專利名稱：全自動鋼筋橫向、豎向、手弧三用焊接機的制作方法
技術領域：
全自動鋼筋橫向、豎向、手弧三用焊接機包括自動控制裝置和橫向、豎向鋼筋夾具。與普通交流弧焊機配套使用，屬于鋼筋自動焊接領域。主要應用于建筑現(xiàn)場鋼筋的橫向、豎向對焊。
目前國內生產的鋼筋電渣壓焊機自動控制裝置，它包括電渣壓焊機控制箱和機械夾具，應用于建筑現(xiàn)場鋼筋的豎向焊接。其控制箱采用定值控制環(huán)節(jié)控制電弧電壓和渣池電壓，采用數(shù)字電路控制焊接時間，缺點有五(1)該自動控制裝置只限于鋼筋的豎向焊接。(2)定值控制環(huán)節(jié)依靠四個可調電阻來調整造渣、渣池、窗口、回差電壓，精度低，調整工藝繁瑣，焊接質量受到影響。(3)所使用控制繼電器J1－J6容易出現(xiàn)誤動作，導致控制系統(tǒng)失靈。(4)焊接電壓信號輸入無隔離保護，定值控制環(huán)節(jié)抗干擾能力差，工作不可靠。(5)無斷弧檢測功能。
本實用新型的目的在于提供一種鋼筋橫向、豎向、手弧三用焊接裝置。該裝置抗干擾能力強，可靠性高，調整工藝簡單，使用性能穩(wěn)定，故障率低，并且焊接質量穩(wěn)定、可靠。
本實用新型主要包括自動控制裝置和橫向、豎向夾具，所述的自動控制裝置為含有抗干擾的CMOS集成電路，該電路由電源、計時電路、自動控制電路及啟停升降操縱電路四部分組成，橫向豎向夾具由伺服電機、減速機、傳動絲杠、導柱、卡頭、橫向熔槽組成。豎向夾具的上卡頭部位裝配有鋼筋對中性調整的調整裝置。自動控制部分的電極的端電壓接在分離保護單元上。IC303、IC304為具有滯回特性的比較器，組合邏輯電路由IC309、IC310、IC317、IC318和IC311、IC319、IC320組成。橫向豎向部分中的IC321的9腳和IC322的2腳連接一個功能轉換開關。焊接機控制電路中還附有允許輸入共模信號大、共模抑制高的電壓比較器T1隔離變壓器和光電轉換部分，分別供給單片機和外圍部分的浮地與非浮地兩種電源。所述的豎向夾具的上卡頭部位的對中性調整裝置中有一個能夠圍繞中心旋轉的上卡頭。自動控制部分中隔離保護采用的是變壓器。該焊接機含有組合邏輯電路和具有滯回特性的比較器。
本實用新型自動控制裝置分兩個實施例。即


圖1a(含
圖1a1和
圖1a2)和
圖1b(含
圖1b1和
圖1b2)。
本實用新型特點
圖1a含
圖1a1、
圖1a2的電路全部采用CMOS集成電路，同時又采取了有效的抗干擾措施，因而該電路工作可靠，具有很強的抗干擾能力，體積小、壽命長、耗電省、同時對斷弧采取了特殊處理措施，增加了控制電路、斷弧不計時的功能，當V2>50伏時封閉IC202停止計數(shù)脈沖的輸入。從而保證了焊接質量，該電路由電源、計時電路、自動控制電路及啟停升降操縱電路四部分組成，現(xiàn)介紹如下
電源由T1變壓器次級得17V交流電，經橋式整流，1C1、1C2、1C3、1C4濾波，再經7812、7912穩(wěn)壓和1C5～1C8濾波后，分別得到＋12V－12V直流電壓供整機用電，由T2變壓器次級得110V交流電，經橋式整流，1C9濾波得110V直流電供電機M用電。
計時電路50HZ交流電經1D3、1D2限幅切割后觸發(fā)由IC104、IC105組成的施密特觸發(fā)器，再經1C10、1R4的微分和由IC106組成的單穩(wěn)態(tài)電路后輸出一頻率為100HZ，寬度為10毫秒的脈沖做為計時基準脈沖送往分頻器IC103。IC103的分頻系數(shù)為100，由IC103輸出的秒脈沖分別送往造渣、渣池、加壓計數(shù)器的門控電路IC202、IC205和IC210，造渣與渣池的時間由用戶根據(jù)工藝要求通過BCD碼撥盤KBP1－3自行設定。
(1)造渣計時，焊接啟動后cr1＝0，IC201開始計時，當計時達到設定時間后，撥盤的公共電極變?yōu)楦唠娖健?”，觸發(fā)器IC203被置1，即a＝1，(a)＝0，由于(a)＝0造渣計時器的輸入控制門IC202被封閉，停止造渣，同時使渣池計數(shù)器IC206的清零端為低電平(即停止清零開始計數(shù))，由于a＝1，從而打開了渣池計時的輸入控制門IC205，從而進入渣池階段。
(2)渣池計時渣池計時電路結構和工作原理完全和造渣計時電路相同，當渣池過程結束后，IC207觸發(fā)器被置1，因而打開加壓計時(IC209)的輸入門IC210，同時IC208為低電平，因而關閉渣池計數(shù)輸入門IC205，和停止IC209的清零，從而開始加壓計時。
