專利名稱：一種弧長調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及TIG焊接過程中焊接電弧高度的調(diào)節(jié)裝置，特別是ー種弧長調(diào)節(jié)器。
背景技術(shù)：
用純鎢或活化鎢(釷鎢、鈰鎢、鋯鎢、鑭鎢)作為不熔化電極的惰性氣體保護(hù)電弧焊，利用鎢極和エ件之間的電弧使金屬熔化而形成焊縫的。焊接過程中鎢極不熔化，只起電極的作用。同時(shí)由焊炬的噴嘴送進(jìn)氬氣或氦氣作保護(hù)。還可根據(jù)需要另外添加金屬，這種焊接在國際上通稱為TIG焊。TIG焊接法的主要優(yōu)點(diǎn)是可以焊接的材料范圍廣，包括厚度在
O.6_及其以上的エ件，材質(zhì)包括合金鋼、鋁、鎂、銅及其合金、灰ロ鑄鐵、普通鋼、各種青銅、鎳、銀、鈦和鉛.主要的應(yīng)用領(lǐng)域是焊接薄的和中等厚度的エ件，在較厚的截面上作為焊根焊道使用。然而TIG焊接法對環(huán)境風(fēng)カ要求苛刻，當(dāng)環(huán)境風(fēng)カ大于4m/s時(shí)，將影響氣體的保護(hù)效果，焊接效率低，適合一些精細(xì)產(chǎn)品構(gòu)件的焊接。在許多自動(dòng)化焊接生產(chǎn)過程中，有許多被焊エ件的平面高度成曲線型變化，例如兩個(gè)圓管要做90度垂直連接，這道焊縫的平面高度成不斷變化的狀態(tài)，屬于典型的馬鞍型焊縫，這種焊縫在鍋爐制造行業(yè)及石油化工行業(yè)中經(jīng)常遇到。針對管件連接這一類的焊接エ件，要求焊槍相對于エ件的高度(電弧長度)保持恒定，才能保證焊接過程的穩(wěn)定，因此要求焊槍的高度在焊接過程中要跟隨エ件曲面做不斷的調(diào)節(jié)。目前的解決方法有采用機(jī)械仿型跟蹤的方案，但此方案有很大的局限性，如果針對ー種エ件設(shè)計(jì)ー套專用設(shè)備還可以使用，但エ廠中的變曲面エ件各種形狀的都有，如果都采用機(jī)械仿型跟蹤的方式是很難實(shí)現(xiàn)的，目前也未見到適用于多種エ件的機(jī)械仿型設(shè)備工程應(yīng)用。還有ー種焊槍相對于エ件高度自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，TIG焊弧長自動(dòng)調(diào)節(jié)器。目前エ廠中使用的弧長自動(dòng)調(diào)節(jié)器，其機(jī)械調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)都是采用直流伺服電機(jī)，這種驅(qū)動(dòng)電機(jī)的缺點(diǎn)是機(jī)械慣性較大，當(dāng)控制發(fā)出啟動(dòng)或停止信號吋，電機(jī)的啟動(dòng)或停止都要延遲O. 3-0. 4秒(實(shí)測值)，由于伺服電機(jī)的慣性延遲，使得弧長控制精度較低，在許多要求較高的產(chǎn)品焊接時(shí)，導(dǎo)致焊槍相對于エ件的高度變化較大，無法滿足產(chǎn)品焊接的質(zhì)量要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出ー種弧長調(diào)節(jié)器，解決了 TIG焊接時(shí)對弧長控制精度較低，無法滿足產(chǎn)品焊接質(zhì)量的問題。為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案ー種弧長調(diào)節(jié)器，包括驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、夾持機(jī)構(gòu)和控制器，所述驅(qū)動(dòng)裝置采用步進(jìn)電機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)的輸出端與夾持機(jī)構(gòu)之間通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用絲杠螺母傳動(dòng)，所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠是同軸連接，所述步進(jìn)電機(jī)與控制器控制連接。作為ー個(gè)優(yōu)選方案，所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸與絲杠之間通過聯(lián)軸節(jié)連接。作為進(jìn)一歩的優(yōu)選方案，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的絲杠上套裝有絲杠螺母，所述絲杠螺母上端還有兩根與絲杠平行的導(dǎo)向光杠，所述導(dǎo)向光杠上各安裝有兩個(gè)直線滑動(dòng)軸承，所述直線軸承的軸承套處連接有滑板，所述滑板上安裝有焊槍夾持機(jī)構(gòu)。
