逆变焊接设备及其控制方法

文档序号:3116870阅读:141来源:国知局
逆变焊接设备及其控制方法
【专利摘要】本发明提供一种逆变焊接设备及其控制方法。所述逆变焊接设备包括逆变焊接电源,其特征在于,所述逆变焊接电源包括:设定单元,其用于设定燃弧时间和停弧时间;以及控制单元,其用于所述燃弧时间和停弧时间,控制反复进行燃弧操作和熄弧操作。本发明能够根据设定的燃弧时间和停弧时间自动反复进行燃弧、熄弧操作,从而能够提高焊接效率,保证焊接质量。
【专利说明】逆变焊接设备及其控制方法
[【技术领域】]
[0001]本发明涉及气体保护焊接领域,尤其涉及一种具有断弧焊功能的逆变焊接设备。
[【背景技术】]
[0002]随着焊接技术的不断发展,焊接的方式也多种多样:普通焊接、收弧焊接、收弧反复焊接、点焊等。在气体保护焊接领域,在单面焊双面成型操作的打底焊或间隙比较大时的焊接过程中新兴了一种焊接方式:断弧焊。该焊接方式区别于点焊、收弧焊接等方式,该焊接方式的最大优点是能够很好的控制熔池的温度。
[0003]断弧焊又称反复熄弧法,它是利用电弧引燃和熄灭来控制熔池的温度,从而控制熔池的形状和位置,来实现焊接。断弧焊的热影响区较小,与连弧焊接相比,工件变形小。其能够杜绝在立焊过程中,由于重力原因引起的铁水下流现象。此外断弧焊还能够解决在薄板焊接过程中,母材全部融化而烧穿的现象。
[0004]目前,断弧焊主要还是靠每个焊工手动操作焊枪(反复合枪、松枪),来实现断弧焊的燃弧和熄弧,因此操作过于繁琐,焊接效率较低。此外,由于每次对燃弧和停弧时间的把握难度高、一致性较难控制,因此经验不足的焊工所焊接的焊缝成形效果较差,即焊接质量会因焊工的技术的差异而差别极大。另外,断弧焊中的燃弧、熄弧主要靠合枪、松枪操作,由于在断弧焊过程中需要反复的引燃和熄灭,因此焊工需要反复合枪、松枪,从而使得操作繁琐。
[0005]此外,由于逆变焊接电源通常在出厂时已经预置了 “冷引弧能量”(通常是指焊接电源接通电源开关后,首次进行引弧时CPU300控制IGBT实现最佳引弧的导通角度),因此每次焊工重新合枪时,逆变焊接电源都根据“冷引弧能量”进行引弧。但是由于断弧焊方式下,松枪与合枪之间的间隔时间很短,因此焊丝仍然处于高温状态,如果还是采用“冷引弧能量”,则会发生弓I弧能量过高而导致焊丝崩断的现象。
[
【发明内容】
]
[技术问题]
[0006]本发明旨在针对现有技术中的问题,提供一种逆变焊接设备,其能够提高焊接效率、保证焊接质量。
[解决方案]
本发明提供一种逆变焊接设备,包括逆变焊接电源,其特征在于:所述逆变焊接电源包括:设定单元,其用于设定燃弧时间和停弧时间;以及控制单元,其用于根据所述燃弧时间和停弧时间,控制反复进行燃弧操作和熄弧操作。
[发明有益效果]
[0007]本发明通过针对每个焊件设定最优的燃弧时间和停弧时间,逆变焊接设备能够根据设定的燃弧时间和停弧时间自动反复进行燃弧、熄弧操作,从而能够提高焊接效率,保证
焊接质量。[【专利附图】

【附图说明】]
[0008]图1是本发明第一实施例的逆变焊接设备的硬件结构框图;
图2是本发明第一实施例的逆变焊接设备的工作主流程图;
图3是本发明第一实施例的逆变焊接设备停止焊接的工作流程图;
图4是本发明第二实施例的逆变焊接设备停止焊接的工作流程图;以及 图5是本发明的第三实施例的逆变焊接设备的工作主流程图。
[【具体实施方式】]
[0009]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行说明。
[第一实施例]
[0010]下面参照图1描述本发明第一实施例的逆变焊接设备的结构。
[0011]如图1所示,本发明的逆变焊接设备包括:逆变焊接电源200和送丝机100。
[0012]送丝机100包括:送丝单元101、操作旋钮102、焊枪103等。在送丝机100上还设置有气阀104。送丝单元101例如包括:送丝电机(未示出)、焊丝固定盘(未示出)等,其用于输送焊丝。操作旋钮102用于进行焊接电压、焊接电流设定。焊枪103用于执行焊接操作,其设置有焊枪开关。气阀104用于实现保护气体输送管路的开、关。
