专利名称：电子束焊机一枪多束焊接控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子束焊接设备，具体涉及一种电子束焊机一枪多束焊接控制装置。
背景技术：
电子束焊接是一个局部快速加热到高温，并随后快速冷却的过程。随着热源的移动，整个工件的温度随时间和空间急剧变化，材料的热物理性能也随温度剧烈变化，同时还存在熔化和相变时的潜热现象。在电子束焊接生产中，不可避免地产生焊接残余应力和变形。焊接残余应力和变形不但可能引起热裂纹、冷裂纹、脆性断裂等缺陷，而且在一定条件下将影响结构的承载能力，如强度、刚度和受压稳定性等，除此以外还将影响到结构的加工精度和尺寸稳定性，从而影响结构质量和使用性能。电子束一枪多束焊接技术是通过磁场的控制使电子束在不同的位置快速移动，由于移动的频率很高而产生多束的效果，从而对材料或结构进行处理和加工。通过磁场灵活控制不同位置电子束之间的能量分布，动态调节焊接过程的温度场，控制焊接的拉应变或者压应变，实现焊接应力和变形的动态控制，能降低其残余应力，防止焊接过程中的热裂倾向，提闻焊接质量和性能等。目前电子束一枪多束焊接技术电子束在不同的位置间快速移动是不断束的，其间会留下一条扫描痕迹，对精密工件的焊接不利，有必要加以改进。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种电子束焊机一枪多束焊接控制装置，电子束在不同的位置间快速移动，其间不会留下多余的扫描痕迹。为解决上述问题，本实用新型是通过以下方案实现的:—种电子束焊机一枪多束焊接控制装置，主要由中央控制器、偏扫驱动电源、偏扫绕组、光纤驱动电源、光纤、电子束流控制单元、第一电子束流取样电阻和第二电子束流取样电阻组成；其中中央控制器的电子束流取样信号输入端连接第二电子束流取样电阻、2路电子束偏转电流取样信号输入端连接偏扫驱动电源；中央控制器的电子束流给定信号输出端连接光纤驱动电源、2路电子束偏转电流给定信号输出端连接偏扫驱动电源；偏扫驱动电源由X和y两路相同的电路构成，这2路电路的输出端分别连接偏扫绕组的X和y绕组中的其中一组；偏扫绕组由两组结构相同、且在同一平面呈90°分布的X和y绕组构成；偏扫绕组位于电子枪的聚焦绕组和工件之间；光纤驱动电源的输出端经光纤与电子束流控制单元相连；电子束流控制单元的输入端连接第一电子束流取样电阻，电子束流控制单元的输出负极接至电子枪的聚束极，电子束流控制单元的输出正极接至电子枪的阴极；[0013]第一电子束流取样电阻的一端与电子束流控制单元相接，另一端与电子枪的加速电源的负极相接；第二电子束流取样电阻的一端与电子枪的加速电源的正极相接，另一端接地。上述方案中，所述偏扫驱动电源的X和y路电路各包括运算放大器IC1，N型功率管Tl，P型功率管T2，二极管Dl和D2，电阻Rl R5，电容Cl，以及第一整流滤波电路ZLl ；其中第一整流滤波电路ZLl的输入端连接外部输入的两组交流电；第一整流滤波电路ZLl的输出公共端与偏扫绕组的一端相接，正极输出端接至N型功率管Tl的集电极，负极输出端接至P型功率管T2的集电极；运算放大器ICl的工作电源+V1、-Vl由外部电路提供；运算放大器ICl的同相输入端经电阻Rl接地，且运算放大器ICl的同相输入端连接中央控制器的一路偏转电流波形给定信号输出端；运算放大器ICl的反相输入端经电阻R2接地；运算放大器ICl的输出端经电阻R3接至N型功率管Tl和P型功率管T2的基极；N型功率管Tl和P型功率管T2的发射极接在一起后连接至电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地、并与偏扫绕组的另一端相接；电阻R4上输出的偏扫绕组励磁电流Id的取样电压信号Ud —路送入接中央控制器，另一路经电阻R5送入运算放大器ICl的反相输入端；电容Cl的两端分别接在运算放大器ICl的反相输入端和输出端上；二极管Dl的阴极与N型功率管Tl的集电极相接，二极管Dl的阳极与N型功率管Tl的发射极相接；二极管D2的阳极与P型功率管T2的集电极相接，二极管D2的阴极与P型功率管T2的发射极相接。