专利名称：一种弧长调节器的制作方法
技术领域：
本发明涉及TIG焊接过程中焊接电弧高度的调节装置，特别是ー种弧长调节器。
背景技术：
用纯钨或活化钨(钍钨、铈钨、锆钨、镧钨)作为不熔化电极的惰性气体保护电弧焊，利用钨极和エ件之间的电弧使金属熔化而形成焊缝的。焊接过程中钨极不熔化，只起电极的作用。同时由焊炬的喷嘴送进氩气或氦气作保护。还可根据需要另外添加金属，这种焊接在国际上通称为TIG焊。TIG焊接法的主要优点是可以焊接的材料范围广，包括厚度在
O.6_及其以上的エ件，材质包括合金钢、铝、镁、铜及其合金、灰ロ铸铁、普通钢、各种青铜、镍、银、钛和铅.主要的应用领域是焊接薄的和中等厚度的エ件，在较厚的截面上作为焊根焊道使用。然而TIG焊接法对环境风カ要求苛刻，当环境风カ大于4m/s时，将影响气体的保护效果，焊接效率低，适合一些精细产品构件的焊接。在许多自动化焊接生产过程中，有许多被焊エ件的平面高度成曲线型变化，例如两个圆管要做90度垂直连接，这道焊缝的平面高度成不断变化的状态，属于典型的马鞍型焊缝，这种焊缝在锅炉制造行业及石油化工行业中经常遇到。针对管件连接这一类的焊接エ件，要求焊枪相对于エ件的高度(电弧长度)保持恒定，才能保证焊接过程的稳定，因此要求焊枪的高度在焊接过程中要跟随エ件曲面做不断的调节。目前的解决方法有采用机械仿型跟踪的方案，但此方案有很大的局限性，如果针对ー种エ件设计ー套专用设备还可以使用，但エ厂中的变曲面エ件各种形状的都有，如果都采用机械仿型跟踪的方式是很难实现的，目前也未见到适用于多种エ件的机械仿型设备工程应用。还有ー种焊枪相对于エ件高度自动调节装置，TIG焊弧长自动调节器。目前エ厂中使用的弧长自动调节器，其机械调节机构的驱动电机都是采用直流伺服电机，这种驱动电机的缺点是机械惯性较大，当控制发出启动或停止信号吋，电机的启动或停止都要延迟O. 3-0. 4秒(实测值)，由于伺服电机的惯性延迟，使得弧长控制精度较低，在许多要求较高的产品焊接时，导致焊枪相对于エ件的高度变化较大，无法满足产品焊接的质量要求。
发明内容
本发明的目的在于提出ー种弧长调节器，解决了 TIG焊接时对弧长控制精度较低，无法满足产品焊接质量的问题。为达此目的，本发明采用以下技术方案ー种弧长调节器，包括驱动装置、传动机构、夹持机构和控制器，所述驱动装置采用步进电机，所述步进电机的输出端与夹持机构之间通过传动机构传动连接，所述传动机构采用丝杠螺母传动，所述步进电机的输出轴与调节机构的转动丝杠是同轴连接，所述步进电机与控制器控制连接。作为ー个优选方案，所述步进电机的输出轴与丝杠之间通过联轴节连接。作为进一歩的优选方案，所述传动机构的丝杠上套装有丝杠螺母，所述丝杠螺母上端还有两根与丝杠平行的导向光杠，所述导向光杠上各安装有两个直线滑动轴承，所述直线轴承的轴承套处连接有滑板，所述滑板上安装有焊枪夹持机构。
作为更进一歩的优选方案，所述步进电机输出轴的相对端同轴安装有ー个用于焊接前手动调节焊枪高度的初始定位及在焊接过程中手动调节焊枪高度的手动调节轮。作为更近一歩的优选方案，所述步进电机与控制器控制连接，所述控制器采用单片机，所述控制器上设置有控制面板和显示面板。作为更进一歩的优选方案，所述丝杠螺距为2mm。