[0013]逆变焊接电源200包括:供电单元201、控制装置202、显示单元203、操作单元204、主回路单元205。供电单元201用于为整个焊接设备(包括焊接电源200和送丝机100)进行供电。控制装置202分别与显示单元203 (例如LED数码管)、操作单元204、主回路单元205连接。显示单元203用于显示焊接参数,例如焊接电流、焊接电压等。操作单元204(例如按键)用于进行各种模式选择(点焊、断弧焊)和参数设定(设定气体、丝径等)。主回路单元205的输出分别与母材、焊丝连接。
[0014]控制装置202用于对整个逆变焊接设备进行控制,包括:送丝机的送丝速度、送丝时间,显示单元203的显示,主回路单元205的输出电压、输出电流等。控制装置202还与气阀104电连接,用于控制气阀104的开闭。此外,控制装置202还与焊枪开关电连接,用于检测焊枪的开、关状态。
[0015]控制装置202 包括:CPU300、RAM301、FLASH (闪存)302。CPU300 与 RAM301 和FLASH302连接。RAM为易失性存储器,其用作CPU300的临时工作区。FLASH302为非易失性存储器,其存储有工作数据以及运行程序。在本实施例中,将FLASH作为非易失性存器,但是本发明不限于此,可以采用如11(闪存)等作为非易失性存储器。此外,考虑到工作效率,优选采用将CPU、RAM和FLASH、定时计数器电路、各种I/O接口集成在一起的MCU (微控制器单元)芯片,例如TI (德州仪器)的高速芯片。
[0016]但是考虑到MCU芯片中FLASH的容量较小,并且运行程序占据了其绝大部分的空间,因此在控制装置202中,CPU300还通过外部总线连接有外部存储器303。在本实施例中,采用E2PROM作为外部存储器303,其用于存储一些焊接参数,例如:焊接通道(焊接规范)、微调信息等。
[0017]控制装置202还包括:IGBT (绝缘栅双极型晶体管)、IGBT驱动电路等(未示出)。CPU300通过IGBT驱动电路与IGBT连接。IGBT与主回路单元205电连接。[0018]以上,描述了逆变焊接设备的一般结构。由于逆变焊接设备的其他硬件结构已经众所周知,在此不再进行更详细的描述。
[0019]本发明主要是对逆变焊接设备运行的程序的改进。本发明可以通过CPU300将与下述流程图相对应的程序从FLASH302以及E2PROM中加载到RAM301中运行来实现。
[0020]图2是本发明第一实施例的逆变焊接设备的工作主流程图。
[0021]在接通焊接电源的电源开关后,图2所示的流程图开始。
[0022]如图2所示,首先,在步骤S400中,CPU300进行设备初始化。
[0023]接着,在步骤S401中,用户通过操作单元204以及操作旋钮进行的各种焊接参数设定。例如模式选择(例如点焊或者断弧焊)、焊接电压、焊接电流、丝径、气体等。
[0024]需要注意的是,本发明与以往的逆变焊接电源不同,提供了断弧焊功能的选择,并且在选择断弧焊功能的情况下,除了其他焊接模式(例如点焊)中常规的焊接参数以外,用户还需要设定燃弧时间、停弧时间这两个特定参数。
[0025]在本发明中,“燃弧时间”是指从引弧时序结束到回烧时序开始之间的时间段。“停弧时间”是指从回烧时序结束到下一次引弧时序开始之间的时间段。
[0026]在本实施例中,假定用户通过操作单元204选择了断弧焊模式(第一焊接模式),并设定了燃弧时间和停弧时间。
[0027]接着,在步骤S402中,CPU300在将所设定的燃弧时间和停弧时间读取到RAM301的同时,还将其存储在存储单元(在本实施例中,为E2PROM)。
[0028]需要注意的是,CPU300将设定的燃弧时间和停弧时间存储在存储单元的步骤不是必须的,其仅是为了下次开机时,无需重复设定。
[0029]接着,在步骤S403中,CPU300确定用户是否按下焊枪开关(开关闭合)。具体来说,当焊枪开关按下时,CPU300检测到焊枪开关信号由0(低电平)变为1(高电平)。当CPU300确定用户按下焊枪开关时(步骤S403:是),即CPU300检测到焊枪开关信号由0(低电平)变为1(高电平),处理进入步骤S404。反之,CPU300继续检测焊枪开关信号。
[0030]在步骤S404中,CPU300控制开启气阀104,并进行引弧阶段(时序)的操作。
[0031]在引弧完成后,处理进入步骤S405。在步骤S405中,CPU300控制主回路单元205来进行实际焊接,同时进行计时。
