专利名称：直流脉冲氩弧焊机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种焊机，特别是涉及一种直流脉冲氩弧焊机。
以往的逆变式直流脉冲氩弧焊机，在引弧装置上采用高频耦合线圈，增加了引弧电流源，体积大，在弧压检测中只有一道弧压检测，采用稳压管和继电器来实现，不能准确判断焊机工作状态。
本实用新型的目的在于克服其缺点，提供一种体积小，重量轻，效率高，噪声低，电流调节范围大，引弧成功率高，功能全，可靠性高，整机工作在准谐振开关状态的直流脉冲氩弧焊机。
本实用新型直流脉冲氩弧焊机是这样实现的，它包括主回路、驱动电路、保护电路、脉宽调制及反馈放大电路、程控电路，弧压检测电路、引弧装置电路、氩弧焊程序电路和电流控制电路；其连接关系是，主回路输出接保护电路输入、脉宽调制及反馈放大电路输入和弧压检测电路输入，弧压检测电路输出接程控电路输入、氩弧焊程序输入和引弧装置电路输入，引弧装置电路输出接主回路输出，氩弧焊程序输出接引弧装置电路、电流控制电路和脉宽调制及反馈放大电路输入，电流控制电路、程控电路、氩弧焊程序电路和保护电路输出接脉宽调制及反馈放大电路输入，脉宽调制及反馈放大电路输出接驱动电路输入，驱动电路输出接主回路输入；其特征在于主回路由整流桥Q和电容C1构成的整流虑波电路，IGBT管T1～T4、二极管D1～D4、主变压器B1-1、电感L1和C6构成的全桥逆变电路和电感L1、电容C6构成的谐振环节以及由主变压器B1-2、B1-3、二极管D5和D6构成的全波整流电路组成；保护电路由运算放大器U4及其外围元件构成的过流保护、电源过压保护、欠压保护电路，U5及外围元件构成的电源缺相保护电路，温度继电器Jt构成的过热保护电路，以及整流桥Q1的短相保护电路组成；驱动电路由光电耦合器U6～U9及其外围元件组成；反馈放大及脉宽调制电路由运算放大器U1:A和U25，摸拟电子开关U2，脉宽调制控制器U3及其外围电路组成；程控电路由运算放大器U1:B、U1:C和U1:D，以及外围电路组成；弧压检测电路由运算放大器U26:B、U26:C和U26:D及其处围电路组成；引弧装置电路由固态继电器JS1、升压变压器B4、火花塞H、电感L2构成的高频发生器，三极管T6、运算放大器U26:A构成的高频程控电路组成；氩弧焊程序电路由按钮N1、D触发器U11构成的启停电路，U10:C和固态继电器JS2构成保护气控制电路，U12:A和U10:B构成的控制主回路开关电路组成；电流控制电路由U10:D、U14-1和U12:B构成的电流缓升缓降电路、U15、U16和U13:B构成的切换脉冲电流峰值和底值电路、U17构成的控制脉冲频率和占空比电路构成。
本实用新型直流脉冲氩弧焊机的工作过程是，市电三相380V输入本机，经空气开关Z，带动冷却风机FS，通过整流滤波成为高压直流电，加在全桥逆变器两端，通过四支IGBT管T1～T4的轮流开通，转变为交流高频方波，再经高频变压器B1隔离降压，二极管D5、D6全波整流后，形成高频直流脉冲，经电抗器L2滤波，成为直流电，提供焊接电弧。按动启仃钮N1后，焊机接通氩气，将自动接触或高频引弧，一秒钟后电流缓升至调定值，并按调定的脉冲周期及占空比输出脉动电流。再次按动启仃钮N1，焊机将按调定的衰减时间逐步减小电流，最后熄弧。经十秒种切断氩气。
本实用新型直流脉冲氩弧焊机的优点在于体积小、重量轻、效率高、噪声低、在引弧装置电路中省去了高频耦合线圈，将高频直接耦合到电感线圈上，省去了引弧电流源，直接由主回路提供引弧电流，引弧成功率高，电流调节范围大，采用双弧压检测，能准确判定焊机的工作状态，并具有短路防粘功能，工作可靠。
