专利名称：焊接参数的一元化控制设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及烀接控制技术领域，特别是指一种焊接参数的一 元化控制设备。
背景技术：
在CCVMAG气体保护焊中，焊接^ft即电孤电流和电弧电压的调 整方法有两种。 一种是两元化调节(也叫作"分别调节")，对电弧电流 和电孤电压分别进行独立的调节，二者互不影响；另一种是一元化调 节，此种方法一般情况下是只调节电孤电流，通过控制电路或软件自动 给出与之匹配的电弧电压。在C(VMAG气体保护焊的焊接i^艮中，除调节上述电弧电流和电 孤电压之外，为了降低焊接飞溅、改善焊缝成形，需要在输出特性控制 电路中采用电子电抗器(或者采用"电弧控制装置"，为叙述方便，以 下将二者均统称为电子电抗器)。組成电子电抗器的核心电路一般情况下是电阻和电容构成的RC t故电回路，电子电抗器需要在焊接时根据 焊接电流的大小进行调整。现有技术是将其中的电阻采用机械电位器并 设置在焊机的面板上，以便于焊接时进行调节.在一元化调节方法中， 该电位器仍然需要手工^l据焊接电流的大小进行调整，不能实现完全的 一元化，搮作很不方便，尤其是焊接施工现场距焊^t远(例如五、六 十米远)的情况下，这种不便会降低焊接施工效率甚至影响焊缝质量.实用新型内容有鉴于此，本实用新型提出一种烀接^lt的一元化控制设备，通过 控制电路自动给出与电孤电流匹配的电孤电压和电子电抗器数值. 基于上述目的本实用新型提供的焊接参数的一元化控制设备，包括电流给定处理装置、电压给定和电压微调装置、微处理器 MCU、焊接电弧电流控制装置、功率电源装置、焊接电孤电压反馈 装置、焊接电弧电压控制装置，其中，所述焊接电弧电压控制装置中还包括数字电位器，连接在焊接电孤电压控制装置中的第一电压调节 装置与第二电压调节装置之间，并且所述数字电位器还与MCU连接；所述MCU在根据设定的电弧电流值控制焊接电弧电压控制装置 产生匹配的电弧电压值的同时，发送控制信号至数字电位器，使数字 电位器产生与所需的电子电抗数值匹配的电阻值。该控制设备所述焊接电孤电压控制装置中还包括电容器C，所述 数字电位器与电容器C组成RC惰性回路，笫一电压调节装置输出 端通过该RC惰性回路与笫二电压调节装置输入端连接。在该设备中进一步包括存储器，该存储器保存有所述电弧电压值 与所述电阻值的对应关系、或电弧电流值与所述电阻值的对应关系的 数据表；所述MCU在根据设定的电孤电流值控制焊接电孤电压控制装置 产生匹配的电弧电压值的同时，通过查询该数据表找出所述电孤电压 或电孤电流值对应的电阻值，发送控制信号使数字电位器调整到该电 阻值。该控制设备所述存储器包括在所述MCU中。该控制设备所述MCU中包括计算单元，该计算单元在根据设定 的电孤电流值控制焊接电孤电压控制装置产生匹配的电弧电压值的同 时，根据预先建立的模型或公式，通过所述电弧电压值或电孤电流值 计算得到电阻值，所述MCU发送控制信号使数字电位器调整到该电 阻值。该控制设备所述伴接电叛电压控制装里中还包括焊接电孤短路电 流控制装置，所述数字电位器包括笫一数字电位器和笫二数字电位器；焊接电孤短路电流控制装置的榆入端与伴接电弧电压反馈装置连接，第一数字电位器、第二数字电位器和笫一电压调节装置分别与MCU相连，并且第一数字电位器和第二数字电位器的输出端分别连 接至焊接电孤短路电流控制装置，烀接电孤短路电流控制装置输出端 连接在笫一电压调节装置的输出端和第二电压调节装置的输入端之 间。