CN218225027U - 一种焊机控制***及电焊装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种焊机控制***及电焊装置，涉及电焊机技术领域，解决了相关技术中起弧瞬间容易损坏电压采集设备的问题。该焊机控制***，包括采集器、开关元件和处理模块，采集器电联接于电焊机负载回路，用于采集电焊机的工况参数；开关元件设置于采集器和电焊机负载回路之间；采集器和开关元件均电联接于处理模块，处理模块根据电焊机的状态参数控制开关元件，以将采集器和电焊机负载回路的电联接断开或导通；其中，工况参数用于表征电焊机在稳定状态下的工作状态，状态参数用于表征电焊机是否进入稳定状态。本申请的焊机控制***用于控制电焊机工作。

Description

一种焊机控制***及电焊装置

技术领域

本申请实施例涉及但不限于电焊机领域，尤其涉及一种焊机控制***及电焊装置。

背景技术

氩弧焊，是使用氩气作为保护气体的一种焊接技术。氩弧焊的起弧采用高压击穿的起弧方式，先在电极针与工件间加以高频高压，击穿氩气，使之导电，然后供给持续的电流，保证电弧稳定。正常起弧瞬间电压可以达到几千甚至到上万伏电压，瞬间高电压极易造成电压采集设备的损坏技术问题。

实用新型内容

本申请实施例提供的焊机控制***及电焊装置，采集器与电焊机负载回路智能通断，避免了电焊机起弧时的瞬间高电压对采集器造成损伤。

第一方面，本申请实施例提供一种焊机控制***，包括采集器、开关元件和处理模块，采集器电联接于电焊机负载回路，用于采集电焊机的工况参数；开关元件设置于采集器和电焊机负载回路之间；采集器和开关元件均电联接于处理模块，处理模块根据电焊机的状态参数控制开关元件，以将采集器和电焊机负载回路的电联接断开或导通；其中，工况参数用于表征电焊机在稳定状态下的工作状态，状态参数用于表征电焊机是否进入稳定状态。

本申请实施例提供的焊机控制***，采集器电联接在电焊机负载回路中，用于采集电焊机的工况参数，工况参数是电焊机在稳定工作状态下的工作参数，也即电焊机起弧过后，进入正常焊接时的电压等用于表征电焊机工作状态的参数；而采集器和电焊机负载回路之间设置有开关元件，开关元件可以将采集器和电焊机负载回路的电联接断开或导通，当开关元件将采集器和电焊机负载回路的电联接断开时，电焊机负载回路的电压变化无法传递到采集器，从而避免对采集器造成影响，当开关元件将采集器和电焊机负载回路的电联接导通时，采集器可以采集电焊机的工况参数，此外还设置有处理模块，处理模块可以根据电焊机的状态参数控制开关元件的动作，状态参数用于表征电焊机是否进入稳定工作状态，即当电焊机已经起弧并进入到稳定工作状态时，处理模块控制开关元件将采集器和电焊机负载回路的电联接导通，使采集器进入工作状态，当电焊机未处于稳定工作状态，正在起弧或准备起弧时，处理模块控制开关元件将采集器和电焊机负载回路的电联接断开，从而避免电焊机起弧时的瞬间高电压对采集器造成损伤，相比于相关技术中采集器易遭起弧时的瞬间阶跃电压损毁的方案，本申请的焊机控制***，由于加入了处理模块和开关元件，可以使电焊机起弧时，采集器和电焊机负载回路断开，电焊机起弧完成进入稳定工作状态时再将采集器和电焊机负载回路导通，避免了起弧的时的瞬间高电压损伤采集器，有效的保护了采集器。

