CN102151975B - Pcd刀具用高频感应焊机控制***及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种机械工程技术领域的PCD刀具用高频感应焊机控制***及其控制方法，该***包括：高频感应焊机控制器、功率放大电路、功率信号控制器、温度信号等效器、温度信号补偿器及控制规则设定器。本发明操作方便、结构简单、温度控制准确，能够满足PCD刀具焊接要求。

Description

PCD刀具用高频感应焊机控制***及其控制方法
技术领域
本发明涉及的是一种机械工程技术领域的装置及方法，具体是一种PCD刀具用高频感应焊机控制***及其控制方法。
背景技术
随着电力电子技术水平的不断提高，高频感应焊机也得以不断的发展，其功能日新月异，应用领域不断的扩展。高频感应焊机的专业性要求也越来越高，针对不同的应用领域出现了不同的专用机型。
PCD刀片焊接是PCD刀具制作工艺的关键技术之一。焊接质量直接关系到PCD刀具的使用寿命及被加工工件的加工精度。一方面，PCD刀片的硬质合金基底润湿性差，且其热膨胀系数与刀杆的热膨胀系数差异大，易产生焊接应力，出现虚焊现象。另一方面，如果加热温度超过700℃，PCD刀片又产生碳化，大大降低PCD刀片的使用性能和使用寿命。而目前现有的高频感应焊机，对温度的控制主要依靠操作工人的经验，就会对生产质量的稳定性造成影响。
经过对现有技术的检索发现，中国专利申请号200780000576.6记载了一种电弧焊接控制方法，该技术通过对焊接材料电阻率等条件的分析，控制焊接过程，以期得到良好的焊接效果。但是该技术仅可以针对固定的焊接模式，及固定的焊接过程，不能做到适应复杂的焊接条件，且其控制精度较低，不能做到实施反馈控制
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种PCD刀具用高频感应焊机控制***及其控制方法，操作方便、结构简单、温度控制准确，能够满足PCD刀具焊接要求。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种PCD刀具用高频感应焊机控制***，包括：高频感应焊机控制器、功率放大电路、功率信号控制器、温度信号等效器、温度信号补偿器及控制规则设定器，其中：高频感应焊机控制器的输出端与功率信号控制器的输入端相连并输出控制信息，功率信号控制器的输出端与功率放大电路相连并输出能量信息，温度信号等效器的输出端与功率信号控制器相连并输出温度等效信号，温度信号补偿器的输出端与高频感应焊机控制器、温度信号等效器相连并输出温度信号，控制规则设定器与功率信号控制器相连输出功率控制规则、与温度信号等效器相连输出温度等效规则，功率放大电路的输出端与所述焊机的高频感应线圈相连，温度信号补偿器的输入端设置于所述焊机的高频感应线圈并采集温度信息。
所述的功率放大电路由整流滤波电路、隔离电路和逆变电路组成。
所述的功率信号控制器由控制规则寄存器和控制处理器组成。
所述的温度信号等效器为温度传感器，具体如热电偶。
所述的温度信号补偿器由放大电路和温度控制规则寄存器组成。
本发明涉及上述***的控制方法，具体包括以下步骤：
第一步、利用控制规则设定器设定的控制规则分别输送到功率信号控制器和温度信号等效器；
所述的控制规则为偏置规则或方波规则或偏置的方波规则，其中：所述的偏置规则为将功率信号按照指定比例提高或降低；所述的方波规则为将功率信号按照方波变化的比例进行调整，该方波的幅值、占空比、频率可以指定；所述的偏置的方波规则为偏置规则和方波规则的总和，即将功率信号按照偏置规则控制后再进行方波规则控制。
第二步、由功率信号控制器对高频感应焊机控制器输出的功率控制信号按照控制规则进行控制，并将功率控制信号输出至功率放大电路进行放大输出，使得功率放大电路的输出功率随着功率控制信号的变化而变化，从而完成高频感应焊机温度的调节，实现避开PCD刀具焊接过程中的PCD碳化及虚焊；
第三步、功率控制信号输出至温度信号等效器，由温度信号等效器根据温度信号的变化值，以高频感应线圈的圈数和被加热工具的大小为参数，计算功率信号所产生的温度变化并输出至温度信号补偿器，由温度信号补偿器利用该高频感应线圈的温度变化值对功率信号进行反向补偿，并输出没有经过控制的温度信号至高频感应加热焊机控制器。
