專利名稱：直流脈沖氬弧焊機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種焊機，特別是涉及一種直流脈沖氬弧焊機。
以往的逆變式直流脈沖氬弧焊機，在引弧裝置上采用高頻耦合線圈，增加了引弧電流源，體積大，在弧壓檢測中只有一道弧壓檢測，采用穩壓管和繼電器來實現，不能準確判斷焊機工作狀態。
本實用新型的目的在于克服其缺點，提供一種體積小，重量輕，效率高，噪聲低，電流調節范圍大，引弧成功率高，功能全，可靠性高，整機工作在準諧振開關狀態的直流脈沖氬弧焊機。
本實用新型直流脈沖氬弧焊機是這樣實現的，它包括主回路、驅動電路、保護電路、脈寬調制及反饋放大電路、程控電路，弧壓檢測電路、引弧裝置電路、氬弧焊程序電路和電流控制電路；其連接關系是，主回路輸出接保護電路輸入、脈寬調制及反饋放大電路輸入和弧壓檢測電路輸入，弧壓檢測電路輸出接程控電路輸入、氬弧焊程序輸入和引弧裝置電路輸入，引弧裝置電路輸出接主回路輸出，氬弧焊程序輸出接引弧裝置電路、電流控制電路和脈寬調制及反饋放大電路輸入，電流控制電路、程控電路、氬弧焊程序電路和保護電路輸出接脈寬調制及反饋放大電路輸入，脈寬調制及反饋放大電路輸出接驅動電路輸入，驅動電路輸出接主回路輸入；其特征在于主回路由整流橋Q和電容C1構成的整流慮波電路，IGBT管T1～T4、二極管D1～D4、主變壓器B1-1、電感L1和C6構成的全橋逆變電路和電感L1、電容C6構成的諧振環節以及由主變壓器B1-2、B1-3、二極管D5和D6構成的全波整流電路組成；保護電路由運算放大器U4及其外圍元件構成的過流保護、電源過壓保護、欠壓保護電路，U5及外圍元件構成的電源缺相保護電路，溫度繼電器Jt構成的過熱保護電路，以及整流橋Q1的短相保護電路組成；驅動電路由光電耦合器U6～U9及其外圍元件組成；反饋放大及脈寬調制電路由運算放大器U1:A和U25，摸擬電子開關U2，脈寬調制控制器U3及其外圍電路組成；程控電路由運算放大器U1:B、U1:C和U1:D，以及外圍電路組成；弧壓檢測電路由運算放大器U26:B、U26:C和U26:D及其處圍電路組成；引弧裝置電路由固態繼電器JS1、升壓變壓器B4、火花塞H、電感L2構成的高頻發生器，三極管T6、運算放大器U26:A構成的高頻程控電路組成；氬弧焊程序電路由按鈕N1、D觸發器U11構成的啟停電路，U10:C和固態繼電器JS2構成保護氣控制電路，U12:A和U10:B構成的控制主回路開關電路組成；電流控制電路由U10:D、U14-1和U12:B構成的電流緩升緩降電路、U15、U16和U13:B構成的切換脈沖電流峰值和底值電路、U17構成的控制脈沖頻率和占空比電路構成。
本實用新型直流脈沖氬弧焊機的工作過程是，市電三相380V輸入本機，經空氣開關Z，帶動冷卻風機FS，通過整流濾波成為高壓直流電，加在全橋逆變器兩端，通過四支IGBT管T1～T4的輪流開通，轉變為交流高頻方波，再經高頻變壓器B1隔離降壓，二極管D5、D6全波整流后，形成高頻直流脈沖，經電抗器L2濾波，成為直流電，提供焊接電弧。按動啟仃鈕N1后，焊機接通氬氣，將自動接觸或高頻引弧，一秒鐘后電流緩升至調定值，并按調定的脈沖周期及占空比輸出脈動電流。再次按動啟仃鈕N1，焊機將按調定的衰減時間逐步減小電流，最后熄弧。經十秒種切斷氬氣。
本實用新型直流脈沖氬弧焊機的優點在于體積小、重量輕、效率高、噪聲低、在引弧裝置電路中省去了高頻耦合線圈，將高頻直接耦合到電感線圈上，省去了引弧電流源，直接由主回路提供引弧電流，引弧成功率高，電流調節范圍大，采用雙弧壓檢測，能準確判定焊機的工作狀態，并具有短路防粘功能，工作可靠。
