[發明專利]金屬過渡氣體保護焊接控制系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201310007756.4
• 申請日: 2013-01-09
• 公開（公告）號: CN103071894A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 吳海音;王述琳
• 申請（專利權）人: 昆山安意源管道科技有限公司
• 主分類號: B23K9/095
• 分類號: B23K9/095;B23K9/16
• 代理公司: 昆山四方專利事務所 32212
• 代理人: 盛建德

1.一種金屬過渡氣體保護焊接控制系統，包括氣體保護焊槍（702）、為所述氣體保護焊槍提供金屬焊絲的送絲控制系統（703）和控制金屬焊絲熔接產生焊接電弧的焊接電源（701），其特征在于：還包括電流采集放大電路（705）、電壓取樣放大電路（706）、電弧短路檢測電路（300）、電弧縮頸預檢電路（600）、金屬過渡波形控制系統（707）、電弧電壓電流分配單元系統（708）、電弧電流調節單元（711）和電弧電壓調節單元（714）；所述電流采集放大電路能夠通過焊接電弧電流傳感器（704）采集焊接電弧的電流信號，并輸出焊接電弧電流檢測信號（710）給所述金屬過渡波形控制系統和所述電弧電流調節單元；所述電壓取樣放大電路能夠采集焊接電弧的電壓信號，生成并輸出電弧電壓檢測信號（301）給所述電弧短路檢測電路、所述電弧縮頸預檢電路和所述電弧電壓調節單元；所述電弧短路檢測電路能夠接收所述電弧電壓檢測信號，生成并輸出電弧狀態檢測信號（304）給所述金屬過渡波形控制系統；所述電弧縮頸預檢電路能夠接收所述電弧電壓檢測信號，生成并輸出電弧縮頸控制信號（607）給所述金屬過渡波形控制系統；另設有焊接電弧參數單元（715），用于為所述金屬過渡波形控制系統提供焊接電弧參數信號（719）；所述金屬過渡波形控制系統能夠接收所述電弧狀態檢測信號、電弧縮頸控制信號、焊接電弧電流檢測信號和焊接電弧參數信號，生成并輸出金屬過渡可控制波形信號（709）給所述電弧電壓電流分配單元系統；所述電弧電壓電流分配單元系統能夠接收所述金屬過渡可控制波形信號，生成并輸出焊接電弧電壓電流時間時序分配信號（713），且生成并輸出焊接電弧電壓電流波形信號（712）給所述電弧電流調節單元和電弧電壓調節單元；所述電弧電流調節單元能夠接收所述焊接電弧電流檢測信號和所述焊接電弧電壓電流波形信號，生成并輸出焊接電弧電流控制信號（717）；所述電弧電壓調節單元能夠接收所述電弧電壓檢測信號和所述焊接電弧電壓電流波形信號，生成并輸出焊接電弧電壓控制信號（716）；另設有快速數字開關（718），所述焊接電弧電壓電流時間時序分配信號通過所述快速數字開關控制所述焊接電弧電流控制信號和所述焊接電弧電壓控制信號的選擇，并驅動所述焊接電源產生可控制金屬過渡的焊接電弧。

2.根據權利要求1所述的金屬過渡氣體保護焊接控制系統，其特征在于：所述電弧短路檢測電路（300）為高速信號比較電路（303），所述金屬過渡波形控制系統輸出預置電弧短路閥值信號（302）給所述電弧短路檢測電路，所述電弧短路檢測電路接收所述電弧電壓檢測信號（301）和所述電弧短路閥值信號，生成并輸出電弧狀態檢測信號（304）給所述金屬過渡波形控制系統。

3.根據權利要求2所述的金屬過渡氣體保護焊接控制系統，其特征在于：所述金屬過渡波形控制系統包括數字濾波處理系統（401）和電弧控制系統（402），所述數字濾波處理系統接收所述電弧狀態檢測信號并進行數字濾波處理后，輸出給所述電弧控制系統（402）。

4.根據權利要求1所述的金屬過渡氣體保護焊接控制系統，其特征在于：所述金屬過渡波形控制系統包括同步脈沖控制單元（601），所述電弧縮頸預檢電路（600）包括電弧參數記憶電路（604）、數字延時單元（602）、參數記憶單元（603）、中間參數記憶單元（605）和高速比較放大單元（606）；所述同步脈沖控制單元能夠產生時間分割脈沖信號（501），并輸出給所述數字延時單元、所述參數記憶單元和所述電弧參數記憶電路；所述電弧參數記憶電路（604）能夠接收所述時間分割脈沖信號（501）和所述電弧電壓檢測信號（301），生成并輸出第一電弧參數信號（611）給所述中間參數記憶單元（605）；所述數字延時單元（602）能夠接收所述時間分割脈沖信號（501）并生成延時同步脈沖信號（610）；所述中間參數記憶單元（605）能夠接收所述延時同步脈沖信號（610）和所述第一電弧參數信號（611），生成并輸出第二電弧參數信號（608）給所述高速比較放大單元（606）和參數記憶單元（603）；所述參數記憶單元（603）能夠接收所述時間分割脈沖信號（501）和所述第二電弧參數信號（608），生成并輸出第三電弧參數信號（609）給所述高速比較放大單元（606）；所述高速比較放大單元（606）能夠接收所述第二電弧參數信號（608）和所述第三電弧參數信號（609），生成并輸出電弧縮頸控制信號（607）。

5.一種如權利要求1至4任一項所述的金屬過渡氣體保護焊接控制系統的控制方法，其特征在于：包括如下焊接控制狀態：

狀態①、金屬過渡波形控制系統根據電弧狀態檢測信號判斷電弧是否發生了短路，判定短路發生后，金屬過渡波形控制系統通過電弧電壓電流分配單元系統、電流調節單元及電壓調節單元降低焊接電源的電流直至達到預設的第一設定值，并維持一段預設的第一設定時間后，進入狀態②；?

狀態②、金屬過渡波形控制系統通過電弧電壓電流分配單元系統、電流調節單元及電壓調節單元控制焊接電源的電流以第一變化率增加，直至達到預設的第二設定值后，進入狀態③；

狀態③、金屬過渡波形控制系統通過電弧電壓電流分配單元系統、電流調節單元及電壓調節單元控制焊接電源的電流以第二變化率增加，第二變化率小于第一變化率，直至電弧縮頸預檢電路判定焊接熔滴液橋即將分離后，進入狀態④；

狀態④、金屬過渡波形控制系統通過電弧電壓電流分配單元系統、電流調節單元及電壓調節單元降低焊接電源的電流直至預設的第一設定值，并維持一段預設的第二設定時間后，進入狀態⑤；?

狀態⑤、金屬過渡波形控制系統通過電弧電壓電流分配單元系統、電流調節單元及電壓調節單元控制焊接電源的電流以第三變化率增加，該第三變化率大于第一變化率，直至達到預設的第三設定值，并維持一段預設的第三設定時間后，電流以第四變化率下降直至預設的第四設定值后，進入狀態⑥；?

狀態⑥、金屬過渡波形控制系統通過電弧電壓電流分配單元系統、電流調節單元及電壓調節單元控制焊接電源的電流維持一段預設的第四設定時間后，以第五變化率下降直至預設的第五設定值后，進入狀態⑦；?

狀態⑦、金屬過渡波形控制系統通過電弧電壓電流分配單元系統、電流調節單元及電壓調節單元控制焊接電源的電流維持直至下一次電弧短路發生被檢測，進入狀態①。