上述方案中，所述光纤驱动电源包括运算放大器IC2和IC3，N型三极管T3和T4，电光转换二极管D3和D4，电位器VRl，电阻R6 R16，以及电容C3和C4 ;光纤驱动电源的工作电源+V1、-V1由外部电路提供；其中中央控制器的电子束流给定信号Ue*输出端经电阻R6送至运算放大器IC2的反相输入端，运算放大器IC2的同相输入端经电阻R8接地，运算放大器IC2的输出端经电阻RlO接至N型三极管T3的基极；N型三极管T3的集电极接工作电源正极+VI，N型三极管T3的发射极接电光转换二极管D3的阳极，电光转换二极管D3的阴极经电阻Rll接地，电阻Rll输出与通过电光转换二极管D3电流I3成正比的电压信号U2 ；电压信号U2经电阻R9和Rl3分别送入运算放大器IC2和IC3的反相输入端；电位器VRl的一端接至工作电源的负极-VI，另一端接地；电位器VRl的中间输出端经电阻R7和R12分别接至运算放大器IC2和IC3的反相输入端；运算放大器IC3的同相输入端经电阻R15接地，运算放大器IC3的输出端经电阻R16与N型三极管T4的基极相接，N型三极管T4的集电极接工作电源正极+V1，N型三极管T4的发射极接电光转换二极管D4的阳极，电光转换二极管D4的阴极经电阻R17接地，电阻R17输出的与通过电光转换二极管D4电流I4成正比的电压信号U3 ；电压信号U3经电阻R14送入运算放大器IC3的反相输入端；电容C2两端分别接至运算放大器IC2的反相输入端和输出端；电容C3两端分别接至运算放大器IC3的反相输入端和输出端。上述方案中，所述电子束流控制单元包括高压隔离变压器BI，第二至第四整流滤波电路ZL2 ZL4，电子管T8，P型三极管17，运算放大器IC4 IC7，光电转换三极管T5和T6，电阻R18 R30，压敏电阻Ryl，以及电容C4 ;其中高压隔离变压器BI的初级绕组接外部交流电，其次级有5个绕组；第一绕组①和第二绕组②串联后接至第二整流滤波电路ZL2的交流输入端，第二整流滤波电路ZL2的输出公共端形成电子束流控制单元的公共端，第二整流滤波电路ZL2的输出端正极+V2和负极-V2分别连接运算放大器IC4 IC7的正负电源端作为运算放大器IC4 IC7的工作电源；第三绕组③的两端分别接至电子管T8灯丝的两端；第四绕组④接至第三整流滤波电路ZL3的交流输入端，第三整流滤波电路ZL3的输出端正极与电子束流控制单元的公共端相接，第三整流滤波电路ZL3的输出端负极-V3经电阻R29接至电子管T8的栅极；第五绕组⑤接至第四整流滤波电路ZL4的交流输入端，第四整流滤波电路ZL4的输出端正极+V4接至T8的阳极，第四整流滤波电路ZL4的输出端负极-V4接至电子枪的聚束极及电阻R30的一端，电阻R30的另一端接至电子枪的阴极、第一电子束流取样电阻的一端和电子管T8灯丝的一端；压敏电阻Ryl并接在电阻R30的两端；第一电子束流取样电阻的另一端与电子束流控制单元的公共端和电子枪的加速电源的负极相接，第一电子束流取样电阻的输出电压信号Uel经电阻R26送入运算放大器IC7的反相输入端；电阻R27与电容C4并联后两端分别接在运算放大器IC7的反相输入端和输出端；运算放大器IC7的输出端经电阻R28接至P型三极管T7的基极，P型三极管T7的发射极与电子束流控制单元的公共端相接，P型三极管T7的集电极连接电子管T8的栅极；光电转换三极管T5和T6的集电极与第二整流滤波电路ZL2的输出端正极+V2相接；光电转换三极管T5的发射极接至运算放大器IC4的同相输入端，光电转换三极管T6的发射极接至运算放大器IC5的同相输入端；运算放大器IC4、IC5的同相输入端分别通过电阻R18、R19与电子束流控制单元的公共端相接；运算放大器IC4的反相输入端与其输出端相接，运算放大器IC4的输出端经电阻R20接至运算放大器IC6的反相输入端；运算放大器IC5的反相输入端与其输出端相接，运算放大器IC5的输出端经电阻R21接至运算放大器IC6的同相输入端；运算放大器IC6的同相输入端经电阻R22与电子束流控制单元的公共端相接；电阻R23的两端分别接在运算放大器IC6的反相输入端与输出端；运算放大器IC6的输出经电阻R24接至运算放大器IC7的同相输入端；运算放大器IC7的同相输入端经电阻R25与电子束流控制单元的公共端相接。