專利名稱：微電腦控制交流手工弧焊薄板焊接機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及焊接設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種用微機進行控制的交流手工弧焊薄板焊接機。
目前國內(nèi)外對于低碳鋼、低合金鋼、不銹鋼薄板(特別是1.0mm以下的薄板)基本上采用以下三種焊接方式1、鎢極氣體保護焊2、熔化極氣體保護電弧焊3、等離子弧焊在上述三種焊接方式中，鎢極氣體保護焊最常用的是氬弧焊，即采用氬氣做為保護氣體，一般多用于有色金屬的焊接，如不銹鋼等；熔化極氣體保護電弧焊應(yīng)用較多的是二氧化碳氣體保護焊，多用于低碳鋼、低合金鋼等黑色金屬的焊接；等離子弧焊，因工藝參數(shù)調(diào)節(jié)困難，設(shè)備、電氣控制線路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備費用較高，一般是氬弧焊的2-5倍，所以應(yīng)用較少。
氬弧焊焊接作業(yè)時存在著三方面對環(huán)境、人體的有害因素1、放射性釷鎢極中的釷是放射性元素，雖在焊接作業(yè)時釷鎢極的放射劑量很小，在充許范圍內(nèi)，但如果放射性氣體或微粒進入人體做為放射源，則會嚴(yán)重影響身體健康。
2、高頻電場采用高頻引弧時，產(chǎn)生高頻電場強度在60-110V/M之間，超過衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(20V/M)的數(shù)倍。
3、產(chǎn)生有害氣體——臭氧和氮氧化物氬弧焊時，弧柱溫度很高，紫外線放射強度遠遠大于電弧焊，所以在焊接過程中會產(chǎn)生大量的臭氧和氮氧化物，尤其是臭氧濃度遠遠超出衛(wèi)生參考標(biāo)準(zhǔn)，對人體影響很大，是氬弧焊的主要有害因素之一。
以上三種焊接方式綜合來看，均存在著一定的缺陷1、設(shè)備價格較貴2、焊接成本費用較高3、對環(huán)境、人體有一定的污染4、設(shè)備體積大、笨重，攜帶困難，均需保護氣體，操作、維護較為復(fù)雜，進入現(xiàn)場施工極為不便。
手工電弧焊雖是一種使用十分普遍，焊接成本費用較低的焊接方式之一，具有操作方便，維護簡單，價格便宜等優(yōu)點，但由于許多技術(shù)難題沒有解決，故不能對薄板進行焊接作業(yè)。
手工電弧焊按弧焊電源可分為交流弧焊電源和直流弧焊電源兩大類，在交流弧焊電源中又可分為1、串聯(lián)電抗器式，其中包括(1)飽和電抗器式(2)分體動鐵式(3)同體動鐵式2、增強漏磁式，其中包括(1)動鐵式(2)動圈式(3)抽頭式直流弧焊電源可分為
1、旋轉(zhuǎn)直流電焊機式，其中包括(1)他激差復(fù)激式(2)三電刷差復(fù)激式(3)間極去磁式(4)多站式2、整流式，其中包括(1)三相A、磁放大器式B、動鐵式C、動圈式D、可控硅整流式E、晶體管式F、多站式(2)單相A、直流、交流兩用以上兩大類手工電弧焊各有優(yōu)缺點，采用直流電源時，電弧穩(wěn)定性好，但價格較高，維修困難，故一般交流電源用的較多。


圖1為ZXG9-150型弧焊整流器，是應(yīng)用較普遍的一種弧焊電源，屬交直流兩用弧焊整流器，由增強漏磁動鐵式焊接變壓器HT，整流器組，電抗器DKG，閘刀開關(guān)SA1、SA2及組容保護器等組成。
該弧焊整流器用雙刀開關(guān)SA2改變焊接變壓器的繞組接法，得到大、小兩檔電流調(diào)節(jié)。
整流器組接成單相橋式全波整流。電抗器采用雙柱氣隙結(jié)構(gòu)，串聯(lián)于焊接回路中，用于改善直流或交流的焊接電流波形，SA1為三刀雙投閘開關(guān)，用以交流或直流焊接的選擇，整機采用強迫風(fēng)冷。