在该设备中进一步包括存储器，该存储器保存有所述电孤电压值 分别与所述第一数字电位器和第二数字电位器电阻值的对应关系、或 电弧电流值分别与所述第一数字电位器和第二数字电位器电阻值的对 应关系的数据表；所述MCU在根据设定的电孤电流值控制焊接电弧电压控制装置 产生匹配的电孤电压值的过程中，通过查询该数据表找出所述电弧电 压或电孤电流值对应的第 一数字电位器和笫二数字电位器的电阻值， 发送控制信号使笫一数字电位器和第二数字电位器分别调整到该电阻 值。该控制设备所述存储器包括在所述MCU中。该控制设备所述MCU中包括计算单元，该计算单元在根据设定 的电弧电流值控制焊接电弧电压控制装置产生匹配的电孤电压值的过 程中，根据预先建立的棋型或公式，通过所述电孤电压值或电孤电流 值计算得到第一数字电位器和第二数字电位器的电阻值，所述MCU发送控制信号使笫 一数字电位器和第二数字电位器调整到该电阻值。该控制设备焊接电弧电压反馈装置反馈焊接的短路过渡期间的电 压信号给第一电压调节装置和伴接电弧短路电流控制装置.该控制设备所述笫 一数字电位器和第二数字电位器设置在同 一个 数字电位器装置中。从上面所述可以看出，本实用新型提出的烀接^lt的一元化控制设 备，采用数字电位器集成电M替机械电位器，数字电位器输出的电阻 值由微处理器MCU进行控制.调节电弧电流时，通过微处理器MCU 的控制，在自动给出与之匹配的电孤电压的同时，数字电位器也自动给 出合适的电阻值亦即合适的电子电抗器数值，从而实现焊接电弧电流、电孤电压和电子电抗器的调节的完全一元化。 附困说明
图1为本实用新型较佳实施例的焊接參故的一元化控制设备结构示意图；图2为如困1中所示本实用新型较佳实施例的焊接^K:的一元化控 制i殳备中实施例一的焊接电孤电压控制装置结构示意框图；图3为如
图1中所示本实用新型较佳实施例的焊接参数的一元化控 制i殳备中实施例二的焊接电弧电压控制装置结构示意框图；图4为如图2中所示的本实用新型实施例一的烀接电孤电压控制装 置的电路结构示意困；图5为如困3中所示的本实用新型实施例二的烀接电弧电压控制装 置的电路结构示意图。
具体实施方式
下面参照附困l、附困2、附围3、附图4和附困5说明本实用新型 焊接^t的完全一元化控制设备的构成及控制过程。在各附困中，用相 同或类似的附围标记M示相同或类似的組成部件。本实用新型焊接M的完全一元化控制设备100，参见
图1所示， 包括电流给定处理装里2、电压给定和电压微调装置3、微处理器 (MCU) 1、焊接电弧电流(送丝速度)控制装置4、功率电源装置 6、焊接电孤电压反馈装置7、包舍有数字电位器的焊接电孤电压控制 装置5等。其中的电流给定处理装置2、电压给定和电压徵调装置3、 MCU 1、焊接电弧电流(送丝il度)控制装置4、功率电源装置6、烊 接电弧电压反馈装置7均为一元化控制设备100的公知技术，不再赘 述。其中本实用新型的伴接电孤电压控制装置5中设置有与MCU 1相 连的数字电位器，其具体结构对于不同的实施例有所不同.对于伴接电孤电压控制装置5实施例一，参见困2和困4所示。所 述实施例一的烀接电弧电压控制装置5包括笫一电压调节装置5-1、第二电压调节装置5-3、数字电位器5-2、电容器C 5-4等，其中数字 电位器5-2和电容器C 5-4组成RC惰性回路.数字电位器5-2的两 端分别连接在第一电压调节装置5-1的输出端和第二电压调节装置5-3的输入端之间，并与电容器C 5-4组成RC惰性回路，即与现有机 械电位器方案的连接关系相同.所不同的是数字电位器5-2还与 MCU1连接，以接收来自MCU 1的控制信号.另外，第一电压调节 装置5-1分别接收来自MCU 1的控制信号和来自焊接电孤电压反馈 装置7反馈的电压信号，第二电压调节装置5-3的输出端连接至功率 电源装置6。