弧压感应自动焊接机头电机调速装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种弧压感应自动焊接机头电机调速装置，包括电机调速模块、最小化控制单元和电机换向单元；所述电机换向单元包括换向控制单元和换向执行单元；所述电机调速模块的输出端连接所述换向执行单元，且所述最小化控制单元经所述换向控制单元连接所述换向执行单元；所述换向执行单元同时接收所述电机调速模块及最小化控制单元的信号并根据接收到的信号实现弧压感应自动焊接机头的印刷电机的换向。本实用新型提出的弧压感应自动焊接机头电机调速装置，能够更好地稳定弧压感应自动焊接机头的焊接过程。
【专利说明】弧压感应自动焊接机头电机调速装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及焊接设备控制【技术领域】，特别是指一种弧压感应自动焊接机头电机调速装置。
【背景技术】
[0002]随着焊接技术的发展，在当今的工业生产已经成为非常重要的金属加工手段。尤其在造船、港口机械、压力容器、油气管线、金属结构厂房、电力建设等行业显得更加重要，焊接效率、焊接质量、焊接安全作业的要求也越来越高。随着人力资源成本逐年攀升，传统金属加工制造行业面临必须加快自动生产模式改造。
[0003]国内外关于自动焊接机头控制技术基本采用等速或者变速调节方式，分别匹配恒压平特性焊接电源(CV)或恒流下降特性焊接电源，同时焊接机头的工作电源必须额外单独，延长电缆长度受到供电回路电压降限制，大作业面、长距离焊接场景适应性差；此外存在焊接材料或焊丝直径适应性差，操作控制难度大。
实用新型内容
[0004]有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种弧压感应自动焊接机头电机调速装置，能够更好地稳定弧压感应自动焊接机头的焊接过程。
[0005]基于上述目的本实用新型提供的弧压感应自动焊接机头电机调速装置，包括电机调速模块、最小化控制单元和电机换向单元；所述电机换向单元包括换向控制单元和换向执行单元；
[0006]所述电机调速模块的输出端连接所述换向执行单元，且所述最小化控制单元经所述换向控制单元连接所述换向执行单元；所述换向执行单元同时接收所述电机调速模块及最小化控制单元的信号并根据接收到的信号实现弧压感应自动焊接机头的印刷电机的换向。
[0007]在一些实施方式中，所述电机调速模块包括依次连接的电机调速控制电路、PWM控制电路、电机调速功率变换单元；
[0008]印刷电机反馈信号与焊丝熔化速度的设定信号经所述电机调速控制电路通过差分放大器输出速度误差量到所述PWM控制电路；
[0009]所述PWM控制电路将所述速度误差量转换为PWM信号输入到所述电机调速功率变换单元从而调节印刷电机的送丝速度或焊丝熔化速度。
[0010]在一些实施方式中，所述电机调速功率变换单元包括脉冲驱动电路、电机工作导通时间电路和电机能耗刹车制动电路。
[0011]在一些实施方式中，所述最小化控制单元包括单片机，所述单片机连接并输出信号经所述换向控制单元到所述换向执行单元。
[0012]在一些实施方式中,所述单片机型号为PIC16F716。
[0013]在一些实施方式中，所述电机换向单元还包括与所述换向执行单元相连的换向保护网络。
[0014]从上面所述可以看出，本实用新型提供的弧压感应自动焊接机头电机调速装置，通过最小化控制单元控制电机换向单元实现电机换向并结合电机调速模块采用PWM控制技术调整印刷电机输入电枢电压从而改变送丝速度，满足了焊接过程的稳定性要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型提供的弧压感应自动焊接机头电机调速装置的一个实施例的模块结构示意图；
[0016]图2为本实用新型提供的弧压感应自动焊接机头电机调速装置实施例所应用的弧压感应自动焊接机头装置实施例的结构模块示意图；
[0017]图3为本实用新型提供的弧压感应自动焊接机头电机调速装置实施例所应用的弧压感应自动焊接机头装置实施例中控制模块的电路结构示意图；
[0018]图4为本实用新型提供的弧压感应自动焊接机头电机调速装置实施例中的电机调速控制电路的电路结构不意图；
[0019]图5为本实用新型提供的弧压感应自动焊接机头电机调速装置实施例中的电机调速功率变换单元的电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。
[0021]需要说明的是，本实用新型实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一” “第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本实用新型实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