本发明的有益效果为采用步进电机驱动，通过步进电机同轴连接螺旋丝杠，螺旋丝杠的旋转螺距将带动光杠上与直线轴承相连的滑板运动，而固定在滑板上的焊枪夹持机构将跟随步进电机的转动而调节焊枪的高度，从而达到调节电弧长度的目的；采用步进电机驱动的电弧长度调节器其控制精度远高于目前使用的伺服电机弧长调节器，可有效解决焊接过程中的电弧长度稳定，即可保证焊接过程和焊接质量稳定；通过在步进电机同轴上安装手动调节轮，可方便焊エ使用，即可在焊接前手动调节焊枪高度，亦可在焊接过程中手动调节焊枪高度；此弧长调节器也可通过控制器上控制面板手动点动焊枪高度的上下调节，亦可在焊接过程中根据给定弧长数据闭环自适应调节电弧长度，与其他弧长调节器相比为操作者提供了多种操作选择，该弧长调节器具有电弧长度控制精度高和手动调节方便的优点。
图I是本发明整体结构示意图；图2是控制器的控制系统原理图。图中I、步进电机；2、手动调节轮；3、丝杠；4、联轴节；5、轴承；6、丝杠螺母；7、导向光杠；8、直线滑动轴承；9、滑板；10、焊枪夹持机构；11、焊枪；12、控制器；13、弧压滤波电路；14、A/D转换；15、单片机；16、接ロ电路；17、光电隔离电路；18、步进电机驱动电路；19、弧
压数字显示。
具体实施例方式下面结合附图并通过具体实施方式
来进ー步说明本发明的技术方案。如图I所示，为本发明具体实施例的结构原理示意图，本弧长调节器包括驱动装置、传动机构、夹持机构和控制器，所述驱动装置采用步进电机1，所述步进电机I的输出端与夹持机构之间通过传动机构传动连接，所述传动机构采用丝杠螺母传动，所述步进电机I的输出轴与调节机构的丝杠3采用联轴节4同轴连接，所述步进电机I与控制器12控制连接；所述丝杠螺距为2mm。作为进一歩的优选方案，所述传动机构的丝杠3上套装有丝杠螺母6，所述丝杠螺母6上端还有两根与丝杠3平行的导向光杠7，所述导向光杠7上各安装有两个直线滑动轴承8，所述直线滑动轴承8的轴承套处连接有滑板9，所述滑板9上安装有焊枪夹持机构10，其上夹持有焊枪11 ；所述步进电机I输出轴的相对端同轴安装有一个用于焊接前手动调节焊枪高度的初始定位及在焊接过程中手动调节焊枪高度的手动调节轮2。所述控制器采用单片机，所述控制器上设置有控制面板和显示面板。本实施例中的步进电机I可以代替现有技术常用的伺服电机，其优点是步进电机的机械惯性明显小，调节弧长的精度高，可控性好；电弧长度调节是将步进电机I的转角由丝杠3螺旋转动而实现焊枪11的直线运动，以达到电弧长度的调节；丝杠螺母6的作用是将丝杠3的螺旋运动转换成直线运动，并带动滑板9做直线运动；在丝杠3的两侧有平行的两根导向光杠7，其作用是将丝杠3的转动变换成平稳的直线运动，而且滑动阻カ小，使丝杠螺母6带负载能力强；为了使机械调节机构运行平稳，带负载能力强，在两根导向光杠7上分別装有两组直线滑动轴承8 ;丝杠螺母6上连接ー块滑板9，在滑板9上连接焊枪夹持机构10，焊枪11紧固在焊枪夹持机构里。图2所示为本发明所采用的控制系统原理图，包括弧压滤波电路13，其功能是将电弧电压反馈波形滤除干扰信号，取其平均值作为电弧长度的參考值;A/D转换14的功能是将弧压信号的模拟量转换成数字信号；单片机15是整套弧长调节器的核心控制系统，其功能为当弧长调节器开通后，单片机15在程序控制下首先通过A/D采样读取控制器面板上的启动延时旋钮0-10S，对应0-5V电压，通过A/D转换14为数字信号送入单片机15，程序判断0-10S延时完成后，再分别采样弧压给定数值，弧压反馈数值，弧压控制精度。当弧压反馈数值高于弧压给定数值时，单片机15通过接ロ电路16，光电隔离电路17，步进机驱动电路18,控制步进电机I反向转动,对应于焊枪11的高度则是向下调节。当弧压反馈数值低于弧压给定数值时，焊枪11高度则向上调节。焊枪11向上或向下调节的距离取决于控制器面板上弧压控制精度的预置，弧压控制精度分为10档，分别为O. 05V、0. 10V、0. 20V、