上述方案中，所述电子束流控制单元包括高压隔离变压器BI，第二整流滤波电路ZL2，第三整流滤波电路ZL3，电子管T8，P型三极管17，运算放大器IC4 IC7，光电转换三极管T5和T6，电阻R18 R30，压敏电阻Ryl,电容C4 ;其中高压隔离变压器BI的初级绕组接外部交流电，其次级有4个绕组；第一绕组①和第二绕组②串联后接至第二整流滤波电路ZL2的交流输入端，第二整流滤波电路ZL2的输出公共端形成电子束流控制单元的公共端，第二整流滤波电路ZL2的输出端正极+V2和负极-V2分别连接运算放大器IC4 IC7的正负电源端作为运算放大器IC4 IC7的工作电源；第三绕组③的两端分别接至电子管T8灯丝的两端；第四绕组④接至第三整流滤波电路ZL3的交流输入端，第三整流滤波电路ZL3的输出端正极与电子束流控制单元的公共端相接，第三整流滤波电路ZL3的输出端负极-V3经电阻R29接至电子管T8的栅极；光电转换三极管T5和T6的集电极与第二整流滤波电路ZL2的输出端正极+V2相接；光电转换三极管T5的发射极接至运算放大器IC4的同相输入端，光电转换三极管T6的发射极接至运算放大器IC5的同相输入端；运算放大器IC4、IC5的同相输入端分别通过电阻R18、R19与电子束流控制单元的公共端相接；运算放大器IC4的反相输入端与其输出端相接，运算放大器IC4的输出端经电阻R20接至IC6的反相输入端；运算放大器IC5的反相输入端与其输出端相接，运算放大器IC5的输出端经电阻R21接至运算放大器IC6的同相输入端；运算放大器IC6的同相输入端经电阻R22与电子束流控制单元的公共端相接；电阻R23的两端分别接至运算放大器IC6的反相输入端与输出端；运算放大器IC6的输出经电阻R24接至运算放大器IC7的同相输入端；运算放大器IC7的同相输入端经电阻R25与电子束流控制单元的公共端相接；电阻R30的一端连接电子枪的阴极、加速电压取样电路的高压端和电子管T8的阳极，电阻R30的另一端连接电子枪的聚束极、第一电子束流取样电阻的一端、电子管T8灯丝的一端和电子束流控制单元的公共端；压敏电阻Ryl并接在电阻R30的两端；加速电压取样电路的另一端接地；第一电子束流取样电阻的另一端接电子枪的加速电源的负极，第一电子束流取样电阻上产生的电子束流取样信号Uel经电阻R26送入运算放大器IC7的反相输入端；电阻R27与电容C4并联后两端分别接至运算放大器IC7的反相输入端和输出端；运算放大器IC7的输出端经电阻R28接至P型三极管T7的基极，P型三极管T7的发射极与电子束流控制单元的公共端相接，P型三极管T7的集电极连接电子管T8的栅极。与现有技术相比，本实用新型具有如下特点:1、在高压端实现电子束流闭环控制，调节速度快；2、采用光纤传递信号，同时实现高压绝缘隔离；3、采用两路模拟光纤，以差模形式传递信号，有利消除收发器件性能改变形成的共模干扰；4、高低压两端同时对电子束流取样，由中央控制器矫正电子束流控制系统的非线性及其工作点的漂移；5、消除一枪多束焊接过程，电子束在不同点间移动留下多余的扫描痕迹。
图1为本实用新型电子束焊机一枪多束焊接控制装置一种实施例的结构示意图。图2为偏扫驱动电源的电路原理图。图3为光纤驱动电源的电路原理图。图4为一种电子束流控制单元的电路原理图。图5为另一种电子束流控制单元的电路原理图。图6为光纤发射元件驱动电流与接收元件输出电压特性图。图7为双束焊接控制波形图。图中标号为:1、中央控制器，2偏扫驱动电源,3、偏扫绕组,4、光纤驱动电源,5、光纤，6、电子束流控制单元，7、第一电子束流取样电阻，8、第二电子束流取样电阻，9、加速电源，10、加速电压采样电路，11、阴极电源，12、阴极，13、聚束极，14、阳极，15、聚焦绕组，16、聚焦电源，17、电子束，18、工件。
