí)，送絲機(jī)與焊機(jī)的實(shí)時(shí)通訊。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種帶阻波器的無(wú)控制線載波逆變式焊機(jī)控制系統(tǒng)，包括弧焊電源、送絲機(jī)、焊槍與焊接電纜，所述弧焊電源通過(guò)焊接電纜與送絲機(jī)電連接，所述送絲機(jī)通過(guò)焊接電纜與焊槍電連接，將焊絲送到焊槍位置;所述弧焊電源包括逆變回路、第一阻波器與第一控制板，所述第一阻波器與逆變回路電連接，所述第一阻波器與第一控制板電連接;所述送絲機(jī)內(nèi)設(shè)置有第二阻波器與第二控制板，所述第二阻波器與第二控制板電連接;所述第二阻波器與所述焊槍串聯(lián)電連接。
[0008]所述第一控制板與第一開(kāi)關(guān)電源模塊電連接，所述第一開(kāi)關(guān)電源模塊為所述第一控制板提供電源，所述第一控制板包括:第一 MCU微控制單元、載波解調(diào)模塊、載波過(guò)流保護(hù)模塊、通訊模塊、弧焊電源顯示模塊及PI比例積分控制模塊。所述載波解調(diào)模塊與所述第一MCU微控制單元電連接，所述第一 MCU微控制單元與所述載波過(guò)流保護(hù)模塊電連接，所述通信模塊與所述第一 MCU微控制單元電連接，所述弧焊電源顯示模塊與所述第一 MCU微控制單元電連接，所述PI比例積分控制模塊與所述第一MCU微控制單元電連接。
[0009]所述第二控制板與第二開(kāi)關(guān)電源模塊電連接，所述第二開(kāi)關(guān)電源模塊為所述第二控制板提供電源，所述第二控制板包括:第二 MCU微控制單元、載波調(diào)制模塊、電機(jī)、電磁閥控制模塊、開(kāi)關(guān)量采樣模塊、電位器采樣模塊和送絲機(jī)顯示模塊，所述第二 MCU微控制單元與載波調(diào)制模塊電連接，所述載波調(diào)制模塊與所述第一控制板中的載波解調(diào)模塊通過(guò)焊接電纜電連接，所述第二 MCU微控制單元與電機(jī)電連接，所述第二 MCU微控制單元與電磁閥控制模塊電連接，所述開(kāi)關(guān)量采樣模塊與電位器采樣模塊分別與所述第二 MCU微控制單元電連接，將采樣信號(hào)傳輸給第二 MCU微控制單元，所述第二 MCU微控制單元與送絲機(jī)顯示模塊電連接。
[0010]所述焊接電纜既是電源線，同時(shí)是載波信號(hào)線。
[0011]所述弧焊電源的輸出電壓范圍為12V-80V。
[0012]所述弧焊電源為所述第一控制板提供電源。
[0013]所述第一控制板與焊接電纜的正負(fù)極并聯(lián)，所述第一控制板提供載波電源為送絲機(jī)的第二控制板提供電源。
[0014]所述第一阻波器由電感元件與電容元件組成，串聯(lián)在逆變回路輸出的正負(fù)極，所述電感元件由磁性材料繞制。
[0015]所述第二阻波器由磁性材料繞制的電感元件組成。
[0016]本發(fā)明的有益效果:
[0017]1、第一控制板和第二控制板分別對(duì)送絲機(jī)的焊接參數(shù)進(jìn)行載波調(diào)制和載波解調(diào)，在焊機(jī)待機(jī)和工作焊接過(guò)程中，均能將送絲機(jī)的焊接參數(shù)(如焊接給定電壓值、焊接給定電流值、焊槍開(kāi)關(guān)狀態(tài)及面板參數(shù)等)實(shí)時(shí)傳送給弧焊電源，弧焊電源根據(jù)送絲機(jī)焊接參數(shù)調(diào)整電壓或電流輸出，保證焊接的穩(wěn)定性，同時(shí)解決了送絲機(jī)與弧焊電源的載波信號(hào)實(shí)時(shí)通訊冋題。
[0018]2、第一阻波器將逆變回路的逆變頻率干擾濾除，第二阻波器將焊接中熔滴過(guò)渡對(duì)載波信號(hào)的干擾濾除，保證了第一控制板和第二控制板正常載波通訊的可靠性。
[0019]3、載波通訊回路只通過(guò)第一控制板和第二控制板，第一控制板提供載波電源，當(dāng)焊接電纜短路時(shí)通過(guò)第一控制板中的載波過(guò)流保護(hù)模塊進(jìn)行保護(hù)，保證了系統(tǒng)的可靠性和安全性，避免載波線短路或斷路的故障，避免了用戶效率上和效益上的損失。
[0020]4、采用焊接電纜，既是電源線，同時(shí)是載波信號(hào)控制線，大大減小了由于七芯控制線被砸斷或短路帶來(lái)的故障率，同時(shí)減輕了控制線的重量，方便施工。
【附圖說(shuō)明】
