CN110744176A - 一种冷弧焊送丝机 - Google Patents

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龙立新
周礼贤
韩沛文
练杰
熊永全
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Abstract

本发明涉及焊机设备技术领域，具体是一种冷弧焊送丝机,包括有DSP主控板、送丝机构总成、焊枪机构总成、人机界面控制单元、手动送丝和气体检测单元、保护气体控制单元及与主机连接端口，所述DSP主控板与其他各模块分别连接，并对各模块实行调控。本发明的创新之处在于，送丝机构和焊枪电机，可以同步动作，完成特殊的抽丝、送丝相互交替动作，实现冷弧焊等特殊焊接需求；设有保护气体控制单元，对送丝机进行保护；还包括有诊断模式和正常模式两种，确保送丝机的正常运行和故障时的及时诊断。

Description

一种冷弧焊送丝机
技术领域
本发明涉及焊机设备技术领域，具体是一种能精确控制送丝速度的冷弧焊送丝机。
背景技术
现有的常规送丝设备，送丝速度不稳定，导致焊接时电弧长度不稳定，会出现顶丝或者断弧现象，难以满足焊接需求。同时，焊接参数的设置界面复杂，要达到理想的送丝参数需要较长时间调试，对焊接人员有较高的技术要求。
申请公布号为CN 108127295 A的中国发明公开了一种送丝控制方法及装置，具体是：获取焊接电源的基础数据表信息；根据预设的焊接规范及所述基础数据表信息获得送丝控制参数；通过以太网通信单元实现与所述焊接电源的时序同步；根据同步后的时序以及所述送丝控制参数控制送丝。该发明的时序同步送丝控制比较简易，反馈同步不够及时，还可以做进一步具有创造性的完善和改进。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种用于精确控制送焊丝速度的机构，本发明解决的技术问题是实现焊接时的精确送丝，尽量避免出现顶丝、断弧或飞溅现象。
一种冷弧焊送丝机，其特征在于，包括有DSP主控板、送丝机构总成、焊枪机构总成、人机界面控制单元、手动送丝和气体检测单元、保护气体控制单元及与主机连接端口，所述DSP主控板与其他各模块分别连接，并对各模块实行调控；
优选的，所述DSP主控板包含有FPGA控制***中心、DSP控制***中心、通信部分、IO部分、显示板数据交换部分、编码器部分、驱动部分、AD采样部分及电源部分；
进一步的，所述FPGA控制***中心，以最新的EP3C10E144为核心，负责控制IO部分、显示板数据交换部分、编码器部分以及驱动部分；
所述DSP控制***中心，由最新的DSP TMS320F28335组成，负责控制通信、AD采样，与FPGA进行数据交换；作用是速度的计算与控制、一元化工艺参数控制。
所述通信部分，负责与焊接主机通信，进行数据交换，使焊丝送进、回抽与焊接电弧的燃弧阶段和短路阶段控制保持同步；
所述IO部分，负责对手动送丝和气体检测单元进行控制；
所述显示板数据交换部分，作用是一元化工艺参数调节以及实时显示焊接电流、电压、送丝速度；
所述编码器部分，对送丝机构和焊枪机构的反馈速度进行计算，实时控制速度，保证送丝机送丝稳定；
所述驱动部分，目的是驱动送丝机构和焊枪伺服电机；
所述AD采样部分，采集送丝机构和焊枪机构工作时的电流及电弧电压采样；
所述手动送丝和气体检测单元，用于手动测试送丝和气体检测；
所述保护气体控制单元，通过控制电磁阀，进行保护气体的输出和关断；
所述人机界面控制单元，主要是一元化工艺参数的调节，以及设定焊接时电流、电压、送丝速度；
所述焊枪机构总成，包括伺服电机、减速器单元、气体保护单元、焊枪本体单元及焊枪水冷却单元；通过驱动人机界面控制单元驱动焊枪伺服电机工作；
进一步的，所述伺服电机采用同步式伺服电机，能实现正反转，实现推拉丝功能，同时对焊枪电机的速度进行精确反馈使熔滴过渡与焊丝运动保持同步。
所述送丝机构总成，驱动其包含的送丝机构，实时反馈速度，从而对送丝机构的速度进行控制，实现匀速送丝；
所述电源部分，专门为DSP主控板和显示板供电；
所述与主机连接端口，主要提供送丝机所需的电源。
冷弧焊焊接过程控制工作原理如下：
在焊接电弧的燃弧阶段伺服电机处于送丝阶段，在熔滴短路阶段，伺服电机反转，迅速将焊丝回抽，利用机械力将熔滴液面拉断，通过焊枪上的伺服电机正反转，实现推拉丝功能，同时对焊枪电机的速度进行精确反馈使熔滴过渡与焊丝运动保持同步，焊接过程变得均匀而且有规律。
该送丝机的工作模式拥有诊断模式和正常模式两种，诊断模式下，可由用户进行手动操作进行送丝机故障诊断、异常处理和对外部开关量信号单独操作等；正常模式下，接收来自弧焊主机的命令进行焊接送丝操作，有工作状态和待机状态两种，当未开始焊接或者焊接完成后，进入待机状态等待下一次命令。弧焊主机发送过来的命令主要有送丝速度设定和气体保护的控制。