以下結合附圖詳細說明本實用新型實施例。
圖1本實用新型電路框圖圖2本實用新型主回路電路連接圖圖3本實用新型保護電路連接圖圖4本實用新型脈寬調制及反饋放大電路連接圖圖5本實用新型程控電路連接圖圖6本實用新型驅動電路連接圖圖7本實用新型弧壓檢測電路連接圖圖8本實用新型引弧裝置電路連接圖圖9本實用新型氬弧焊程序電路連接圖
圖10本實用新型電流控制連接圖本實用新型直流脈沖氬弧焊機其電路包括主回路、驅動電路、保護電路、脈寬調制電路及反饋放大電路、程控電路，弧壓檢測電路、引弧裝置電路、氬弧焊程序電路和電流控制電路；其連接關系是，主回路輸出接保護電路輸入、脈寬調制及反饋放大電路輸入和弧壓檢測電路輸入，弧壓檢測電路輸出接程控電路輸入、氬弧焊程序輸入和引弧裝置電路輸入，引弧裝置電路輸出接主回路輸出，氬弧焊程序輸出接引弧裝置電路、電流控制電路和脈寬調制及反饋放大電路輸入，電流控制電路、程控電路、氬弧焊程序電路和保護電路輸出接脈寬調制及反饋放大電路輸入，脈寬調制及反饋放大電路輸出接驅動電路輸入，驅動電路輸出接主回路輸入其中，主回路由整流橋Q，電容C1～C6,IGBT管T1～T4，二極管D1～D4、主變壓器原邊B1-1、副邊B1-2、B1-3，電感L1、L2，互感器B2，分流器FL，二極管D5和D6，電阻R2～R5構成。連接關系是，三相380V交流電經空氣開關Z與整流橋Q輸入端連接，其中一相拉接冷卻風機FS,Q的輸出端間接保護電容C1，濾波電容C2，放電電阻R2,R4和C4,C2的正端接T1和T3集電極，D1和D3陰極，C2的負端經B2接T2和T4的發射極、D2和D4的陽極，T1的發射極接T2集電極、D1陽極、D2陰極B1-1一端，B1-1另一端接L1一端，L1另一端經C6接D3陽極和D4陰極、T3發射極和T4集電極，T3和T4的基極分別接5端和7端，其發射極分別接6端和8端，C5和R5串聯后接B1-1和L1兩端，B1-2的一端接D5陽極，B1-3一端接D6陽極，D5和D6的陰極連接后接FL一端，FL另一端接焊機正輸出12端，B1-2的中心抽頭接14端和L2一端，L2另一端接接焊機的負輸出11端，在D5和D6的兩端分另接R6、C7和R3、C3。
保護電路由運算放大器U4(LM324)和U5(TLP521-2)，整流橋Q1，二極管D12～D22，三極管T5，電容C15～C18，電阻R37～38R和R44～R6，溫度繼電器JT構成。其連接關系是，主回路中B2的9端接D12陽極，D12陰極接R61、R62和R57一端，R62另一端接地和主回路中B2的10端，R61另一端接C18并經R60接U4:A正輸入端3腳，R57另一端接C14和R56一端，R56另一端接U4:B正輸入端5腳；R59和R58串聯后接+15V和地之間，U4:A負輸入2腳、R54和R55串聯后接+15和地之間，運算放大器U4:A輸出端1腳接D13陽極和R63一端，D13陰極接J端，R63另一端接D15陽極，D15、D16陰極R50一端接B端，R50另一端接地。接D14陰極和R51R、52一端，R52另一端接D18、D19、D20陰極，R51另一端接T5基極、U5-2輸出集電極6腳，U5-2輸出發射極5腳接地，U5-2正輸入端3腳接R4B一端，另一端接+15V,U5-2負輸入端4腳接C16一端和L端，C16另一端接地。D14陽極接U5-1輸出集電極8腳，和R53一端，R53另一端接+15V。U5-1輸出發射極7腳接JT一觸點，JT另一端接地。U5-1負輸入端2腳接Q負輸出，U5-1正輸入端1腳經R1一端，R1另一端接Q1正輸出，Q1三個輸入端接380V電源。