專利名稱:一種單弧雙絲全位置自動(dòng)焊同步協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及石油天然氣管道焊接技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種單弧雙絲全位置自動(dòng)焊同步協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù):
目前國(guó)內(nèi)外油氣管道施工中使用的自動(dòng)焊機(jī)多采用單弧單絲的焊接方式,這種焊接方式焊接效率較低。為了提高油氣管道的焊接效率,目前通常采用的方法是在單臺(tái)設(shè)備上安裝多個(gè)焊矩,協(xié)調(diào)多個(gè)焊矩同時(shí)工作,來(lái)提高焊接的時(shí)效。但是,由于電弧之間的相互影響,因此電弧不穩(wěn)定,弧長(zhǎng)的波動(dòng)較為劇烈,飛濺較多,熔滴過(guò)渡不平穩(wěn),并且這種焊接方式所需的控制系統(tǒng)和焊接夾具相對(duì)復(fù)雜、龐大。 發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有油氣管道多焊矩自動(dòng)焊的焊接效率低,熔滴過(guò)渡不平穩(wěn),以及焊接控制系統(tǒng)復(fù)雜、焊接夾具龐大等問(wèn)題,本實(shí)用新型提供了一種單弧雙絲全位置自動(dòng)焊同步協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括電源單元、局域高速協(xié)同單元、兩個(gè)PWM調(diào)制單元、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元和兩個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu),所述電源單元分別與局域高速協(xié)同單元、兩個(gè)PWM調(diào)制單元、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元和兩個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接,所述局域高速協(xié)同單元分別與兩個(gè)PWM調(diào)制單元連接,所述兩個(gè)PWM調(diào)制單元分別與兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元連接,所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元分別與兩個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接。所述局域高速協(xié)同單元包括第一三極管、第二三極管、MOS管和RC諧振電路,所述第一三極管的發(fā)射極與第二三極管的集電極連接,所述第一三極管的集電極連接電源電壓,所述第一三極管的基極與第二三極管的發(fā)射極連接,所述第二三極管的基極與外部上位機(jī)控制信號(hào)連接,所述第一三極管的發(fā)射極與RC諧振電路的輸入端連接,所述RC諧振電路的輸出端與MOS管的柵極連接,所述MOS管的源極接電源電壓,所述MOS管的漏極接地。所述MOS管的漏極與一反相器的輸入端連接,所述反相器的輸出端與一個(gè)PWM調(diào)制單元連接,所述MOS管的漏極與另一個(gè)PWM調(diào)制單元連接。所述驅(qū)動(dòng)單元是由四個(gè)MOS管組成的橋式電路,用于對(duì)所述PWM調(diào)制單元輸出的信號(hào)進(jìn)行放大,并將放大后的信號(hào)輸出到所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)。所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括兩臺(tái)送絲電機(jī)。所述電源單元包括兩個(gè)電源模塊和一個(gè)接線端子排,所述電源模塊的輸入端和輸出端分別與接線端子排連接。所述PWM調(diào)制單元與其連接的驅(qū)動(dòng)單元集成為一塊電路板。本實(shí)用新型的單弧雙絲全位置自動(dòng)焊同步協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),能夠協(xié)同分配送絲速度,使電弧不相互影響,電弧偏吹使焊絲之間的沖擊最小,在整個(gè)焊接能量范圍內(nèi)電弧穩(wěn)定,熱輸入量小且容易控制,可獲得最佳熔滴過(guò)渡,不僅可以有效地提高焊接的時(shí)效,而且還可以做到控制系統(tǒng)和焊接夾具相對(duì)簡(jiǎn)單。
圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的單弧雙絲全位置自動(dòng)焊同步協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)示意圖;圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的局域高速協(xié)同單元的電路原理圖;圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的驅(qū)動(dòng)單元的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例,對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。參見(jiàn)圖1,本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種單弧雙絲全位置自動(dòng)焊同步協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),該系統(tǒng)包括電源單元、局域高速協(xié)同單元、PWM調(diào)制單元1、PWM調(diào)制單元2、驅(qū)動(dòng)單元I、驅(qū)動(dòng)單元2、執(zhí)行機(jī)構(gòu)I和執(zhí)行機(jī)構(gòu)2。電源單元分別與局域高速協(xié)同單元、PWM調(diào)制單元