在本申请的一种可能的实现方式中，还包括传感器，传感器设置于电焊机负载回路，且传感器电联接于处理模块，传感器用于采集电焊机的状态参数。

在本申请的一种可能的实现方式中，处理模块的控制端口和开关元件的控制端口电联接；

当传感器采集到的状态参数高于预设值时，电焊机进入稳定状态，处理模块的控制端口向开关元件的控制端口发送导通信号，以使开关元件将采集器和电焊机负载回路接通；

当传感器所采集到的状态参数低于预设值时，电焊机退出稳定状态，处理模块的控制端口向开关元件的控制端口发送断开信号，以使开关元件将采集器和电焊机负载回路断开。

在本申请的一种可能的实现方式中，状态参数为电流值，预设值的范围为20～150A。

在本申请的一种可能的实现方式中，处理模块包括定时单元，当传感器采集到的状态参数高于预设值时，处理模块在定时单元延迟预设时间后发送导通信号。

在本申请的一种可能的实现方式中，传感器设置于电焊机负载回路的正极或负极。

在本申请的一种可能的实现方式中，采集器分别通过正极线路和负极线路与电焊机负载回路的正极和负极电联接，且正极线路和负极线路中的至少一个设置有开关元件。

在本申请的一种可能的实现方式中，正极线路和负极线路中均设置有开关元件。

在本申请的一种可能的实现方式中，开关元件为继电器。

第二方面，本申请实施例提供一种电焊装置，包括焊接主机、电焊机负载回路和第一方面中任一项的焊机控制***，电焊机负载回路设置于焊接主机中；焊机控制***电联接于电焊机负载回路。

本申请实施例提供的电焊装置，由于包括第一方面中的焊机控制***，因此具有相同的技术效果，即处理模块和开关元件可以在电焊机起弧时，将采集器和电焊机负载回路断开，电焊机起弧完成进入稳定工作状态时再将采集器和电焊机负载回路导通，避免了起弧的时的瞬间高电压损伤采集器，有效的保护了采集器。

附图说明

图1为本申请实施例提供的电焊装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的焊机控制***的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的焊机控制***中传感器的连接示意图；

图4为本申请实施例提供的焊机控制***含有一个开关元件的连接示意图；

图5为本申请实施例提供的焊机控制***含有两个开关元件的连接示意图。

附图标记：

1-焊接主机；11-主机体；12-焊枪；2-电焊机负载回路；21-焊枪电缆；22-母材电缆；3-焊机控制***；31-采集器；32-开关元件；33-处理模块；331-处理器；332-通讯单元；333-中继电源；334-模数转换器；34-传感器；5-待焊工件。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请的具体技术方案做进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。

在本申请实施例中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

此外，在本申请实施例中，“上”、“下”、“左”以及“右”等方位术语是相对于附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。

在本申请实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。

在本申请实施例中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

本申请实施例提供了一种电焊装置，电焊装置是用于电焊加工的设备，电焊加工是指利用电能，通过加热、加压或两者并用的方式，使焊件达到原子结合的焊接方法，电焊可分为气焊、电弧焊、氩弧焊、氩电联焊等，电焊装置广泛用于机械、电子、建筑、船舶、航天、航空、能源等行业。

参照图1，本申请实施例提供的电焊装置即电焊机，包括焊接主机1、电焊机负载回路2和焊机控制***3，电焊机负载回路2设置于焊接主机1中；焊机控制***3电联接于电焊机负载回路2，焊接控制***用于收集焊接过程的各种参数并对电焊装置进行控制，参数可以电流、电压、焊接时间等。

其中，焊接主机1包括主机体11、焊枪12等，主机体11内设置有供气模块、散热模块等，供气模块用于提供氩气等保护气体，焊枪12用于焊接操作，散热模块用于焊接主机1的散热，避免主机体11内温度过高，影响电焊装置的性能。

