专利名称：全自动钢筋横向、竖向、手弧三用焊接机的制作方法
技术领域：
全自动钢筋横向、竖向、手弧三用焊接机包括自动控制装置和横向、竖向钢筋夹具。与普通交流弧焊机配套使用，属于钢筋自动焊接领域。主要应用于建筑现场钢筋的横向、竖向对焊。
目前国内生产的钢筋电渣压焊机自动控制装置，它包括电渣压焊机控制箱和机械夹具，应用于建筑现场钢筋的竖向焊接。其控制箱采用定值控制环节控制电弧电压和渣池电压，采用数字电路控制焊接时间，缺点有五(1)该自动控制装置只限于钢筋的竖向焊接。(2)定值控制环节依靠四个可调电阻来调整造渣、渣池、窗口、回差电压，精度低，调整工艺繁琐，焊接质量受到影响。(3)所使用控制继电器J1－J6容易出现误动作，导致控制系统失灵。(4)焊接电压信号输入无隔离保护，定值控制环节抗干扰能力差，工作不可靠。(5)无断弧检测功能。
本实用新型的目的在于提供一种钢筋横向、竖向、手弧三用焊接装置。该装置抗干扰能力强，可靠性高，调整工艺简单，使用性能稳定，故障率低，并且焊接质量稳定、可靠。
本实用新型主要包括自动控制装置和横向、竖向夹具，所述的自动控制装置为含有抗干扰的CMOS集成电路，该电路由电源、计时电路、自动控制电路及启停升降操纵电路四部分组成，横向竖向夹具由伺服电机、减速机、传动丝杠、导柱、卡头、横向熔槽组成。竖向夹具的上卡头部位装配有钢筋对中性调整的调整装置。自动控制部分的电极的端电压接在分离保护单元上。IC303、IC304为具有滞回特性的比较器，组合逻辑电路由IC309、IC310、IC317、IC318和IC311、IC319、IC320组成。横向竖向部分中的IC321的9脚和IC322的2脚连接一个功能转换开关。焊接机控制电路中还附有允许输入共模信号大、共模抑制高的电压比较器T1隔离变压器和光电转换部分，分别供给单片机和外围部分的浮地与非浮地两种电源。所述的竖向夹具的上卡头部位的对中性调整装置中有一个能够围绕中心旋转的上卡头。自动控制部分中隔离保护采用的是变压器。该焊接机含有组合逻辑电路和具有滞回特性的比较器。
本实用新型自动控制装置分两个实施例。即
图1a(含
图1a1和
图1a2)和
图1b(含
图1b1和
图1b2)。
本实用新型特点
图1a含
图1a1、
图1a2的电路全部采用CMOS集成电路，同时又采取了有效的抗干扰措施，因而该电路工作可靠，具有很强的抗干扰能力，体积小、寿命长、耗电省、同时对断弧采取了特殊处理措施，增加了控制电路、断弧不计时的功能，当V2>50伏时封闭IC202停止计数脉冲的输入。从而保证了焊接质量，该电路由电源、计时电路、自动控制电路及启停升降操纵电路四部分组成，现介绍如下
电源由T1变压器次级得17V交流电，经桥式整流，1C1、1C2、1C3、1C4滤波，再经7812、7912稳压和1C5～1C8滤波后，分别得到＋12V－12V直流电压供整机用电，由T2变压器次级得110V交流电，经桥式整流，1C9滤波得110V直流电供电机M用电。
计时电路50HZ交流电经1D3、1D2限幅切割后触发由IC104、IC105组成的施密特触发器，再经1C10、1R4的微分和由IC106组成的单稳态电路后输出一频率为100HZ，宽度为10毫秒的脉冲做为计时基准脉冲送往分频器IC103。IC103的分频系数为100，由IC103输出的秒脉冲分别送往造渣、渣池、加压计数器的门控电路IC202、IC205和IC210，造渣与渣池的时间由用户根据工艺要求通过BCD码拨盘KBP1－3自行设定。
(1)造渣计时，焊接启动后cr1＝0，IC201开始计时，当计时达到设定时间后，拨盘的公共电极变为高电平“1”，触发器IC203被置1，即a＝1，(a)＝0，由于(a)＝0造渣计时器的输入控制门IC202被封闭，停止造渣，同时使渣池计数器IC206的清零端为低电平(即停止清零开始计数)，由于a＝1，从而打开了渣池计时的输入控制门IC205，从而进入渣池阶段。
(2)渣池计时渣池计时电路结构和工作原理完全和造渣计时电路相同，当渣池过程结束后，IC207触发器被置1，因而打开加压计时(IC209)的输入门IC210，同时IC208为低电平，因而关闭渣池计数输入门IC205，和停止IC209的清零，从而开始加压计时。