I、PWM調(diào)制單元2、驅(qū)動(dòng)單元I、驅(qū)動(dòng)單元2、執(zhí)行機(jī)構(gòu)I和執(zhí)行機(jī)構(gòu)2連接,用于向上述各個(gè)單元及機(jī)構(gòu)提供電源。局域高速協(xié)同單元分別與PWM調(diào)制單元I、PWM調(diào)制單元2連接。PWM調(diào)制單元I與驅(qū)動(dòng)單元I連接、PWM調(diào)制單元2與驅(qū)動(dòng)單元2連接。驅(qū)動(dòng)單元I與執(zhí)行機(jī)構(gòu)I連接,驅(qū)動(dòng)單元2與執(zhí)行機(jī)構(gòu)2連接。參見(jiàn)圖2,局域高速協(xié)同單元包括三極管Q1、三極管Q2、M0S管Q3和RC諧振電路,三極管Ql的發(fā)射極通過(guò)電阻R4與三極管Q2的集電極連接,三極管Ql的集電極通過(guò)電阻R3、RP連接電源電壓VCC,三極管Ql的基極通過(guò)電阻R2與三極管Q2的發(fā)射極連接,三極管Q2的基極與外部上位機(jī)控制信號(hào)連接,三極管Ql的發(fā)射極與由R5和Cl組成的RC諧振電路的輸入端連接,RC諧振電路的輸出端與MOS管Q3的柵極連接,MOS管Q3的源極通過(guò)電阻R6接電源電壓VCC,M0S管Q3的漏極通過(guò)電阻R7接地。MOS管Q3的漏極通過(guò)電容C2與一反相器的輸入端連接,反相器的輸出端Ul與PWM調(diào)制單元I連接,MOS管Q3的漏極作為輸出端U2與PWM調(diào)制單元2連接。在具體應(yīng)用中,局域高速協(xié)同單元以IC555芯片為主體,接收外部上位機(jī)發(fā)出的控制信號(hào),經(jīng)內(nèi)部運(yùn)算后,分別發(fā)送不同頻率的脈沖信號(hào)給以TD340為主體的PWM調(diào)制單元I和PWM調(diào)制單元2,兩路PWM調(diào)制單元分別接收到不同頻率的脈沖信號(hào)后,經(jīng)電路運(yùn)算后,輸出PWM信號(hào)至執(zhí)行機(jī)構(gòu),執(zhí)行機(jī)構(gòu)接收到信號(hào)后進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作。參見(jiàn)圖3,驅(qū)動(dòng)單元是由四個(gè)MOS管組成的橋式電路,用于對(duì)PWM調(diào)制單元輸出的信號(hào)進(jìn)行放大,并將放大后的信號(hào)輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括兩臺(tái)給焊接電源送絲的送絲機(jī)。電源單元包括兩個(gè)電源模塊和一個(gè)接線端子排,電源模塊的輸入端和輸出端分別與接線端子排連接。電源模塊的輸入電壓為24V,輸出電壓分別為5V和12V,24V、12V、5V均接入端子排,作為局域高速協(xié)同單元、PWM調(diào)制單元和驅(qū)動(dòng)單元的供電電源。本實(shí)施例中,局域高速協(xié)同單元的兩路輸出Ul和U2為一對(duì)反相信號(hào)。PWM調(diào)制單元與其連接的驅(qū)動(dòng)單元集成為一塊電路板。PWM調(diào)制單元的輸入信號(hào)包括兩部份,分別為來(lái)自局域高速協(xié)同單元的脈沖信號(hào)和上位機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制信號(hào);脈沖信號(hào)輸入到PWM調(diào)制單元后,進(jìn)入以TD340為主體的PWM信號(hào)調(diào)制電路,產(chǎn)生相應(yīng)的PWM信號(hào),輸出至驅(qū)動(dòng)單元,驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)以相應(yīng)的速度進(jìn)行動(dòng)作;來(lái)自上位機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制信號(hào),輸入到以TD340為主體的信號(hào)調(diào)制電路,用以控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的方向。本實(shí)施例的單弧雙絲全位置自動(dòng)焊同步協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的工作原理是系統(tǒng)待機(jī)狀態(tài),當(dāng)手動(dòng)給定控制信號(hào)后,上位機(jī)內(nèi)部設(shè)定程序經(jīng)運(yùn)算給出控制信號(hào)到局域高速協(xié)同單元,控制信號(hào)為O IOV的模擬電壓信號(hào);局域高速協(xié)同單元接收到控制信號(hào)后,控制PWM調(diào)制單元輸出兩個(gè)反相脈沖頻率信號(hào),具體表現(xiàn)為根據(jù)輸入電壓的不同,輸出端U2輸出相應(yīng)的脈沖頻率信號(hào),作為PWM調(diào)制單元2的輸入,同時(shí)輸出端U2接一反相器將脈沖頻率信號(hào)反相,作為另一路輸出U1,輸入至PWM調(diào)制單元I ;兩個(gè)反相脈寬信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)單元運(yùn)算放大,分別輸出至執(zhí)行機(jī)構(gòu),控制兩臺(tái)送絲機(jī)的送絲速度,同時(shí)得到相應(yīng)的電源匹配,即第一臺(tái)送絲機(jī)工作在基值信號(hào)階段,送絲速度相對(duì)緩慢,焊接電流較小,第二臺(tái)送絲機(jī)工作在脈沖信號(hào)階段,送絲速度相對(duì)較快,焊接電流較大,這樣通過(guò)控制兩臺(tái)送絲機(jī)的工作狀態(tài),使熔滴過(guò)渡有個(gè)180度的相位差,獲得兩根焊絲之間完美的溶滴過(guò)渡。本實(shí)施例的單弧雙絲全位置自動(dòng)焊同步協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),能夠協(xié)同分配送絲速度,使電弧不相互影響,電弧偏吹使焊絲之間的沖擊最小,在整個(gè)焊接能量范圍內(nèi)電弧穩(wěn)定,熱輸入量小且容易控制,可獲得最佳熔滴過(guò)渡,不僅可以有效地提高焊接的時(shí)效,而且還可以做到控制系統(tǒng)和焊接夾具相對(duì)簡(jiǎn)單。 