具体实施方式
实施例1:一种电子束焊机一枪多束焊接控制装置如图1所示，其主要由中央控制器1、偏扫驱动电源2、偏扫绕组3、光纤驱动电源4、光纤5、电子束流控制单元6、第一电子束流取样电阻7和第二电子束流取样电阻8组成。上述控制装置用于对电子枪进行控制，以使得电子枪发出的电子束17能够在工件18不同的位置间快速移动，电子束移动其间不会在工件18上留下多余的扫描痕迹。所选用的电子枪为现有技术已知的电子枪，在本实施例中，电子枪系统包括有阴极12、聚束极13、阳极14、聚焦绕组15、加速电源9、加速电压采样电路10、阴极电源11、聚焦电源16组成。阴极电源11连接电子枪的阴极12，聚焦电源16连接聚焦绕组15，加速电源9连接在电子枪的阴极12和阳极14之间。加速电压采样电路10并接在加速电源9的输出端。上述阴极12、聚束极13、阳极14、聚焦绕组15和偏扫绕组3的轴线处于同一条直线上，使得阴极12发出的电子束17能够通过聚束极13、阳极14、聚焦绕组15和偏扫绕组3后飞行到工件18上。1、中央控制器1:由计算机或可编程控制器(PLC)承担，完成整台电子束焊机的总控工作。在本实用新型中，中央控制器I由程序数据设定经D/A转换输出电子束流给定信号U/和电子束偏转电流给定信号Udx'Udy%中央控制器I还接收电子束流取样信号Ue2和电子束偏转电流取样信号Udx、Udy，经A/D转换后用于电子束流和偏转电流的动态数字校正。2、偏扫驱动电源2:由x、y两路相同的电路构成，分别给x、y两偏扫绕组3供电。每一路偏扫驱动电源2的电路结构如图2所示，由运算放大器IC1、N型功率管T1、P型功率管T2、二极管Dl和D2、电阻R1、R2、R3、R4和R5、电容Cl和第一整流滤波电路ZLl组成，其中运算放大器ICl的工作电源+V1、-V1由外部电路提供。第一整流滤波电路ZLl将外部输入的两组交流电变成不可控的平直的正负两直流电源，两直流电源的·公共端与偏扫绕组3的一端相接，正极端接至N型功率管Tl的C极，负极端接至P型功率管T2的C极。运算放大器ICl的同相输入端经电阻Rl接地，并接收来自中央控制器I的一路电子束偏转电流给定信号u/(Ud/或Udy*)，ICl的反相输入端经电阻R2接地，电子束偏转电流Id取样信号Ud (Udx或Udy)经R5送入ICl的反相输入端，ICl输出经电阻R3接至Tl和T2的B极。Tl和T2的E极接在一起，然后接至偏转电流取样电阻R4的一端，R4另一端接地并与偏扫绕组3的另一端相接，R4上产生的与偏扫绕组3励磁电流Id(Idx或Idy)成正比的电压信号Ud (Udx或Udy)有一路输入中央控制器I。二极管Dl的阴极与Tl的C极相接，Dl的阳极与Tl的E极相接。二极管D2的阳极与T2的C极相接，D2的阴极与T2的E极相接。电容Cl的两端分别接在ICl的反相输入端和输出端，由于Cl电容量很小(小于100pF)，Cl对有用信号的影响可以忽略，Cl仅起到消除ICl高频自激振荡的作用，ICl的电路就构成一
RSI 丨
种同相端输入的放大电路，根据电路原理可知Ud=(l+^^)Ud，1;1 = —7= Uci，所以偏
KzK 4 KzK4
转电流Id跟随其给定信号u:线性变化。3、偏扫绕组3:由两组结构相同，在同一平面呈90°分布的x、y绕组组成。每个绕组的电路模型可用一个电感和一个电阻串联来表示如图2的3所示。[0054]4、光纤驱动电源4:把束流给定信号U/转变成光信号，其电路结构如图3所示，由运算放大器IC2和IC3，N型三极管T3和T4，电光转换二极管D3和D4，电位器VRl，电阻R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15 和 R16,电容 C2 和 C3 构成。电路工作电源 +VU-Vl由外部电路提供。