专利名称：双脉冲全位置等离子焊机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种焊机，尤其是一种双脉冲全位置等离子焊机。
背景技术：
目前等离子焊接可以实现平焊和立焊，但还没有实现空间360°全位置焊接的焊 机，而且对于相当一部分无法旋转或者不具备旋转条件的工件，只能使焊枪绕工件360°旋 转实现全位置焊接。虽然，目前市场上有钨极氩弧(TIG)全位置焊接设备，但其适用的母材 厚度范围为0. 15 3. Omm,对于3. Omm以上的母材，需要打坡口并且填丝，增加了生产成本， 生产效率低，制约了生产的发展。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种在比较厚的母材上进行全位置焊接 并且得到很高焊接质量的焊机。为实现上述目的，本实用新型提供了一种双脉冲全位置等离子焊机，所述焊机包 括机头2、旋转装置、高频脉冲电源、等离子气系统、保护气系统11、控制系统，机头2可在旋 转装置的驱动下绕工件1转动，高频脉冲电源、等离子气系统、保护气系统、控制系统安装 在机箱13内，机箱13由电缆线、气管与机头2相连，机头2上包括有正对工件1上需要焊 接的焊缝的等离子焊枪14。所述等离子气系统包括等离子发生器5、电-气比例阀6，等离子发生器5与电-气 比例阀6的等离子气路相连。所述电-气比例阀6还可安装在机头2上，并紧靠等离子焊枪14尾部安装，等离 子发生器5通过气管与电-气比例阀6相通。电-气比例阀紧靠焊枪尾部安装，这样使等 离子气流量的调制更为准确，并符合调制要求。所述旋转装置包括旋转小车9、轨道10、伺服驱动器7、伺服电机甲8 ；机头2、伺服 电机甲8安装在旋转小车9上，轨道10绕工件1进行360°全位置铺设，旋转小车9在伺服 电机甲8的驱动下可沿着绕工件1铺设的轨道10绕工件1进行360°全位置转动，伺服驱 动器7安装在机箱13内并通过电缆与伺服电机甲8相连。所述旋转装置包括转轴16、曲柄17、杆18、伺服电机乙19，在工件1的中心线上安 装转轴16，转轴16的两端伸出工件1之外，转轴16的一端部安装伺服电机乙19，转轴16 的两端固定安装两个曲柄17，两个曲柄17的外端连接杆18，旋转小车9套在杆18上并有 锁紧机构能锁住杆18，伺服驱动器7安装在机箱13内并通过电缆与伺服电机乙19相连。所述控制系统采用PLC可编程控制器3并通过调制器20与高频脉冲电源、电-气 比例阀6相连，PLC可编程控制器3通过电路与伺服驱动器7相连。等离子焊枪14与工件1的相对角度β为4° 6°。所述高频脉冲电源采用高频脉冲氩弧焊电源4，脉冲频率为5000 20000Hz，高频 脉冲氩弧焊电源4通过电缆与等离子焊枪14相连。[0012]所述机箱13内还安装有触摸屏12，触摸屏12通过电路与PLC可编程控制器3相连。本实用新型有益的技术效果1、采用高频焊接电源的脉冲电流使等离子弧进一步 受到压缩，具有更好的穿透力和较小的熔孔直径，有利于在全位置焊接时熔孔金属的保持； 2、采用低频(1 20Hz)同步脉冲(由PLC产生的)调制高频焊接电源的焊接电流和等离 子气流量的脉冲值和基值以及脉冲时间和频率。