(3)加压计时加压阶段的计时器被设计为7秒，当计时时间到后，触发器IC211被置1，IC212＝0，因而关闭IC210，同时使IC406＝1，从而使固态继电器IC405断，停止向主交流接触器J0供电，J0断开，焊机失电，焊接过程结束。
自动控制电路焊接电极的端电压加在隔离变压器T3的初级，T3的输出经桥式整流3C1、3C2滤波得一正的直流电压，该电压与负12伏电源共同作用于分压电阻3R1～3R11上。
(1)造渣阶段控制根据造渣工艺规范要求焊接电压应在30V～40V之间，电压低于30伏应控制夹具上升，电压高于40伏应控制夹具下降。
IC303、IC304是具有滞回特性的比较器，回差为4伏，当焊极电压V～>40伏，分压电阻器K点的电压VK>0，比较器IC304输出为低电平，当V～>32伏时，V1>0，比较器IC303输出为低电平，在造渣阶段，由于(a)＝1，a＝0，故IC309、IC310门开，由IC309、IC310、IC317、IC318和IC311、IC319、IC320组成的组合逻辑电路实现如下功能。
当V～>50伏时，(此时为断弧状态)j 示点电压为正，从而使IC305为低电平即Va＝0，此时将封闭IC202停止计数脉冲的输入，实现断弧不计时，从而保证了焊接质量。
(2)渣池阶段控制进入渣池后(a)＝0，a＝1，IC306，IC308投入工作，IC309、IC311关闭，此时比较器IC301、IC302的输出可控制后续组合逻辑电路工作，其逻辑关系为(根据焊接工艺规范18v<V～<22v)当V～<18v时，n点电压Vn<0，所以 当V～>220V时，m点电压Vm>0伏，所以
当19V<V～<21V时，
(3)加压阶段在此阶段渣池结束，因而IC208＝0；同时加压计时正在工作，所以IC211＝0，从而IC321＝1，该信号一方面使IC314＝0，封闭了IC312、IC315、IC317、IC319使四个比较器的信号不能控制J1、J2的吸合，另一方面，使IC323＝0→IC329＝1→J2吸合→夹具一直下降，使电机堵转给焊接点加压。
上下启停操作(1)启动按下启动按钮，固态继电器IC405得电从而使主交流接触器TO得电，使380V交流电送往焊机，同时使JO－4，JO－5触点闭合，JO－4闭合使固态继电器IC405自保，JO－5闭合使IC407第11脚输出为低电平，第12脚输出为高电平，低电平(即Cr0＝0，Cr1＝0)使分频器IC103、IC201，开始工作，高电平打开IC312、IC315、IC317、IC319，使自动控制电路开始工作。
(2)停止在焊接过程中，如果需要停止焊接，可接通停止按钮，此时固态继电器失电，TO交流接触器释放，停止向焊机送电，同时触点JO－4，JO－5断开，自保断开，同时迫使分频器清零和关闭自动控制电路。
(3)上升在焊接过程未启动时，接下上升按钮→IC402＝1→IC322＝0→IC326＝1→T1吸合→夹具上升。
(4)下降在焊接过程未启动时，按下下降按钮→IC404＝1→IC323＝0→IC329＝1→T2吸合→夹具下降。
图1b含
图1b1和
图1b2的技术特点硬件设计(1)接口设计P0口P2口作为ROM2716的地址数据线。
扩展口(1)时间型需用4个BCD码拨盘，采取2片373实现，口地址设为FDH和FEH，分两次采集，完成对设定时间的采样。
(2)能量型只需输入钢筋直径一个数据，故只需两拨盘，用1片373即可。
启动与停止操作经光电隔离后送入P3.2和P3.3作为外中断源。
P1.0、P1.1口用于输出控制夹具升降的信号。P1.2口用于输出控制主交流接触器的信号，P1.3口用于输出断弧信号。
P1.4－P1.7口用于输入焊极电压信号。
(3)焊接电压变换电路。
焊极电压经T2变压器隔离，整流滤流后与负12伏电源经电阻分压网络送往五个比较器，完成模数变换，再经光电隔离后送往单片机。
本机特点焊机控制电路的工作环境非常恶劣，电磁干扰极端严重，除采用通常的抗干扰措施外还采用了(1)允许输入共模信号大、共模抑制高的电压比较器，实现模数转换；(2)两级隔离，即T1隔离变压器和光电转换电路；(3)两种电源，浮地与非浮地两种电源分别供给单片机和外围电路，因而本机抗干扰能力极强，可在强电磁干扰下安全工作。
为了结合下面实施例对本实用新型详尽描绘，现把文件附图主编号简介如下
图1a1和