利用控制规则设定器设定的控制规则分别输送到功率信号控制器和温度信号等效器；由功率信号控制器对高频感应焊机控制器输出的功率控制信号按照控制规则进行控制，被控制的功率信号一方面输出至功率放大电路，控制功率放大电路的输出，使功率放大电路的输出功率随着功率控制信号的变化而变化，从而完成高频感应焊机温度的调节，实现避开PCD刀具焊接过程中的PCD碳化及虚焊；另一方面，被控制的功率控制信号输出至温度信号等效器，由温度信号等效器根据温度信号的变化值，以高频感应线圈的圈数和被加热工具的大小为参数，计算功率信号所产生的温度变化并输出至温度信号补偿器，由温度信号补偿器利用该高频感应线圈的温度变化值对功率信号进行反向补偿，并输出没有经过控制的温度信号至高频感应焊机控制器；
与现有的技术相比较，本发明具有如下效果：1、由于对高频感应焊机的输出功率进行了控制，使得焊接温度满足一定的温度曲线要求，可以避免PCD刀片的碳化和虚焊等现象的产生；2、本发明方法和装置具有温度补偿，对原有控制电路没有影响，且电路简单、成本低。
附图说明
图1为本发明***示意图。
图2为功率信号控制器示意图。
图3为温度信号等效器示意图。
图4为温度信号补偿器示意图。
图5为实施例1流程图。
图6为实施例2流程图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例包括：高频感应焊机控制器、功率放大电路、功率信号控制器、温度信号等效器、温度信号补偿器及控制规则设定器，其中：高频感应焊机控制器的输出端与功率信号控制器的输入端相连并输出控制信息；功率信号控制器的输出端与功率放大电路相连并输出能量信息；温度信号等效器的输出端与功率信号控制器相连并输出温度等效信号；温度信号补偿器的输出端与高频感应焊机控制器、温度信号等效器相连并输出温度信号；控制规则设定器与功率信号控制器相连输出功率控制规则、与温度信号等效器相连输出温度等效规则；功率放大电路的输出端与所述焊机的高频感应线圈相连，温度信号补偿器的输入端设置于所述焊机的高频感应线圈并采集温度信息。
首先，高频感应焊机控制器将功率信号发送到功率信号控制器，并通过功率信号控制器按照控制规则设定器设定的规则对功率信号进行控制，输出功率信号。功率信号通过功率放大电路转换为能量信号，输出至高频感应线圈。
然后，功率信号控制器同时将经过控制的功率信号发送给温度信号等效器，温度信号等效器按照控制规则设定器设定的规则对功率信号进行控制，输出温度信号。
最后，温度信号等效器接收高频感应线圈的温度信号与温度信号，经过补偿运算得到温度信号反馈到高频感应焊机控制器中。
以上所述的功率信号控制器可由图2所示的电路实现。其中控制规则寄存器由图1所示的控制规则设定器给定信号设定。根据控制寄存器的值对功率信号进行转换得到功率信号和功率信号。
以上所述的功率信号控制器可由图3所示的电路实现。其中高频感应焊机参数寄存器和被加工工件参数寄存器分别由图1所示的控制规则设定器给定信号和设定。根据高频感应焊机参数寄存器和被加工工件参数寄存器内的参数，对功率信号进行转换得到温度信号。
以上所述的功率信号控制器可由减法器电路实现，将温度信号与温度信号相减得到温度信号。
图4为本发明的一种PCD刀具用高频感应焊机控制方法的一个较佳的实施流程，包括如下步骤：
步骤21：如图1所示的控制规则设定器为功率信号控制器、温度信号补偿器设定偏置规则；
步骤24：如图1所示的高频感应焊机控制器正常运转，并输出功率信号；
步骤25：如图1所示的功率信号控制器按照设定的控制规则输出功率信号；
步骤26：如图1所示的功率放大电路将功率信号放大成能量信号发送到高频感应线圈中；
步骤27：如图1所示的温度信号等效器按照设定规则将由功率信号控制器传来的功率信号3转换为温度信号。
步骤28：如图1所示的温度信号补偿器对高频感应线圈传回的温度信号与温度信号进行叠加补偿，产生功率信号。
步骤29：如图1所示的高频感应焊机控制器接收功率信号继续正常工作。
上述步骤21、步骤24、步骤25、步骤26、步骤27、步骤28、步骤29在高频感应加热机运行期间重复执行，直到该高频感应加热机停止运转。
实施例2
如图5所示，为所述***的实施流程，包括如下步骤：
步骤22：如图1所示的控制规则设定器为功率信号控制器、温度信号补偿器设定方波规则；
步骤24：如图1所示的高频感应焊机控制器正常运转，并输出功率信号；
步骤25：如图1所示的功率信号控制器按照设定的控制规则输出功率信号；
步骤26：如图1所示的功率放大电路将功率信号放大成能量信号发送到高频感应线圈中；
步骤27：如图1所示的温度信号等效器按照设定规则将由功率信号控制器传来的功率信号3转换为温度信号。
