專利名稱：雙脈沖全位置等離子焊機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種焊機(jī)，尤其是一種雙脈沖全位置等離子焊機(jī)。
背景技術(shù)：
目前等離子焊接可以實(shí)現(xiàn)平焊和立焊，但還沒有實(shí)現(xiàn)空間360°全位置焊接的焊 機(jī)，而且對(duì)于相當(dāng)一部分無(wú)法旋轉(zhuǎn)或者不具備旋轉(zhuǎn)條件的工件，只能使焊槍繞工件360°旋 轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)全位置焊接。雖然，目前市場(chǎng)上有鎢極氬弧(TIG)全位置焊接設(shè)備，但其適用的母材 厚度范圍為0. 15 3. Omm,對(duì)于3. Omm以上的母材，需要打坡口并且填絲，增加了生產(chǎn)成本， 生產(chǎn)效率低，制約了生產(chǎn)的發(fā)展。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種在比較厚的母材上進(jìn)行全位置焊接 并且得到很高焊接質(zhì)量的焊機(jī)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種雙脈沖全位置等離子焊機(jī)，所述焊機(jī)包 括機(jī)頭2、旋轉(zhuǎn)裝置、高頻脈沖電源、等離子氣系統(tǒng)、保護(hù)氣系統(tǒng)11、控制系統(tǒng)，機(jī)頭2可在旋 轉(zhuǎn)裝置的驅(qū)動(dòng)下繞工件1轉(zhuǎn)動(dòng)，高頻脈沖電源、等離子氣系統(tǒng)、保護(hù)氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)安裝 在機(jī)箱13內(nèi)，機(jī)箱13由電纜線、氣管與機(jī)頭2相連，機(jī)頭2上包括有正對(duì)工件1上需要焊 接的焊縫的等離子焊槍14。所述等離子氣系統(tǒng)包括等離子發(fā)生器5、電-氣比例閥6，等離子發(fā)生器5與電-氣 比例閥6的等離子氣路相連。所述電-氣比例閥6還可安裝在機(jī)頭2上，并緊靠等離子焊槍14尾部安裝，等離 子發(fā)生器5通過氣管與電-氣比例閥6相通。電-氣比例閥緊靠焊槍尾部安裝，這樣使等 離子氣流量的調(diào)制更為準(zhǔn)確，并符合調(diào)制要求。所述旋轉(zhuǎn)裝置包括旋轉(zhuǎn)小車9、軌道10、伺服驅(qū)動(dòng)器7、伺服電機(jī)甲8 ；機(jī)頭2、伺服 電機(jī)甲8安裝在旋轉(zhuǎn)小車9上，軌道10繞工件1進(jìn)行360°全位置鋪設(shè)，旋轉(zhuǎn)小車9在伺服 電機(jī)甲8的驅(qū)動(dòng)下可沿著繞工件1鋪設(shè)的軌道10繞工件1進(jìn)行360°全位置轉(zhuǎn)動(dòng)，伺服驅(qū) 動(dòng)器7安裝在機(jī)箱13內(nèi)并通過電纜與伺服電機(jī)甲8相連。所述旋轉(zhuǎn)裝置包括轉(zhuǎn)軸16、曲柄17、桿18、伺服電機(jī)乙19，在工件1的中心線上安 裝轉(zhuǎn)軸16，轉(zhuǎn)軸16的兩端伸出工件1之外，轉(zhuǎn)軸16的一端部安裝伺服電機(jī)乙19，轉(zhuǎn)軸16 的兩端固定安裝兩個(gè)曲柄17，兩個(gè)曲柄17的外端連接桿18，旋轉(zhuǎn)小車9套在桿18上并有 鎖緊機(jī)構(gòu)能鎖住桿18，伺服驅(qū)動(dòng)器7安裝在機(jī)箱13內(nèi)并通過電纜與伺服電機(jī)乙19相連。所述控制系統(tǒng)采用PLC可編程控制器3并通過調(diào)制器20與高頻脈沖電源、電-氣 比例閥6相連，PLC可編程控制器3通過電路與伺服驅(qū)動(dòng)器7相連。等離子焊槍14與工件1的相對(duì)角度β為4° 6°。所述高頻脈沖電源采用高頻脈沖氬弧焊電源4，脈沖頻率為5000 20000Hz，高頻 脈沖氬弧焊電源4通過電纜與等離子焊槍14相連。