其中焊接电流和等离子气流量的基值可 保证最小的等离子弧的熔孔或穿孔，而焊接电流和等离子气流量的脉冲值可保证熔孔的穿 透性，通过调整脉冲宽度(时间)和频率，严格控制焊接热输入，从而保证全位置焊接(立 焊，平焊，仰焊)接头圆周均勻焊透，焊缝成形美观，热影响区小，变形小，达到单面焊双面 成形，从而获得高质量的焊接接头；3、360°全位置焊接时，360°上不同的区段设置不同的 焊接规范参数，即焊接电流、等离子气体流量、焊接速度等，其综合效果保证了焊接熔池在 不同的空间位置热状态保持基本相同从而，得到高质量的焊接接头，同时提高了生产效率； 4、对于厚度为3mm 7mm的钢材和6 IOmm的铝合金，可以不开坡口，在全位置实现单面 焊双面成形，效率是钨极氩弧(TIG)全位置焊接设备的4 5倍，大大提高了生产效率，降 低生产成本；5、360°全位置焊接实现了不便移动的大型工件的焊接。
图1为双脉冲全位置等离子焊机原理框图；图2为全位置焊接时焊接电流和等离子气流量的低频同步脉冲示意图；图3为全位置焊接时电流、气体流量、焊接速度曲线图；图4为全位置焊接时等离子焊枪姿态示意图；图5为实施例一中的双脉冲全位置等离子焊机结构俯视图；图6为实施例一中的双脉冲全位置等离子焊机的旋转小车工作状态图正视图；图7为实施例二中的双脉冲全位置等离子焊机的旋转小车工作状态结构俯视图图8为实施例二中的双脉冲全位置等离子焊机的旋转小车工作状态图正视图。图中1、工件，2、机头，3、PLC可编程控制器，4、高频脉冲氩弧焊电源，5、等离子发 生器，6、电-气比例阀，7、伺服驱动器，8、伺服电机甲，9、旋转小车，10、轨道，11、保护气系 统，12、触摸屏，13、机箱，14、等离子焊枪，15、定位柱，16、转轴，17、曲柄，18、杆，19、伺服电 机乙，20、调制器。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作详细的说明。实施例一如图5、6所示双脉冲全位置等离子焊机包括机头2、旋转小车9、轨道10、机箱 13 ；机头2包括等离子焊枪14、电-气比例阀6，等离子焊枪14正对工件1上需要焊接的焊 缝，等离子焊枪14与工件1的相对角度β为5°左右(如图4所示)，电-气比例阀6紧 靠等离子焊枪14尾部安装；伺服电机甲8安装在旋转小车9上，机头2安装在旋转小车9 上，轨道10绕工件1铺设并通过定位柱15定位在工件1上，旋转小车9可沿着轨道10在 伺服电机甲8的驱动下绕工件1转动；机箱13内安装PLC可编程控制器3、调制器20、高频脉冲氩弧焊电源4、等离子发生器5、伺服驱动器7、保护气系统11、触摸屏12 ；高频脉冲氩 弧焊电源4的脉冲频率5000 20000Hz ；机箱13由电缆线、气管与机头2相连，其中等离 子发生器5与电-气比例阀6通过气管连接，保护气系统11与机头2通过气管连接，高频 脉冲氩弧焊电源4通过电缆与机头2连接，伺服驱动器7与伺服电机甲8通过电缆连接；工作原理如图1所示在竖向面上，等离子焊枪周向360°绕工件旋转实现全位置焊接时， 每一点焊接熔池的空间位置及热状态都是不同的，如果只用一种焊接规范参数，很难得到 全周均勻的焊缝，因此，需要在不同的空间位置对焊接规范参数进行调整，为此，需要将全 位置(360° )划分为几个区段，可以为8 36个区段(图3中划分了 12个区段)，在不同 的区段，焊接规范参数中的焊接电流、等离子气体流量、焊接速度可以不同，但其综合效果 保证了焊接熔池在不同的空间位置热状态保持基本相同。