專利名稱：一種弧長調節器的制作方法
技術領域：
本發明涉及TIG焊接過程中焊接電弧高度的調節裝置，特別是ー種弧長調節器。
背景技術：
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。同時由焊炬的噴嘴送進氬氣或氦氣作保護。還可根據需要另外添加金屬，這種焊接在國際上通稱為TIG焊。TIG焊接法的主要優點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.主要的應用領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焊接法對環境風カ要求苛刻，當環境風カ大于4m/s時，將影響氣體的保護效果，焊接效率低，適合一些精細產品構件的焊接。在許多自動化焊接生產過程中，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，屬于典型的馬鞍型焊縫，這種焊縫在鍋爐制造行業及石油化工行業中經常遇到。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節。目前的解決方法有采用機械仿型跟蹤的方案，但此方案有很大的局限性，如果針對ー種エ件設計ー套專用設備還可以使用，但エ廠中的變曲面エ件各種形狀的都有，如果都采用機械仿型跟蹤的方式是很難實現的，目前也未見到適用于多種エ件的機械仿型設備工程應用。還有ー種焊槍相對于エ件高度自動調節裝置，TIG焊弧長自動調節器。目前エ廠中使用的弧長自動調節器，其機械調節機構的驅動電機都是采用直流伺服電機，這種驅動電機的缺點是機械慣性較大，當控制發出啟動或停止信號吋，電機的啟動或停止都要延遲O. 3-0. 4秒(實測值)，由于伺服電機的慣性延遲，使得弧長控制精度較低，在許多要求較高的產品焊接時，導致焊槍相對于エ件的高度變化較大，無法滿足產品焊接的質量要求。
發明內容
本發明的目的在于提出ー種弧長調節器，解決了 TIG焊接時對弧長控制精度較低，無法滿足產品焊接質量的問題。為達此目的，本發明采用以下技術方案ー種弧長調節器，包括驅動裝置、傳動機構、夾持機構和控制器，所述驅動裝置采用步進電機，所述步進電機的輸出端與夾持機構之間通過傳動機構傳動連接，所述傳動機構采用絲杠螺母傳動，所述步進電機的輸出軸與調節機構的轉動絲杠是同軸連接，所述步進電機與控制器控制連接。作為ー個優選方案，所述步進電機的輸出軸與絲杠之間通過聯軸節連接。作為進一歩的優選方案，所述傳動機構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向光杠，所述導向光杠上各安裝有兩個直線滑動軸承，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構。
作為更進一歩的優選方案，所述步進電機輸出軸的相對端同軸安裝有ー個用于焊接前手動調節焊槍高度的初始定位及在焊接過程中手動調節焊槍高度的手動調節輪。作為更近一歩的優選方案，所述步進電機與控制器控制連接，所述控制器采用單片機，所述控制器上設置有控制面板和顯示面板。作為更進一歩的優選方案，所述絲杠螺距為2mm。本發明的有益效果為采用步進電機驅動，通過步進電機同軸連接螺旋絲杠，螺旋絲杠的旋轉螺距將帶動光杠上與直線軸承相連的滑板運動，而固定在滑板上的焊槍夾持機構將跟隨步進電機的轉動而調節焊槍的高度，從而達到調節電弧長度的目的；采用步進電機驅動的電弧長度調節器其控制精度遠高于目前使用的伺服電機弧長調節器，可有效解決焊接過程中的電弧長度穩定，即可保證焊接過程和焊接質量穩定；通過在步進電機同軸上安裝手動調節輪，可方便焊エ使用，即可在焊接前手動調節焊槍高度，亦可在焊接過程中手動調節焊槍高度；此弧長調節器也可通過控制器上控制面板手動點動焊槍高度的上下調節，亦可在焊接過程中根據給定弧長數據閉環自適應調節電弧長度，與其他弧長調節器相比為操作者提供了多種操作選擇，該弧長調節器具有電弧長度控制精度高和手動調節方便的優點。
圖I是本發明整體結構示意圖；圖2是控制器的控制系統原理圖。圖中I、步進電機；2、手動調節輪；3、絲杠；4、聯軸節；5、軸承；6、絲杠螺母；7、導向光杠；8、直線滑動軸承；9、滑板；10、焊槍夾持機構；11、焊槍；12、控制器；13、弧壓濾波電路；14、A/D轉換；15、單片機；16、接ロ電路；17、光電隔離電路；18、步進電機驅動電路；19、弧
壓數字顯示。
具體實施例方式下面結合附圖并通過具體實施方式