T5的發射極接地，集電極接D23和D17陰極，D23陽極經R49接+15V,D17陽極接U4:C負輸入腳9。D18、D19、D20的陽極分別接U4:B、U4:C、U4:D負輸入端7、8、14腳。R46一端接+15V，另一端接U4:C負輸入端9腳并經R45接地。R44一端接+15V，另一端接U4:D正輸入腳12并經R37接地。U4:C正輸入腳10經R47、R38接U4:D負輸入腳13,R47與R38連接中端接R64、R65和C17一端，R65和C17另一端接地，R64另一端接D21和D22陰極，D21和D22陽極分別接15V電源。
脈寬調制及反饋放大電路由運算放大器U1(LM324)和U25(μA741)、摸擬電子開關U2(CD4053)、脈寬調制控制器U3(SG3525A)和，二極管D7，電阻R7～R21，電容C9～C12，電位器W1和W2構成。其連接關系是，13端是從FL采來的交流信號(正)，經R7后接U1:A負輸入端2腳，其輸出端1腳經R8接負輸入端2腳和R11一端，R12分壓后至U3同相輸入端2腳。U1:A正輸入端3腳經R9接U2的X端14腳和R10一端，R10另一端接地、13端和R18一端。R17和R18分壓，得到一個很小的負信號(-0.5V)接U2的Y0端2腳和X0端12腳，其Y1端1腳和Z端4腳相連，X1端3腳U25輸出端6腳，W1一端接+15V，另一端接地，中心頭接U2的X0端5腳，該點同時經R21接U25正輸入端3腳，U25負輸入端2腳經R19接輸出端6腳，同時接R20一端，R20另一端接W2一端，U2的C端9腳和B端10腳分別接K、C端。U2的A端11腳接H端接+15V,X1端13腳接I端，Y端15腳接D端，正電源端16腳接+15V，接地端6、7、8腳接地。U3接地端12腳接地，負輸入端1腳經R13接補償端9腳和C9一端，C9另一端接地。U3正電源端13腳、15腳接+15V，輸出端11腳經R14到F端，輸出端腳14至G端，RT端7腳接R15一端，另一端接U3的CT端5腳和C10一端，C10另一端接地。R16和C11一端接地，R16和C11另一端接U3軟啟動端8腳和D7陽極，D7陰極接A端。U3保護端10腳接保護電路中的B端。
程控電路由運算放大器U1:B(LM324)、U1:G和U1-D，二極管D8～D11，電阻R22～R36，電容C13和C14構成。其連接關系是，R22一端接-75V電源，經R23、R24、R25分壓后，R22和R23連接端接主回路中11端，R23和R24連接點接U1:B正輸入端5腳，R24和R25連接點接U1:C正輸入端10腳，R26一端接-15V電源，另一端依次連接R27、R28,R27、R26連接點接U1:B負輸入端6腳和保護電路中J端，R27和R28連接點接U1:C負輸入端9腳。C13和R29串聯后一端接U1:B輸出端7腳，R29另一端接反饋放大及脈寬調制電中D端。R30一端接U1:B輸出端7腳，另一端接反饋放大及脈寬調制電中A端和D9陰極，D9陽極接D10陽極、D11陰極R36一端和反饋放大及脈寬調制電中C端，D11陽極接地，R36另一端接+15V,D10陰極經R31接U1:D輸出端14腳、U1:D正輸入端12腳經R32接地。U1:D負輸入端13腳接C14和R35一端及D8陽極，C14另一端接地，D8陰極和R35另一端接X端和R33一端，R33另一端接U1:C輸出端8腳及R34一端，R34另一端接反饋放大及脈寬調制電中K端。
