[發明專利]一種鎖孔效應TIG深熔焊焊機控制系統及控制方法

有效

• 申請號: 201510396200.8
• 申請日: 2015-07-08
• 公開（公告）號: CN105127553B
• 公開（公告）日: 2016-10-19
• 發明（設計）人: 劉志忠;石永華;李業興
• 申請（專利權）人: 廣東福維德焊接股份有限公司
• 主分類號: B23K9/10
• 分類號: B23K9/10;B23K9/06;B23K9/095;B23K9/167
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 溫旭

1.一種鎖孔效應TIG深熔焊焊機控制系統，其特征在于，包括主控制電路模塊、人機界面、焊接電源控制模塊、控制開關模塊、高頻起弧模塊、電流平衡模塊、雙路驅動模塊以及雙路IGBT模塊；

所述人機界面產生控制指令并輸入所述主控制電路模塊；

所述主控制電路模塊根據所述控制指令包含的工藝參數生成焊接控制時序數據，并將所述焊接控制時序數據傳送入所述焊接電源控制模塊；

所述焊接電源控制模塊根據所述焊接控制時序數據控制所述控制開關模塊對所述高頻起弧模塊產生開/關動作，并使所述電流平衡模塊輸出激勵控制信號，并通過所述電流平衡模塊使所述雙路驅動模塊輸出電流的差異在限定范圍內；

所述雙路驅動模塊依據所述激勵控制信號使所述雙路IGBT模塊輸出最高1000A直流電流，并與所述高頻起弧模塊產生的高頻脈沖高壓信號疊加輸入焊槍。

2.根據權利要求1所述的鎖孔效應TIG深熔焊焊機控制系統，其特征在于，還包括運行狀態信號反饋處理模塊，用于將所述焊槍的運行狀態反饋輸入所述焊接電源控制模塊以及電流平衡模塊。

3.根據權利要求2所述的鎖孔效應TIG深熔焊焊機控制系統，其特征在于，所述運行狀態信號反饋處理模塊包括分別用于檢測焊槍焊接電流、電壓、功率器件溫度、冷水機運行狀態以及雙路IGBT模塊輸出狀態的焊接電流反饋模塊、焊接電壓反饋模塊、溫度信號反饋模塊、冷水機運行狀態反饋模塊以及兩路IGBT輸出反饋模塊。

4.根據權利要求3所述的鎖孔效應TIG深熔焊焊機控制系統，其特征在于，所述控制開關模塊包括焊槍保護氣氣閥開關、冷水機電源開關和焊槍開關，分別用于開關焊槍保護氣氣閥，開關冷水機電源以及通過控制所述高頻起弧模塊工作完成所述焊槍的起弧。

5.根據權利要求1所述的鎖孔效應TIG深熔焊焊機控制系統，其特征在于，所述人機界面包括液晶顯示模塊、薄膜按鍵輸入模塊、線控開關輸入模塊、ENET網絡接口模塊和報警單元模塊；

所述液晶顯示模塊用于顯示設置信息、焊接工藝參數數據、焊接工況、用戶操作指引信息以及焊機的當前狀態信息；

所述薄膜按鍵輸入模塊用于將用戶輸入指令轉換成特定編碼數據，并將所述編碼數據傳送至所述主控制電路模塊；

所述線控開關輸入模塊將用戶的按鍵輸入進行編碼轉換并傳送給所述主控制電路模塊；

所述ENET網絡接口處理模塊提供網絡接口，用于遠程接受用戶的輸入編制好的焊接工藝參數腳本文件下載到焊機，或者讀取焊機當前使用焊接工藝參數數據；

所述報警單元模塊，用于在焊機發生異常狀況的時候，接收所述主控制電路模塊的控制信號，向用戶發出報警警示信號。

6.根據權利要求1~5任一項所述的鎖孔效應TIG深熔焊焊機控制系統，其特征在于，所述雙路IGBT模塊控制電弧電流沿I=βt²+Iα快速平滑上升至熔池穿透電流Ip,并把穿透電流Ip保持輸出Tp時間穿透焊件，產生鎖孔效應后迅速降低電流輸出至焊接電流Iw，維持穩定焊接電流至焊接完成，并通過I=-kt+Iw收弧，其中β為與焊接材料與厚度確定的系數，Iα為起弧電流，t為時間變量，k為常數系數。

7.一種使用權利要求1~5任一項所述的鎖孔效應TIG深熔焊焊機控制系統的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

開啟焊槍保護氣閥門，使保護氣體輸送至焊槍，待所述焊槍的鎢極與待焊焊點之間的空氣被排空后，雙路驅動模塊激勵雙路IGBT模塊輸出起弧電流Ia,系統通過啟動高頻起弧模塊向所述焊槍的鎢極輸出高頻高壓，使所述鎢極與焊點之間起弧，所述雙路IGBT模塊輸出電流Ia使電弧得到維持，關閉所述高頻起弧模塊，系統持續向驅動模塊增加激勵，使所述雙路IGBT模塊輸出電流沿曲線I=βt²+Iα上升至熔池穿透電流Ip,并把穿透電流Ip保持輸出Tp時間穿透焊件，產生鎖孔效應后迅速降低電流輸出至焊接電流Iw，維持穩定焊接電流至焊接完成，并通過I=-kt+Iw收弧，其中β為與焊接材料與厚度確定的系數，Iα為起弧電流，t為時間變量，k為常數系數。

8.根據權利要求7所述的控制方法，其特征在于，在產生鎖孔效應后所述焊槍沿焊縫與焊件做相對位移運動，使熔池不斷前移。

9.根據權利要求8所述的控制方法，其特征在于，控制系統通過運行狀態信號反饋處理模塊檢測所述雙路IGBT模塊的兩路橋臂輸出間差異是否超過預設范圍，通過所述電流平衡模塊和雙路驅動模塊對所述雙路IGBT模塊輸出電流進行微調。