图1a2全自动钢筋横向、竖向、手弧三用焊接机控制原理图。
图1b1和
图1b2用单片机控制的原理图。
图2横向夹具总装图。
图3竖向夹具总装图。
图4上卡头部装图。
图5焊接机简图。
实施例详见
图1a至图4。将功能转换开关置于横向位置，把施焊接钢筋按图2所示装夹于熔槽15内，并装夹好引弧钢筋11，可以进行横向钢筋的焊接。
将功能转称开关置于竖向位置，按图3所示装夹好施焊钢筋，可以进行竖向的焊接，若两钢筋不对中，可按图4所示进行对中性调整。
钢筋装夹好，按下启动按钮，固态继电器IC405得电，主交流接触器JO得电，380V交流电送往焊机，同时使JO－4，JO－5触点闭合，JO－4闭合，使固态继电器IC405自保，JO－5闭合使IC407第11脚输出为低电平，第12脚输入为高电压使分频器IC103、IC201开始计时工作，高电平打开IC312、IC315、IC317、IC319，使自动控制电路工作。
计时电路按照造渣、渣池，加压设定的时间自动转换。造渣到达时间后，拨盘公共电极变为高电平“1”，触发器IC203被置1，造渣计时器IC202被封闭，停止造渣，同时由IC206清零端为低电玉打开渣池计时输入控制门IC205进入渣池，渣池结束后(1)功能转换开关在竖向位置，IC207触发器被置1打开加压计时的输入门IC210，开始加压计时，加压计时为7秒，到达时间后，固态继电器IC405断，停止向主交流接触器JO供电，焊机失电，焊接过程结束。(2)功能转换开关在横向位置、开始上升计时至焊接过程结束。
控制电路根据造渣、渣池设定的电压，(造渣30－40V，渣池18－22V)，由组合逻辑电路实现夹具上卡头升降的功能，以满足焊接电压的要求。
使用结果证明，本实用新型性能稳定可靠、使用简单方便、焊接质量完全符合标准要求，而且市场前景广阔，经济效益显(每焊接一个钢筋接头可节约10余元，每台每年按焊接1000个接头计算，年节约资金1亿元)，有巨大推广应用价值。
权利要求1.一种与普通交流弧焊机配套使用的全自动钢筋横向、竖向、手弧三用焊接机，其特征是包括自动控制装置和横向、竖向夹具，所述的自动控制装置为含有抗干扰的CMOS集成电路，该电路由电源、计时电路、自动控制电路及启停升降操纵电路四部分组成，横向竖向夹具由伺服电机、减速机、传动丝杆、导柱、卡头、横向熔槽组成；竖向夹具的上卡头部位装配有钢筋对中性调整的调整装置；自动控制部分的电极的端电压接在隔离保护单元上；IC303、IC304为具有滞回特性的比较器，组合逻辑电路由IC309、IC310、IC317、IC318、和IC311、IC319、IC320组成，焊机控制电路中还附有允许输入共模信号大、共模抑制高的电压比较器、T1隔离变压器和光电转换部分、分别供给单片机和外围部分的浮地与非浮地两种电源。
2.根据权利要求1所述的焊接机，其特征在于所述的竖向夹具的上卡头部位对中性调整装置中有一个能够围绕中心旋转的上卡头。
3.根据权利要求1所述的焊接机，其特征在于全自动控制部分中隔离保护单元采用的是变压器。
4.根据权利要求1所述的焊接机，其特征在于含有组合逻辑电路和具有滞回特性的比较器。
5.根据权利要求1所述的焊接机，其特征在于IC321的9脚和IC322的二脚连接功能转换开关。
6.根据权利要求1所述的焊接机，其特征在于包括一个允许共模信号大、共模抑制高的电压比较器，含有T1隔离变压器和光电转换电路的两级隔离部分以及分别接向单片机和外围部分的浮地与非浮地两种电源。
7.根据权利要求1所述的焊接机，其特征在于焊接机的横向夹具的导柱与熔槽呈垂直关系。
专利摘要全自动钢筋横向、竖向、手弧三用焊接机，包括自动控制装置和横向、竖向钢筋夹具，与普通交流弧焊机配套使用。自控装置为含有抗干扰的CMOS电路，主要由电源计时电路，自动控制电路及启停升降操纵电路组成。属于钢筋自动焊接领域。主要应用于施工现场钢筋的横向、竖向对焊。主要解决了施工现场钢筋的横向焊接以及目前钢筋电渣压焊自动控制装置存在的，抗干扰能力差，无断弧检测功能，调整工艺繁琐故障率高，工作不可靠的问题。
文档编号B23K9/00GK2187514SQ94214988
公开日1995年1月18日 申请日期1994年6月15日 优先权日1994年6月15日
发明者柴景林, 肖奎, 舒伦光 申请人:泰安市泰山机电设备厂