电机采样回来的电流与转速通过送丝机DSP主控中心的算法处理转化成实时的送丝速度，同时，通过的显示屏发送和接收线程将速度数据告知使用者目前送丝机的运行情况，便于根据焊接工况实时调整送丝速度。
一元化焊接工艺参数调节控制单元由DSP主控板软件集成，集成的参数包含操作者所选用焊丝和气体焊接时最佳的焊接电流，电压参数，免去了焊接前需要反复测试找到最佳工作状态的过程，使用该一元化焊接参数即可达到理想的焊接需求。
本发明的创新之处在于，送丝机构和焊枪电机，可以同步动作，完成特殊的抽丝、送丝相互交替动作，实现冷弧焊等特殊焊接需求；设有保护气体控制单元，对送丝机进行保护；还包括有诊断模式和正常模式两种，确保送丝机的正常运行和故障时的及时诊断。
附图说明
图1是本发明一较佳实施例的控制原理框图。
图2是本发明一较佳实施例的软件控制流程图。
图3是本发明一较佳实施例的DSP主控板与显示板数据交换流程图。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施例，对本发明作进一步详细的说明，以使本领域的技术人员能更清楚完整地理解本发明的技术方案。
提供一种冷弧焊送丝机，如图1所示，包括有DSP主控板、送丝机构总成、焊枪机构总成、人机界面控制单元、手动送丝和气体检测单元、保护气体控制单元及与主机连接端口，DSP主控板与其他各模块分别连接，并对各模块实行调控。
DSP主控板包含有FPGA控制***中心、DSP控制***中心、通信部分、IO部分、显示板数据交换部分、编码器部分、驱动部分、AD采样部分及电源部分；
FPGA控制***中心，以最新的EP3C10E144为核心，负责控制IO部分、显示板数据交换部分、编码器部分以及驱动部分；
DSP控制***中心，由最新的DSP TMS320F28335组成，负责控制通信、AD采样，与FPGA进行数据交换；作用是速度的计算与控制、一元化工艺参数控制。
通信部分，负责与焊接主机通信，进行数据交换，使焊丝送进、回抽与焊接电弧的燃弧阶段和短路阶段控制保持同步；
IO部分，负责对手动送丝和气体检测单元进行控制；
显示板数据交换部分，作用是一元化工艺参数调节以及实时显示焊接电流、电压、送丝速度；
编码器部分，对送丝机构和焊枪机构的反馈速度进行计算，实时控制速度，保证送丝机送丝稳定；
伺服焊枪驱动部分，目的是驱动送丝机构和焊枪伺服电机；
AD采样部分，采集送丝机构和焊枪机构工作时的电流及电弧电压采样；
手动送丝和气体检测单元，用于手动测试送丝和气体检测；
保护气体控制单元，通过控制电磁阀，进行保护气体的输出和关断；
人机界面控制单元，主要是一元化工艺参数的调节，以及设定焊接时电流、电压、送丝速度；
焊枪机构总成，包括伺服电机及减速器单元、气体保护单元、焊枪本体单元、焊枪水冷却单元；通过驱动控制单元驱动焊枪伺服电机工作；
伺服电机采用同步式伺服电机，能实现正反转，实现推拉丝功能，同时对焊枪电机的速度进行精确反馈使熔滴过渡与焊丝运动保持同步。
送丝机构总成，驱动包含在其内的送丝机构，实时反馈速度，从而对送丝机构的速度进行控制，实现匀速送丝；
电源部分，专门为DSP主控板和显示板供电；
与主机连接端口，主要提供送丝机所需的电源。
冷弧焊焊接过程控制工作原理如下：在焊接电弧的燃弧阶段伺服电机处于送丝阶段，在熔滴短路阶段，伺服电机反转，迅速将焊丝回抽，利用机械力将熔滴液面拉断，通过焊枪上的伺服电机正反转，实现推拉丝功能，同时对焊枪电机的速度进行精确反馈使熔滴过渡与焊丝运动保持同步，焊接过程变得均匀而且有规律。
软件控制流程图如图2所示，该送丝机的工作模式拥有诊断模式和正常模式两种，诊断模式下，可由用户进行手动操作进行送丝机故障诊断、异常处理和对外部开关量信号单独操作等，正常模式下，接收来自弧焊主机的命令进行焊接送丝操作，当未开始焊接或者焊接完成后，进入待机状态等待下一次命令。弧焊主机发送过来的命令主要有送丝速度设定和气体保护的控制。
如图3所示为DSP主板与显示板数据交换流程图，电机采样回来的电流与转速通过送丝机DSP主控中心的算法处理转化成实时的送丝速度，同时，通过的显示屏发送和接收线程将速度数据告知使用者目前送丝机的运行情况，便于根据焊接工况实时调整送丝速度。
一元化焊接工艺参数调节控制单元由DSP主控板软件集成，集成的参数包含操作者所选用焊丝和气体焊接时最佳的焊接电流，电压参数，免去了焊接前需要反复测试找到最佳工作状态的过程，使用该一元化焊接参数即可达到理想的焊接需求
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案，不应理解为对本发明的限制。依据本发明的技术方案所做的简单替换和变形，仍属于本发明权利要求和说明书所涵盖的保护范围。