作為更進(jìn)一歩的優(yōu)選方案，所述步進(jìn)電機(jī)輸出軸的相對端同軸安裝有ー個(gè)用于焊接前手動(dòng)調(diào)節(jié)焊槍高度的初始定位及在焊接過程中手動(dòng)調(diào)節(jié)焊槍高度的手動(dòng)調(diào)節(jié)輪。作為更近一歩的優(yōu)選方案，所述步進(jìn)電機(jī)與控制器控制連接，所述控制器采用單片機(jī)，所述控制器上設(shè)置有控制面板和顯示面板。作為更進(jìn)一歩的優(yōu)選方案，所述絲杠螺距為2mm。本發(fā)明的有益效果為采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過步進(jìn)電機(jī)同軸連接螺旋絲杠，螺旋絲杠的旋轉(zhuǎn)螺距將帶動(dòng)光杠上與直線軸承相連的滑板運(yùn)動(dòng)，而固定在滑板上的焊槍夾持機(jī)構(gòu)將跟隨步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)而調(diào)節(jié)焊槍的高度，從而達(dá)到調(diào)節(jié)電弧長度的目的；采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電弧長度調(diào)節(jié)器其控制精度遠(yuǎn)高于目前使用的伺服電機(jī)弧長調(diào)節(jié)器，可有效解決焊接過程中的電弧長度穩(wěn)定，即可保證焊接過程和焊接質(zhì)量穩(wěn)定；通過在步進(jìn)電機(jī)同軸上安裝手動(dòng)調(diào)節(jié)輪，可方便焊エ使用，即可在焊接前手動(dòng)調(diào)節(jié)焊槍高度，亦可在焊接過程中手動(dòng)調(diào)節(jié)焊槍高度；此弧長調(diào)節(jié)器也可通過控制器上控制面板手動(dòng)點(diǎn)動(dòng)焊槍高度的上下調(diào)節(jié)，亦可在焊接過程中根據(jù)給定弧長數(shù)據(jù)閉環(huán)自適應(yīng)調(diào)節(jié)電弧長度，與其他弧長調(diào)節(jié)器相比為操作者提供了多種操作選擇，該弧長調(diào)節(jié)器具有電弧長度控制精度高和手動(dòng)調(diào)節(jié)方便的優(yōu)點(diǎn)。


圖I是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是控制器的控制系統(tǒng)原理圖。圖中I、步進(jìn)電機(jī)；2、手動(dòng)調(diào)節(jié)輪；3、絲杠；4、聯(lián)軸節(jié)；5、軸承；6、絲杠螺母；7、導(dǎo)向光杠；8、直線滑動(dòng)軸承；9、滑板；10、焊槍夾持機(jī)構(gòu)；11、焊槍；12、控制器；13、弧壓濾波電路；14、A/D轉(zhuǎn)換；15、單片機(jī)；16、接ロ電路；17、光電隔離電路；18、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路；19、弧
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具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施方式
來進(jìn)ー步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。如圖I所示，為本發(fā)明具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖，本弧長調(diào)節(jié)器包括驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、夾持機(jī)構(gòu)和控制器，所述驅(qū)動(dòng)裝置采用步進(jìn)電機(jī)1，所述步進(jìn)電機(jī)I的輸出端與夾持機(jī)構(gòu)之間通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用絲杠螺母傳動(dòng)，所述步進(jìn)電機(jī)I的輸出軸與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的絲杠3采用聯(lián)軸節(jié)4同軸連接，所述步進(jìn)電機(jī)I與控制器12控制連接；所述絲杠螺距為2mm。作為進(jìn)一歩的優(yōu)選方案，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的絲杠3上套裝有絲杠螺母6，所述絲杠螺母6上端還有兩根與絲杠3平行的導(dǎo)向光杠7，所述導(dǎo)向光杠7上各安裝有兩個(gè)直線滑動(dòng)軸承8，所述直線滑動(dòng)軸承8的軸承套處連接有滑板9，所述滑板9上安裝有焊槍夾持機(jī)構(gòu)10，其上夾持有焊槍11 ；所述步進(jìn)電機(jī)I輸出軸的相對端同軸安裝有一個(gè)用于焊接前手動(dòng)調(diào)節(jié)焊槍高度的初始定位及在焊接過程中手動(dòng)調(diào)節(jié)焊槍高度的手動(dòng)調(diào)節(jié)輪2。