该伴接电弧电压控制装置5的具^f^^佳的电路结构参见图4所示， 第一电压调节装置5-1具体实施电路为通用的比例积分调节装置，包括 电阻R6、电阻R9、电阻RIO、电阻Rll、电阻R12、电容器C6、 二 极管D5、 二统管D6和运算放大器IC2C等；第二电压调节装置5-3具 体实施电路为通用的电压跟随器和比例积分调节装置，包括电阻R16、 电阻R18、电阻R19、电阻R20、电容器C5、放大器IC2A和运算放大 器IC2D等；RC惰性回路包括电阻R14、电阻R17、电容器C4以及受 MCU 1控制的数字电位器5-2。数字电位器IC4 (即困2中的数字电位 器5-2)的一端PBO连接至笫一电压调节装置5-1中运算放大器IC2C 的输出端，另一端PAO连接至第二电压调节装置5-3中运算放大器 IC2A的正向输入端；数字电位器IC4的5、 SCK和SI端分别与 MCU 1的MCU_CS、 MCU—CLK和MCU—DIN输出端连接.焊接过程中，当通过电流给定处理装置2设定电孤电流时，MCU1 在自动给出与之匹配的电孤电压的同时，控制数字电位器5-2也自动给 出合适的电阻值。该电阻值下的数字电位器5-2和电容器C 5-4 (即图4 中的C4)组成合适的RC惰性回路亦即合适的电子电抗器，从而实现 焊接电孤电流、电弧电压和电子电抗器控制的完全一元化.具体实现时，所述电阻值可以由MCU 1中的计算单元(该计算单 元可通过软件、硬件或者两者的结合来实现)根据预先建立的棋型或公 式，通过电孤电压值或电孤电流值计4Mf到。或者也可以在MCU 1内部或外部的存储器件中存储一个数据表，将根据实际焊接愔况获得的所 述电孤电压值与所述电阻值的对应关系，或电孤电流值与所述电阻值的对应关系M在该数据表中。当通过电流给定处理装置2设定电弧电流 时，MCU 1在给出与之匹配的电孤电压时，通过查询该数据表找出该 电弧电压或电孤电流对应的电阻值，并调整数字电位器5-2到该电阻 值，以达到合适的电子电抗数值。对于焊接电弧电压控制装置5实施例二，参见图3和图5所示。所 述焊接电弧电压控制装置5，实施例二，包括笫一电压调节装置5-1，、第二电压调节装置5-3，、焊接电弧短路电流控制装置5-5、数字 电位器1 5-6和数字电位器2 5-7等，其中，焊接电孤短路电流控制 装置5-5用于对烀接时熔滴短路过程进行控制，数字电位器1 5-6、 数字电位器2 5-7和第一电压调节装置5-l，分别与MCU 1相连，接 受MCU 1的控制。焊接电弧电压反馈装置7反馈烀接的短路过渡期 间的电压信号给第一电压调节装置5-l，和焊接电弧短路电流控制装置 5-5，焊接电弧短路电流控制装置5-5的输出端连接在第一电压调节 装置5-l，的输出端和第二电压调节装置5-3，的输入端之间，数字电位 器1 5-6和数字电位器2 5-7的输出端分别连接至焊接电弧短路电流 控制装置5-5.具体较佳的电路结构参见图5所示，第一电压调节装置5-l，具体 实施电路为通用的比例积分调节装置，包括电阻R171、电阻R172、 电阻R204、电阻R205、电阻R206、电阻R208、电阻R180、电阻 R181、电容器C73、电容器C67、 ^T^L管D24、 二极管D25、运算放大 器IC25D等；笫二电压调节装置5-3，务沐实施电路为通用的比例调节装 置，包括电阻R186、电阻R185、电阻R183、可变电阻VR15、运算放 大器IC24D等；烀接电弧短路电流控制装置5-5,包括由电阻 R191、电阻R192、电阻R193、电阻R300、电容器C72、运算放大 器IC25B组成的电压比较器；由电阻R194、电容器C116、 二极管 D28、 二极管ZD10以及由MCU 1控制的数字电位器1 5-6组成的微 分器；由二极管D26、电阻R182、电阻R196、电阻R207、电阻R209、电阻R210、电容器C117、运算放大器IC25C、由MCU l控 制的数字电位器2 5-7以及面板微调电位器VR1组成的比例调节装 置.