束流给定信号U/经电阻R6送至运算放大器IC2的反相输入端，IC2的同相输入端经电阻R8接地，IC2的输出端经电阻RlO接至N型三极管T3的B极，T3的C极接工作电源正极+VI，T3的E极接电光转换二极管D3的阳极，D3的阴极经电阻Rll接地，Rll上产生与D3工作电流I3成正比的电压信号U2，U2经电阻R9和R13分别送入运算放大器IC2和IC3的反相输入端。电位器VRl —输入端接至工作电源的负极-VI，另一输入端接地，中间端输出电压信号UnU1经电阻R7和R12分别送至IC2和IC3的反相输入端。IC3的同相输入端经电阻R15接地，IC3的输出端经电阻R16与N型三极管T4的B极相接，T4的C极接工作电源正极+VI，T4的E极接电光转换二极管D4的阳极，D4的阴极经电阻R17接地，R17上产生与D4工作电流I4成正比的电压信号U3，U3经电阻R14送入IC3的反相输入端。电容C2两端分别接至IC2的反相输入端和输出端。电容C3两端分别接至IC3的反相输入端和输出端。C2、C3的作用与图2中Cl的作用相似，仅作为消除运算放大器高频自
RQ I ] I r'!R 14 I ] TT
激振荡用。根据电路原理可知I4^。
RII R6 R7Ri I Re R/5、光纤5:图3中电光转换二极管D3和D4作为发射元件产生的包含电子束流给定信号Ue*的光信号通过光纤5传送到图4中的接收元件T5和T6，光纤5的另一作用是高压绝缘隔离。6、电子束流控制单元6:电子束流控制单元6处于高电位端，其电路结构如图4所示，由高压隔离变压器BI，第二整流滤波电路ZL2，第三整流滤波电路ZL3，第四整流滤波电路ZL4，电子管T8，P型三极管17，运算放大器IC4、IC5、IC6和IC7，光电转换三极管T5和T6,电阻 R18、R19、R 20、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R26、R27、R28、R29 和 R30，压敏电阻Ryl，电容C4组成。高压隔离变压器BI的初级绕组接外部交流电，其次级有5个绕组，第一绕组①和第二绕组②串联后接至第二整流滤波电路ZL2的交流输入端，ZL2将两组交流电变成稳定的正负两直流电源+V2和-V2作为运算放大器IC4、IC5、IC6和IC7的工作电源；第三绕组③的两端分别接至电子管T8灯丝的两端；第四绕组④接至第三整流滤波电路ZL3的交流输入端，ZL3将输入的交流电变成不可控的平直的直流电源，ZL3输出的正极与电子束流控制电路的公共端相接，ZL3输出的负极-V3经电阻R29接至电子管T8的栅极；第五绕组⑤接至第四整流滤波电路ZL4的交流输入端，ZL4将输入的交流电变成不可控的平直的直流电源，ZL4输出的正极+V4接至T8的阳极，ZL4输出的负极-V4接至电子枪的聚束极13及电阻R30的一端，R30的另一端接至电子枪的阴极12、第一电子束流取样电阻7的一端和电子管T8灯丝的一端；压敏电阻Ryl并接在电阻R30的两端，用于抑制电子枪阴极12和聚束极13间的过电压；光电转换三极管T5和T6的C极与+V2相接，T5和T6的E极分别接至运算放大器IC4和IC5的同相输入端，IC4和IC5的同相输入端分别通过电阻R18和R19与公共端相接，IC4的反相输入端与其输出端相接，IC4的输出端经电阻R20接至IC6的反相输入端，IC5的反相输入端与其输出端相接，IC5的输出端经电阻R21接至IC6的同相输入端，IC6的同相输入端经电阻R22与公共端相接，电阻R23两端分别接在IC6的反相输入端与IC6的输出端之间，IC6的输出经电阻R24接至IC7的同相输入端，IC7的同相输入端经电阻R25与公共端相接；第一电子束流取样电阻7的另一端与公共端、加速电源的负极相接，第一电子束流取样电阻7产生的第一电子束流取样信号Uel经电阻R26送入IC7的反相输入端，电阻R27与电容C4并联后两端分别接至IC7的反相输入端和输出端，IC7的输出经电阻R28接至T7的B极，T7的E极与公共端相接。T7的C极连接电子管T8的栅极。C4的作用与图2中Cl的作用相似，仅作为消除运算放大器IC7高频自激振荡用。