自动化焊接系统的引弧方法与流程

本发明属于工业自动化领域，尤其涉及一种自动化焊接系统的引弧方法。

背景技术：

在自动化焊接系统中，引弧的成功率往往不高。这是由于高频起弧对钨极和工件之间的高度要求较高，钨极若相对工件较高，则引弧较难成功，钨极若相对工件较低，则又会影响到焊接工艺，甚至钨极还会容易触碰到工件，因此，通常需要多次调整钨极和工件之间的位置才能引弧成功。另外高频引弧对保护气体的要求比较高，在进行钨极氩弧焊时，需使用氩气或者氩加氢对钨极以及工件进行焊接保护，而使用氩加氢作为保护气时，高频引弧的成功率会大大降低。

另外，钨极氩弧焊时,提升引弧的过程中也会存在一些问题，在钨极和工件相接触并短路的过程中，若短路电流较大会使钨极烧损严重，若操作不当，钨极会进入焊缝中并引起夹钨,导致焊缝的材质不纯。

因此，必须设计一种可适用于氩弧焊的自动化焊接系统的引弧方法。

技术实现要素：

为解决上述问题之一，本发明提供了一种自动化焊接系统的引弧方法，所述自动化焊接系统包括用以焊接对接工件的焊枪、对焊枪提供电压及电流的焊接电源，所述焊枪上安装有钨极，所述方法包括：连接焊枪至焊接电源负极，连接工件至焊接电源正极；调整钨极和对接工件的位置，使两者之间相互间隔；控制钨极朝对接工件的方向移动，并同时对钨极和对接工件之间的电压进行采样；当采样电压下降至停止电压v1时，停止钨极的移动；对焊接电源施加引弧模拟量电压v2，使得钨极和对接工件之间形成引弧电流i1；移动钨极使得钨极逐渐离开对接工件以拉长电弧；对焊接电源施加焊接模拟量电压v3，使得钨极和对接工件之间形成焊接电流i2，并开始焊接。

作为本发明的进一步改进，所述自动化焊接系统包括用于固定焊枪的弧长滑架，所述弧长滑架带动焊枪进行移动。

作为本发明的进一步改进，所述钨极在移动过程中均以匀速进行。

作为本发明的进一步改进，所述步骤“控制钨极朝对接工件的方向移动”包括：控制弧长滑架带动钨极以速度θ移动，0＜θ＜100mm/min。

作为本发明的进一步改进，所述步骤“调整钨极和对接工件的位置，使两者之间相互间隔”具体包括：将钨极放置在对接工件的正上方，并相互间隔；步骤“控制钨极朝对接工件的方向移动”即为控制钨极向下移动；步骤“移动钨极使得钨极逐渐离开对接工件”即为控制钨极向上移动。

作为本发明的进一步改进，所述自动化焊接系统还包括采样电路，所述采用电路的正极连接所述工件，所述采用电路的负极连接焊枪，采样电路输出采样电压。

作为本发明的进一步改进，所述步骤“当采样电压下降至停止电压v1时，停止钨极的移动”中，0＜v1＜1v。

作为本发明的进一步改进，所述自动化焊接系统包括可编程控制器，所述步骤“对焊接电源施加引弧模拟量电压v2，使得钨极和对接工件之间形成引弧电流i1”具体包括：所述可编程控制器确认使得电弧建立的最小电流，并记为引弧电流i1；所述可编程控制器计算并获得焊接电源输出引弧电流i1时所需的引弧模拟量电压v2；所述可编程控制器将引弧模拟量电压v2的数值输出给焊接电源；焊接电源输出引弧电流i1。

作为本发明的进一步改进，所述自动化焊接系统包括可编程控制器，所述步骤“对焊接电源施加焊接模拟量电压v3，使得钨极和对接工件之间形成焊接电流i2”具体包括：

所述可编程控制器确认可进行焊接的电流大小，并记为焊接电流i2；

所述可编程控制器计算并获得焊接电源输出焊接电流i2时所需的焊接模拟量电压v3；

所述可编程控制器将焊接模拟量电压v3的数值输出给焊接电源；

焊接电源输出焊接电流i2。

作为本发明的进一步改进，所述步骤“焊接电源输出引弧电流i1”和步骤“移动钨极使得钨极逐渐离开对接工件”之间包括：检测到钨极和工件之间形成有电流或电流达到i1；判断引弧成功；将引弧成功信号发送给可编程控制器；可编程控制器对钨极进行控制。