Claims (8)

1.一种冷弧焊送丝机，其特征在于，包括有DSP主控板、送丝机构总成、焊枪机构总成、人机界面控制单元、手动送丝和气体检测单元、保护气体控制单元及与主机连接端口，所述DSP主控板与其他各模块分别连接，并对各模块实行调控。
2.根据权利要求1所述的冷弧焊送丝机，其特征在于，所述DSP主控板包含有FPGA控制***中心、DSP控制***中心、电源部分、通信部分、IO部分、显示板数据交换部分、编码器部分、驱动部分以及AD采样部分。
3.根据权利要求1所述的冷弧焊送丝机，其特征在于，所述焊枪机构总成，包括伺服电机、减速器单元、气体保护单元、焊枪本体单元及焊枪水冷却单元，通过人机界面控制单元驱动焊枪伺服电机工作。
4.根据权利要求3所述的冷弧焊送丝机，其特征在于，所述伺服电机采用同步式伺服电机，能实现正反转，实现推拉丝功能，同时对焊枪电机的速度进行精确反馈使熔滴过渡与焊丝运动保持同步。
5.根据权利要求1所述的冷弧焊送丝机，其特征在于，所述送丝机构总成，驱动包含在其内的送丝机构，实时反馈速度，从而对送丝机构的速度进行控制，实现匀速送丝。
6.根据权利要求1所述的冷弧焊送丝机，其特征在于，所述FPGA控制***中心，与所述IO部分、显示板数据交换部分、编码器部分及驱动部分分别连接，并进行控制。
7.根据权利要求1所述的冷弧焊送丝机，其特征在于，所述DSP控制***中心，负责控制通信部分和AD采样部分，并与FPGA控制***中心进行数据交换，进行速度的计算与控制及一元化工艺参数控制,达到实时采样反馈同步实现。
8.根据权利要求1所述的冷弧焊送丝机，其特征在于，还包含有诊断模式和正常模式两种工作模式，用户可进行手动操作进行送丝机故障诊断、异常处理和对外部开关量信号单独操作等操作。
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