通过触摸屏设置和储存不同区段 的焊接规范参数，传输到PLC可编程控制器；由PLC可编程控制器根据不同区段的焊接规范 参数，即焊接电流和等离子气流量均值(如图3示)，通过控制调制器以低频(1 20Hz)同 步脉冲(由PLC产生的)调制高频脉冲氩弧焊电源的焊接电流和等离子发生器产生的等离 子气流量的脉冲值和基值以及脉冲时间和频率，实现双脉冲，即实现焊接电流与等离子气 流量的同步脉冲(如图2所示)，PLC可编程控制器控制旋转小车在不同区段的旋转速度， 即焊接速度(如图3所示)，确保焊接熔池在不同的空间位置热状态保持基本相同，从而实 现双脉冲全位置等离子的焊接；等离子发生器产生的等离子气流量由电-气比例阀控制， 调制器通过控制电-气比例阀实现等离子气流量的调制，调制后的等离子气提供给等离子 焊枪；PLC可编程控制器通过控制伺服驱动器来控制伺服电机实现旋转小车的旋转；电-气 比例阀紧靠焊枪尾部安装，这样使等离子气流量的调制更为准确，并符合调制要求；焊接时 保护气系统还提供如图3所示的保护气。实施例二 如图7、8所示与上述实施例一不同的是旋转小车9绕工件1转动的机构及方式 不同，其他同上述实施例一。在工件1的中心线上安装转轴16，转轴16的两端伸出工件1 之外，转轴16的一端部安装伺服电机乙19驱动转轴16作360°全位置转动，转轴16的两 端固定安装两个曲柄17，两个曲柄17的外端连接杆18，旋转小车9套在杆18上并有锁紧 机构能锁住杆18，可以调整等离子焊枪14与工件1的角度，也可调整离子焊枪14在工件1 上焊接的位置，调整完毕后锁紧。转轴16可以为光杆，也可以为丝杆。本实用新型所具有的优点1.采用高频焊接电源5000 20000Hz的脉冲电流使等离子弧进一步受到压缩，具 有更好的穿透力和较小的熔孔直径，有利于在全位置焊接时熔孔金属的保持。2.采用低频(1 20Hz)同步脉冲(由PLC产生的)调制高频焊接电源的焊接电 流和等离子气流量的脉冲值和基值以及脉冲时间和频率。其中焊接电流和等离子气流量的 基值可保证最小的等离子弧的熔孔或穿孔，而焊接电流和等离子气流量的脉冲值可保证熔 孔的穿透性，通过调整脉冲宽度(时间)和频率，严格控制焊接热输入，从而保证全位置焊 接(立焊，平焊，仰焊)接头圆周均勻焊透，焊缝成形美观，热影响区小，变形小，达到单面焊 双面成形，从而获得高质量的焊接接头。3.360°全位置焊接时，360°上不同的区段设置不同的焊接规范参数，即焊接电流、等离子气体流量、焊接速度，其综合效果保证了焊接熔池在不同的空间位置热状态保持 基本相同从而，得到高质量的焊接接头，同时提高了生产效率。4.对于厚度为3mm 7mm的钢材和6 IOmm的铝合金，可以不开坡口，在全位置 实现单面焊双面成形，效率是钨极氩弧(TIG)全位置焊接设备的4 5倍，大大提高了生产 效率，降低生产成本。5,360°全位置焊接实现了不便移动的大型工件的焊接。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，在不 背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出 各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的 保护范围。
权利要求1.一种双脉冲全位置等离子焊机，其特征在于所述焊机包括机头O)、旋转装置、高 频脉冲电源、等离子气系统、保护气系统(11)、控制系统，机头(2)可在旋转装置的驱动下 绕工件(1)转动，高频脉冲电源、等离子气系统、保护气系统、控制系统安装在机箱(13)内， 机箱(13)由电缆线、气管与机头(2)相连，机头(2)上包括有正对工件(1)上需要焊接的 焊缝的等离子焊枪(14)。