該機的缺點是，制作消耗材料多，體積重量大，能耗高，無功功率大，功率因數(shù)只有0.5-0.65，沒有網(wǎng)絡(luò)電壓補償，控制性能不好。
本實用新型的目的在于提供一種微電腦控制交流手工弧焊薄板焊接機，它能克服現(xiàn)有技術(shù)中的一些不足，解決交流手工弧焊機不能焊接薄板的問題，即引弧和電流控制問題。
本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種微電腦控制交流手工弧焊薄板焊接機。它包括焊接機殼體，裝在殼體上的電源開關(guān)。裝在殼體內(nèi)的焊接機，與焊接機連接的焊鉗，其特征在于經(jīng)電源開關(guān)分別接至交流弧焊變壓器和控制電源電路，交流弧焊變壓器分別接至焊接電流控制電路、雙向可控硅及焊件；焊接電流選擇電路接至焊接電流控制電路，雙向可控硅、焊接電流控制電路分別與采樣電路相連接，采樣電路分別與焊接電流指示、A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，焊鉗相連接；控制電源電路、A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換電路分別接至CPU、CPU與光電耦合器相連接，光電耦合器與雙向可控硅相連接。
本實用新型打破了手工弧焊機不能焊接薄板的禁區(qū)。(1.0mm以下的薄板)焊接性能優(yōu)良，工作過程平穩(wěn)，手感好，可實現(xiàn)小電流控制，焊接成本低廉，工作可靠性高，本焊機主要有以下特點1、技術(shù)的先進性首次將微電腦引入單機的焊接設(shè)備中，并對其并鍵技術(shù)參數(shù)——引弧電流進行控制，才得以實現(xiàn)手工弧焊機對薄板的焊接作業(yè)，故本焊機操作時起弧容易，焊接工作電流非常平穩(wěn)，電流波動范圍為≤±1A，而其它焊機一般電流波動范圍均在±10A左右，由于電弧穩(wěn)定性好，工作電流平穩(wěn)，波動范圍小，所以焊接質(zhì)量好，而且對焊工的技能要求不高，使用操作容易，維護簡單，與普通手工弧焊設(shè)備無區(qū)別。
2、適用范圍寬可焊接低碳鋼、低合金鋼、不銹鋼，厚度范圍為≤4mm，對任何規(guī)格的板材、型材均可進行平面、空間焊接作業(yè)，適用于汽車、化工、不銹鋼廣告裝潢、管道工程、廚房設(shè)備、五金等行業(yè)。具有體積小、重量輕，(約為10KG左右)攜帶方便，可進入任何施工現(xiàn)場作業(yè)。
3、省材、省能型高科技產(chǎn)品本焊機體積小，重量輕，制造消耗原材料少，成本低，為鎢極氣體保護焊設(shè)備的1/5-1/10，能耗低，額定輸入功率為2.5KVA、本焊機電路中的感性電路與容性電路相匹配，因此功率因數(shù)≥0.85.提高了效率。節(jié)省了能源，焊接成本費用低廉，以氬弧焊機焊接不銹鋼為例，1M長焊縫氬弧焊費用約為20-30元/米，而本焊機僅需10元/米左右，為氬弧焊的1/2-1/3，故焊接成本大大降低。
4、對環(huán)境、人體無污染本焊機對環(huán)境無污染，對操作工人無身體損害，故焊接作業(yè)時無需特殊防護。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的ZXC9-150型弧焊整流器的電路圖圖2為本實用新型的電路框圖圖3為本實用新型一實施例的電路圖圖4為本實用新型中的微電腦的程序流程圖