电焊机负载回路2则包括焊枪12电缆，母材电缆22、主机电源等，其中焊枪12电缆的第一端连接在主机电源的正极和负极中的一个上，母材电缆22的第一端连接在主机电源的正极和负极中的另一个上，示例地，在本申请一种可能的实现方式中，焊枪12电缆的第一端连接在主机电源的正极，母材电缆22的第一端连接在主机电源的负极；在本申请另一种可能的实现方式中，焊枪12电缆的第一端连接在主机电源负极，母材电缆22的第二端连接在主机电源正极。无论焊枪12电缆和母材电缆22采用何种接线方式，焊枪12电缆的第二端连接焊枪12，母材电缆22的第二端连接待焊工件5，并对待焊工件5进行接地处理，主机电源、焊枪12电缆、焊枪12、待焊工件5、母材电缆22等连通为一回路。

其中，主机电源设置在主机体11上，主机电源可以为蓄电池，也可以接入电网电路，需要说明的是，在一些可能的实现方式中，主机电源还包括逆变器，变压器等，用于将电流转化至利于电焊装置焊接的状态，例如，通过逆变器将交流电转变为直流电；又例如，通过变压器将工业电压降低为焊接所需的电压等。

在此基础上，本申请实施例提供了一种焊机控制***3，参照图2和图3，焊机控制***3包括采集器31、开关元件32和处理模块33，采集器31电联接于电焊机负载回路2，用于采集电焊机的工况参数；开关元件32设置于采集器31和电焊机负载回路2之间；采集器31和开关元件32均电联接于处理模块33，处理模块33根据电焊机的状态参数控制开关元件32，以将采集器31和电焊机负载回路2的电联接断开或导通；其中，工况参数用于表征电焊机在稳定状态下的工作状态，状态参数用于表征电焊机是否进入稳定状态。

本申请实施例提供的焊机控制***3，采集器31电联接在电焊机负载回路2中，用于采集电焊机的工况参数，工况参数是电焊机在稳定工作状态下的工作参数，也即电焊机起弧过后，进入正常焊接时的电压等用于表征电焊机工作状态的参数。

采集器31和电焊机负载回路2之间设置有开关元件32，开关元件32可以将采集器31和电焊机负载回路2的电联接断开或导通，当开关元件32将采集器31和电焊机负载回路2的电联接断开时，电焊机负载回路2的电压变化无法传递到采集器31，从而避免对采集器31造成影响，当开关元件32将采集器31和电焊机负载回路2的电联接导通时，采集器31可以采集电焊机的工况参数。

此外，还设置有处理模块33，处理模块33可以根据电焊机的状态参数控制开关元件32的动作，状态参数用于表征电焊机是否进入稳定工作状态，即当电焊机已经起弧并进入到稳定工作状态时，处理模块33控制开关元件32将采集器31和电焊机负载回路2的电联接导通，使采集器31进入工作状态，当电焊机未处于稳定工作状态，正在起弧或准备起弧时，处理模块33控制开关元件32将采集器31和电焊机负载回路2的电联接断开，从而避免电焊机起弧时的瞬间高电压对采集器31造成损伤。

相比于相关技术中采集器31易遭起弧时的瞬间阶跃电压损毁的方案，本申请的焊机控制***3，由于加入了处理模块33和开关元件32，可以使电焊机起弧时，采集器31和电焊机负载回路2断开，电焊机起弧完成进入稳定工作状态时再将采集器31和电焊机负载回路2导通，避免了起弧的时的瞬间高电压损伤采集器31，有效的保护了采集器31。

需要说明的是，本申请对工况参数的类型不作限制，采集器31可以采集电焊机负载回路2的电流、电压等能够随电焊机工作状态变化的参数，示例的，在本申请的一种可能的实现方式中，采集器31用于采集电焊机负载回路2的电压参数，采集器31包括输入端口和输出端口，采集器31的输入端口电联接在电焊机负载回路2上，采集器31的输出端口电联接于处理模块33上，采集器31将其在电焊机负载回路2上采集到电压参数传输到处理模块33。