以上所述的具體實(shí)施例,對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明,所應(yīng)理解的是,以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例而已,并不用于限制本實(shí)用新型,凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi),所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種單弧雙絲全位置自動(dòng)焊同步協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),其特征在于,所述系統(tǒng)包括電源單元、局域高速協(xié)同單元、兩個(gè)PWM調(diào)制單元、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元和兩個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu),所述電源單元分別與局域高速協(xié)同單元、兩個(gè)PWM調(diào)制單元、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元和兩個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接,所述局域高速協(xié)同單元分別與兩個(gè)PWM調(diào)制單元連接,所述兩個(gè)PWM調(diào)制單元分別與兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元連接,所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元分別與兩個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接。
2.如權(quán)利要求I所述的單弧雙絲全位置自動(dòng)焊同步協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),其特征在于,所述局域高速協(xié)同單元包括第一三極管、第二三極管、MOS管和RC諧振電路,所述第一三極管的發(fā)射極與第二三極管的集電極連接,所述第一三極管的集電極連接電源電壓,所述第一三極管的基極與第二三極管的發(fā)射極連接,所述第二三極管的基極與外部上位機(jī)控制信號(hào)連接,所述第一三極管的發(fā)射極與RC諧振電路的輸入端連接,所述RC諧振電路的輸出端與MOS管的柵極連接,所述MOS管的源極接電源電壓,所述MOS管的漏極接地。
3.如權(quán)利要求2所述的單弧雙絲全位置自動(dòng)焊同步協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),其特征在于,所述MOS管的漏極與一反相器的輸入端連接,所述反相器的輸出端與一個(gè)PWM調(diào)制單元連接,所述MOS管的漏極與另一個(gè)PWM調(diào)制單元連接。
4.如權(quán)利要求I所述的單弧雙絲全位置自動(dòng)焊同步協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),其特征在于,所述驅(qū)動(dòng)單元是由四個(gè)MOS管組成的橋式電路,用于對(duì)所述PWM調(diào)制單元輸出的信號(hào)進(jìn)行放大,并將放大后的信號(hào)輸出到所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求I所述的單弧雙絲全位置自動(dòng)焊同步協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),其特征在于,所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括兩臺(tái)送絲電機(jī)。
6.如權(quán)利要求I所述的單弧雙絲全位置自動(dòng)焊同步協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),其特征在于,所述電源單元包括兩個(gè)電源模塊和一個(gè)接線端子排,所述電源模塊的輸入端和輸出端分別與接線端子排連接。
7.如權(quán)利要求I所述的單弧雙絲全位置自動(dòng)焊同步協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),其特征在于,所述PWM調(diào)制單元與其連接的驅(qū)動(dòng)單元集成為一塊電路板。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種單弧雙絲全位置自動(dòng)焊同步協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),屬于油氣管道焊接技術(shù)領(lǐng)域。所述系統(tǒng)包括電源單元、局域高速協(xié)同單元、兩個(gè)PWM調(diào)制單元、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元和兩個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu),電源單元分別與局域高速協(xié)同單元、兩個(gè)PWM調(diào)制單元、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元和兩個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接,局域高速協(xié)同單元分別與兩個(gè)PWM調(diào)制單元連接,兩個(gè)PWM調(diào)制單元分別與兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元連接,兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元分別與兩個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接。本實(shí)用新型能夠協(xié)同分配送絲速度,使電弧不相互影響,電弧偏吹使焊絲之間的沖擊最小,在整個(gè)焊接能量范圍內(nèi)電弧穩(wěn)定,熱輸入量小且容易控制,可獲得最佳熔滴過(guò)渡,不僅可以有效地提高焊接的時(shí)效,而且還可以做到控制系統(tǒng)和焊接夾具相對(duì)簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)B23K9/095GK202438767SQ201220064128
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月23日
發(fā)明者單幕曉, 張建平, 張毅, 張連宇, 王長(zhǎng)江, 肖健, 胡立新, 趙磊, 馬志峰 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣管道局, 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司