[0012]所述機(jī)箱13內(nèi)還安裝有觸摸屏12，觸摸屏12通過電路與PLC可編程控制器3相連。本實(shí)用新型有益的技術(shù)效果1、采用高頻焊接電源的脈沖電流使等離子弧進(jìn)一步 受到壓縮，具有更好的穿透力和較小的熔孔直徑，有利于在全位置焊接時(shí)熔孔金屬的保持； 2、采用低頻(1 20Hz)同步脈沖(由PLC產(chǎn)生的)調(diào)制高頻焊接電源的焊接電流和等離 子氣流量的脈沖值和基值以及脈沖時(shí)間和頻率。其中焊接電流和等離子氣流量的基值可 保證最小的等離子弧的熔孔或穿孔，而焊接電流和等離子氣流量的脈沖值可保證熔孔的穿 透性，通過調(diào)整脈沖寬度(時(shí)間)和頻率，嚴(yán)格控制焊接熱輸入，從而保證全位置焊接(立 焊，平焊，仰焊)接頭圓周均勻焊透，焊縫成形美觀，熱影響區(qū)小，變形小，達(dá)到單面焊雙面 成形，從而獲得高質(zhì)量的焊接接頭；3、360°全位置焊接時(shí)，360°上不同的區(qū)段設(shè)置不同的 焊接規(guī)范參數(shù)，即焊接電流、等離子氣體流量、焊接速度等，其綜合效果保證了焊接熔池在 不同的空間位置熱狀態(tài)保持基本相同從而，得到高質(zhì)量的焊接接頭，同時(shí)提高了生產(chǎn)效率； 4、對(duì)于厚度為3mm 7mm的鋼材和6 IOmm的鋁合金，可以不開坡口，在全位置實(shí)現(xiàn)單面 焊雙面成形，效率是鎢極氬弧(TIG)全位置焊接設(shè)備的4 5倍，大大提高了生產(chǎn)效率，降 低生產(chǎn)成本；5、360°全位置焊接實(shí)現(xiàn)了不便移動(dòng)的大型工件的焊接。

圖1為雙脈沖全位置等離子焊機(jī)原理框圖；圖2為全位置焊接時(shí)焊接電流和等離子氣流量的低頻同步脈沖示意圖；圖3為全位置焊接時(shí)電流、氣體流量、焊接速度曲線圖；圖4為全位置焊接時(shí)等離子焊槍姿態(tài)示意圖；圖5為實(shí)施例一中的雙脈沖全位置等離子焊機(jī)結(jié)構(gòu)俯視圖；圖6為實(shí)施例一中的雙脈沖全位置等離子焊機(jī)的旋轉(zhuǎn)小車工作狀態(tài)圖正視圖；圖7為實(shí)施例二中的雙脈沖全位置等離子焊機(jī)的旋轉(zhuǎn)小車工作狀態(tài)結(jié)構(gòu)俯視圖圖8為實(shí)施例二中的雙脈沖全位置等離子焊機(jī)的旋轉(zhuǎn)小車工作狀態(tài)圖正視圖。圖中1、工件，2、機(jī)頭，3、PLC可編程控制器，4、高頻脈沖氬弧焊電源，5、等離子發(fā) 生器，6、電-氣比例閥，7、伺服驅(qū)動(dòng)器，8、伺服電機(jī)甲，9、旋轉(zhuǎn)小車，10、軌道，11、保護(hù)氣系 統(tǒng)，12、觸摸屏，13、機(jī)箱，14、等離子焊槍，15、定位柱，16、轉(zhuǎn)軸，17、曲柄，18、桿，19、伺服電 機(jī)乙，20、調(diào)制器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)的說明。實(shí)施例一如圖5、6所示雙脈沖全位置等離子焊機(jī)包括機(jī)頭2、旋轉(zhuǎn)小車9、軌道10、機(jī)箱 13 ；機(jī)頭2包括等離子焊槍14、電-氣比例閥6，等離子焊槍14正對(duì)工件1上需要焊接的焊 縫，等離子焊槍14與工件1的相對(duì)角度β為5°左右(如圖4所示)，電-氣比例閥6緊 靠等離子焊槍14尾部安裝；伺服電機(jī)甲8安裝在旋轉(zhuǎn)小車9上，機(jī)頭2安裝在旋轉(zhuǎn)小車9 上，軌道10繞工件1鋪設(shè)并通過定位柱15定位在工件1上，旋轉(zhuǎn)小車9可沿著軌道10在 伺服電機(jī)甲8的驅(qū)動(dòng)下繞工件1轉(zhuǎn)動(dòng)；機(jī)箱13內(nèi)安裝PLC可編程控制器3、調(diào)制器20、高頻脈沖氬弧焊電源4、等離子發(fā)生器5、伺服驅(qū)動(dòng)器7、保護(hù)氣系統(tǒng)11、觸摸屏12 ；高頻脈沖氬 弧焊電源4的脈沖頻率5000 20000Hz ；機(jī)箱13由電纜線、氣管與機(jī)頭2相連，其中等離 子發(fā)生器5與電-氣比例閥6通過氣管連接，保護(hù)氣系統(tǒng)11與機(jī)頭2通過氣管連接，高頻 脈沖氬弧焊電源4通過電纜與機(jī)頭2連接，伺服驅(qū)動(dòng)器7與伺服電機(jī)甲8通過電纜連接；工作原理如圖1所示在豎向面上，等離子焊槍周向360°繞工件旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)全位置焊接時(shí)， 每一點(diǎn)焊接熔池的空間位置及熱狀態(tài)都是不同的，如果只用一種焊接規(guī)范參數(shù)，很難得到 全周均勻的焊縫，因此，需要在不同的空間位置對(duì)焊接規(guī)范參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，為此，需要將全 位置(360° )劃分為幾個(gè)區(qū)段，可以為8 36個(gè)區(qū)段(圖3中劃分了 12個(gè)區(qū)段)，在不同 的區(qū)段，焊接規(guī)范參數(shù)中的焊接電流、等離子氣體流量、焊接速度可以不同，但其綜合效果 保證了焊接熔池在不同的空間位置熱狀態(tài)保持基本相同。通過觸摸屏設(shè)置和儲(chǔ)存不同區(qū)段 的焊接規(guī)范參數(shù)，傳輸?shù)絇LC可編程控制器；由PLC可編程控制器根據(jù)不同區(qū)段的焊接規(guī)范 參數(shù)，即焊接電流和等離子氣流量均值(如圖3示)，通過控制調(diào)制器以低頻(1 20Hz)同 步脈沖(由PLC產(chǎn)生的)調(diào)制高頻脈沖氬弧焊電源的焊接電流和等離子發(fā)生器產(chǎn)生的等離 子氣流量的脈沖值和基值以及脈沖時(shí)間和頻率，實(shí)現(xiàn)雙脈沖，即實(shí)現(xiàn)焊接電流與等離子氣 流量的同步脈沖(如圖2所示)，PLC可編程控制器控制旋轉(zhuǎn)小車在不同區(qū)段的旋轉(zhuǎn)速度， 即焊接速度(如圖3所示)，確保焊接熔池在不同的空間位置熱狀態(tài)保持基本相同，從而實(shí) 現(xiàn)雙脈沖全位置等離子的焊接；等離子發(fā)生器產(chǎn)生的等離子氣流量由電-氣比例閥控制， 調(diào)制器通過控制電-氣比例閥實(shí)現(xiàn)等離子氣流量的調(diào)制，調(diào)制后的等離子氣提供給等離子 焊槍；PLC可編程控制器通過控制伺服驅(qū)動(dòng)器來(lái)控制伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)小車的旋轉(zhuǎn)；電-氣 比例閥緊靠焊槍尾部安裝，這樣使等離子氣流量的調(diào)制更為準(zhǔn)確，并符合調(diào)制要求；焊接時(shí) 保護(hù)氣系統(tǒng)還提供如圖3所示的保護(hù)氣。實(shí)施例二 如圖7、8所示與上述實(shí)施例一不同的是旋轉(zhuǎn)小車9繞工件1轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)及方式 不同，其他同上述實(shí)施例一。在工件1的中心線上安裝轉(zhuǎn)軸16，轉(zhuǎn)軸16的兩端伸出工件1 之外，轉(zhuǎn)軸16的一端部安裝伺服電機(jī)乙19驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸16作360°全位置轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸16的兩 端固定安裝兩個(gè)曲柄17，兩個(gè)曲柄17的外端連接桿18，旋轉(zhuǎn)小車9套在桿18上并有鎖緊 機(jī)構(gòu)能鎖住桿18，可以調(diào)整等離子焊槍14與工件1的角度，也可調(diào)整離子焊槍14在工件1 上焊接的位置，調(diào)整完畢后鎖緊。轉(zhuǎn)軸16可以為光桿，也可以為絲桿。本實(shí)用新型所具有的優(yōu)點(diǎn)1.