所述控制器采用單片機(jī)，所述控制器上設(shè)置有控制面板和顯示面板。本實(shí)施例中的步進(jìn)電機(jī)I可以代替現(xiàn)有技術(shù)常用的伺服電機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是步進(jìn)電機(jī)的機(jī)械慣性明顯小，調(diào)節(jié)弧長的精度高，可控性好；電弧長度調(diào)節(jié)是將步進(jìn)電機(jī)I的轉(zhuǎn)角由絲杠3螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)焊槍11的直線運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到電弧長度的調(diào)節(jié)；絲杠螺母6的作用是將絲杠3的螺旋運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)滑板9做直線運(yùn)動(dòng)；在絲杠3的兩側(cè)有平行的兩根導(dǎo)向光杠7，其作用是將絲杠3的轉(zhuǎn)動(dòng)變換成平穩(wěn)的直線運(yùn)動(dòng)，而且滑動(dòng)阻カ小，使絲杠螺母6帶負(fù)載能力強(qiáng)；為了使機(jī)械調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)運(yùn)行平穩(wěn)，帶負(fù)載能力強(qiáng)，在兩根導(dǎo)向光杠7上分別裝有兩組直線滑動(dòng)軸承8 ;絲杠螺母6上連接ー塊滑板9，在滑板9上連接焊槍夾持機(jī)構(gòu)10，焊槍11緊固在焊槍夾持機(jī)構(gòu)里。圖2所示為本發(fā)明所采用的控制系統(tǒng)原理圖，包括弧壓濾波電路13，其功能是將電弧電壓反饋波形濾除干擾信號，取其平均值作為電弧長度的參考值;A/D轉(zhuǎn)換14的功能是將弧壓信號的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；單片機(jī)15是整套弧長調(diào)節(jié)器的核心控制系統(tǒng)，其功能為當(dāng)弧長調(diào)節(jié)器開通后，單片機(jī)15在程序控制下首先通過A/D采樣讀取控制器面板上的啟動(dòng)延時(shí)旋鈕0-10S，對應(yīng)0-5V電壓，通過A/D轉(zhuǎn)換14為數(shù)字信號送入單片機(jī)15，程序判斷0-10S延時(shí)完成后，再分別采樣弧壓給定數(shù)值，弧壓反饋數(shù)值，弧壓控制精度。當(dāng)弧壓反饋數(shù)值高于弧壓給定數(shù)值時(shí)，單片機(jī)15通過接ロ電路16，光電隔離電路17，步進(jìn)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路18,控制步進(jìn)電機(jī)I反向轉(zhuǎn)動(dòng),對應(yīng)于焊槍11的高度則是向下調(diào)節(jié)。當(dāng)弧壓反饋數(shù)值低于弧壓給定數(shù)值時(shí)，焊槍11高度則向上調(diào)節(jié)。焊槍11向上或向下調(diào)節(jié)的距離取決于控制器面板上弧壓控制精度的預(yù)置，弧壓控制精度分為10檔，分別為O. 05V、0. 10V、0. 20V、
O.30V,O. 40V,0. 50V,0. 60V,0. 70V,0. 80V,0. 90V。在焊接過程中弧壓數(shù)字顯示19可以實(shí)時(shí)顯示電弧電壓數(shù)值。通過單片機(jī)2個(gè)中斷接ロ還設(shè)有上升和下降點(diǎn)動(dòng)按鈕，可隨時(shí)點(diǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)焊槍11的上下高度，同時(shí)控制器面板上還設(shè)有上升和下降顯示。本發(fā)明所述采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過步進(jìn)電機(jī)同軸連接螺旋絲杠，螺旋絲杠的旋轉(zhuǎn)螺距將帶動(dòng)光杠上與直線軸承相連的滑板運(yùn)動(dòng)，而固定在滑板上的焊槍夾持機(jī)構(gòu)將跟隨步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)而調(diào)節(jié)焊槍的高度，從而達(dá)到調(diào)節(jié)電弧長度的目的；采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電弧長度調(diào)節(jié)器其控制精度遠(yuǎn)高于目前使用的伺服電機(jī)弧長調(diào)節(jié)器，可有效解決焊接過程中的電弧長度穩(wěn)定，即可保證焊接過程和焊接質(zhì)