有益效果：本发明通过对钨极和对接工件之间的电压采样判断钨极和对接工件是否接触并进行引弧，并且也继续判断引弧电流的形成来判断引弧是否成功，从而完全实现引弧的自动化控制，不需要人工进行操作和判断，提高了引弧的成功率，也使得焊缝更加精细，提高了氩弧焊的稳定性。

附图说明

图1是本发明自动化焊接系统的引弧方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明揭示了一种自动化焊接系统的引弧方法，所述自动化焊接系统包括用以焊接对接工件的焊枪、对焊枪提供电压及电流的焊接电源，所述焊枪上安装有钨极。

通常的，在自动化焊接的过程中，为了提高引弧成功率，因此都需要一定的引弧方法，引弧的方式通常有两种：接触式引弧和非接触式引弧。接触引弧又分为三个阶段：短路、分离和燃弧，即钨极和工件先接至电源两极，钨极先与工件接触造成短路，然后抬升，电弧就在钨极和工件之间形成。这种接触式引弧的控制对焊工的操作要求非常高，也因为其难度系数高，因此也通常应用于手工焊或手工机器相结合的领域中，而不在钨极氩弧焊领域中使用。

因此，本发明是一种可用于氩弧焊的自动化焊接系统的引弧方法，具体的，所述方法包括：

连接焊枪至焊接电源负极，连接工件至焊接电源正极；

调整钨极和对接工件的位置，使两者之间相互间隔；

控制钨极朝对接工件的方向移动，并同时对钨极和堆积工件之间的电压进行采样；

当采样电压下降至停止电压v1时，停止钨极的移动；

对焊接电源施加引弧模拟量电压v2，使得钨极和对接工件之间形成引弧电流i1；

移动钨极使得钨极逐渐离开对接工件以拉长电弧；

对焊接电源施加焊接模拟量电压v3，使得钨极和对接工件之间形成焊接电流i2，并开始焊接。

因此，通过对钨极和对接工件之间的电压进行采样，则可以清楚的判断出钨极和对接工件相接触即钨极和对接工件之间短路的时机，并立即对钨极进行操作以使得钨极稍微远离工件，且加大电压以形成电弧。从而，通过电压的反馈改变钨极的状态，以在氩弧焊上也能形成精密的非接触式的自动化焊接，形成的焊缝更加精细好看，也提升了引弧的成功率，杜绝了手工焊过程中的危险因素。

所述自动化焊接系统包括用于固定焊枪的弧长滑架，所述弧长滑架带动焊枪进行移动。所述焊枪固定在弧长滑架上，因而钨极也相当于固定在弧长滑架上，弧长滑架可带动钨极准确的进行移动。在步骤“调整钨极和对接工件的位置，使两者之间相互间隔”时，采用弧长滑架将钨极尽可能的靠近工件，但是仍然不相接触。弧长滑架对速度和距离的把控都非常精准，可进一步提高整个系统的稳定性及焊接方法的安全性。

如上述所述，所述弧长滑架可带动钨极在移动过程中均以匀速进行，则步骤“控制钨极朝对接工件的方向移动”包括：控制弧长滑架带动钨极以速度θ移动，0＜θ＜100mm/min。可见，该速度是非常的慢，由于钨极和对接工件之间的距离本身就不大，因此该速度也必须非常的小，才能防止钨极立马与对接工件接触而导致钨极一下子进入焊缝引起夹钨造成缺陷。

而在引弧的过程中，需要“移动钨极使得钨极逐渐离开对接工件以拉长电弧”，这一步骤中弧长滑架的速度也不易过快，其速率与钨极靠近对接工件时的速率类似，但是方向相反。引弧的过程中，若钨极移动的过快则也会容易导致引弧不成功。