[0021 ]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明第一控制板與第二控制板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為本發(fā)明第一阻波器的部分電路圖；
[0024]圖4為本發(fā)明第二控制板中的載波調(diào)制模塊電路圖；
[0025]圖5為本發(fā)明第一控制板中的載波解調(diào)模塊電路圖；
[0026]其中，1-弧焊電源，2-送絲機(jī)，3-第一控制板，4-第一阻波器，5-逆變回路，6-第二控制板，7-第二阻波器，8-焊接電纜線，9-焊槍，10-工件，11-第一開(kāi)關(guān)電源模塊，12-第一MCU微控制單元，13-載波解調(diào)模塊，14-載波過(guò)流保護(hù)模塊，15-通訊模塊，16-弧焊電源顯示模塊，17-PI比例積分控制模塊，18-第二開(kāi)關(guān)電源模塊，19-第二 M⑶微控制單元，20-載波調(diào)制模塊，21-電機(jī)，22-電磁閥控制模塊，23-開(kāi)關(guān)量采樣模塊，24-電位器采樣模塊，25-送絲機(jī)顯示模塊。
【具體實(shí)施方式】
:
[0027]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0028]如圖1所示，一種帶阻波器的無(wú)控制線載波逆變式焊機(jī)控制系統(tǒng)，包括弧焊電源1、送絲機(jī)2、焊槍9與焊接電纜8，所述弧焊電源I通過(guò)焊接電纜8與送絲機(jī)2電連接，所述送絲機(jī)2通過(guò)焊接電纜8與焊槍9電連接，將焊絲送到焊槍9位置，對(duì)工件10進(jìn)行焊接;所述焊接電纜8既是電源線，同時(shí)是載波信號(hào)線;所述弧焊電源8的輸出電壓范圍為12V-80V。所述弧焊電源I包括逆變回路5、第一阻波器4與第一控制板3，所述第一阻波器4與逆變回路5電連接，所述第一阻波器4與第一控制板3電連接;所述弧焊電源8為所述第一控制板3提供電源;所述送絲機(jī)2內(nèi)設(shè)置有第二阻波器7與第二控制板6，所述第二阻波器7與第二控制板6電連接;所述第二阻波器7與所述焊槍9串聯(lián)電連接。所述第一控制板3與焊接電纜8的正負(fù)極并聯(lián)，所述第一控制板3提供載波電源，為送絲，2的第二控制板6提供電源。
[0029]如圖2所示的第一控制板3與第二控制板6的結(jié)構(gòu)示意圖，所述第一控制板3與第一開(kāi)關(guān)電源模塊11電連接，所述第一開(kāi)關(guān)電源模塊11為所述第一控制板3提供電源，所述第一控制板3包括:第一 MCU微控制單元12、載波解調(diào)模塊13、載波過(guò)流保護(hù)模塊14、通訊模塊15、弧焊電源顯示模塊16及PI比例積分控制模塊17。所述載波解調(diào)模塊13與所述第一 MCU微控制單元12電連接，所述載波解調(diào)模塊13通過(guò)焊接電纜8將接收的載波信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，將解調(diào)后得到的送絲機(jī)2的焊接參數(shù)傳輸給所述第一 MCU微控制單元12，第一 MCU微控制單元12讀取送絲機(jī)2的焊接參數(shù);所述第一 MCU微控制單元12與所述載波過(guò)流保護(hù)模塊14電連接，所述載波過(guò)流保護(hù)模塊14實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)焊接電纜8中的電流值，當(dāng)焊接電纜8出現(xiàn)短路等故障造成實(shí)際電流值超過(guò)規(guī)定的電流值后，載波過(guò)流保護(hù)模塊14將過(guò)流信號(hào)傳輸給第一MCU微控制單元12，第一 MCU微控制單元12讀取過(guò)流信號(hào)，并控制過(guò)流單元的芯片，對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，切斷電源，直至故障排除;所述通信模塊15與所述第一 MCU微控制單元12電連接，通訊模塊15使第一 MCU微控制單元12與外圍其他電路的422或485進(jìn)行通訊;所述弧焊電源顯示模塊16與所述第一 MCU微控制單元12電連接，顯示送絲機(jī)2的焊接參數(shù)(如焊接給定電壓值、焊接給定電流值、焊槍開(kāi)關(guān)狀態(tài)及面板參數(shù)等)或焊機(jī)故障代碼;所述PI比例積分控制模塊17與所述第一 M⑶微控制單元12電連接，PI比例積分控制模塊17通過(guò)PI比例積分運(yùn)算，將電壓給定與電壓反饋及電流給定與電流反饋進(jìn)行運(yùn)算，并通過(guò)結(jié)合第一 MCU微控制單元12發(fā)送的解調(diào)后的送絲機(jī)2的焊接參數(shù)，控制弧焊電源I的電壓或電流輸出，保證焊接的穩(wěn)定性。