驅動電路由光電耦合器U6～U9(HCPL4504)電阻R66～R81構成。其連接關系是，±15V為四組獨立電源。反饋放大及脈寬調制電中F端接U6正輸入端2腳和U9負輸入端3腳，反饋放大及脈寬調制電中G端接U7負輸入端3腳和U8正輸入端腳2,U6負輸入端3腳接U7正輸入端2腳，U8負輸入端3腳接U9正輸入端2腳。R66一端接U6正電源端8腳，另一端接+15V,R68一端接U6負電源端5腳，另一端接-15V,R67一端接U6輸出端6腳和7腳，另一端接R69一端和1端，R69另一端接2端和地。R7D一端接U7正電源端8腳，另一端接+15V,R72一端接U7負電源端5腳，另一端接-15V,R71一端接U7輸出端6腳和7腳，另一端接R73一端和主回路中7端，R73另一端接主回路中8端和地。R74一端接U8正電源端8腳，另一端接+15V,R76一端接U8負電源端5腳，另一端接-15V,R75一端接U8輸出端6腳和7腳，另一端接R77一端和3端，R77另一端接4端和地。R78一端接U9正電源端8腳，另一端接+15V,R80一端接U9負電源端5腳，另一端接-15V,R79一端接U9輸出端6腳和7腳，另一端接R81一端和主回路中5端，R 81另一端接主回路中6端和地。
弧壓檢測電路由運算放大器U26:B(LM324)、U26:C和U26:D，二極管D28、D29和D30，電阻R193～R201，電容C19構成。其連接關系是，R193～R195串聯后接于主回路中14端和12端，R193和R194的連接點接U26:B負輸入端6腳和C19一端，C19另一端接地，R195和R194的連接點接U26:C正輸入端10腳，R196～R198串聯后接于-15V電源和地之間，R1196和R197的連接點接U26:B正輸入端5腳，R197和R198的連接點接U26:C負輸入端9腳。R199一端接地，另一端接D28、D29陰極和U26:D負輸入端13腳，D28的陽極接U26:B負出端7和M端。D29陽極接U26:C輸出端8腳和D30陽極，D30陰極接P端。R200和R201串聯后接于+15V電源和地之間，連接點接U26:D的正輸入端12腳，U26:D的負輸出端接O端。
引弧裝置電路由高壓變壓器B4、高壓電容C30、火花塞H、升壓變壓器B3運算放大器U26:A(LM324)、三極管T6、固態繼電器JS1、二極管D24～D27、電阻R187～R192、電容C30和C31和開關K1構成。其連接關系是，B4原邊一端接36V交流電源，另一端接JS1的一個輸出端，其另一輸出端接36V電源。B4付邊接C30兩端，C30一端同時接H一端，C30另一端接B3一端，B3另一端接H另一端，B3付邊是主濾波電感L2。TS1的一個輸入端接R187一端，R187另一端接+15V電源。TS1另一輸入端接T6集電極和D24陰極，D24陽極接保護電路中L端。T6發射極接地，基極接D25陰極，D25陽極接D26陽極、R188一端和K1一端，K1另一端接地。D26陰極接U26:A輸出端1腳和N端。R188另一端接弧壓檢測電路中M端、R190一端和D27陰極，D27陽極接R190另一端、R189一端和C31一端，R189另一端接U26:A負輸入端2腳，C31另一端接地。R191和R192串聯后接+15V電源和地之間，其分壓點接U26:A正輸入端3腳。