7、第一电子束流取样电阻7:—端与电子束流控制单元6的电阻R30的一端、电子枪阴极相接，另一端与与电子束流控制单元的公共端、加速电源的负极相接。输出正比于电子束流的电压信号U61。8、第二电子束流取样电阻8: —端与加速电源9的正极相接，另一端接地。输出正比于电子束流的第二电子束流取样信号Ue20工作原理描述如下:图3中的D3和D4通过光纤5分别与图4中的T5和T6相接。信号通过光纤5传输的传输特性如图6所不，图6参量U和I相当于图3和图4中的114和I3(或U5和I4)，从图6可看出传输特性为非线性，主要存在死区和饱和非线性，在中间段基本呈线性变化，正常工作限制于R、T两点之间。图3中选择R11=R17，R9=R13=R14 (且远大于 Rn)，根据电路原理可知，
权利要求1.电子束焊机一枪多束焊接控制装置，其特征在于:主要由中央控制器(I)、偏扫驱动电源(2)、偏扫绕组(3)、光纤驱动电源(4)、光纤(5)、电子束流控制单元(6)、第一电子束流取样电阻(7)和第二电子束流取样电阻(8)组成；其中 中央控制器(I)的电子束流取样信号输入端连接第二电子束流取样电阻(8 )、2路电子束电流偏转取样信号输入端连接偏扫驱动电源(2 );中央控制器(I)的电子束流电流给定信号输出端连接光纤驱动电源(4)、2路电子束偏转电流给定信号输出端连接偏扫驱动电源(2)； 偏扫驱动电源(2)由X和y两路相同的电路构成，这2路电路的输出端分别连接偏扫绕组(3)的X和y绕组中的其中一组； 偏扫绕组(3)由两组结构相同、且在同一平面呈90°分布的1和7绕组构成；偏扫绕组(3)位于电子枪的聚焦绕组(15)和工件(18)之间； 光纤驱动电源(4)的输出端经光纤(5)与电子束流控制单元(6)相连； 电子束流控制单元(6)的输入端连接第一电子束流取样电阻(7)，电子束流控制单元(6)的输出负极接至电子枪的聚束极(13)，电子束流控制单元(6)的输出正极接至电子枪的阴极(12)； 第一电子束流取样电 阻(7)的一端与电子束流控制单元(6)相接，另一端与电子枪的加速电源(9)的负极相接；第二电子束流取样电阻(8)的一端与电子枪的加速电源(9)的正极相接，另一端接地。
2.根据权利要求1所述的电子束焊机一枪多束焊接控制装置，其特征在于:所述偏扫驱动电源(2)的X和y路电路各包括运算放大器ICl，N型功率管Tl，P型功率管T2，二极管Dl和D2，电阻Rl R5，电容Cl，以及第一整流滤波电路ZLl ;其中 第一整流滤波电路ZLl的输入端连接外部输入的两组交流电；第一整流滤波电路ZLl的输出公共端与偏扫绕组(3)的一端相接，正极输出端接至N型功率管Tl的集电极，负极输出端接至P型功率管T2的集电极； 运算放大器ICl的工作电源+V1、-V1由外部电路提供；运算放大器ICl的同相输入端经电阻Rl接地，且运算放大器ICl的同相输入端连接中央控制器(I)的一路偏转电流波形给定信号输出端；运算放大器ICl的反相输入端经电阻R2接地；运算放大器ICl的输出端经电阻R3接至N型功率管Tl和P型功率管T2的基极； N型功率管Tl和P型功率管T2的发射极接在一起后连接至电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地、并与偏扫绕组(3)的另一端相接；电阻R4上输出的偏扫绕组(3)励磁电流Id的取样电压信号Ud —路送入接中央控制器(1)，另一路经电阻R5送入运算放大器ICl的反相输入端；电容Cl的两端分别接在运算放大器ICl的反相输入端和输出端上；二极管Dl的阴极与N型功率管Tl的集电极相接，二极管Dl的阳极与N型功率管Tl的发射极相接；二极管D2的阳极与P型功率管T2的集电极相接，二极管D2的阴极与P型功率管T2的发射极相接。