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的描述本實用新型包括焊接機殼體，裝在殼體上的電源開關(guān)K1；裝在殼體內(nèi)的焊接機，通過電纜與焊接機連接的焊鉗，它區(qū)別與現(xiàn)有技術(shù)的特征為經(jīng)電源開關(guān)K1后，分別接至交流焊變壓器1和控制電源電路2，交流弧焊變壓器1分別接至焊接電流控制電路4，雙向可控硅5及焊件；焊接電流選擇電路3接至焊接電流控制電路4，雙向可控硅5、焊接電流控制電路4分別與采樣電路9相連接，采樣電路9分別與焊接電流指示8、A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換電路10、焊鉗相連接；控制電源電路2、A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換電路10分別接至CPU7，CPU7與光電耦合器6相連接，光電耦合器6與雙向可控硅5相連接。本焊接機的特點為在空載電壓下需引弧時，由CPU對采樣信號進行比較并控制引弧電流，當(dāng)達到正常工作電流時，結(jié)束引弧進入正常焊接作業(yè)，工作電流可在2-50A的范圍內(nèi)，根據(jù)工作要求進行各檔位小電流精量調(diào)節(jié)，具體調(diào)節(jié)數(shù)值可從電流表上讀出。
本實用新型實施例中的交流弧焊變壓器(DH)1為現(xiàn)有技術(shù)，控制電源電路2亦為現(xiàn)有技術(shù)，它由交流降壓變壓器DB，橋式整流ZL，及四個電容C17-C20，穩(wěn)壓塊IC4及電阻R5，光電管D2組成，穩(wěn)壓塊IC4的型號選用7805，焊接電流選擇電路3和焊接電流控制電路4是專為本焊接機設(shè)計的電路，焊接電流選擇電路3采用一波段開關(guān)，該波段開關(guān)設(shè)置有若干個空檔，一般現(xiàn)階段為1至25個空檔，各空檔分別通過一電阻與一繼電器的常閉端的一端相連接，二空檔間通過一二極管連接，各繼電器常閉端的另一端均相互連接并接地；焊接電流控制電路4采用的電容數(shù)與焊接電流選擇電路中的繼電器數(shù)目相同，各電容的一端相互連接，它們的另一端分別與各自的繼電器的常開端連接，各繼電器的另一常開端相互連接。本實施例的焊接電流選擇電路3的波段開關(guān)K2選用1至15個空檔，具體由波段開關(guān)K2，12個二極管D3-D14、15個電阻R6-R20、15個繼電器J1-J15組成，它們的連接為；波段開關(guān)K2的空端1′分別與二極管D3的一端和電阻R6的一端相連接，電阻R6的另一端與繼電器J1的一常閉點連接；波端開關(guān)K2的空端2′分別與二極管D3的另一端、二極管D4的一端和電阻R7的一端相連接，電阻R7的另一端與繼電器J2的一常閉端連接；波端開關(guān)K2的空端3′……14′的連接方式與波端開關(guān)K2空端2′的連接方式相同，它們分別與二極管D4-D13的另一端，二極管D5-D14的一端和電阻R8-R19的一端相連接，電阻R8-R19的另一端與繼電器J3-J14的一常閉端連接波段開關(guān)K2的空端15′分別與二極管D14的另一端和電阻R20的一端相連接，電阻R的另一端與繼電器J15的一常閉端連接；繼電器J1-J15的另一常閉端均相互連接并接地；焊接電流控制電路4由15個電容C1-C15和上述15個繼電器J1-J15組成，15個電容C1-C15的一端均相互連接，電容C1-C15的另一端分別接繼電器J1-J15的常開端，繼電器J1-J15的常開端相互連接；雙向可控硅BCK及光電耦合器IC3均為現(xiàn)有的電子元件，其中IC3可選用T/L113、T/L117，集成塊IC1為微電腦CPU它是普通的單片機，可選用PIC12C508、509，PIC16C71、PIC16C620、8051、8048、8098等，利用CPU所編的程序流程圖如圖4，可用C語言、BASIC、匯編等多種語言進行編程，焊接電流指示8選用電感L2及電流表為現(xiàn)有技術(shù)，采樣電路選用電流互感器L1，亦為現(xiàn)有的電氣元件，集成塊IC2為A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，是一種普通的電子元件，可選用0804、0809、AD7575、AD673、TIC0820等。