采用高頻焊接電源5000 20000Hz的脈沖電流使等離子弧進(jìn)一步受到壓縮，具 有更好的穿透力和較小的熔孔直徑，有利于在全位置焊接時(shí)熔孔金屬的保持。2.采用低頻(1 20Hz)同步脈沖(由PLC產(chǎn)生的)調(diào)制高頻焊接電源的焊接電 流和等離子氣流量的脈沖值和基值以及脈沖時(shí)間和頻率。其中焊接電流和等離子氣流量的 基值可保證最小的等離子弧的熔孔或穿孔，而焊接電流和等離子氣流量的脈沖值可保證熔 孔的穿透性，通過調(diào)整脈沖寬度(時(shí)間)和頻率，嚴(yán)格控制焊接熱輸入，從而保證全位置焊 接(立焊，平焊，仰焊)接頭圓周均勻焊透，焊縫成形美觀，熱影響區(qū)小，變形小，達(dá)到單面焊 雙面成形，從而獲得高質(zhì)量的焊接接頭。3.360°全位置焊接時(shí)，360°上不同的區(qū)段設(shè)置不同的焊接規(guī)范參數(shù)，即焊接電流、等離子氣體流量、焊接速度，其綜合效果保證了焊接熔池在不同的空間位置熱狀態(tài)保持 基本相同從而，得到高質(zhì)量的焊接接頭，同時(shí)提高了生產(chǎn)效率。4.對(duì)于厚度為3mm 7mm的鋼材和6 IOmm的鋁合金，可以不開坡口，在全位置 實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成形，效率是鎢極氬弧(TIG)全位置焊接設(shè)備的4 5倍，大大提高了生產(chǎn) 效率，降低生產(chǎn)成本。5,360°全位置焊接實(shí)現(xiàn)了不便移動(dòng)的大型工件的焊接。雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本實(shí)用新型，在不 背離本實(shí)用新型精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本實(shí)用新型作出 各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附的權(quán)利要求的 保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種雙脈沖全位置等離子焊機(jī)，其特征在于所述焊機(jī)包括機(jī)頭O)、旋轉(zhuǎn)裝置、高 頻脈沖電源、等離子氣系統(tǒng)、保護(hù)氣系統(tǒng)(11)、控制系統(tǒng)，機(jī)頭(2)可在旋轉(zhuǎn)裝置的驅(qū)動(dòng)下 繞工件(1)轉(zhuǎn)動(dòng)，高頻脈沖電源、等離子氣系統(tǒng)、保護(hù)氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)安裝在機(jī)箱(13)內(nèi)， 機(jī)箱(13)由電纜線、氣管與機(jī)頭(2)相連，機(jī)頭(2)上包括有正對(duì)工件(1)上需要焊接的 焊縫的等離子焊槍(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙脈沖全位置等離子焊機(jī)，其特征在于所述等離子氣系統(tǒng) 包括等離子發(fā)生器(5)、電-氣比例閥(6)，等離子發(fā)生器(5)與電-氣比例閥(6)的等離 子氣路相通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙脈沖全位置等離子焊機(jī)，其特征在于所述電-氣比例閥 (6)還可安裝在機(jī)頭(2)上，并緊靠等離子焊槍(14)尾部安裝，等離子發(fā)生器(5)通過氣管 與電-氣比例閥(6)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的雙脈沖全位置等離子焊機(jī)，其特征在于所述旋轉(zhuǎn) 裝置包括旋轉(zhuǎn)小車(9)、軌道(10)、伺服驅(qū)動(dòng)器(7)、伺服電機(jī)甲⑶；機(jī)頭O)、伺服電機(jī)甲 (8)安裝在旋轉(zhuǎn)小車(9)上，軌道(10)繞工件(1)360°全位置鋪設(shè)，旋轉(zhuǎn)小車(9)在伺服 