[0030]所述第二控制板6與第二開(kāi)關(guān)電源模塊電連接18，所述第二開(kāi)關(guān)電源模塊18為所述第二控制板6提供電源，所述第二控制板6包括:第二 MCU微控制單元19、載波調(diào)制模塊20、電機(jī)21、電磁閥控制模塊22、開(kāi)關(guān)量采樣模塊23、電位器采樣模塊24和送絲機(jī)顯示模塊25，所述第二 MCU微控制單元19與載波調(diào)制模塊20電連接，述載波調(diào)制模塊20與所述第一控制板3中的載波解調(diào)模塊13通過(guò)焊接電纜8電連接，載波調(diào)制模塊20將第二 MCU微控制單元19檢測(cè)的送絲機(jī)2焊接參數(shù)根據(jù)載波傳輸協(xié)議進(jìn)行調(diào)制，將高頻信號(hào)耦合進(jìn)焊接電纜8線，將送絲機(jī)2的焊接參數(shù)通過(guò)焊接電纜8線傳輸給第一控制板3的載波解調(diào)模塊13;所述第二 MCU微控制單元19與電機(jī)21電連接，所述第二 M⑶微控制單元19與電磁閥控制模塊22電連接，所述開(kāi)關(guān)量采樣模塊23與電位器采樣模塊24分別與所述第二 MCU微控制單元19電連接，開(kāi)關(guān)量采樣模塊23采樣焊槍開(kāi)關(guān)狀態(tài)、面板參數(shù)的狀態(tài)，提供焊接參數(shù)，電位器采樣模24提供給定電壓、給定電流、收弧電壓、收弧電流等參數(shù);開(kāi)關(guān)量采樣模塊23與電位器采樣模24分別將采樣信號(hào)傳輸給第二 MCU微控制單元19，第二 MCU微控制單元19根據(jù)接收到的采樣信號(hào)控制電機(jī)21與電磁閥控制模塊22，電機(jī)21作為驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)電磁閥工作，與電磁閥控制模塊22控制送絲機(jī)的送絲和送氣功能;所述第二 M⑶微控制單元19與送絲機(jī)顯示模塊25電連接，送絲機(jī)顯示模塊25顯示送絲機(jī)2的焊接參數(shù)(如焊接給定電壓值、焊接給定電流值、焊槍開(kāi)關(guān)狀態(tài)及面板參數(shù)等)或送絲機(jī)故障代碼。
[0031]如圖3所示，弧焊電源中的所述第一阻波器4由電感元件與電容元件組成，串聯(lián)在逆變回路5輸出的正負(fù)極，所述電感元件由磁性材料繞制。所述第一阻波器4的作用為:一方面防止逆變頻率對(duì)載波信號(hào)造成較大的干擾，另一方面防止送絲機(jī)2的載波回路與弧焊電源I的逆變回路5聯(lián)通造成載波信號(hào)的干擾。同時(shí)在送絲機(jī)2中設(shè)置第二阻波器7為磁性材料繞制的電感元件，所述第二阻波器7作用為:在焊槍9閉合進(jìn)行焊接時(shí)，一方面阻斷了熔滴在短路燃弧過(guò)渡時(shí)電弧的電弧電流對(duì)載波信號(hào)造成干擾，另一方面防止熔滴在短路時(shí)載波電流通過(guò)熔滴流入負(fù)極，造成載波信號(hào)干擾。
[0032]第二控制板6的載波調(diào)制模塊20和第一控制板3的載波解調(diào)模塊13組成信號(hào)的載波傳輸系統(tǒng)。如圖3所示的載波調(diào)制模塊20的載波調(diào)制電路，載波解調(diào)模塊13的載波解調(diào)電路如圖4所示。載波調(diào)制電路輸入端由第二MCU微控制單元19控制，根據(jù)選頻放大電路原理，將焊接參數(shù)調(diào)制的載波信號(hào)耦合入焊接電纜8中。第一控制板3的電容Cl、變壓器TBl進(jìn)行載波信號(hào)的耦合采樣;將載波信號(hào)通過(guò)通用鎖相環(huán)電路音調(diào)譯碼器(例如LM567)和邏輯電路進(jìn)行解調(diào)，第一MCU微控制單元12檢測(cè)載波信號(hào)，通過(guò)相對(duì)應(yīng)的協(xié)議，解調(diào)出傳輸?shù)暮附訁?shù)。