脈沖焊接設備及其控制方法
【專利說明】
[技術領域]
[0001]本發明涉及焊接領域，尤其涉及一種采用脈沖焊接方式進行焊接的焊接設備及其控制方法。
[【背景技術】]
[0002]焊接設備(也稱焊機)已廣泛應用于各類制造業。焊接設備根據其焊接方式不同，可以分為短路過渡和脈沖焊接兩種。脈沖焊接具有電弧壓縮效應，電弧集中，挺度好等優點，因而廣泛應用于薄板焊接(如不銹鋼、鋼和鈦等有色金屬的焊接)中。以下，將采用脈沖方式進行焊接的焊接設備稱為脈沖焊接設備。
[0003]通常，合上焊槍開關后，送絲電機啟動并開始送絲。送絲電機使送絲速度按照一定的加速度上升到主焊接指令送絲速度目標值。這個過程中電壓也會按照某個加速度遞增到設定值，從而加速焊絲的熔化。
[0004]但是實際上，實際送絲速度與指令送絲速度并不會完全一致。圖6A示出了指令送絲速度V-和實際送絲速度Vfb隨時間變化的對應關系圖。在圖6A中，實線部分表示指令送絲速度VMd，虛線部分表示實際送絲速度Vfb。如圖6A所示，實際送絲速度Vfb會比指令送絲速度Vcmd^決。
[0005]在此情況下，會產生送絲超調(過量送絲)的現象。一般來說，焊接電流越大，送絲速度越快，產生的超調量也越大。換言之，如圖6B所示，與指令送絲速度匹配的預定指令標準電壓Uset已經無法熔化超調的送絲(過量的送絲)，如果對超調的送絲不進行處理，則會產生大的飛濺甚至頂絲，嚴重時需要重新引弧，從而影響焊接速度和焊接質量。
[0006]目前，對于送絲超調的解決方案從理論上講主要有以下兩種方案。方案一:通過送絲速度控制，使實際送絲速度最大限度地接近指令送絲速度。方案二:增加指令電壓，以加速熔化過量的送絲。但是，受PI(比例積分)控制和慣性等因素的影響，方案一始終無法完全解決送絲超調的問題。
[0007]對于方案二，已知的方法是從送絲速度上升時刻起將指令電壓在標準指令電壓的基礎上，增加固定量，用于加速熔化過量的送絲。然而，由于送絲速度上升的初期，超調并不明顯，因此增加固定值的電壓會使焊絲熔化過快，即產生上燃現象，嚴重時會燒壞導電嘴。
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【發明內容】
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[技術問題]
[0008]本發明旨在針對現有脈沖焊接設備存在的送絲超調問題，提供一種脈沖焊接設備及其控制方法。
[解決方案]
[0009]本發明提供一種脈沖焊接設備，其包括:主焊接指令送絲速度確定單元，用于根據用戶輸入的焊接參數來確定主焊接指令送絲速度;預定指令標準電壓確定單元，用于根據所述主焊接指令送絲速度和用戶輸入的預置電壓，來確定各時刻的預定指令標準電壓;實際送絲速度獲取單元，用于按預定期間獲取實際送絲速度;追加開始時刻確定單元，用于將所述實際送絲速度與第一閾值進行比較，并將所述實際送絲速度達到所述第一閾值的時刻確定為所述追加開始時刻，所述第一閾值小于所述主焊接指令送絲速度并且為主焊接指令送絲速度的預定比例。
[0010]所述脈沖焊接設備還包括:追加電壓計算單元，用于根據獲取到的所述實際送絲速度與同一時刻的指令送絲速度的差值，以及所述同一時刻的預定指令標準電壓來計算追加電壓；以及控制單元，從所述追加開始時刻起，控制使得按照實際指令電壓為所述預定指令標準電壓與所述追加電壓之和的方式進行電壓輸出，直到所述實際送絲速度與所述主焊接指令送絲速度相同為止。
[0011]本發明還提供一種脈沖焊接設備的控制方法，其包括如下步驟:根據用戶輸入的焊接參數來確定主焊接指令送絲速度;根據所述主焊接指令送絲速度和用戶輸入的預置電壓，來確定各時刻的預定指令標準電壓;按預定期間獲取實際送絲速度;將所述實際送絲速度與第一閾值進行比較，并將所述實際送絲速度達到所述第一閾值的時刻確定為所述追加開始時刻，所述第一閾值小于所述主焊接指令送絲速度并且為主焊接指令送絲速度的預定比例。