[0032]接着,当计时到达设定的燃弧时间时,处理进入步骤S406。在步骤S406中,CPU300控制进行回烧阶段(回烧时序)的操作。
[0033]在回烧阶段结束后,处理进入步骤S407。在步骤S407中,CPU300控制主回路单元205停止输出,同时进行计时。
[0034]当计时到达设定的停弧时间时,处理返回步骤S404,再次进行引弧操作。
[0035]通过预先在逆变焊接电源中设定最佳的燃弧时间和停弧时间,克服了现有的逆变焊变电源完全依靠焊工手动开、关焊枪进行断弧焊的缺点,提高了焊接效率。
[0036]另外,现有的逆变焊接电源,在焊工松开焊枪开关时,控制气阀关闭,在焊工按下焊枪开关时,控制气阀104开启。这样一来,在断弧焊方式下,气阀会反复开启、关闭,大大减少了气阀的使用寿命。因此,在本实施例中,作为优选,在停弧时间期间,CPU300控制气阀104始终开启。即在步骤S407中,CPU300控制气阀始终保持开启状态。
[0037]需要注意的是,在第一实施例中,假定焊枪开关在整个程序运行过程中始终保持接通状态。图3示出了逆变焊接设备停止焊接的工作流程图。
[0038]在图2的步骤S403中的“是”的情况下,图3所示的处理开始。
[0039]首先在步骤S500中,CPU300判断焊枪开关是否断开,即用户是否松开焊枪开关。当焊枪开关松开(断开)时,CPU300检测到焊枪开关信号由1(高电平)变为0(低电平),否则焊枪开关信号始终为I。
[0040]在CPU300确定焊枪开关断开时(步骤S500:是),处理进入步骤S501。在步骤S501中,CPU300确定当前是否检测到焊接电流。如果CPU300确定当前未检测到焊接电流(步骤S501:否),例如当前处于停弧待机状态,则进入步骤S503,停止输出并结束处理。反之,如果检测到焊接电流(步骤S501:是),则处理进入步骤S502,CPU300控制进行回烧阶段(回烧时序)的操作。之后,在步骤S503中,停止输出并结束处理。
[0041]在CPU300确定焊枪开关未断开时(步骤S500:否),即用户始终未松开焊枪开关,则CPU300返回步骤S500,继续再一次检测判断。
[0042]需要注意的是图3的处理的优先级高于图2的处理。即在图2所示的主焊接程序的执行过程中,例如在燃弧过程中或者在停弧过程中的任意时刻,只要CPU300检测到焊枪开关松开,就停止图2的处理,进入图3的步骤S501。
[第二实施例]
[0043]下面参照图4,描述本发明的第二实施例。
[0044]第二实施例与第一实施例基本相同,因此,将与第一实施例相同的部分给予相同的标号。在第二实施例中,焊接的主流程与图2相同,在此不再重复描述。以下,仅描述二者的不同之处。二者的不同之处在于:在第二实施例中,用户无需始终按下焊枪开关,即在松开焊枪开关的情况下,依然能够自动进行定时燃弧和定时停弧。
[0045]在图2的步骤S402中的“是”的情况下,图4所示的处理开始。
[0046]如图4所示,在步骤S600中,CPU300判断焊枪开关是否再次接通,即用户首次按下焊枪开关(从断开转换为闭合)之后,是否存在松开又按下(从断开转换为闭合)的动作。具体来说,检测焊枪开关信号是否再次由0(低电平)变为1(高电平)。当CPU300确定焊枪开关再次接通时(步骤S600:是),则处理进入步骤S501。
[0047]在步骤S501中,CPU300确定当前是否检测到焊接电流。如果CPU300确定当前未检测到焊接电流(步骤S501:否),例如当前处于停弧待机状态,则进入步骤S503,停止输出并结束处理。反之,如果检测到焊接电流(步骤S501:是),则处理进入步骤S502,CPU300控制进行回烧阶段(回烧时序)的操作。之后,在步骤S503中,停止输出并结束处理。
[0048]反之,在CPU300确定焊枪开关未再次接通时(步骤S600:否),即用户未松开焊枪开关或者松开后未再次按下焊枪开关,CPU300返回步骤S600,继续再一次检测判断。
[0049]通过第二实施例的方案,用户在首次按下焊枪开关之后,无论是持续保持焊枪开关的接通状态还是松开焊枪开关,图2所示的焊接主程序依然运行,即反复进行引弧、燃弧、停弧。用户想要停止焊接时只需要再次按下焊枪开关即可,从而在提高工作效率的同时,避免了用户的误操作。
[第三实施例]