正常狀態(tài)下，第一 MCU微控制單元12控制晶閘管KFl和晶閘管KF2導(dǎo)通，晶閘管KFl和晶閘管KF2將交流電源整流為直流電源供給送絲機(jī)，同時(shí)直流電源作為載波回路。第一MCU微控制單元12通過(guò)電流傳感器及外圍電路檢測(cè)焊接電纜8上的電流值，當(dāng)焊接電纜8出現(xiàn)過(guò)流時(shí)，第一 MCU微控制單元12檢測(cè)過(guò)流信號(hào)，控制晶閘管KFl和晶閘管KF2，使其截止，從而起到過(guò)流保護(hù)的作用。
[0033]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶阻波器的無(wú)控制線載波逆變式焊機(jī)控制系統(tǒng)，包括弧焊電源、送絲機(jī)、焊槍與焊接電纜，其特征是:所述弧焊電源通過(guò)焊接電纜與送絲機(jī)電連接，所述送絲機(jī)通過(guò)焊接電纜與焊槍電連接，將焊絲送到焊槍位置;所述弧焊電源包括逆變回路、第一阻波器與第一控制板，所述第一阻波器與逆變回路電連接，所述第一阻波器與第一控制板電連接;所述送絲機(jī)內(nèi)設(shè)置有第二阻波器與第二控制板，所述第二阻波器與第二控制板電連接;所述第二阻波器與所述焊槍串聯(lián)電連接； 所述第一控制板與第一開(kāi)關(guān)電源模塊電連接，所述第一開(kāi)關(guān)電源模塊為所述第一控制板提供電源，所述第一控制板包括:第一 MCU微控制單元、載波解調(diào)模塊、載波過(guò)流保護(hù)模塊、通訊模塊、弧焊電源顯示模塊及PI比例積分控制模塊，所述載波解調(diào)模塊與所述第一MCU微控制單元電連接，所述第一 MCU微控制單元與所述載波過(guò)流保護(hù)模塊電連接，所述通信模塊與所述第一 MCU微控制單元電連接，所述弧焊電源顯示模塊與所述第一 MCU微控制單元電連接，所述PI比例積分控制模塊與所述第一MCU微控制單元電連接； 所述第二控制板與第二開(kāi)關(guān)電源模塊電連接，所述第二開(kāi)關(guān)電源模塊為所述第二控制板提供電源，所述第二控制板包括:第二 MCU微控制單元、載波調(diào)制模塊、電機(jī)、電磁閥控制模塊、開(kāi)關(guān)量采樣模塊、電位器采樣模塊和送絲機(jī)顯示模塊，所述第二 MCU微控制單元與載波調(diào)制模塊電連接，所述載波調(diào)制模塊與所述第一控制板中的載波解調(diào)模塊通過(guò)焊接電纜電連接，所述第二 MCU微控制單元與電機(jī)電連接，所述第二 MCU微控制單元與電磁閥控制模塊電連接，所述開(kāi)關(guān)量采樣模塊與電位器采樣模塊分別與所述第二 MCU微控制單元電連接，將采樣信號(hào)傳輸給第二 MCU微控制單元，所述第二 MCU微控制單元與送絲機(jī)顯示模塊電連接。2.如權(quán)利要求1所述的一種帶阻波器的無(wú)控制線載波逆變式焊機(jī)控制系統(tǒng)，其特征是:所述焊接電纜既是電源線，同時(shí)是載波信號(hào)線。3.如權(quán)利要求1所述的一種帶阻波器的無(wú)控制線載波逆變式焊機(jī)控制系統(tǒng)，其特征是:所述弧焊電源的輸出電壓范圍為12V-80V。4.如權(quán)利要求1所述的一種帶阻波器的無(wú)控制線載波逆變式焊機(jī)控制系統(tǒng)，其特征是:所述第一控制板與焊接電纜的正負(fù)極并聯(lián)，所述第一控制板提供載波電源為送絲機(jī)的第二控制板提供電源。5.如權(quán)利要求1所述的一種帶阻波器的無(wú)控制線載波逆變式焊機(jī)控制系統(tǒng)，其特征是:所述第一阻波器由電感元件與電容元件組成，串聯(lián)在逆變回路輸出的正負(fù)極，所述電感元件由磁性材料繞制。6.如權(quán)利要求1所述的一種帶阻波器的無(wú)控制線載波逆變式焊機(jī)控制系統(tǒng)，其特征是:所述第二阻波器由磁性材料繞制的電感元件組成。
【文檔編號(hào)】B23K9/10GK106077894SQ201610504273
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月30日
【發(fā)明人】張光先, 高強(qiáng), 劉亞樓, 楊曉杰
【申請(qǐng)人】山東奧太電氣有限公司