专利名称：一种数控等离子切割枪自动调节方法
技术领域：
本发明涉及一种切割枪自动调节方法，尤其涉及一种数控等离子的切割枪 自动调节方法。
背景技术：
等离子电弧是一种高能量密度的压缩电弧，它以压缩气体为工作介质，通 过被压缩气体电离形成高温高速的等离子电弧将金属熔化并形成光洁的切口。 从切割角度希望切割枪与工件距离越近越好，同时又要保证切割枪不碰到工件。 而等离子电弧又具有电阻抗作用，其阻抗在板材厚度和切割枪及其他切割工艺 参数确定情况下，主要随着切割枪与工件距离变化而变化。这种变化影响电弧 的电流和电压，反过来说，电弧的电流和电压变化影响了电弧的有效切割厚度。
而在实际切割过程中，由于板材不可避免的会有变形，使得切割可以概括 为上坡切割和下坡切割，为了保证切割质量，切割;险必须上下调整以稳定电弧 在正常值范围内切割。
数控等离子切割以其切割速度快、工件变形小、切割精度好等优点，广泛地 用于中薄金属板材自动化切割.而在切割过程中等离子切割枪与工件的高度距 离控制很重要，其不仅造成等离子电弧参数(tJ， I)的变化，而且直接影响切割质 量.目前国内数控等离子切割高度控制一般由模拟电路实现，虽然其电路简单、 成本低，但也存在控制精度低，控制高度范围波动大，经常需要手动调节的缺 点。
发明内容
本发明的目的在于提出一种切割枪自动调节方法，解决现有技术中控制精度 低、控制范围波动大的缺点。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案 一种切割枪自动调节方法，包括如下步骤采集电弧电压变化量送入单片机，并与切割电源有效隔离； 单片机自动生成最佳切割电弧的电压值，并计算出切割上位控制电压Ul 、 切割下位控制电压U2、采样电压信号U3;
当U1〉U3〉U2,切割枪不调整；当UKU3,切割枪下降；当U2〉U3,切割枪上升。
进一步的，采用带方向控制的脉冲宽度调速电路采集电弧电压变化量。 进一步的，所述最佳电压值由单片机在正常切割的初始1 2秒内采样平均 计算确定。
本发明大大减轻了现场操作工人的劳动强度，提高了切割质量.本发明控制 精度好，特别是能根据现场条件自动生成切割高度控制域，实现了等离子电弧切 割最佳域的控制，具有很高的实用价值.
图l是本发明较佳实施例示意图。 图2是本发明h的控制域原理图。 图3是本发明装置中驱动电路模块的示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述 一种切割枪自动调节方法，包括如下步骤
1) 采集电弧电压变化量送入单片机，并与切割电源有效隔离；
2) 单片机自动生成最佳切割电弧的电压值，并计算出切割上位控制电压 Ul、切割下位控制电压U2、采样电压信号U3;
3 )当U1〉U3〉U2,切割枪不调整；当UKU3，切割枪下降；当U2〉U3，切割枪 上升。
所迷步骤1采用带方向控制的脉冲宽度调速电路采集电弧电压变化量。 所述步骤2中的最佳电压值由单片机在正常切割的初始1 2秒内采样平均 计算确定。
电弧变化允许范围域的设计,直接反映了所设计的自动调节控制系统的灵敏度和精度.范围太小,灵敏度过高,在切割过程中会造成切割枪频繁调整；范围域 太大，则切割枪调节会过于迟钝，切割枪容易碰到切割工件或远离切割工件.由 5-入+ h + l可知，切割中入、1是一定的,那么h的变化取决于电弧变化.在本发 明装置中是取电弧电压采样,它的控制域精度直接影响着本控制系统精度.