氬弧焊程序電路由運算放大器U10:A(LM324)、U10:B和U10:C，D觸發器U11(CD4013)，三輸入與門U12:A(CD4073)，二極管D31～D33，電阻R82～R95和R202，電容C20和C21，按鈕開關N1構成。其連接關系是，R202與R82串聯后接+15V電源和地之間，其連接點接U10:A，負輸入端2腳、T端、U12:A輸入端腳2和N1一端，N1另一端接地。R83與R84串聯后接+15V電源和地之間，其接點接U10:A正輸入端3腳，U10:A負輸出端1腳接U11輸入端3腳，負輸出端2腳與D端5腳并接于U12:A輸入端1腳，U11置位端8腳接地，正電源端14腳接+15V電源，復位端4腳接R端和R90一端，R90另一端接地。U11正輸入端1腳接Q端和D31陽極，D31陰極接R85一端，R85一端另一端接C20一端、U10:C正輸入端10腳和R89一端，R89另一端接U10:B輸出端7腳、U點和R91一端，R91另一端接引弧裝置電路中H端。R86和R87串聯后接+15電源和地之間，連接點接U10:C負輸入端9腳，U10:C的輸出端腳接R88一端，R88另一端接D33陽極，D33陰極接JS2一個輸入端，另一輸入端接地。JS2一個輸出端接36V交流電源，另一輸出端通過QF接36V交流電源。R92和R93串聯后接+15V電源和地之間，其連接點接U10:B正輸入端5腳，U10:B負輸入端6腳接C21、R94和R95一端，C21另一端接地，R94另一端接D32陰極，D32陽極接R95另一端和U12:A輸出端9腳，U12:A輸出端8腳接S端。
電流控制電路由運算放大器U10:D(LM324)、U13:A、U13:B和U13:C(JM324，三輸入與門U12:B和U12:C(CD4073)，與非門U14:A和U14:B(CD4093)，模擬電子開關U15和U16(CD4053)，時基電路U17(NE555)，二極管D34～D43，電位器W3～W6，電阻R97～R115,C22～C26，開關K2和K3構成。其連接關系是，U12:B的三個輸入端3、4、5腳，接弧壓檢測電路中O端、氬弧焊程序電路中Q和U端，輸出端6腳接U14:A輸入端2腳，U14:A輸入端1腳接氬弧焊程序電路中T端，其輸出端3腳接R101和R102一端，R102另一端接U16C端9腳和D43陽極，R101另一端接W7一端和中心頭、D37陰極，W7另一端接D36陽極，D36陰極接D37陽極。U10:D負輸入端13腳、D35陰極和C23一端，C23另一端接D35陽極、D34陽極和C22一端，C22另一端接D34陰極、U10:D輸出端14腳和R103和R96一端，R103另一端接U13:A負輸入端2腳，R96另一端接R97和W4一端，R97另一端接W3一端，W3另一端接W4另一端和R98一端，R98另一端接地。W3和W4中心頭分別接U15X0端12腳、X1端13腳。R99和R100串聯后接+15V電源和地之間，其連接點接U10:D正輸入端12腳，R104和R105串聯后接+15V電源和地之間，其連接點接U13:A正輸入端3腳，U13:B正輸入端5腳和U151腳，R107一端接U13:A輸出端1腳，另一端接氬弧焊程序電路中S端，R106一端接地，另一端接弧壓檢測電路中P點、D38陰極和U15B端10腳，D38陽極接U13:B輸出端7腳，U13:B負輸出端接U15Y0端2腳、14腳，U15Y端15腳接V端，反饋放大及脈寬調制電路中I端，其Z1端3腳、INH端6腳、VEEY端7腳、GND端8腳接地，C端9腳接U12:C輸出端10腳，U12:C輸入端11腳接氬弧焊程序電路中的U端，輸入端12腳接U14:B輸出端4腳，輸入端13腳接R109和C26一端，R109另一端接+15V,C26另一端接地。U15輸入端11腳接R108一端和D39陰極，R108另一端接U17輸出端3腳和U14:B輸入端5腳，D39陽極接U14:B端6腳、R115和K2一端，D43陰極接U16B端10腳和A端11腳，R115另一端接+15V,K2另一端接地。D43陽極接U16C端9腳和R102另一端，U16接地端1、5、6、7、8腳接地，正電源端3、16腳接+15V。