【專利介紹】鋼桶縫焊機焊接電流數控裝置

文/馮建敏

申請號：CN89207544.9

公開號：CN2052697U

IPC公類號：B23K9/09; B23K9/02

發明人：馮建敏

專利權人：上海市冶礦機械技術研究所

摘要：

本實用新型是一種適合鋼桶縫焊機控制焊接電流的數控裝置，取代原分立元件及模擬積分器。主電路為整流電路，晶閘管觸發電路，位置檢測電路，晶閘管觸發電路各由具備選取電信號的與具備電壓頻率轉換作用的CMOS集成塊組成，在焊接過程中，選取不同的位置信號，經過數字化電路處理，準確地控制晶閘管導通角，達到相應的電壓，以滿足焊接要求，本實用新型增加可靠性，使調試維護簡便，焊接質量提高，深受焊接行業歡迎。

權利要求書：

1、一種鋼桶縫焊機焊接電流數控裝置，它由整流電路，晶閘管觸發電路，位置檢測電路及其他執行元件組成，其特征在于晶閘管觸發電路由具備電平信號選取作用的邏輯線路10，模擬開關5，可逆計數器7和具備電壓頻率轉換的電壓頻率發生器6，數模轉換器8組成。

2、根據權利要求1所述的數控裝置，其特征在于電壓頻率發生器6串聯在模擬開關5與可逆計數器7之間。

3、根據權利要求1所述的數控裝置，其特征在于模擬開關5輸入端前置有三個阻值不同的電位器。

4、根據權利要求1所述的數控裝置，其特征在于可逆計數器7和數模轉換器8成串聯電路。

說明書：

本實用新型涉及焊接技術，特別涉及鋼桶縫焊機焊接電流控制裝置。

目前國內外的鋼桶縫焊機，由兩個晶閘管控制的交流電壓調節器調整輸入的二相工頻電流后施加到焊接變壓器的初級上，經其降壓后由上、下焊臂——二根很粗的導電排輸送到一對不斷旋轉的焊輪上，將一只已卷成圓筒體且對邊重迭在一起的薄鋼板縫焊成桶坯。由于鐵磁介質的筒體被焊接變壓器的次級繞組、上下焊臂、一對焊輪所構成的焊接回路所匝聯，回路中的阻抗隨著焊接過程相應變化，為校正阻抗，達到穩定焊接電流的有效值，就須自動地修正晶閘管的導通角α，以期獲得穩定的焊接熱量。英國BRITISH  FEDRAL  WELDER  ＆  MACHINE  CO.  LTD采用分列元件及模擬積分器組成UZDVR／1焊接熱量控制器來達到這一目的，該控制器本身元件較多，線路復雜，維護困難，且有一定的積分漂移。

本實用新型目的在于采用一種CMOS集成塊數字化電路代替原分立元件及模擬積分器，以形成新的控制焊接電流數控裝置。利用數字信號便于鎖存的特點使焊接電流的控制精度，重復精度提高，達到調整方便，且無漂移。

本實用新型的基本原理還是以原主電路即整流電路，晶閘管觸發電路，位置檢測電路為基礎，關鍵在于晶閘管觸發電路完全采用數字化電路。根據焊接過程電壓圖所示（見附圖1）：橫軸上Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 為（鋼筒體）進入，中程，終止時三個階段，縱軸上VO為電壓初始值，Ve為電壓額定值。為處于“進入”階段Ⅰ時，由位置檢測電路傳遞信號，通過以與非門為主的邏輯電路與模擬開關組成的電路選取后，選通某一給定的初始值電平，然后把這一電平轉換成某一頻率脈沖，由可逆計數器，數模轉換器組成函數發生器對其處理后去控制晶閘管，產生一個自額定值電壓Ve的40％逐步上升的過程電壓。由可逆計數器控制這一階段的開始和結束。當進入中程階段Ⅱ，即阻抗校正階段時，數控裝置適當地減少導通角，以補償焊接回路的阻抗，而達到穩定焊接電流的目的。當結束焊接時，數控裝置迅速轉換到終止值電平信號，產生相應的逐步下降的終止值電壓。這樣成形的鋼桶坯兩端沿口不致為過大的電流“燒毛”，而使后道工序封口發生困難，而數字信號便于鎖存把正負二個晶閘管的觸發控制電壓鎖定在同一值上，做到二個晶閘管的導通面積相同，使焊接變壓器中的直流分量做到最小，提高變壓器的效率。