2.根据权利要求1所述的双脉冲全位置等离子焊机，其特征在于所述等离子气系统 包括等离子发生器(5)、电-气比例阀(6)，等离子发生器(5)与电-气比例阀(6)的等离 子气路相通。
3.根据权利要求2所述的双脉冲全位置等离子焊机，其特征在于所述电-气比例阀 (6)还可安装在机头(2)上，并紧靠等离子焊枪(14)尾部安装，等离子发生器(5)通过气管 与电-气比例阀(6)相连。
4.根据权利要求1或2或3所述的双脉冲全位置等离子焊机，其特征在于所述旋转 装置包括旋转小车(9)、轨道(10)、伺服驱动器(7)、伺服电机甲⑶；机头O)、伺服电机甲 (8)安装在旋转小车(9)上，轨道(10)绕工件(1)360°全位置铺设，旋转小车(9)在伺服 电机甲(8)的驱动下可沿着绕工件(1)铺设的轨道(10)绕工件(1)360°全位置转动，伺服 驱动器(7)安装在机箱(13)内并通过电缆与伺服电机甲⑶相连。
5.根据权利要求1或2或3所述的双脉冲全位置等离子焊机，其特征在于所述旋转 装置包括转轴(16)、曲柄(17)、杆(18)、伺服电机乙(19)，在工件(1)的中心线上安装转轴 (16)，转轴(16)的两端伸出工件(1)之外，转轴(16)的一端部安装伺服电机乙(19)，转轴 (16)的两端固定安装两个曲柄(17)，两个曲柄(17)的外端连接杆(18)，旋转小车(9)套在 杆(18)上并有锁紧机构能锁住杆(18)，伺服驱动器(7)安装在机箱(13)内并通过电缆与 伺服电机乙(19)相连。
6.根据权利要求4所述的双脉冲全位置等离子焊机，其特征在于所述控制系统采用 PLC可编程控制器(3)并通过调制器00)与高频脉冲电源、电-气比例阀(6)相连，PLC可 编程控制器⑶通过电路与伺服驱动器(7)相连。
7.根据权利要求5所述的双脉冲全位置等离子焊机，其特征在于所述控制系统采用 PLC可编程控制器(3)并通过调制器00)与高频脉冲电源、电-气比例阀(6)相连，PLC可 编程控制器⑶通过电路与伺服驱动器(7)相连。
8.根据权利要求1或2或3所述的双脉冲全位置等离子焊机，其特征在于等离子焊 枪(14)与工件(1)的相对角度β为4° 6°。
9.根据权利要求1或2或3所述的双脉冲全位置等离子焊机，其特征在于所述高频 脉冲电源采用高频脉冲氩弧焊电源，脉冲频率为5000 20000Hz，高频脉冲氩弧焊电源 (4)通过电缆与等离子焊枪14相连。
10.根据权利要求6所述的双脉冲全位置等离子焊机，其特征在于所述控制系统还包 括触摸屏(12)，触摸屏(12)通过电路与PLC可编程控制器(3)相连。
专利摘要本实用新型公开了一种双脉冲全位置等离子焊机，包括PLC可编程控制器、调制器、高频脉冲氩弧焊电源、等离子发生器、电-气比例阀、旋转装置、等离子焊枪(2)；根据焊接的360°全位置划分出多个区段，根据划分出的多个区段设置不同区段的焊接规范参数，即焊接电流、等离子气流量、焊接速度；PLC可编程控制器控制的调制器根据不同区段的焊接规范参数以低频同步脉冲调制不同区段的焊接电流和等离子气流量的脉冲值和基值以及脉冲时间和频率，PLC可编程控制器控制在不同区段的焊接速度。本实用新型使焊接有更好的穿透力和较小的熔孔直径，还保证了对大型不便移动工件360°全位置焊接，提高了焊接质量、生产效率高。
文档编号B23K10/02GK201815787SQ20102051886
公开日2011年5月4日 申请日期2010年9月7日 优先权日2010年9月7日
发明者刘海波, 栾景毅, 沈茂堂 申请人:济南海通焊接技术有限公司