如图1所示，U0附近的一*卜区域(U0+ 5 U ， U0- 5 U)为切割最佳域对应的 上下电弧电压值，当调节控制系统^f企测到电弧电压Ui > U0+5U时,启动切割头 电机下调切割枪，电机的转速由n = Ui -( U0+ 5U)的大小来改变;反之,当Ui < UO- 5 U时,上调切割枪，电机的转速由n =( UO- 5 U)-Ui的大小来改变,直至U0+ 5U>Ui>U0-5U.值得注意的是由公式(l)可知，在切割速度不变情况下,该最 佳电压值UO受切割枪与工件距离、电网波动及喷嘴加工误差等影响,在每次引 弧切割过程中UO会有所变化,因此，UO的值由单片机在正常切割的初始1~2 秒内采样平均计算确定。
在等离子切割电源上用分压电路取得电压变化量,经电压信号处理、光电隔 离后送入单片机，当单片机接收到切割机PC主机起弧的成功正常切割信号后, 采样初始切割的多个电压数据平均后作为最佳电压值t/0，根据工艺事先设好5 ￡/，由单片机自动生成控制域，其切割上位控制电压"上=[/0+ 5t/，下位控制电 压￡/下="0-5 t/.而后的釆样电压信号W为控制信号，当"下< t/i< "上,则说 明实时切割机头合适，不须调整;当t//> "上时,切割枪需要下降，其下降速度由5 = W -C/上值的大小控制；当t// < C/下时，切割枪需要上升,其上升速度由5= t/下
值的大小控制.
如图3所示，用D8255并行口的PB为输出口， PB1和PBO作控制位，当 PB 口输出0 2 H时，74LS125四总线緩沖器的4#三态门打开，使K4闭合，同 理,2#三态门输出"0，，， 使尸三态门也打开，所以开关晶体管K1导通，即，K1闭 合.晶体管开关K1和K4分别驱动两个达林顿功放管，电机正转,反之，当PB 口 输出01H时，K2和K3闭合，电机反转，緩冲器7 4 L S 1 2 5控制端连接的 原因是保证误码时不使电源短路.
由于该装置在数控等离子切割机上，所受到的干扰是多方面的.主要是电网 干扰、切割电源干扰、外部环境干扰和整个系统内的有源或无源干扰.因此,在 系统设计中采取必要的抗干扰措施。1) 电源配置:采用隔离变压器以减少初、次级线圈间耦合电容，提高其抗共才莫 干扰;采用低通滤波器滤去高于市电基波的高次谐波以改善电源波形;釆用开关 一体化电源对不同的部分分开供电.
2) 信号通道抗干扰措施:所有输入、输出接口均采用光电耦合电路，以阻止来 自信号通道的干扰,并使计算机电源和接口电源与地分开.
3) 地线设计和去耦合电容的配制由于数控等离子切割机有系统地、机壳地 (大地)、数字地(逻辑地)和模拟地等，对此,应使这些地线分开接，并尽量加大接 地线接地面积.同时,在主机印刷电路板的各个关4建部位配置去耦合电容.
4) 由于等离子切割在起弧过程中,电源对电网具有较大冲击，且高频电磁千扰 很强，因此,在起弧阶段系统采样电路必需与切割电源断开，系统只有在起弧过后 且正常切割时才能自动投入工作.
上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本发明的，本领域 普通技术人员可在不脱离本发明的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化， 因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到 的创新性特征的最大范围。
权利要求
1、一种切割枪自动调节方法，其特征在于包括如下步骤1)采集电弧电压变化量送入单片机，并与切割电源有效隔离；2)单片机自动生成最佳切割电弧的电压值，并计算出切割上位控制电压U1、切割下位控制电压U2、采样电压信号U3；3)当U1>U3>U2，切割枪不调整；当U1<U3，切割枪下降；当U2>U3，切割枪上升。
2、 如权利要求1所述的一种切割枪自动调节方法，其特征在于所述步 骤1采用带方向控制的脉沖宽度调速电路采集电弧电压变化量。
3、 如权利要求1所述的一种切割枪自动调节方法，其特征在于所述步 骤2中的最佳电压值由单片机在正常切割的初始1 2秒内采样平均计 算确定。
全文摘要
一种切割枪自动调节方法，其特征在于包括如下步骤采集电弧电压变化量送入单片机，并与切割电源有效隔离；单片机自动生成最佳切割电弧的电压值，并计算出切割上位控制电压U1、切割下位控制电压U2、采样电压信号U3；当U1＞U3＞U2，切割枪不调整；当U1＜U3，切割枪下降；当U2＞U3，切割枪上升。本发明大大减轻了现场操作工人的劳动强度，提高了切割质量。本发明控制精度好，特别是能根据现场条件自动生成切割高度控制域，实现了等离子电弧切割最佳域的控制。
文档编号G05B19/18GK101477352SQ200810203838
公开日2009年7月8日 申请日期2008年12月2日 优先权日2008年12月2日
发明者朱金老 申请人:上海沪工电焊机制造有限公司