以下结合附图详细说明本实用新型实施例。
图1本实用新型电路框图图2本实用新型主回路电路连接图图3本实用新型保护电路连接图图4本实用新型脉宽调制及反馈放大电路连接图图5本实用新型程控电路连接图图6本实用新型驱动电路连接图图7本实用新型弧压检测电路连接图图8本实用新型引弧装置电路连接图图9本实用新型氩弧焊程序电路连接图
图10本实用新型电流控制连接图本实用新型直流脉冲氩弧焊机其电路包括主回路、驱动电路、保护电路、脉宽调制电路及反馈放大电路、程控电路，弧压检测电路、引弧装置电路、氩弧焊程序电路和电流控制电路；其连接关系是，主回路输出接保护电路输入、脉宽调制及反馈放大电路输入和弧压检测电路输入，弧压检测电路输出接程控电路输入、氩弧焊程序输入和引弧装置电路输入，引弧装置电路输出接主回路输出，氩弧焊程序输出接引弧装置电路、电流控制电路和脉宽调制及反馈放大电路输入，电流控制电路、程控电路、氩弧焊程序电路和保护电路输出接脉宽调制及反馈放大电路输入，脉宽调制及反馈放大电路输出接驱动电路输入，驱动电路输出接主回路输入其中，主回路由整流桥Q，电容C1～C6,IGBT管T1～T4，二极管D1～D4、主变压器原边B1-1、副边B1-2、B1-3，电感L1、L2，互感器B2，分流器FL，二极管D5和D6，电阻R2～R5构成。连接关系是，三相380V交流电经空气开关Z与整流桥Q输入端连接，其中一相拉接冷却风机FS,Q的输出端间接保护电容C1，滤波电容C2，放电电阻R2,R4和C4,C2的正端接T1和T3集电极，D1和D3阴极，C2的负端经B2接T2和T4的发射极、D2和D4的阳极，T1的发射极接T2集电极、D1阳极、D2阴极B1-1一端，B1-1另一端接L1一端，L1另一端经C6接D3阳极和D4阴极、T3发射极和T4集电极，T3和T4的基极分别接5端和7端，其发射极分别接6端和8端，C5和R5串联后接B1-1和L1两端，B1-2的一端接D5阳极，B1-3一端接D6阳极，D5和D6的阴极连接后接FL一端，FL另一端接焊机正输出12端，B1-2的中心抽头接14端和L2一端，L2另一端接接焊机的负输出11端，在D5和D6的两端分另接R6、C7和R3、C3。
保护电路由运算放大器U4(LM324)和U5(TLP521-2)，整流桥Q1，二极管D12～D22，三极管T5，电容C15～C18，电阻R37～38R和R44～R6，温度继电器JT构成。其连接关系是，主回路中B2的9端接D12阳极，D12阴极接R61、R62和R57一端，R62另一端接地和主回路中B2的10端，R61另一端接C18并经R60接U4:A正输入端3脚，R57另一端接C14和R56一端，R56另一端接U4:B正输入端5脚；R59和R58串联后接+15V和地之间，U4:A负输入2脚、R54和R55串联后接+15和地之间，运算放大器U4:A输出端1脚接D13阳极和R63一端，D13阴极接J端，R63另一端接D15阳极，D15、D16阴极R50一端接B端，R50另一端接地。接D14阴极和R51R、52一端，R52另一端接D18、D19、D20阴极，R51另一端接T5基极、U5-2输出集电极6脚，U5-2输出发射极5脚接地，U5-2正输入端3脚接R4B一端，另一端接+15V,U5-2负输入端4脚接C16一端和L端，C16另一端接地。D14阳极接U5-1输出集电极8脚，和R53一端，R53另一端接+15V。U5-1输出发射极7脚接JT一触点，JT另一端接地。U5-1负输入端2脚接Q负输出，U5-1正输入端1脚经R1一端，R1另一端接Q1正输出，Q1三个输入端接380V电源。