此外，本申请对采集器31的类型不作限制，例如，采集器31为电压互感器，技术成熟，具有高精度和可靠性；又例如，采集器31为霍尔电压采集器，霍尔电压采集器可以将电焊机负载回路2和控制***隔离，避免了电焊机负载回路2对控制***的干扰；再例如，采集器31为光纤电压采集器，光纤电压采集器同样能将电焊机负载回路2和控制***隔离，且光纤电压采集器不存在磁饱和，测量精度高。

需要说明的是，当采集器31所采集的工况参数为电压参数时，采集器31的输入端口具有两个，分别为正极输入口和负极输入端口，其中正极输入端口用于连接电焊机负载回路2的正极，负极输入端口用于连接电焊机负载回路2的负极。对应的采集器31分别通过正极线路和负极线路与电焊机负载回路2的正极和负极电联接。

示例地，在本申请一种可能的实现方式中，当焊枪12电缆连接在主机电源正极，母材电缆22连接在主机电源负极上时，正极线路的两端分别连接焊枪12电缆和采集器31的正极输入端口，负极线路的两端分别连接母材电缆22和采集器31的负极输入端口，开关元件32则设置在正极线路或负极线路的沿线。

需要说明的是，本申请对开关元件32的安装位置不作限制，只要正极线路和负极线路中的至少一个设置有开关元件32，能将采集器31和电焊机负载回路2的电联接导通或断开即可。示例地，在本申请一种可能的实现方式中，开关元件32设置在正极线路中；在本申请另一种可能的实现方式中，正极线路和负极线路中均设置有开关元件32，设置两个开关元件32可以有效提高容错率。

其中，本申请不对开关元件32的类型作限制，开关元件32可以为轻触开关、延时开关、光电开关等。可选的，在本申请一种可能的实现方式中，开关元件32为继电器，是一种用较小电流控制较大电流的开关元件32，且具有隔离功能，继电器可以为电磁继电器、固体继电器、高频继电器等，继电器的额定电压则根据电焊机的电压参数选择，可选的继电器为高压继电器，以承受电焊装置起弧时的瞬间电压阶跃电压。

为了便于获知电焊机的状态参数。参照图3，在本申请一种可能的实现方式中，焊机控制***3还包括传感器34，传感器34设置于电焊机负载回路2，且传感器34电联接于处理模块33，传感器34用于采集电焊机的状态参数。在此基础上，处理模块33中存储有与状态参数相同量纲的预设值，通过将状态参数和预设值进行比较即可获知电焊机是否进入稳定状态，示例地，当状态参数高于预设值时，处理模块33判定电焊机进入稳定状态；又或者，当状态参数低于预设值时，处理模块33判定电焊机进入稳定状态；再或者，当状态参数等于预设值时，处理模块33判定电焊机进入稳定状态。

在本申请一种可能的实现方式中，处理模块33的控制端口和开关元件32的控制端口电联接，以使处理模块33根据传感器34采集到的状态参数控制开关元件32。

当传感器34采集到的状态参数高于预设值时，电焊机进入稳定状态，处理模块33的控制端口向开关元件32的控制端口发送导通信号，以使开关元件32将采集器31和电焊机负载回路2接通；

当传感器34所采集到的状态参数低于预设值时，电焊机退出稳定状态，处理模块33的控制端口向开关元件32的控制端口发送断开信号，以使开关元件32将采集器31和电焊机负载回路2断开。

需要说明的是，本申请对状态参数的类型不作限制，状态参数可以为电压、电流等，示例地，在本申请一种可能的实现方式中，状态参数为电流值，预设值的范围为20～150A。例如，预设值为30A；又例如，预设值为100A。

同时，本申请对传感器34的类型不作限制，例如，传感器34为电流互感器，技术成熟，具有高精度和可靠性；又例如，传感器34为霍尔电流传感器，霍尔电流传感器可以将电焊机负载回路2和控制***隔离，避免了电焊机负载回路2对控制***的干扰；再例如，传感器34为光纤电流传感器，光纤电流传感器同样能将焊机的电焊机负载回路2和控制***隔离，且光纤电流传感器不存在磁饱和，测量精度高。