量穩(wěn)定；通過在步進(jìn)電機(jī)同軸上安裝手動(dòng)調(diào)節(jié)輪，可方便焊エ使用，即可在焊接前手動(dòng)調(diào)節(jié)焊槍高度，亦可在焊接過程中手動(dòng)調(diào)節(jié)焊槍高度；此弧長調(diào)節(jié)器也可通過控制器上控制面板手動(dòng)點(diǎn)動(dòng)焊槍高度的上下調(diào)節(jié)，亦可在焊接過程中根據(jù)給定弧長數(shù)據(jù)閉環(huán)自適應(yīng)調(diào)節(jié)電弧長度，與其他弧長調(diào)節(jié)器相比為操作者提供了多種操作選擇，該弧長調(diào)節(jié)器具有電弧長度控制精度高和手動(dòng)調(diào)節(jié)方便的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.ー種弧長調(diào)節(jié)器，包括驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、夾持機(jī)構(gòu)和控制器，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)裝置采用步進(jìn)電機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)的輸出端與夾持機(jī)構(gòu)之間通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用絲杠螺母傳動(dòng)，所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠是同軸連接，所述步進(jìn)電機(jī)與控制器控制連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種弧長調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸與絲杠之間通過聯(lián)軸節(jié)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種弧長調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的絲杠上套裝有絲杠螺母，所述絲杠螺母上端還有兩根與絲杠平行的導(dǎo)向光杠，所述導(dǎo)向光杠上各安裝有兩個(gè)直線滑動(dòng)軸承，所述直線軸承的軸承套處連接有滑板，所述滑板上安裝有焊槍夾持機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I任一所述的ー種弧長調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述步進(jìn)電機(jī)輸出軸的相對端同軸安裝有一個(gè)用于焊接前手動(dòng)調(diào)節(jié)焊槍高度的初始定位及在焊接過程中手動(dòng)調(diào)節(jié)焊槍高度的手動(dòng)調(diào)節(jié)輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求I任一所述的ー種弧長調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述步進(jìn)電機(jī)與控制器控制連接，所述控制器采用單片機(jī)，所述控制器上設(shè)置有控制面板和顯示面板。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一所述的ー種弧長調(diào)節(jié)器，其特征在于所述絲杠螺距為2mm ο
全文摘要
一種弧長調(diào)節(jié)器，包括驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、夾持機(jī)構(gòu)和控制器，所述驅(qū)動(dòng)裝置采用步進(jìn)電機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)的輸出端與夾持機(jī)構(gòu)之間通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用絲杠螺母傳動(dòng)，所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠是同軸連接，所述步進(jìn)電機(jī)與控制器控制連接；所述控制器采用單片機(jī)作為核心。本發(fā)明具有電弧長度控制精度高和手動(dòng)調(diào)節(jié)方便的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B23K9/167GK102615400SQ20121011131
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月16日
發(fā)明者魏巍 申請人:北京華巍中興電氣有限公司