T5的发射极接地，集电极接D23和D17阴极，D23阳极经R49接+15V,D17阳极接U4:C负输入脚9。D18、D19、D20的阳极分别接U4:B、U4:C、U4:D负输入端7、8、14脚。R46一端接+15V，另一端接U4:C负输入端9脚并经R45接地。R44一端接+15V，另一端接U4:D正输入脚12并经R37接地。U4:C正输入脚10经R47、R38接U4:D负输入脚13,R47与R38连接中端接R64、R65和C17一端，R65和C17另一端接地，R64另一端接D21和D22阴极，D21和D22阳极分别接15V电源。
脉宽调制及反馈放大电路由运算放大器U1(LM324)和U25(μA741)、摸拟电子开关U2(CD4053)、脉宽调制控制器U3(SG3525A)和，二极管D7，电阻R7～R21，电容C9～C12，电位器W1和W2构成。其连接关系是，13端是从FL采来的交流信号(正)，经R7后接U1:A负输入端2脚，其输出端1脚经R8接负输入端2脚和R11一端，R12分压后至U3同相输入端2脚。U1:A正输入端3脚经R9接U2的X端14脚和R10一端，R10另一端接地、13端和R18一端。R17和R18分压，得到一个很小的负信号(-0.5V)接U2的Y0端2脚和X0端12脚，其Y1端1脚和Z端4脚相连，X1端3脚U25输出端6脚，W1一端接+15V，另一端接地，中心头接U2的X0端5脚，该点同时经R21接U25正输入端3脚，U25负输入端2脚经R19接输出端6脚，同时接R20一端，R20另一端接W2一端，U2的C端9脚和B端10脚分别接K、C端。U2的A端11脚接H端接+15V,X1端13脚接I端，Y端15脚接D端，正电源端16脚接+15V，接地端6、7、8脚接地。U3接地端12脚接地，负输入端1脚经R13接补偿端9脚和C9一端，C9另一端接地。U3正电源端13脚、15脚接+15V，输出端11脚经R14到F端，输出端脚14至G端，RT端7脚接R15一端，另一端接U3的CT端5脚和C10一端，C10另一端接地。R16和C11一端接地，R16和C11另一端接U3软启动端8脚和D7阳极，D7阴极接A端。U3保护端10脚接保护电路中的B端。
程控电路由运算放大器U1:B(LM324)、U1:G和U1-D，二极管D8～D11，电阻R22～R36，电容C13和C14构成。其连接关系是，R22一端接-75V电源，经R23、R24、R25分压后，R22和R23连接端接主回路中11端，R23和R24连接点接U1:B正输入端5脚，R24和R25连接点接U1:C正输入端10脚，R26一端接-15V电源，另一端依次连接R27、R28,R27、R26连接点接U1:B负输入端6脚和保护电路中J端，R27和R28连接点接U1:C负输入端9脚。C13和R29串联后一端接U1:B输出端7脚，R29另一端接反馈放大及脉宽调制电中D端。R30一端接U1:B输出端7脚，另一端接反馈放大及脉宽调制电中A端和D9阴极，D9阳极接D10阳极、D11阴极R36一端和反馈放大及脉宽调制电中C端，D11阳极接地，R36另一端接+15V,D10阴极经R31接U1:D输出端14脚、U1:D正输入端12脚经R32接地。U1:D负输入端13脚接C14和R35一端及D8阳极，C14另一端接地，D8阴极和R35另一端接X端和R33一端，R33另一端接U1:C输出端8脚及R34一端，R34另一端接反馈放大及脉宽调制电中K端。