3.根据权利要求1所述的电子束焊机一枪多束焊接控制装置，其特征在于:所述光纤驱动电源(4)包括运算放大器IC2和IC3，N型三极管T3和T4，电光转换二极管D3和D4，电位器VRl，电阻R6 R16，以及电容C3和C4 ;光纤驱动电源(4)的工作电源+V1、-Vl由外部电路提供；其中中央控制器(I)的电子束流给定信号输出端经电阻R6送至运算放大器IC2的反相输入端，运算放大器IC2的同相输入端经电阻R8接地，运算放大器IC2的输出端经电阻RlO接至N型三极管T3的基极#型三极管T3的集电极接工作电源正极+VI，N型三极管T3的发射极接电光转换二极管D3的阳极，电光转换二极管D3的阴极经电阻Rll接地，电阻Rll输出与通过电光转换二极管D3电流I3成正比的电压信号U2 ；电压信号U2经电阻R9和Rl3分别送入运算放大器IC2和IC3的反相输入端； 电位器VRl的一端接至工作电源的负极-VI，另一端接地；电位器VRl的中间输出端经电阻R7和R12分别接至运算放大器IC2和IC3的反相输入端； 运算放大器IC3的同相输入端经电阻R15接地，运算放大器IC3的输出端经电阻R16与N型三极管T4的基极相接，N型三极管T4的集电极接工作电源正极+VI，N型三极管T4的发射极接电光转换二极管D4的阳极，电光转换二极管D4的阴极经电阻R17接地，电阻R17输出的与通过电光转换二极管D4电流I4成正比的电压信号U3 ；电压信号U3经电阻R14送入运算放大器IC3的反相输入端； 电容C2两端分别接至运算放大器IC2的反相输入端和输出端；电容C3两端分别接至运算放大器IC3的反相输入端和输出端。
4.根据权利要求1 3中任意一项所述的电子束焊机一枪多束焊接控制装置，其特征在于:所述电子束流控制单元(6)包括高压隔离变压器BI，第二至第四整流滤波电路ZL2 ZL4，电子管T8，P型三极管17，运算 放大器IC4 IC7，光电转换三极管T5和T6，电阻R18 R30，压敏电阻Ryl，以及电容C4 ;其中 高压隔离变压器BI的初级绕组接外部交流电，其次级有5个绕组；第一绕组①和第二绕组②串联后接至第二整流滤波电路ZL2的交流输入端，第二整流滤波电路ZL2的输出公共端形成电子束流控制单元(6)的公共端，第二整流滤波电路ZL2的输出端正极+V2和负极-V2分别连接运算放大器IC4 IC7的正负电源端作为运算放大器IC4 IC7的工作电源；第三绕组③的两端分别接至电子管T8灯丝的两端；第四绕组④接至第三整流滤波电路ZL3的交流输入端，第三整流滤波电路ZL3的输出端正极与电子束流控制单元(6)的公共端相接，第三整流滤波电路ZL3的输出端负极-V3经电阻R29接至电子管T8的栅极；第五绕组⑤接至第四整流滤波电路ZL4的交流输入端，第四整流滤波电路ZL4的输出端正极+V4接至T8的阳极，第四整流滤波电路ZL4的输出端负极-V4接至电子枪的聚束极(13)及电阻R30的一端，电阻R30的另一端接至电子枪的阴极(12)、第一电子束流取样电阻(7)的一端和电子管T8灯丝的一端；压敏电阻Ryl并接在电阻R30的两端；第一电子束流取样电阻(7)的另一端与电子束流控制单元(6)的公共端和电子枪的加速电源(9)的负极相接，第一电子束流取样电阻(7)的输出电压信号U61经电阻R26送入运算放大器IC7的反相输入端；电阻R27与电容C4并联后两端分别接在运算放大器IC7的反相输入端和输出端；运算放大器IC7的输出端经电阻R28接至P型三极管T7的基极，P型三极管T7的发射极与电子束流控制单元(6)的公共端相接，P型三极管T7的集电极连接电子管T8的栅极； 光电转换三极管T5和T6的集电极与第二整流滤波电路ZL2的输出端正极+V2相接；光电转换三极管T5的发射极接至运算放大器IC4的同相输入端，光电转换三极管T6的发射极接至运算放大器IC5的同相输入端；运算放大器IC4、IC5的同相输入端通过电阻R18、R19与电子束流控制单元(6)的公共端相接；运算放大器IC4的反相输入端与其输出端相接，运算放大器IC4的输出端经电阻R20接至运算放大器IC6的反相输入端；运算放大器IC5的反相输入端与其输出端相接，运算放大器IC5的输出端经电阻R21接至运算放大器IC6的同相输入端； 运算放大器IC6的同相输入端经电阻R22与电子束流控制单元(6)的公共端相接；电阻R23的两端分别接在运算放大器IC6的反相输入端与输出端；运算放大器IC6的输出经电阻R24接至运算放大器IC7的同相输入端；运算放大器IC7的同相输入端经电阻R25与电子束流控制单元(6)的公共端相接。