R111一端接+15V，另一端接U16Y端15腳。C25一端接地，另一端接U16X1端13腳，U16X端14腳接U17觸發端2、6腳、W5中心頭和D42陰極，D42陽極接R112一端，R112另一端接U16Z端4腳，其Y0端2腳接U17端7腳、D40陽極和R113一端，R113另一端接D41陰極，W5一端接D41陽極，另一端接D40陰極。U17接地端1腳接地，其補償端5腳懸空。U16X0端12腳接K3一端，U13:D正輸入端12腳、C24一端和K3另一端接地C24另一端接U13:C負輸入端9腳和輸出端8腳，U13:C正輸入端10腳接W6中心頭，W6一端接地，另一端接R110一端，R110另一端接U13:D輸出端14腳和負輸入端13腳。
權利要求1.一種直流脈沖氬弧焊機，其電路包括主回路、驅動電路、保護電路、脈寬調制電路及反饋放大電路、程控電路，弧壓檢測電路、引弧裝置電路、氬弧焊程序電路和電流控制電路；其連接關系是，主回路輸出接保護電路輸入、脈寬調制及反饋放大電路輸入和弧壓檢測電路輸入，弧壓檢測電路輸出接程控電路輸入、氬弧焊程序輸入和引弧裝置電路輸入，引弧裝置電路輸出接主回路輸出，氬弧焊程序輸出接引弧裝置電路、電流控制電路和脈寬調制及反饋放大電路輸入，電流控制電路、程控電路、氬弧焊程序電路和保護電路輸出接脈寬調制及反饋放大電路輸入，脈寬調制及反饋放大電路輸出接驅動電路輸入，驅動電路輸出接主回路輸入；其特征在于主回路由整流橋Q和電容C1構成的整流慮波電路，IGBT管T1～T4、二極管D1～D4、主變壓器B1-1、電感L1和C6構成的全橋逆變電路和電感L1、電容C6構成的諧振環節以及由主變壓器B1-2、B1-3、二極管D5和D6構成的全波整流電路組成；保護電路由運算放大器U4及其外圍元件構成的過流保護、電源過壓保護、欠壓保護電路，U5及外圍元件構成的電源缺相保護電路，溫度繼電器Jt構成的過熱保護電路，以及整流橋Q1組成；驅動電路由光電耦合器U6～U9及其外圍元件組成；脈寬調制及反饋放大電路由運算放大器U1:A和U25，摸擬電子開關U2，脈寬調制控制器U3及其外圍電路組成；程控電路由運算放大器U1:B、 U1:C和U1-D，以及外圍電路組成；弧壓檢測電路由運算放大器U26:B、U26:C和U26:D及其處圍電路組成；引弧裝置電路由固態繼電器JS1、升壓變壓器B4、火花塞H、電感L2構成的高頻發生器，三極管T6、運算放大器U26:A構成的高頻程控電路組成；氬弧焊程序電路由按鈕N1、U11構成的啟停電路，U10:C和固態繼電器JS2構成保護氣控制電路，U12:A和U10:B構成的控制主回路開關電路組成；電流控制電路由U10:D、U14-1和U12:B構成的電流緩升緩降電路、U15、U16和U13:B構成的切換脈沖電流峰值和底值電路、U17構成的控制脈沖頻率和占空比電路構成。
專利摘要本實用新型提供一種直流脈沖氬弧焊機,其電路包括主回路、驅動電路、保護、脈寬調制及反饋放大、程控,弧壓檢測、引弧裝置、氬弧焊程序和電流控制等電路,其連接關系是,主回路輸出接保護、脈寬調制及反饋放大和弧壓檢測輸入,弧壓檢測輸出接程控、氬弧焊程序和引弧裝置輸入,引弧裝置輸出接主回路輸出,氬弧焊程序輸出接引弧裝置、電流控制和脈寬調制及反饋放大輸入,電流控制、程控、氬弧焊程序和保護輸出接脈寬調制及反饋放大輸入,其輸出接驅動輸入,其輸出接主回路輸入。電流調節范圍大,引弧功率高,可靠性高。
文檔編號B23K9/06GK2347710SQ9822988
公開日1999年11月10日 申請日期1998年11月16日 優先權日1998年11月16日
發明者李曉冰 申請人:李曉冰