本實用新型的工作原理為當(dāng)焊接作業(yè)時，首先轉(zhuǎn)動波段開關(guān)K2，根據(jù)所焊工件的厚度選擇相應(yīng)的輸出電流，閉合電源開關(guān)K1，控制電源DB經(jīng)硅橋Z整流為控制電路提供直流電。繼電器J1-J15中的某一組觸點吸合，同時將電容C1-C15中的某一組接入工作電路中，當(dāng)焊鉗A點通過焊條與焊件O(接地)接觸時，在回路中產(chǎn)生一個電流，該電流通過互感器L1產(chǎn)生信號，使光電耦合器IC3導(dǎo)通，并經(jīng)D1、R2使雙向可控硅BCK控制極產(chǎn)生一個控制電壓，使BCK導(dǎo)通，并在O、A回路以較大的短路電流進行引弧，此時CPU不斷地通過IC2、L1獲取輸出電流的采樣信號進行分析比較，當(dāng)達到控制要求時，由CPU發(fā)出信號，光電耦合器IC3斷路，雙向可控硅BCK關(guān)閉，此時O、A回路中由K2選中的電容組提供穩(wěn)定的焊接電流，焊接電流的大小可直接從電流表B1中讀出。本焊機的技術(shù)關(guān)鍵在于，用大電流引弧，并用CPU來控制引弧電流，同時將引弧電流過渡到由電容控制的小電流工作狀態(tài)，從而解決了手工弧焊機不能焊接薄板的難題。
權(quán)利要求1.微電腦控制交流手工弧焊薄板焊接機，它包括焊接機殼體，裝在殼體上的電源開關(guān)，裝在殼體內(nèi)的焊接機，與焊接機連接的焊鉗，其特征在于經(jīng)電源開關(guān)分別接至交流弧焊變壓器和控制電源電路，交流弧焊變壓器分別接至焊接電流控制電路、雙向可控硅及焊件；焊接電流選擇電路接至焊接電流控制電路，雙向可控硅、焊接電流控制電路分別與采樣電路相連接，采樣電路分別與焊接電流指示、A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，焊鉗相連接；控制電源電路、A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換電路分別接至CPU，CPU與光電耦合器相連接，光電耦合器與雙向可控硅相連接。
2.按權(quán)利要求1所述的微電腦控制交流手工弧焊薄板焊接機，其特征在于焊接電流選擇電路采用一波段開關(guān)，該波段開關(guān)設(shè)置有若干個空檔，各空檔分別通過一電阻與一繼電器的常閉端的一端相連接，二空檔間通過一二極管連接，各繼電器常閉端的另一端均相互連接并接地。
3.按權(quán)利要求1或2所述的微電腦控制交流手工弧焊薄板焊接機，其特征在于焊接電流控制電路采用的電容數(shù)與焊接電流選擇電路中的繼電器數(shù)目相同，各電容的一端相互連接，它們的另一端分別與各自的繼電器的常開端連接，各繼電器的另一常開端相互連接。
專利摘要本實用新型公開了一種微電腦控制交流手工弧焊薄板焊接機,其特征為:經(jīng)電源開關(guān)后分別接至交流弧焊變壓器和控制電源電路,交流弧焊變壓器分別接至焊接電流控制電路、雙向可控硅及焊件;焊接電流選擇電路接至焊接電流控制電路,雙向可控硅、焊接電流控制電路分別與采樣電路相連接,采樣電路經(jīng)A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換電路后與CPU連接。本實用新型技術(shù)先進,適用范圍寬、省材、省能,焊接成本低,對環(huán)境、人體無污染。
文檔編號B23K9/06GK2298902SQ97235349
公開日1998年12月2日 申請日期1997年8月25日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月25日
發(fā)明者陸景云 申請人:陸景云