此外，本申请对传感器34的安装位置不作限定，传感器34可以设置于电焊机负载回路2的正极或负极。可选的，传感器34采用霍尔电流传感器34，在本申请一种可能的实现方式中，霍尔电流传感器34设置在电焊机负载回路2的正极上，例如，当焊枪12电缆和主机电源的正极连接时，霍尔电流传感器34套设在焊枪12电缆上；在本申请另一种可能的实现方式中，霍尔电流传感器34设置在电焊机负载回路2的负极上，例如，当母材电缆22和主机电源的负极连接时，霍尔电流传感器34套设在母材电缆22上。

参照图4和图5，在本申请一种可能的实现方式中，处理模块33包括处理器331，采集器31、传感器34和开关元件32均和处理器331电联接，处理器331可以处理采集器31所采集的工况参数，以及传感器34所采集到的状态参数，并通过程序判断电焊机是否进入稳定状态，从而对开关元件32进行控制。

此外，处理模块33还可以包括电压调节单元、输入单元和显示单元，电压调节单元设置在电焊机负载回路2中，且电压调节单元、输入单元和显示单元均和处理器331电联接，传感器34将采集器31和传感器34等采集到的信息传输到显示单元，以便操作人员直观的了解电焊机的工作状态，操作人员可以通过输入单元向处理器331输入调整指令，处理器331将调整指令处理后传输到电压调节单元，实现对电焊机电压参数的调整，以应对不同的焊接需求。

其中，电压调节单元可以为变压器，输入单元可以为键盘、触控面板、麦克风等，显示单元可以为显示器、状态指示灯等，本申请对此不作限制。

参照图4和图5，在本申请一种可能的实现方式中，处理模块33包括通讯单元332，通讯单元332用于将处理器331和计算机、互联网等连接，通讯单元332可以将采集器31和传感器34采集到的数据上传到远程服务器，又或者将远程服务器的操作指令传输给处理器331。其中，通讯单元332所传输的信号可以为有线信号，也可以是无线信号。

由于处理器331控制端口输出的信号较微弱，难以驱动开关元件32动作，参照图4和图5，在本申请一种可能的实现方式中，处理模块33还包括中继电源333，中继电源333设置在处理器331和开关元件32之间，示例地，中继电源333在接收到处理器331控制端口的导通信号后向开关元件32的控制端口供电，以驱动开关元件32将采集器31和电焊机负载回路2的电联接导通，中继电源333在接收到处理器331控制端口的断开信号后取消向开关元件32的控制端口供电，以使开关元件32将采集器31和电焊机负载回路2的电联接断开。

由于传感器34采集到的状态参数为模拟量，而处理器331只能处理数字量，因此还需要在传感器34和处理器331之间设置模数转换器334，模数转换器334可以集成在传感器34中，使得传感器34成为能够输出数字信号的数字传感器34，模数转换器334也可以作为一单独器件，设置在传感器34和处理器331之间的信号通路上，相应的，采集器31的输出也为模拟量，同样需要在采集器31和处理器331之间设置模数转换器334。

需要说明的是，当模数转换器334作为一单独器件使，可以设置两个模数转换器334，分别连接传感器34和采集器31，也可以设置一个模数转换器334，采用分时复用等方式实现多路模拟量和数字量的转换，参照图4和图5，在本申请一种可能的实现方式中，处理模块33还包括模数转换器334，模数转换器334包括两个输入端口，两个输入端口分别连接传感器34的输出端口和采集器31的输出端口，模数转换器334的输出端口则连接到传感器34的输入端口上。