(3)加壓計時加壓階段的計時器被設計為7秒，當計時時間到后，觸發(fā)器IC211被置1，IC212＝0，因而關閉IC210，同時使IC406＝1，從而使固態(tài)繼電器IC405斷，停止向主交流接觸器J0供電，J0斷開，焊機失電，焊接過程結束。
自動控制電路焊接電極的端電壓加在隔離變壓器T3的初級，T3的輸出經橋式整流3C1、3C2濾波得一正的直流電壓，該電壓與負12伏電源共同作用于分壓電阻3R1～3R11上。
(1)造渣階段控制根據(jù)造渣工藝規(guī)范要求焊接電壓應在30V～40V之間，電壓低于30伏應控制夾具上升，電壓高于40伏應控制夾具下降。
IC303、IC304是具有滯回特性的比較器，回差為4伏，當焊極電壓V～>40伏，分壓電阻器K點的電壓VK>0，比較器IC304輸出為低電平，當V～>32伏時，V1>0，比較器IC303輸出為低電平，在造渣階段，由于(a)＝1，a＝0，故IC309、IC310門開，由IC309、IC310、IC317、IC318和IC311、IC319、IC320組成的組合邏輯電路實現(xiàn)如下功能。

當V～>50伏時，(此時為斷弧狀態(tài))j 示點電壓為正，從而使IC305為低電平即Va＝0，此時將封閉IC202停止計數(shù)脈沖的輸入，實現(xiàn)斷弧不計時，從而保證了焊接質量。
(2)渣池階段控制進入渣池后(a)＝0，a＝1，IC306，IC308投入工作，IC309、IC311關閉，此時比較器IC301、IC302的輸出可控制后續(xù)組合邏輯電路工作，其邏輯關系為(根據(jù)焊接工藝規(guī)范18v<V～<22v)當V～<18v時，n點電壓Vn<0，所以 當V～>220V時，m點電壓Vm>0伏，所以
當19V<V～<21V時，
(3)加壓階段在此階段渣池結束，因而IC208＝0；同時加壓計時正在工作，所以IC211＝0，從而IC321＝1，該信號一方面使IC314＝0，封閉了IC312、IC315、IC317、IC319使四個比較器的信號不能控制J1、J2的吸合，另一方面，使IC323＝0→IC329＝1→J2吸合→夾具一直下降，使電機堵轉給焊接點加壓。
上下啟停操作(1)啟動按下啟動按鈕，固態(tài)繼電器IC405得電從而使主交流接觸器TO得電，使380V交流電送往焊機，同時使JO－4，JO－5觸點閉合，JO－4閉合使固態(tài)繼電器IC405自保，JO－5閉合使IC407第11腳輸出為低電平，第12腳輸出為高電平，低電平(即Cr0＝0，Cr1＝0)使分頻器IC103、IC201，開始工作，高電平打開IC312、IC315、IC317、IC319，使自動控制電路開始工作。
(2)停止在焊接過程中，如果需要停止焊接，可接通停止按鈕，此時固態(tài)繼電器失電，TO交流接觸器釋放，停止向焊機送電，同時觸點JO－4，JO－5斷開，自保斷開，同時迫使分頻器清零和關閉自動控制電路。
(3)上升在焊接過程未啟動時，接下上升按鈕→IC402＝1→IC322＝0→IC326＝1→T1吸合→夾具上升。
(4)下降在焊接過程未啟動時，按下下降按鈕→IC404＝1→IC323＝0→IC329＝1→T2吸合→夾具下降。
圖1b含
圖1b1和
圖1b2的技術特點硬件設計(1)接口設計P0口P2口作為ROM2716的地址數(shù)據(jù)線。
擴展口(1)時間型需用4個BCD碼撥盤，采取2片373實現(xiàn)，口地址設為FDH和FEH，分兩次采集，完成對設定時間的采樣。
(2)能量型只需輸入鋼筋直徑一個數(shù)據(jù)，故只需兩撥盤，用1片373即可。
啟動與停止操作經光電隔離后送入P3.2和P3.3作為外中斷源。
P1.0、P1.1口用于輸出控制夾具升降的信號。P1.2口用于輸出控制主交流接觸器的信號，P1.3口用于輸出斷弧信號。
P1.4－P1.7口用于輸入焊極電壓信號。
(3)焊接電壓變換電路。
焊極電壓經T2變壓器隔離，整流濾流后與負12伏電源經電阻分壓網絡送往五個比較器，完成模數(shù)變換，再經光電隔離后送往單片機。