5.根据权利要求1 3中任意一项所述的电子束焊机一枪多束焊接控制装置，其特征在于:所述电子束流控制单元(6)包括高压隔离变压器BI，第二整流滤波电路ZL2，第三整流滤波电路ZL3，电子管T8，P型三极管17，运算放大器IC4 IC7，光电转换三极管T5和T6，电阻R18 R30，压敏电阻Ryl,电容C4 ;其中 高压隔离变压器BI的初级绕组接外部交流电，其次级有4个绕组；第一绕组①和第二绕组②串联后接至第二整流滤波电路ZL2的交流输入端，第二整流滤波电路ZL2的输出公共端形成电子束流控制单元(6)的公共端，第二整流滤波电路ZL2的输出端正极+V2和负极-V2分别连接运算放大器IC4 IC7的正负电源端作为运算放大器IC4 IC7的工作电源；第三绕组③的两端分别接至电子管T8灯丝的两端；第四绕组④接至第三整流滤波电路ZL3的交流输入端，第三整流滤波电路ZL3的输出端正极与电子束流控制单元(6)的公共端相接，第三整流滤波电路ZL3的输出端负极-V3经电阻R29接至电子管T8的栅极； 光电转换三极管T5和T6的集电极与第二整流滤波电路ZL2的输出端正极+V2相接；光电转换三极管T5的发射极接至运算放大器IC4的同相输入端，光电转换三极管T6的发射极接至运算放大器IC5的同相输入端；运算放大器IC4、IC5的同相输入端分别通过电阻R18、R19与电子束流控制单元(6)的公共端相接；运算放大器IC4的反相输入端与其输出端相接，运算放大器IC4的输出端经电阻R20接至IC6的反相输入端；运算放大器IC5的反相输入端与其输出端相接， 运算放大器IC5的输出端经电阻R21接至运算放大器IC6的同相输入端； 运算放大器IC6的同相输入端经电阻R22与电子束流控制单元(6)的公共端相接；电阻R23的两端分别接至运算放大器IC6的反相输入端与输出端；运算放大器IC6的输出经电阻R24接至运算放大器IC7的同相输入端；运算放大器IC7的同相输入端经电阻R25与电子束流控制单元(6)的公共端相接； 电阻R30的一端连接电子枪的阴极(12)、加速电压取样电路的高压端和电子管T8的阳极，电阻R30的另一端连接电子枪的聚束极(12)、第一电子束流取样电阻(7)的一端、电子管T8灯丝的一端和电子束流控制单元(6)的公共端；压敏电阻Ryl并接在电阻R30的两端；加速电压取样电路的另一端接地；第一电子束流取样电阻(7)的另一端接电子枪的加速电源的负极，第一电子束流取样电阻(7)上产生的第一电子束流取样信号Uel经电阻R26送入运算放大器IC7的反相输入端；电阻R27与电容C4并联后两端分别接至运算放大器IC7的反相输入端和输出端；运算放大器IC7的输出端经电阻R28接至P型三极管T7的基极，P型三极管T7的发射极与电子束流控制单元(6)的公共端相接，P型三极管T7的集电极连接电子管T8的栅极。
专利摘要本实用新型公开一种电子束焊机一枪多束焊接控制装置，主要由中央控制器、偏扫驱动电源、偏扫绕组、光纤驱动电源、光纤、电子束流控制单元、第一电子束流取样电阻和第二电子束流取样电阻组成。本实用新型能够在高压端实现电子束流闭环控制，调节速度快；采用光纤传递信号，同时实现高压绝缘隔离；采用两路模拟光纤，以差模形式传递信号，有利消除收发器件性能改变形成的共模干扰；高低压两端同时对电子束流取样，由中央控制器矫正电子束流控制系统的非线性及其工作点的漂移；消除一枪多束焊接过程，电子束在不同点间移动留下的多余的扫描痕迹。
文档编号B23K15/02GK203156225SQ20132012468
公开日2013年8月28日 申请日期2013年3月19日 优先权日2013年3月19日
发明者黄小东, 韦寿祺, 陆思恒, 郭华艳, 王伟, 蒋思远, 陆苇, 黄海, 黄地送 申请人:桂林狮达机电技术工程有限公司