步骤28：如图1所示的温度信号补偿器对高频感应线圈传回的温度信号与温度信号进行叠加补偿，产生功率信号。
步骤29：如图1所示的高频感应焊机控制器接收功率信号继续正常工作。
上述步骤22、步骤24、步骤25、步骤26、步骤27、步骤28、步骤29在高频感应加热机运行期间重复执行，直到该高频感应加热机停止运转。
实施例3
如图6所示，为所述***的实施流程，包括如下步骤：
步骤23：如图1所示的控制规则设定器为功率信号控制器、温度信号补偿器设定方波偏置规则；
步骤24：如图1所示的高频感应焊机控制器正常运转，并输出功率信号；
步骤25：如图1所示的功率信号控制器按照设定的控制规则输出功率信号；
步骤26：如图1所示的功率放大电路将功率信号放大成能量信号发送到高频感应线圈中；
步骤27：如图1所示的温度信号等效器按照设定规则将由功率信号控制器传来的功率信号3转换为温度信号。
步骤28：如图1所示的温度信号补偿器对高频感应线圈传回的温度信号与温度信号进行叠加补偿，产生功率信号。
步骤29：如图1所示的高频感应焊机控制器接收功率信号继续正常工作。
上述步骤23、步骤24、步骤25、步骤26、步骤27、步骤28、步骤29在高频感应加热机运行期间重复执行，直到该高频感应加热机停止运转。
通过对现有的高频感应机改装，可极大的提高加工稳定性，并降低工人的操作要求。

Claims (6)

1.一种PCD刀具用高频感应焊机控制***，其特征在于，包括：高频感应焊机控制器、功率放大电路、功率信号控制器、温度信号等效器、温度信号补偿器及控制规则设定器，其中：高频感应焊机控制器的输出端与功率信号控制器的输入端相连并输出控制信息，功率信号控制器的输出端与功率放大电路相连并输出能量信息，温度信号等效器的输入端与功率信号控制器相连并输出温度等效信号，功率控制信号输出至温度信号等效器，由温度信号等效器根据温度信号的变化值，以高频感应线圈的圈数和被加热工具的大小为参数，计算功率信号所产生的温度变化并输出至温度信号补偿器，温度信号补偿器的输出端与高频感应焊机控制器、温度信号等效器相连并输出温度信号，控制规则设定器与功率信号控制器相连输出功率控制规则、与温度信号等效器相连输出温度等效规则，功率放大电路的输出端与所述焊机的高频感应线圈相连，温度信号补偿器的输入端设置于所述焊机的高频感应线圈并采集温度信息，温度信号补偿器对高频感应线圈传回的温度信号与温度等效信号进行叠加补偿，产生功率信号。
2.根据权利要求1所述的PCD刀具用高频感应焊机控制***，其特征是，所述的功率放大电路由整流滤波电路、隔离电路和逆变电路组成。
3.根据权利要求1所述的PCD刀具用高频感应焊机控制***，其特征是，所述的功率信号控制器由控制规则寄存器和控制处理器组成。
4.一种根据上述任一权利要求所述***的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、利用控制规则设定器设定的功率控制规则和温度等效规则分别输送到功率信号控制器和温度信号等效器；
第二步、由功率信号控制器对高频感应焊机控制器输出的功率控制信号按照控制规则进行控制，并将功率控制信号输出至功率放大电路进行放大输出，使得功率放大电路的输出功率随着功率控制信号的变化而变化，从而完成高频感应焊机温度的调节，实现避开PCD刀具焊接过程中的PCD碳化及虚焊；
第三步、功率控制信号输出至温度信号等效器，由温度信号等效器根据温度信号的变化值，以高频感应线圈的圈数和被加热工具的大小为参数，计算功率信号所产生的温度变化并输出至温度信号补偿器，由温度信号补偿器利用该高频感应线圈的温度变化值对功率信号进行反向补偿，并输出没有经过控制的温度信号至高频感应焊机控制器。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征是，所述的功率控制规则和温度等效规则为偏置规则或方波规则或偏置的方波规则。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征是，所述的功率控制规则的偏置规则为将功率信号按照指定比例提高或降低；所述的功率控制规则的方波规则为将功率信号按照方波变化的比例进行调整，该方波的幅值、占空比、频率可以指定；所述的功率控制规则的偏置的方波规则为偏置规则和方波规则的总和，即将功率信号按照偏置规则控制后再进行方波规则控制。
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