驱动电路由光电耦合器U6～U9(HCPL4504)电阻R66～R81构成。其连接关系是，±15V为四组独立电源。反馈放大及脉宽调制电中F端接U6正输入端2脚和U9负输入端3脚，反馈放大及脉宽调制电中G端接U7负输入端3脚和U8正输入端脚2,U6负输入端3脚接U7正输入端2脚，U8负输入端3脚接U9正输入端2脚。R66一端接U6正电源端8脚，另一端接+15V,R68一端接U6负电源端5脚，另一端接-15V,R67一端接U6输出端6脚和7脚，另一端接R69一端和1端，R69另一端接2端和地。R7D一端接U7正电源端8脚，另一端接+15V,R72一端接U7负电源端5脚，另一端接-15V,R71一端接U7输出端6脚和7脚，另一端接R73一端和主回路中7端，R73另一端接主回路中8端和地。R74一端接U8正电源端8脚，另一端接+15V,R76一端接U8负电源端5脚，另一端接-15V,R75一端接U8输出端6脚和7脚，另一端接R77一端和3端，R77另一端接4端和地。R78一端接U9正电源端8脚，另一端接+15V,R80一端接U9负电源端5脚，另一端接-15V,R79一端接U9输出端6脚和7脚，另一端接R81一端和主回路中5端，R 81另一端接主回路中6端和地。
弧压检测电路由运算放大器U26:B(LM324)、U26:C和U26:D，二极管D28、D29和D30，电阻R193～R201，电容C19构成。其连接关系是，R193～R195串联后接于主回路中14端和12端，R193和R194的连接点接U26:B负输入端6脚和C19一端，C19另一端接地，R195和R194的连接点接U26:C正输入端10脚，R196～R198串联后接于-15V电源和地之间，R1196和R197的连接点接U26:B正输入端5脚，R197和R198的连接点接U26:C负输入端9脚。R199一端接地，另一端接D28、D29阴极和U26:D负输入端13脚，D28的阳极接U26:B负出端7和M端。D29阳极接U26:C输出端8脚和D30阳极，D30阴极接P端。R200和R201串联后接于+15V电源和地之间，连接点接U26:D的正输入端12脚，U26:D的负输出端接O端。
引弧装置电路由高压变压器B4、高压电容C30、火花塞H、升压变压器B3运算放大器U26:A(LM324)、三极管T6、固态继电器JS1、二极管D24～D27、电阻R187～R192、电容C30和C31和开关K1构成。其连接关系是，B4原边一端接36V交流电源，另一端接JS1的一个输出端，其另一输出端接36V电源。B4付边接C30两端，C30一端同时接H一端，C30另一端接B3一端，B3另一端接H另一端，B3付边是主滤波电感L2。TS1的一个输入端接R187一端，R187另一端接+15V电源。TS1另一输入端接T6集电极和D24阴极，D24阳极接保护电路中L端。T6发射极接地，基极接D25阴极，D25阳极接D26阳极、R188一端和K1一端，K1另一端接地。D26阴极接U26:A输出端1脚和N端。R188另一端接弧压检测电路中M端、R190一端和D27阴极，D27阳极接R190另一端、R189一端和C31一端，R189另一端接U26:A负输入端2脚，C31另一端接地。R191和R192串联后接+15V电源和地之间，其分压点接U26:A正输入端3脚。