O.30V,O. 40V,0. 50V,0. 60V,0. 70V,0. 80V,0. 90V。在焊接过程中弧压数字显示19可以实时显示电弧电压数值。通过单片机2个中断接ロ还设有上升和下降点动按钮，可随时点动调节焊枪11的上下高度，同时控制器面板上还设有上升和下降显示。本发明所述采用步进电机驱动，通过步进电机同轴连接螺旋丝杠，螺旋丝杠的旋转螺距将带动光杠上与直线轴承相连的滑板运动，而固定在滑板上的焊枪夹持机构将跟随步进电机的转动而调节焊枪的高度，从而达到调节电弧长度的目的；采用步进电机驱动的电弧长度调节器其控制精度远高于目前使用的伺服电机弧长调节器，可有效解决焊接过程中的电弧长度稳定，即可保证焊接过程和焊接质量稳定；通过在步进电机同轴上安装手动调节轮，可方便焊エ使用，即可在焊接前手动调节焊枪高度，亦可在焊接过程中手动调节焊枪高度；此弧长调节器也可通过控制器上控制面板手动点动焊枪高度的上下调节，亦可在焊接过程中根据给定弧长数据闭环自适应调节电弧长度，与其他弧长调节器相比为操作者提供了多种操作选择，该弧长调节器具有电弧长度控制精度高和手动调节方便的优点。
权利要求
1.ー种弧长调节器，包括驱动装置、传动机构、夹持机构和控制器，其特征在于所述驱动装置采用步进电机，所述步进电机的输出端与夹持机构之间通过传动机构传动连接，所述传动机构采用丝杠螺母传动，所述步进电机的输出轴与调节机构的转动丝杠是同轴连接，所述步进电机与控制器控制连接。
2.根据权利要求I所述的ー种弧长调节器，其特征在于，所述步进电机的输出轴与丝杠之间通过联轴节连接。
3.根据权利要求I所述的ー种弧长调节器，其特征在于，所述传动机构的丝杠上套装有丝杠螺母，所述丝杠螺母上端还有两根与丝杠平行的导向光杠，所述导向光杠上各安装有两个直线滑动轴承，所述直线轴承的轴承套处连接有滑板，所述滑板上安装有焊枪夹持机构。
4.根据权利要求I任一所述的ー种弧长调节器，其特征在于，所述步进电机输出轴的相对端同轴安装有一个用于焊接前手动调节焊枪高度的初始定位及在焊接过程中手动调节焊枪高度的手动调节轮。
5.根据权利要求I任一所述的ー种弧长调节器，其特征在于，所述步进电机与控制器控制连接，所述控制器采用单片机，所述控制器上设置有控制面板和显示面板。
6.根据权利要求I至5任一所述的ー种弧长调节器，其特征在于所述丝杠螺距为2mm ο
全文摘要
一种弧长调节器，包括驱动装置、传动机构、夹持机构和控制器，所述驱动装置采用步进电机，所述步进电机的输出端与夹持机构之间通过传动机构传动连接，所述传动机构采用丝杠螺母传动，所述步进电机的输出轴与调节机构的转动丝杠是同轴连接，所述步进电机与控制器控制连接；所述控制器采用单片机作为核心。本发明具有电弧长度控制精度高和手动调节方便的优点。
文档编号B23K9/167GK102615400SQ20121011131
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月16日 优先权日2012年4月16日
发明者魏巍 申请人:北京华巍中兴电气有限公司