具体地，所述钨极通常放置在对接工件的正上方，从而，所述步骤“调整钨极和对接工件的位置，使两者之间相互间隔”具体包括：将钨极放置在对接工件的正上方，并相互间隔。而步骤“控制钨极朝对接工件的方向移动”即为控制钨极向下移动，步骤“移动钨极使得钨极逐渐离开对接工件”即为控制钨极向上移动。当然，这也是为了提高引弧率，改善操作空间。或者，所述钨极和对接工件的相对位置采用其他放置方法，则在操作空间允许的范围下，也均可达到本发明的目的。

如上述所述，在上述步骤中需要实时对钨极和工件之间的电压进行监控采样，所述采样电路的正极连接所述工件，所述采样电路的负极连接焊枪，采样电路输出采样电压至可编程控制器。具体的，采样电路的正极连接至钨极，主要对钨极和工件之间的电压进行采样，判断两者相接触的时机。

具体的，所述步骤“当采样电压下降至停止电压v1时，停止钨极的移动”中，0＜v1＜1v。即，当采样电压下降至v1时，即判断钨极和工件相互接触，而在本实施方式中，由于考虑到工件及钨极本身的电阻影响，因此该停止电压v1也不仅仅为0，而是即为1v以下，具体的，可根据实际情况进行计算。

当然，为了实现上述自动化焊接，则本实施方式中的自动化焊接系统包括有可编程控制器以作为控制装置。可编程控制器又称为plc，是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。plc及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

因此，本实施方式的自动化焊接系统中采用可编程控制器对上述弧长滑架、焊接电源、采样电路等进行控制和监控，并进行数据的汇总和判断，以保证整个自动化焊接系统的稳定工作。

具体的，所述步骤“对焊接电源施加引弧模拟量电压v2，使得钨极和对接工件之间形成引弧电流i1”具体包括：

所述可编程控制器确认使得电弧建立的最小电流，并记为引弧电流i1；

所述可编程控制器计算并获得焊接电源输出引弧电流i1时所需的引弧模拟量电压v2；

所述可编程控制器将引弧模拟量电压v2的数值输出给焊接电源；

焊接电源输出引弧电流i1。

如上述所述，所述可编程控制器先对可形成电弧的电流进行计算判断，确定为引弧电流i1后，再对可形成该引弧电流i1的引弧模拟量电压v2进行计算，在控制焊接电源输出该引弧模拟量电压v2。当然，所述引弧模拟量电压v2的值必然大于所述停止电压v1。且在本实施方式中，i1为10a。

另外，所述可编程控制器也可对焊接的电流进行计算预先的计算判断，具体的，所述步骤“对焊接电源施加焊接模拟量电压v3，使得钨极和对接工件之间形成焊接电流i2”具体包括：所述可编程控制器确认可进行焊接的电流大小，并记为焊接电流i2；所述可编程控制器计算并获得焊接电源输出焊接电流i2时所需的焊接模拟量电压v3；所述可编程控制器将焊接模拟量电压v3的数值输出给焊接电源；焊接电源输出焊接电流i2。

当然，所述可编程控制器在引弧过程中也继续对采样电路、焊接电源进行控制。具体的，上述步骤“焊接电源输出引弧电流i1”和步骤“移动钨极使得钨极逐渐离开对接工件”之间包括：

检测到钨极和工件之间形成有电流或电流达到i1；

判断引弧成功；

将引弧成功信号发送给可编程控制器；

可编程控制器对钨极进行控制。

采样电源实时对钨极和工件之间的电流进行监测，若钨极和工件之间形成有电流或电流达到i1则即可判断为引弧成功。可编程控制器则对钨极进行控制，在接下来的步骤中，则通过控制弧长滑架拉开电弧进行焊接。当然，同时控制焊接电源继续提高电压达到焊接模拟量电压v3，并且钨极和对接工件之间形成焊接电流i2。当然，焊接模拟量电压v3也大于引弧模拟量电压v2，焊接电流i2也大于引弧电流i1。

综上所述，本发明中的自动化焊接系统通过采用可编程控制器对弧长滑架、焊接电源、采样电路的进一步控制，可提高自动化焊接系统的稳定性，并且采用非接触式引弧方法，提高氩弧焊的引弧成功率以及焊缝质量。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。