附圖1：焊接過程電壓圖

附圖2：數控裝置圖

本實用新型實施方案由附圖2知：由精密電源21提供10V左右的穩定電壓，施加到4個多卷線繞的電位器上，它們分別為上升電位器1（4.7KΩ）、校正電位器2（1KΩ）、下降電位器3（4.7KΩ）、初始電位器4（4.7KΩ）。經它們調整后將分別獲得“上升”、“阻抗校正”、“下降”和“初始熱量”四個控制信 號電平，前三個值將按選擇分別送到模擬開關5（4051）的輸入端，而“初始熱量”電平送到加法器14的輸入端。在焊接過程中，當鋼筒體剛接觸焊輪時，光電開關17、18閉合，位置檢測信號導致以與非門為主的邏輯線路10把模擬開關5中的A端和D端接通，這時上升電位器1的電平被送到電壓頻率發生器6的輸入端，一個頻率與其輸入電壓線性相關的脈沖信號將由電壓頻率發生器6送到可逆計數器7作加法運算，并由數模轉換器8輸出一個線性上升的電壓，該電壓由運放器9作隔離放大后，與采樣保持器19（LM382）送來的電源峰值采樣電壓及初始電位器4送到的“初始熱量”電平三者一起被運放器14處理后，控制觸發器13（KJ009）并去觸發晶閘管15、16，使它們輸出一個上升的過渡焊接電壓。

一旦可逆計數器7發出溢出信號，邏輯線路10就斷開模擬開關5中的A、D兩端，而將B、D兩端聯接，并將可逆計數器7置于“減法”計數，此刻，校正電位器2上的“阻抗校正”電平被送到電壓頻率發生器6的輸入端，使其發出另一種遠遠低于上升階段頻率的脈沖信號，將使可逆計數器7作“減法”計數，由數模轉換器8輸出一個線性下降的電壓，相應引起晶閘管17、18的導通角逐漸減少，補償鋼筒體縱向進入焊接回路引起的阻抗變化，達到穩流。當鋼筒體即將結束焊接時，光電開關之一18打開，而另一開關17依然閉合，下降電位器3的“下降”電平被送到電壓頻率發生器6，使其又發出一個頻率較高的脈沖信號，使數模轉換器8輸出斜率為負的線性下降 電壓，相應使晶閘管的導通角迅速減小，以形成了結束焊接的下降過渡電壓。當鋼桶坯離開焊輪時，光電開關17、18皆打開，相應地邏輯線路10將可逆計數器7置“零”，最終導致晶閘管15、16關閉，一個焊接過程結束。

對于焊接的初始電壓根據不同材質而定，除了按需調節初始電位器4以外，還可以在操作前在可逆計數器7預置端，由按鍵開關11置入一個初始值，從而控制晶閘管的起始導通角。

為了防止電網電壓的波動影響焊接質量，本實用新型設置采樣保持器19由同步器20正確地控制其對電網峰值電壓采樣，采得電壓由運放器12隔離后一并送到運放器14，共同參與對晶閘管15、16的控制，達到電壓負反饋的目的。

本實用新型的效果。利用數字信號便于鎖存的特點，達到晶閘管導通的面積相同，使焊接電壓器中的直流分量做到最小，提高了變壓器的效率，節約能源，由于方便地采用了CMOS集成線路，抗干擾性能提高，線性漂移減少，由于元件大為減少，成本降低維護方便，深受用戶歡迎。