[0012]所述控制方法還包括如下步驟:根據獲取到的所述實際送絲速度與同一時刻的指令送絲速度的差值，以及所述同一時刻的預定指令標準電壓來計算追加電壓；以及從所述追加開始時刻起，控制使得按照實際指令電壓為所述預定指令標準電壓與所述追加電壓之和的方式進行電壓輸出，直到所述實際送絲速度與所述主焊接指令送絲速度相同為止。
[發明有益效果]
[0013]本發明通過上述技術方案，能夠根據超調量精準地施加電壓，從而有效消除送絲超調的現象。
[【附圖說明】]
[0014]圖1是本發明第一實施例的脈沖焊接設備的軟件結構框圖。
圖2是本發明第一實施例的脈沖焊接設備的控制流程圖。
圖3是本發明第一實施例的脈沖焊接設備中追加電壓隨時間變化的對應關系圖。
圖4是本發明第二實施例的脈沖焊接設備的控制流程圖。
圖5是本發明第二實施例的脈沖焊接設備中追加電壓隨時間變化的對應關系圖。
圖6A是現有指令送絲速度和實際送絲速度隨時間變化的對應關系圖。
圖6B是現有指令送絲電壓隨時間變化的對應關系圖。
[【具體實施方式】]
[0015]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行說明。
[0016]首先，對本發明的脈沖焊接設備的基本焊接過程進行描述。在焊接時，首先接通焊接設備(包括焊接電源和送絲裝置)，用戶通過操作面板輸入各種焊接參數，例如氣體、材質、絲徑、預置電流、預置電壓等。之后，用戶按下焊槍開關，此時焊接設備進入引弧階段，同時，焊接設備控制送絲裝置開始送絲。當送絲速度達到預定值時，焊接設備控制進入主焊接階段。之后，當用戶松開焊槍開關，焊接設備控制進入回燒階段。在回燒階段，送絲速度逐漸降低，同時輸出的焊接電流也逐漸降低直到為O，此時焊接結束。
[0017]用戶反復按下焊槍開關進行焊接的過程，就是重復上述各個階段的過程。本發明的控制方法可以通過焊接設備的控制器執行相應的程序來實現。
[0018]此外，由于本發明是對脈沖焊接設備內部控制程序(軟件)的改進，因此在此省略對脈沖電源的硬件構成的描述。
[第一實施例]
[0019]下面參照圖1至圖3描述本發明的第一實施例。圖1示出了第一實施例的脈沖焊接設備的軟件結構。
[0020]如圖1所示，本發明的脈沖焊接設備包括:主焊接指令送絲速度確定單元，用于根據用戶輸入的焊接參數(包括材質、絲徑、氣體和預置電流)來確定主焊接指令送絲速度;預定指令標準電壓確定單元，用于根據所述主焊接指令送絲速度和用戶輸入的預置電壓，來確定各時刻的預定指令標準電壓;實際送絲速度獲取單元，用于按預定周期獲取實際送絲速度;追加開始時刻確定單元，用于將所述實際送絲速度與第一閾值進行比較，并將所述實際送絲速度達到所述第一閾值的時刻確定為所述追加開始時刻，所述第一閾值小于所述主焊接指令送絲速度并且為所述主焊接指令送絲速度的預定比例。
[0021]本發明的脈沖焊接設備還包括:追加電壓計算單元，用于根據獲取到的所述實際送絲速度與同一時刻的指令送絲速度的差值，以及所述同一時刻的預定指令標準電壓來計算追加電壓；以及控制單元，從所述追加開始時刻起，控制使得按照實際指令電壓為所述預定指令標準電壓與所述追加電壓之和的方式進行電壓輸出，直到所述實際送絲速度與所述主焊接指令送絲速度相同為止。
[0022]接下來，參照圖2和圖3描述本發明第一實施例的脈沖焊接設備引弧階段的控制方法。所述控制方法由脈沖焊接設備的控制器(CPU)執行與圖1所示的各個模塊相對應的軟件程序來實現。
[0023]如圖2所示，首先，在步驟S201中，CPU根據用戶輸入的焊接參數(包括材質、絲徑、氣體和預置電流)來確定主焊接指令送絲速度。材質、絲徑、氣體和預置電流均可以通過焊接設備的操作面板來輸入。主焊接指令送絲速度與材質、絲徑、氣體和預置電流的對應關系可以作為表預先存儲在存儲器中。在本實施例中，該表存儲在脈沖焊接設備的內部存儲器(例如FLASH或者ROM)中，但是本發明不限于此，可以存儲在外部存儲器中。
[0024]接著，在步驟S202中，CPU根據所述主焊接指令送絲速度和用戶輸入的預置電壓，來確定各時刻的預定指令標準電壓Use3t(參見圖3中的實線部分)。所述預定指令標準電壓Uset是假定實際送絲速度與指令送絲速度一致時，應當施加的電壓。所述預定指令標準電壓與主焊接指令送絲速度和用戶輸入的預置