[0022]参照附图1，为本实用新型提供的弧压感应自动焊接机头电机调速装置的一个实施例的模块结构示意图。
[0023]所述弧压感应自动焊接机头电机调速装置，包括电机调速模块201、最小化控制单元203和电机换向单元202 ;所述电机换向单元202包括换向控制单元2022和换向执行单元 2021 ；
[0024]所述电机调速模块201的输出端连接所述换向执行单元2021，且所述最小化控制单元203经所述换向控制单元2022连接所述换向执行单元2021 ;所述换向执行单元2021同时接收所述电机调速模块201及最小化控制单元203的信号并根据接收到的信号实现弧压感应自动焊接机头的印刷电机102的换向。
[0025]参照附图2，为本实用新型提供的弧压感应自动焊接机头电机调速装置实施例所应用的弧压感应自动焊接机头装置实施例的结构模块示意图。
[0026]所述弧压感应自动焊接机头装置，包括焊接机头100和控制模块200 ；
[0027]所述焊接机头100包括印刷电机102、齿轮减速箱103、四轮送丝总成104 ;所述印刷电机102连接所述齿轮减速箱103，所述齿轮减速箱103连接所述四轮送丝总成104，从而保证稳定送丝；
[0028]所述控制模块200包括电源控制模块206和电机调速模块201 ；[0029]所述电源控制模块206包括辅助电源模块、弧压电源模块和电源切换单元；当焊接机头100处于待机状态时，采用辅助电源模块为其供电；当焊接机头100开始工作时，切断辅助电源模块并采用弧压电源模块为其供电；所述辅助电源模块与弧压电源模块之间的切换通过所述电源切换单元进行切换；
[0030]所述电机调速模块201实时采集焊接机头100的状态信息，从而调节焊接机头100
的送丝速度或焊丝熔化速度。
[0031]参照附图3，为本实用新型提供的弧压感应自动焊接机头电机调速装置实施例所应用的弧压感应自动焊接机头装置实施例中控制模块的电路结构示意图。
[0032]进一步的，结合附图2，所述焊接机头100包括用于控制焊接机头100的送丝速度或焊丝熔化速度的印刷电机102 ;所述控制模块200还包括最小化控制单元203和电机换向单元202 ;所述电机换向单元202包括换向控制单元和换向执行单元；
[0033]电机调速模块201的输出信号作为换向执行单兀输入信号,换向执行单兀受控于换向控制单元将输入信号经第一线圈开关Kl按特定相序输出实现电机换向功能。
[0034]可选的，所述电机换向单元202还包括与所述换向执行单元相连的换向保护网络；换向保护网络用于第一线圈开关Ki的触点换向时吸收浪涌尖峰电压和切换期间续流避免触点拉弧损坏。
[0035]进一步的，结合附图2和附图3，所述控制模块还包括远程通讯模块204、电源小车启动单元205、送丝机启动单元207和操作界面208。
[0036]所述最小化控制单元203包括单片机(型号为PIC16F716)N1、由电阻R10、电容C3和电容C6构成的上电复位电路、由晶体振荡器G1、电容C16和电容C17构成的时钟电路。所述单片机NI连接并输出信号经所述换向控制单元到所述换向执行单元。
[0037]所述电机换向单元202包括换向控制单元、换向执行单元和换向保护单元；电机调速模块201的输出信号作为所述换向执行单元的输入信号，所述换向执行单元受控于所述换向控制单元将输入信号经过第一线圈开关Kl按特定相序输出实现电机换向功能。具体地，当单片机NI输出电机旋转方向信号为I时，信号经过电阻R13、电容C11，将三极管VT3开通,第一线圈开关Kl的第一线圈吸合,第一线圈开关Kl的触点3和触点5以及第一线圈开关Kl的触点4和触点6分别接通，从而完成印刷电机正向旋转；当单片机NI输出电机旋转方向信号为O时，信号经过电阻R13、电容C11，将三极管VT3关闭，第一线圈开关Kl的第一线圈断开，第一线圈开关Kl的触点I和触点5以及第一线圈开关Kl的触点2和触点6分别接通，从而完成印刷电机反向旋转；所述换向保护网络用于第一线圈开关Kl的触点在换向时吸收浪涌尖峰电压和第一线圈开关Kl的触点在切换期间续流避免触点拉弧损坏。
[0038]所述远程通讯模块204 (其在附图2中的附图标记为Ml)采用电力载波专用模块组成。所述电源小车启动单元205控制弧压感应自动焊接机头装置实施例所应用的弧压感应自动焊接小车启动和系统电源启动。所述操作界面208包括启动、停止、送丝、抽丝以及各种焊接参数设定(起弧电流、起弧时间、收弧电流、收弧时间、焊接电流等)。所述送丝机启动单元207在焊接系统完成启动后按时序要求给出送丝机启动开关信号；所述送丝机启动单元207中由电阻R3、电容C15、三极管VT1、和第三线圈开关K3构成控制，当启动信号或者送丝、抽丝信号有效时，单片机NI输出高信号(FEEDER-0N)，三极管VTl导通，第三线圈开关K3的第三线圈吸合，第三线圈开关Κ3的触点18和触点20以及第三线圈开关Κ3的触点23和触点21分别闭合接通，这两组触点分别用于印刷电机(也为送丝电机)启动和双电机(印刷电机和小车的行走电机)驱动系统启动控制备用。