氩弧焊程序电路由运算放大器U10:A(LM324)、U10:B和U10:C，D触发器U11(CD4013)，三输入与门U12:A(CD4073)，二极管D31～D33，电阻R82～R95和R202，电容C20和C21，按钮开关N1构成。其连接关系是，R202与R82串联后接+15V电源和地之间，其连接点接U10:A，负输入端2脚、T端、U12:A输入端脚2和N1一端，N1另一端接地。R83与R84串联后接+15V电源和地之间，其接点接U10:A正输入端3脚，U10:A负输出端1脚接U11输入端3脚，负输出端2脚与D端5脚并接于U12:A输入端1脚，U11置位端8脚接地，正电源端14脚接+15V电源，复位端4脚接R端和R90一端，R90另一端接地。U11正输入端1脚接Q端和D31阳极，D31阴极接R85一端，R85一端另一端接C20一端、U10:C正输入端10脚和R89一端，R89另一端接U10:B输出端7脚、U点和R91一端，R91另一端接引弧装置电路中H端。R86和R87串联后接+15电源和地之间，连接点接U10:C负输入端9脚，U10:C的输出端脚接R88一端，R88另一端接D33阳极，D33阴极接JS2一个输入端，另一输入端接地。JS2一个输出端接36V交流电源，另一输出端通过QF接36V交流电源。R92和R93串联后接+15V电源和地之间，其连接点接U10:B正输入端5脚，U10:B负输入端6脚接C21、R94和R95一端，C21另一端接地，R94另一端接D32阴极，D32阳极接R95另一端和U12:A输出端9脚，U12:A输出端8脚接S端。
电流控制电路由运算放大器U10:D(LM324)、U13:A、U13:B和U13:C(JM324，三输入与门U12:B和U12:C(CD4073)，与非门U14:A和U14:B(CD4093)，模拟电子开关U15和U16(CD4053)，时基电路U17(NE555)，二极管D34～D43，电位器W3～W6，电阻R97～R115,C22～C26，开关K2和K3构成。其连接关系是，U12:B的三个输入端3、4、5脚，接弧压检测电路中O端、氩弧焊程序电路中Q和U端，输出端6脚接U14:A输入端2脚，U14:A输入端1脚接氩弧焊程序电路中T端，其输出端3脚接R101和R102一端，R102另一端接U16C端9脚和D43阳极，R101另一端接W7一端和中心头、D37阴极，W7另一端接D36阳极，D36阴极接D37阳极。U10:D负输入端13脚、D35阴极和C23一端，C23另一端接D35阳极、D34阳极和C22一端，C22另一端接D34阴极、U10:D输出端14脚和R103和R96一端，R103另一端接U13:A负输入端2脚，R96另一端接R97和W4一端，R97另一端接W3一端，W3另一端接W4另一端和R98一端，R98另一端接地。W3和W4中心头分别接U15X0端12脚、X1端13脚。R99和R100串联后接+15V电源和地之间，其连接点接U10:D正输入端12脚，R104和R105串联后接+15V电源和地之间，其连接点接U13:A正输入端3脚，U13:B正输入端5脚和U151脚，R107一端接U13:A输出端1脚，另一端接氩弧焊程序电路中S端，R106一端接地，另一端接弧压检测电路中P点、D38阴极和U15B端10脚，D38阳极接U13:B输出端7脚，U13:B负输出端接U15Y0端2脚、14脚，U15Y端15脚接V端，反馈放大及脉宽调制电路中I端，其Z1端3脚、INH端6脚、VEEY端7脚、GND端8脚接地，C端9脚接U12:C输出端10脚，U12:C输入端11脚接氩弧焊程序电路中的U端，输入端12脚接U14:B输出端4脚，输入端13脚接R109和C26一端，R109另一端接+15V,C26另一端接地。U15输入端11脚接R108一端和D39阴极，R108另一端接U17输出端3脚和U14:B输入端5脚，D39阳极接U14:B端6脚、R115和K2一端，D43阴极接U16B端10脚和A端11脚，R115另一端接+15V,K2另一端接地。D43阳极接U16C端9脚和R102另一端，U16接地端1、5、6、7、8脚接地，正电源端3、16脚接+15V。