電機(jī)甲(8)的驅(qū)動(dòng)下可沿著繞工件(1)鋪設(shè)的軌道(10)繞工件(1)360°全位置轉(zhuǎn)動(dòng)，伺服 驅(qū)動(dòng)器(7)安裝在機(jī)箱(13)內(nèi)并通過電纜與伺服電機(jī)甲⑶相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的雙脈沖全位置等離子焊機(jī)，其特征在于所述旋轉(zhuǎn) 裝置包括轉(zhuǎn)軸(16)、曲柄(17)、桿(18)、伺服電機(jī)乙(19)，在工件(1)的中心線上安裝轉(zhuǎn)軸 (16)，轉(zhuǎn)軸(16)的兩端伸出工件(1)之外，轉(zhuǎn)軸(16)的一端部安裝伺服電機(jī)乙(19)，轉(zhuǎn)軸 (16)的兩端固定安裝兩個(gè)曲柄(17)，兩個(gè)曲柄(17)的外端連接桿(18)，旋轉(zhuǎn)小車(9)套在 桿(18)上并有鎖緊機(jī)構(gòu)能鎖住桿(18)，伺服驅(qū)動(dòng)器(7)安裝在機(jī)箱(13)內(nèi)并通過電纜與 伺服電機(jī)乙(19)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙脈沖全位置等離子焊機(jī)，其特征在于所述控制系統(tǒng)采用 PLC可編程控制器(3)并通過調(diào)制器00)與高頻脈沖電源、電-氣比例閥(6)相連，PLC可 編程控制器⑶通過電路與伺服驅(qū)動(dòng)器(7)相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙脈沖全位置等離子焊機(jī)，其特征在于所述控制系統(tǒng)采用 PLC可編程控制器(3)并通過調(diào)制器00)與高頻脈沖電源、電-氣比例閥(6)相連，PLC可 編程控制器⑶通過電路與伺服驅(qū)動(dòng)器(7)相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的雙脈沖全位置等離子焊機(jī)，其特征在于等離子焊 槍(14)與工件(1)的相對(duì)角度β為4° 6°。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的雙脈沖全位置等離子焊機(jī)，其特征在于所述高頻 脈沖電源采用高頻脈沖氬弧焊電源，脈沖頻率為5000 20000Hz，高頻脈沖氬弧焊電源 (4)通過電纜與等離子焊槍14相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙脈沖全位置等離子焊機(jī)，其特征在于所述控制系統(tǒng)還包 括觸摸屏(12)，觸摸屏(12)通過電路與PLC可編程控制器(3)相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種雙脈沖全位置等離子焊機(jī)，包括PLC可編程控制器、調(diào)制器、高頻脈沖氬弧焊電源、等離子發(fā)生器、電-氣比例閥、旋轉(zhuǎn)裝置、等離子焊槍(2)；根據(jù)焊接的360°全位置劃分出多個(gè)區(qū)段，根據(jù)劃分出的多個(gè)區(qū)段設(shè)置不同區(qū)段的焊接規(guī)范參數(shù)，即焊接電流、等離子氣流量、焊接速度；PLC可編程控制器控制的調(diào)制器根據(jù)不同區(qū)段的焊接規(guī)范參數(shù)以低頻同步脈沖調(diào)制不同區(qū)段的焊接電流和等離子氣流量的脈沖值和基值以及脈沖時(shí)間和頻率，PLC可編程控制器控制在不同區(qū)段的焊接速度。本實(shí)用新型使焊接有更好的穿透力和較小的熔孔直徑，還保證了對(duì)大型不便移動(dòng)工件360°全位置焊接，提高了焊接質(zhì)量、生產(chǎn)效率高。
文檔編號(hào)B23K10/02GK201815787SQ20102051886
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月7日
發(fā)明者劉海波, 欒景毅, 沈茂堂 申請(qǐng)人:濟(jì)南海通焊接技術(shù)有限公司