[0050]下面参照图5,描述本发明的第三实施例。
[0051]第三实施例是对第一实施例和第二实施例中焊接主流程的进一步改进。在此,将与第一实施例相同的部分给予相同的标号,并且不再重复描述。以下仅描述第三实施例的不同之处。
[0052]如图5所示,在步骤S401中,用户通过操作单元204以及操作旋钮102进行的各种焊接参数设定,其中除了设定燃弧时间和停弧时间以外,还设定热引弧能量。在本发明中,“热引弧能量”是相对于预置在逆变焊接电源的存储单元中的“冷引弧能量”的参数。在进行设定时,可以设定为“冷引弧能量”的预定比例p(0%< P < 100%)。
[0053]在步骤S401的设定之后,进行步骤S402。在步骤S402中,CPU300读取各种焊接参数,并将燃弧时间、停弧时间以及热引弧能量存储在存储单元(E2PROM)中。之后进入步骤S403至S407。在步骤S404的引弧过程中,使用冷引弧能量进行引弧操作。
[0054]在步骤S407的计时到达设定的停弧时间时,处理进入步骤S408。在步骤S408中,进行再次引弧操作,在此次的引弧操作过程中,使用热引弧能量进行引弧操作。之后,处理进入步骤S405。
[0055]在第三实施例中,考虑到断弧焊过程中停弧时间短,此时焊丝与母材温度较高的特性,因此设定较小的引弧能量即可实现最佳的引弧,从而避免了现有逆变焊接电源引弧能量不变的缺点。
[0056]另外,如果停弧时间长,焊丝与母材的温度降低到一定程度,此时不适用热引弧能量。因此可以设定冷引弧能量与热引弧能量转换的时间限值,例如可以设定停弧时间限值为3秒,如果停弧时间超过3秒则在下次引弧阶段使用冷引弧能量,反之,则在下次引弧阶段使用热引弧能量。
[0057]以上,已参照详细或特定的实施方式,对本发明进行了说明,但本领域技术人员理解:可以在不脱离本发明的思想与范围的前提下进行各种变更及修正。
[工业实用性]
[0058]本发明可以应用到现有的逆变焊接设备,使其具备断弧焊功能,从而能够提高焊接效率,保证焊接质量。
【权利要求】
1.一种逆变焊接设备,包括逆变焊接电源,其特征在于: 所述逆变焊接电源包括: 设定单元,其用于设定燃弧时间和停弧时间;以及 控制单元,其用于根据所述燃弧时间和停弧时间,控制反复进行燃弧操作和熄弧操作。
2.如权利要求1的逆变焊接设备,其特征在于: 所述逆变焊接电源还包括存储单元,所述存储单元用于存储所述燃弧时间和所述停弧时间。
3.如权利要求1或2所述的逆变焊接设备,其还包括焊枪开关,所述焊枪开关与所述控制单元电连接,其特征在于: 所述逆变焊接电源还包括:第一确定单元,其用于确定所述焊枪开关的状态; 其中,在所述第一确定单元确定所述焊枪开关始终保持闭合的情况下,所述控制单元反复进行所述燃弧操作和所述熄弧操作。 [权利要求3]如权利要求1或2所述的逆变焊接设备,其还包括焊枪开关,所述焊枪开关与所述控制单元电连接,其特征在于: 所述逆变焊接电源还包括:第一确定单元,其用于确定所述焊枪开关的状态; 其中,在所述第一确定单元确定在所述焊枪开关首次由断开转换为闭合之后再次由断开转换为闭合之前,所述控制单元反复进行所述燃弧操作和所述熄弧操作。
4.如权利要求1或2所述的逆变焊接设备,其还包括气阀,所述气阀与所述控制单元电连接; 其中,在所述停弧时间期间,所述控制单元控制所述气阀始终开启。
5.如权利要求2所述的逆变焊接设备,其特征在于:在所述存储单元中存储有冷引弧能量,所述设定单元还设定热引弧能量,所述热引弧能量小于所述冷引弧能量; 其中,在所述停弧时间小于预定阈值的情况下,在下次引弧操作中使用所述热引弧能量进行引弧。
6.一种逆变焊接设备的控制方法,所述逆变焊接设备包括逆变焊接电源,所述控制方法包括如下步骤: 在所述逆变焊接电源侧,设定燃弧时间和停弧时间,以及 根据所述燃弧时间和所述停弧时间,控制反复进行燃弧操作和熄弧操作。
【文档编号】B23K9/16GK103990892SQ201410221784
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月23日 优先权日:2014年5月23日
【发明者】何双旺, 苏宪东 申请人:唐山松下产业机器有限公司
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