來進ー步說明本發明的技術方案。如圖I所示，為本發明具體實施例的結構原理示意圖，本弧長調節器包括驅動裝置、傳動機構、夾持機構和控制器，所述驅動裝置采用步進電機1，所述步進電機I的輸出端與夾持機構之間通過傳動機構傳動連接，所述傳動機構采用絲杠螺母傳動，所述步進電機I的輸出軸與調節機構的絲杠3采用聯軸節4同軸連接，所述步進電機I與控制器12控制連接；所述絲杠螺距為2mm。作為進一歩的優選方案，所述傳動機構的絲杠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平行的導向光杠7，所述導向光杠7上各安裝有兩個直線滑動軸承8，所述直線滑動軸承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構10，其上夾持有焊槍11 ；所述步進電機I輸出軸的相對端同軸安裝有一個用于焊接前手動調節焊槍高度的初始定位及在焊接過程中手動調節焊槍高度的手動調節輪2。所述控制器采用單片機，所述控制器上設置有控制面板和顯示面板。本實施例中的步進電機I可以代替現有技術常用的伺服電機，其優點是步進電機的機械慣性明顯小，調節弧長的精度高，可控性好；電弧長度調節是將步進電機I的轉角由絲杠3螺旋轉動而實現焊槍11的直線運動，以達到電弧長度的調節；絲杠螺母6的作用是將絲杠3的螺旋運動轉換成直線運動，并帶動滑板9做直線運動；在絲杠3的兩側有平行的兩根導向光杠7，其作用是將絲杠3的轉動變換成平穩的直線運動，而且滑動阻カ小，使絲杠螺母6帶負載能力強；為了使機械調節機構運行平穩，帶負載能力強，在兩根導向光杠7上分別裝有兩組直線滑動軸承8 ;絲杠螺母6上連接ー塊滑板9，在滑板9上連接焊槍夾持機構10，焊槍11緊固在焊槍夾持機構里。圖2所示為本發明所采用的控制系統原理圖，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轉換14的功能是將弧壓信號的模擬量轉換成數字信號；單片機15是整套弧長調節器的核心控制系統，其功能為當弧長調節器開通后，單片機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延時旋鈕0-10S，對應0-5V電壓，通過A/D轉換14為數字信號送入單片機15，程序判斷0-10S延時完成后，再分別采樣弧壓給定數值，弧壓反饋數值，弧壓控制精度。當弧壓反饋數值高于弧壓給定數值時，單片機15通過接ロ電路16，光電隔離電路17，步進機驅動電路18,控制步進電機I反向轉動,對應于焊槍11的高度則是向下調節。當弧壓反饋數值低于弧壓給定數值時，焊槍11高度則向上調節。焊槍11向上或向下調節的距離取決于控制器面板上弧壓控制精度的預置，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字顯示19可以實時顯示電弧電壓數值。通過單片機2個中斷接ロ還設有上升和下降點動按鈕，可隨時點動調節焊槍11的上下高度，同時控制器面板上還設有上升和下降顯示。本發明所述采用步進電機驅動，通過步進電機同軸連接螺旋絲杠，螺旋絲杠的旋轉螺距將帶動光杠上與直線軸承相連的滑板運動，而固定在滑板上的焊槍夾持機構將跟隨步進電機的轉動而調節焊槍的高度，從而達到調節電弧長度的目的；采用步進電機驅動的電弧長度調節器其控制精度遠高于目前使用的伺服電機弧長調節器，可有效解決焊接過程中的電弧長度穩定，即可保證焊接過程和焊接質量穩定；通過在步進電機同軸上安裝手動調節輪，可方便焊エ使用，即可在焊接前手動調節焊槍高度，亦可在焊接過程中手動調節焊槍高度；此弧長調節器也可通過控制器上控制面板手動點動焊槍高度的上下調節，亦可在焊接過程中根據給定弧長數據閉環自適應調節電弧長度，與其他弧長調節器相比為操作者提供了多種操作選擇，該弧長調節器具有電弧長度控制精度高和手動調節方便的優點。
權利要求
1.ー種弧長調節器，包括驅動裝置、傳動機構、夾持機構和控制器，其特征在于所述驅動裝置采用步進電機，所述步進電機的輸出端與夾持機構之間通過傳動機構傳動連接，所述傳動機構采用絲杠螺母傳動，所述步進電機的輸出軸與調節機構的轉動絲杠是同軸連接，所述步進電機與控制器控制連接。
2.根據權利要求I所述的ー種弧長調節器，其特征在于，所述步進電機的輸出軸與絲杠之間通過聯軸節連接。
3.根據權利要求I所述的ー種弧長調節器，其特征在于，所述傳動機構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向光杠，所述導向光杠上各安裝有兩個直線滑動軸承，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構。
4.根據權利要求I任一所述的ー種弧長調節器，其特征在于，所述步進電機輸出軸的相對端同軸安裝有一個用于焊接前手動調節焊槍高度的初始定位及在焊接過程中手動調節焊槍高度的手動調節輪。
5.根據權利要求I任一所述的ー種弧長調節器，其特征在于，所述步進電機與控制器控制連接，所述控制器采用單片機，所述控制器上設置有控制面板和顯示面板。
6.根據權利要求I至5任一所述的ー種弧長調節器，其特征在于所述絲杠螺距為2mm ο
全文摘要
一種弧長調節器，包括驅動裝置、傳動機構、夾持機構和控制器，所述驅動裝置采用步進電機，所述步進電機的輸出端與夾持機構之間通過傳動機構傳動連接，所述傳動機構采用絲杠螺母傳動，所述步進電機的輸出軸與調節機構的轉動絲杠是同軸連接，所述步進電機與控制器控制連接；所述控制器采用單片機作為核心。本發明具有電弧長度控制精度高和手動調節方便的優點。
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 優先權日2012年4月16日
發明者魏巍 申請人:北京華巍中興電氣有限公司