由于操作人员通常会在电焊机使用前进行试焊操作，此时传感器34采集到的状态参数会落入传感器34中所设定的稳定状态下状态参数的数值范围内，从而导致处理器331控制开关元件32将采集器31和电焊机负载回路2的电联接导通，而电焊机不一定会稳定状态，为了解决这一问题，示例地，在本申请一种可能的实现方式中，处理模块33还包括定时单元，定时单元可以是单独的器件，也可以集成在处理器331中，当传感器34采集到的状态参数高于预设值时，处理模块33中的处理器331在定时单元延迟预设时间后发送导通信号。

通过设置定时器，当处理器331判断传感器34采集到的状态参数高于预设值时，处理器331启动定时单元延迟预设时间，延迟时间内传感器34继续采集新的状态参数并实时发送给处理器331，当定时器延迟结束后，处理器331再次判断最新的状态参数和预设值的大小，当状态参数高于预设值时，说明电焊机已经进入稳定状态，处理器331控制开关元件32将采集器31和电焊机负载回路2的电联接导通；当状态参数低于预设值时，表明操作人员进行了试焊，此时的电焊机并未进入稳定状态，处理器331不对开关元件32进行操作，保持采集器31和电焊机负载回路2的电联接断开。

需要说明的是，本申请不对预设时间作限定，预设时间的可选范围在2～6秒内，例如，预设时间为3秒；又例如，预设时间为5秒。预设时间的设置极大的避免了因操作人员试焊导致处理器331误判，而提前将采集器31和电焊机负载回路2导通事件的发生。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种焊机控制***，其特征在于，包括：

采集器，电联接于电焊机负载回路，用于采集电焊机的工况参数；

开关元件，设置于所述采集器和电焊机负载回路之间；

处理模块，所述采集器和所述开关元件均电联接于所述处理模块，所述处理模块根据电焊机的状态参数控制所述开关元件，以将所述采集器和所述电焊机负载回路的电联接断开或导通；

其中，所述工况参数用于表征电焊机在稳定状态下的工作状态，所述状态参数用于表征电焊机是否进入稳定状态。

2.根据权利要求1所述的焊机控制***，其特征在于，还包括传感器，所述传感器设置于电焊机负载回路，且所述传感器电联接于所述处理模块，所述传感器用于采集电焊机的所述状态参数。

3.根据权利要求2所述的焊机控制***，其特征在于，所述处理模块的控制端口和所述开关元件的控制端口电联接；

当所述传感器采集到的所述状态参数高于预设值时，电焊机进入稳定状态，所述处理模块的控制端口向所述开关元件的控制端口发送导通信号，以使所述开关元件将所述采集器和电焊机负载回路接通；

当所述传感器所采集到的所述状态参数低于所述预设值时，电焊机退出稳定状态，所述处理模块的控制端口向所述开关元件的控制端口发送断开信号，以使所述开关元件将所述采集器和电焊机负载回路断开。

4.根据权利要求3所述的焊机控制***，其特征在于，所述状态参数为电流值，所述预设值的范围为20～150A。

5.根据权利要求3所述的焊机控制***，其特征在于，所述处理模块包括定时单元，当所述传感器采集到的所述状态参数高于所述预设值时，所述处理模块在所述定时单元延迟预设时间后发送所述导通信号。

6.根据权利要求2所述的焊机控制***，其特征在于，所述传感器设置于电焊机负载回路的正极或负极。

7.根据权利要求1所述的焊机控制***，其特征在于，所述采集器分别通过正极线路和负极线路与电焊机负载回路的正极和负极电联接，且所述正极线路和所述负极线路中的至少一个设置有所述开关元件。

8.根据权利要求7所述的焊机控制***，其特征在于，所述正极线路和所述负极线路中均设置有所述开关元件。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的焊机控制***，其特征在于，所述开关元件为继电器。

10.一种电焊装置，其特征在于，包括：

焊接主机；

电焊机负载回路，设置于所述焊接主机中；

权利要求1～9中任一项所述的焊机控制***，所述焊机控制***电联接于所述电焊机负载回路。

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