R111一端接+15V，另一端接U16Y端15脚。C25一端接地，另一端接U16X1端13脚，U16X端14脚接U17触发端2、6脚、W5中心头和D42阴极，D42阳极接R112一端，R112另一端接U16Z端4脚，其Y0端2脚接U17端7脚、D40阳极和R113一端，R113另一端接D41阴极，W5一端接D41阳极，另一端接D40阴极。U17接地端1脚接地，其补偿端5脚悬空。U16X0端12脚接K3一端，U13:D正输入端12脚、C24一端和K3另一端接地C24另一端接U13:C负输入端9脚和输出端8脚，U13:C正输入端10脚接W6中心头，W6一端接地，另一端接R110一端，R110另一端接U13:D输出端14脚和负输入端13脚。
权利要求1.一种直流脉冲氩弧焊机，其电路包括主回路、驱动电路、保护电路、脉宽调制电路及反馈放大电路、程控电路，弧压检测电路、引弧装置电路、氩弧焊程序电路和电流控制电路；其连接关系是，主回路输出接保护电路输入、脉宽调制及反馈放大电路输入和弧压检测电路输入，弧压检测电路输出接程控电路输入、氩弧焊程序输入和引弧装置电路输入，引弧装置电路输出接主回路输出，氩弧焊程序输出接引弧装置电路、电流控制电路和脉宽调制及反馈放大电路输入，电流控制电路、程控电路、氩弧焊程序电路和保护电路输出接脉宽调制及反馈放大电路输入，脉宽调制及反馈放大电路输出接驱动电路输入，驱动电路输出接主回路输入；其特征在于主回路由整流桥Q和电容C1构成的整流虑波电路，IGBT管T1～T4、二极管D1～D4、主变压器B1-1、电感L1和C6构成的全桥逆变电路和电感L1、电容C6构成的谐振环节以及由主变压器B1-2、B1-3、二极管D5和D6构成的全波整流电路组成；保护电路由运算放大器U4及其外围元件构成的过流保护、电源过压保护、欠压保护电路，U5及外围元件构成的电源缺相保护电路，温度继电器Jt构成的过热保护电路，以及整流桥Q1组成；驱动电路由光电耦合器U6～U9及其外围元件组成；脉宽调制及反馈放大电路由运算放大器U1:A和U25，摸拟电子开关U2，脉宽调制控制器U3及其外围电路组成；程控电路由运算放大器U1:B、 U1:C和U1-D，以及外围电路组成；弧压检测电路由运算放大器U26:B、U26:C和U26:D及其处围电路组成；引弧装置电路由固态继电器JS1、升压变压器B4、火花塞H、电感L2构成的高频发生器，三极管T6、运算放大器U26:A构成的高频程控电路组成；氩弧焊程序电路由按钮N1、U11构成的启停电路，U10:C和固态继电器JS2构成保护气控制电路，U12:A和U10:B构成的控制主回路开关电路组成；电流控制电路由U10:D、U14-1和U12:B构成的电流缓升缓降电路、U15、U16和U13:B构成的切换脉冲电流峰值和底值电路、U17构成的控制脉冲频率和占空比电路构成。
专利摘要本实用新型提供一种直流脉冲氩弧焊机,其电路包括主回路、驱动电路、保护、脉宽调制及反馈放大、程控,弧压检测、引弧装置、氩弧焊程序和电流控制等电路,其连接关系是,主回路输出接保护、脉宽调制及反馈放大和弧压检测输入,弧压检测输出接程控、氩弧焊程序和引弧装置输入,引弧装置输出接主回路输出,氩弧焊程序输出接引弧装置、电流控制和脉宽调制及反馈放大输入,电流控制、程控、氩弧焊程序和保护输出接脉宽调制及反馈放大输入,其输出接驱动输入,其输出接主回路输入。电流调节范围大,引弧功率高,可靠性高。
文档编号B23K9/06GK2347710SQ9822988
公开日1999年11月10日 申请日期1998年11月16日 优先权日1998年11月16日
发明者李晓冰 申请人:李晓冰