其中，数字电位器l 5-6和数字电位器2 5-7通过同一个电位器 IC4实现。焊接时，由于一元化控制所需的电阻值是随着设定的烀接电流的不 同而不同的，为更加精细的控制焊接过程，因此在这里设置两个数字电 位器，数字电位器1 5-6主要用于调整控制短路过渡过程的控制信号的 波形，数字电位器2 5-7主要用于调整该波形的幅度强弱。当通过电流 给定处理装置2设定电弧电流时，MCU 1在自动给出与之匹配的电弧 电压的同时，自动控制数字电位器1 5-6和数字电位器2 5-7的电阻值， 使得数字电位器1 5-6与数字电位器2 5-7 —起与本装里中的伴接电弧短 路电流控制装置5-5相配合，从而实现焊接电弧电流、电弧电压和电弧 短路电流控制的完全一元化。具体实现时，所述数字电位器1 5-6和数字电位器2 5-7的电阻值可 以由MCU 1中的计算单元(该计算单元可通过软件、硬件或者两者的 结合来实现)根据预先建立的模型或公式，通过电弧电压值或电弧电流 值计算得到。或者也可以在MCU 1内部或外部的存储器件中存储一个 数据表，将根据实际焊接情况获得的所述电弧电压值或电弧电流值与所 述数字电位器1 5-6和数字电位器2 5-7的电阻值的对应关系M在该数 据表中.当通过电流给定处理装置2设定电孤电流时，MCU 1在给出 与之匹配的电孤电压过程中，通过查询该数据表找出该电弧电压或电孤 电流对应的电阻值，动态调整数字电位器1 5-6和数字电位器2 5-7到合 适的电阻值，以达到所需的电子电抗数值.至于上述电路中的各电子元件的具体参数值，本领域技术人员可基 于实际情况，相*据经验或者通过实验来确定。本实用新型的描述是为了示例和描i^见而给出的，而并不是无遗 漏的或者将本实用新型限于所公开的形式.很多修改和变化对于本领域 的普通技术人员而言是显然的.选择和描述实施例是为了更好说明本实 用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
权利要求1. 一种焊接参数的一元化控制设备，包括电流给定处理装置、电压给定和电压微调装置、微处理器MCU、焊接电弧电流控制装置、功率电源装置、焊接电弧电压反馈装置、焊接电弧电压控制装置，其特征在于，所述焊接电弧电压控制装置中还包括数字电位器，连接在焊接电弧电压控制装置中的第一电压调节装置与第二电压调节装置之间，并且所述数字电位器还与MCU连接；所述MCU在根据设定的电弧电流值控制焊接电弧电压控制装置产生匹配的电弧电压值的同时，发送控制信号至数字电位器，使数字电位器产生与所需的电子电抗数值匹配的电阻值。
2. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述焊接电弧电压控 制装置中还包括电容器C，所述数字电位器与电容器C组成RC惰性回 路，第一电压调节装置输出端通过该RC惰性回路与第二电压调节装置 输入端连接。
3. 根据权利要求2所述的设备，其特征在于，在该设备中进一步包 括存储器，该存储器保存有所述电弧电压值与所述电阻值的对应关系、 或电弧电流值与所述电阻值的对应关系的数据表；所述MCU在根据设定的电弧电流值控制焊接电弧电压控制装置产 生匹配的电弧电压值的同时，通过查询该数据表找出所述电弧电压或电 弧电流值对应的电阻值，发送控制信号使数字电位器调整到该电阻值。