[0039]参照附图4和附图5，分别为本实用新型提供的弧压感应自动焊接机头电机调速装置实施例中的电机调速控制电路的电路结构示意图和电机调速功率变换单元的电路结构示意图。
[0040]较佳的，结合附图2和附图3，所述电机调速模块201包括依次连接的电机调速控制电路2011、PWM控制电路2012、电机调速功率变换单元2013 ；
[0041]印刷电机102的反馈信号与焊丝熔化速度的设定信号经所述电机调速控制电路2011通过差分放大器输出速度误差量到所述PWM控制电路2012 ；
[0042]所述PWM控制电路2012将所述速度误差量转换为PWM信号输入到所述电机调速功率变换单元2013从而调节印刷电机102的送丝速度或焊丝熔化速度。
[0043]参照附图4并结合附图2和附图3，图中反馈信号由印刷电机转速信号(送丝速度信号)模块提供，图中设定信号由焊接小车的操作面板将熔化速度传感隔离单元输出电压信号经过分压提供；反馈信号经过由二极管CR13、电阻R2、电容Cl组成的嵌位消噪电路并传递给电阻R5和电阻R4进行信号分压，分压信号经运算放大器N3D、电阻R7、电容C2、电阻R6构成PI调节电路进行比例积分运算，满足信号动态响应要求，PI输出结果经由电阻R8、电容C4构成RC电路整形传递给差分放大器；设定信号经二极管CR18嵌位电路并经过运算放大器Ν3Β7、电阻R12、电阻R9和电阻Rll构成比例运算电路进行信号比率规范，规范后的信号传递给差分放大器。
[0044]差分放大器输出的速度误差量Λ V提供给PWM控制电路2012影响输出脉宽占空比D，输出脉宽控制功率模块导通占空比，Um=U*D，U为电弧电压，D为输出占空比，Um为电机工作电压，Um的高低影响电机转速,从而决定送丝速度的快慢。
[0045]较佳的，参照附图5并结合附图2和附图3，所述电机调速功率变换单元2013包括脉冲驱动电路、电机工作导通时间电路和电机能耗刹车制动电路。
[0046]具体地，D⑶C电源模块M2为D⑶C隔离单元，为驱动脉冲隔离单元N2提供隔离电源；图中ECDC电源模块M2、电容C5、电阻R18、电容C8和驱动脉冲隔离单元N2构成脉冲驱动电路，PWM信号来自上述PWM控制电路；二极管CR7、电阻R16、电阻R17和二极管CR5决定场效应晶体管Ql的开通、关断速度，场效应晶体管Ql用于控制印刷电机工作导通时间(决定印刷电机转速)；电阻R14、场效应晶体管Q2、电容C7、二极管CR9和电阻R19构成电机能耗刹车制动电路，防止电机停止转动时机械惯性导致粘丝。二极管CR3为电机续流单元，完成印刷电机在没有脉冲电压通过时进行续流。
[0047]从上面所述可以看出，本实用新型提供的弧压感应自动焊接机头电机调速装置，通过最小化控制单元控制电机换向单元实现电机换向并结合电机调速模块采用PWM控制技术调整印刷电机输入电枢电压从而改变送丝速度，满足了焊接过程的稳定性要求。
[0048]所属领域的普通技术人员应当理解:以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种弧压感应自动焊接机头电机调速装置，其特征在于，包括电机调速模块、最小化控制单元和电机换向单元；所述电机换向单元包括换向控制单元和换向执行单元； 所述电机调速模块的输出端连接所述换向执行单元，且所述最小化控制单元经所述换向控制单元连接所述换向执行单元；所述换向执行单元同时接收所述电机调速模块及最小化控制单元的信号并根据接收到的信号实现弧压感应自动焊接机头的印刷电机的换向。
2.根据权利要求1所述的电机调速装置，其特征在于，所述电机调速模块包括依次连接的电机调速控制电路、PWM控制电路、电机调速功率变换单元； 印刷电机反馈信号与焊丝熔化速度的设定信号经所述电机调速控制电路通过差分放大器输出速度误差量到所述PWM控制电路； 所述PWM控制电路将所述速度误差量转换为PWM信号输入到所述电机调速功率变换单元从而调节印刷电机的送丝速度或焊丝熔化速度。
3.根据权利要求2所述的电机调速装置，其特征在于，所述电机调速功率变换单元包括脉冲驱动电路、电机工作导通时间电路和电机能耗刹车制动电路。
4.根据权利要求1所述的电机调速装置，其特征在于，所述最小化控制单元包括单片机，所述单片机连接并输出信号经所述换向控制单元到所述换向执行单元。
5.根据权利要求4所述的电机调速装置，其特征在于，所述单片机型号为PIC16F716。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的电机调速装置，其特征在于，所述电机换向单元还包括与所述换向执行单元相连的换向保护网络。
【文档编号】B23K9/10GK203738196SQ201420099225
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年3月5日 优先权日:2014年3月5日
【发明者】罗建坤 申请人:罗建坤