4. 根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述存储器包括在所 述MCU中。
5. 根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述MCU中包括计 算单元，该计算单元在根据设定的电弧电流值控制焊接电弧电压控制装 置产生匹配的电孤电压值的同时，根据预先建立的模型或公式，通过所 述电弧电压值或电弧电流值计算得到电阻值，所述MCU发送控制信号 使数字电位器调整到该电阻值。
6. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述焊接电弧电压控制装置中还包括焊接电弧短路电流控制装置，所述数字电位器包括第一数字电位器和第二数字电位器；焊接电孤短路电流控制装置的输入端与焊接电弧电压反馈装置7连 接，第一数字电位器、第二数字电位器和第一电压调节装置分别与 MCU相连，并且第一数字电位器和第二数字电位器的输出端分别连接 至焊接电弧短路电流控制装置，焊接电弧短路电流控制装置输出端连接 在第一电压调节装置的输出端和第二电压调节装置的输入端之间。
7. 根据权利要求6所述的设备，其特征在于，在该设备中进一步包 括存储器，该存储器保存有所述电弧电压值分别与所述第一数字电位器 和第二数字电位器电阻值的对应关系、或电弧电流值分别与所述第 一数 字电位器和第二数字电位器电阻值的对应关系的数据表；所述MCU在根据设定的电弧电流值控制焊接电弧电压控制装置产 生匹配的电弧电压值的过程中，通过查询该数据表找出所述电弧电压或 电弧电流值对应的第一数字电位器和笫二数字电位器的电阻值，发送控 制信号使第 一数字电位器和第二数字电位器分别调整到该电阻值。
8. 根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述存储器包括在所 述MCU中。
9. 根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述MCU中包括计 算单元，该计算单元在根据设定的电弧电流值控制焊接电弧电压控制装 置产生匹配的电弧电压值的过程中，根据预先建立的模型或公式，通过 所述电弧电压值或电弧电流值计算得到第一数字电位器和第二数字电位 器的电阻值，所述MCU发送控制信号使第一数字电位器和第二数字电 位器调整到该电阻值。
10. 根据权利要求6所述的设备，其特征在于，焊接电弧电压反馈 装置反馈焊接的短路过渡期间的电压信号给第一电压调节装置和焊接电 弧短路电流控制装置。
11. 根据权利要求6至10中任意一项所述的设备，其特征在于， 所述第 一数字电位器和第二数字电位器设置在同 一个数字电位器装置 中。
专利摘要本实用新型公开一种焊接参数的一元化控制设备，在现有焊接电弧电压控制装置中设置有与MCU连接的数字电位器，连接在焊接电弧电压控制装置中的第一电压调节装置与第二电压调节装置之间；所述MCU在根据设定的电弧电流值控制焊接电弧电压控制装置产生匹配的电弧电压值的同时，发送控制信号至数字电位器，使数字电位器产生与所需的电子电抗数值匹配的电阻值。本实用新型在调节电弧电流时，通过微处理器MCU的控制，在自动给出与之匹配的电弧电压的同时，数字电位器也自动给出合适的电阻值亦即合适的电子电抗器数值，从而实现焊接电弧电流、电弧电压和电子电抗器控制的完全一元化。
文档编号B23K9/095GK201091953SQ20072015275
公开日2008年7月30日 申请日期2007年6月18日 优先权日2007年6月18日
发明者洋 刘, 刘作英, 曹玉玺, 伟 王, 赵晨光 申请人:唐山松下产业机器有限公司