本機特點焊機控制電路的工作環(huán)境非常惡劣，電磁干擾極端嚴重，除采用通常的抗干擾措施外還采用了(1)允許輸入共模信號大、共模抑制高的電壓比較器，實現(xiàn)模數(shù)轉換；(2)兩級隔離，即T1隔離變壓器和光電轉換電路；(3)兩種電源，浮地與非浮地兩種電源分別供給單片機和外圍電路，因而本機抗干擾能力極強，可在強電磁干擾下安全工作。
為了結合下面實施例對本實用新型詳盡描繪，現(xiàn)把文件附圖主編號簡介如下
圖1a1和
圖1a2全自動鋼筋橫向、豎向、手弧三用焊接機控制原理圖。
圖1b1和
圖1b2用單片機控制的原理圖。
圖2橫向夾具總裝圖。
圖3豎向夾具總裝圖。
圖4上卡頭部裝圖。
圖5焊接機簡圖。
實施例詳見
圖1a至圖4。將功能轉換開關置于橫向位置，把施焊接鋼筋按圖2所示裝夾于熔槽15內，并裝夾好引弧鋼筋11，可以進行橫向鋼筋的焊接。
將功能轉稱開關置于豎向位置，按圖3所示裝夾好施焊鋼筋，可以進行豎向的焊接，若兩鋼筋不對中，可按圖4所示進行對中性調整。
鋼筋裝夾好，按下啟動按鈕，固態(tài)繼電器IC405得電，主交流接觸器JO得電，380V交流電送往焊機，同時使JO－4，JO－5觸點閉合，JO－4閉合，使固態(tài)繼電器IC405自保，JO－5閉合使IC407第11腳輸出為低電平，第12腳輸入為高電壓使分頻器IC103、IC201開始計時工作，高電平打開IC312、IC315、IC317、IC319，使自動控制電路工作。
計時電路按照造渣、渣池，加壓設定的時間自動轉換。造渣到達時間后，撥盤公共電極變?yōu)楦唠娖健?”，觸發(fā)器IC203被置1，造渣計時器IC202被封閉，停止造渣，同時由IC206清零端為低電玉打開渣池計時輸入控制門IC205進入渣池，渣池結束后(1)功能轉換開關在豎向位置，IC207觸發(fā)器被置1打開加壓計時的輸入門IC210，開始加壓計時，加壓計時為7秒，到達時間后，固態(tài)繼電器IC405斷，停止向主交流接觸器JO供電，焊機失電，焊接過程結束。(2)功能轉換開關在橫向位置、開始上升計時至焊接過程結束。
控制電路根據(jù)造渣、渣池設定的電壓，(造渣30－40V，渣池18－22V)，由組合邏輯電路實現(xiàn)夾具上卡頭升降的功能，以滿足焊接電壓的要求。
使用結果證明，本實用新型性能穩(wěn)定可靠、使用簡單方便、焊接質量完全符合標準要求，而且市場前景廣闊，經濟效益顯(每焊接一個鋼筋接頭可節(jié)約10余元，每臺每年按焊接1000個接頭計算，年節(jié)約資金1億元)，有巨大推廣應用價值。
權利要求1.一種與普通交流弧焊機配套使用的全自動鋼筋橫向、豎向、手弧三用焊接機，其特征是包括自動控制裝置和橫向、豎向夾具，所述的自動控制裝置為含有抗干擾的CMOS集成電路，該電路由電源、計時電路、自動控制電路及啟停升降操縱電路四部分組成，橫向豎向夾具由伺服電機、減速機、傳動絲桿、導柱、卡頭、橫向熔槽組成；豎向夾具的上卡頭部位裝配有鋼筋對中性調整的調整裝置；自動控制部分的電極的端電壓接在隔離保護單元上；IC303、IC304為具有滯回特性的比較器，組合邏輯電路由IC309、IC310、IC317、IC318、和IC311、IC319、IC320組成，焊機控制電路中還附有允許輸入共模信號大、共模抑制高的電壓比較器、T1隔離變壓器和光電轉換部分、分別供給單片機和外圍部分的浮地與非浮地兩種電源。
2.根據(jù)權利要求1所述的焊接機，其特征在于所述的豎向夾具的上卡頭部位對中性調整裝置中有一個能夠圍繞中心旋轉的上卡頭。
3.根據(jù)權利要求1所述的焊接機，其特征在于全自動控制部分中隔離保護單元采用的是變壓器。
4.根據(jù)權利要求1所述的焊接機，其特征在于含有組合邏輯電路和具有滯回特性的比較器。
5.根據(jù)權利要求1所述的焊接機，其特征在于IC321的9腳和IC322的二腳連接功能轉換開關。
6.根據(jù)權利要求1所述的焊接機，其特征在于包括一個允許共模信號大、共模抑制高的電壓比較器，含有T1隔離變壓器和光電轉換電路的兩級隔離部分以及分別接向單片機和外圍部分的浮地與非浮地兩種電源。
7.根據(jù)權利要求1所述的焊接機，其特征在于焊接機的橫向夾具的導柱與熔槽呈垂直關系。
專利摘要全自動鋼筋橫向、豎向、手弧三用焊接機，包括自動控制裝置和橫向、豎向鋼筋夾具，與普通交流弧焊機配套使用。自控裝置為含有抗干擾的CMOS電路，主要由電源計時電路，自動控制電路及啟停升降操縱電路組成。屬于鋼筋自動焊接領域。主要應用于施工現(xiàn)場鋼筋的橫向、豎向對焊。主要解決了施工現(xiàn)場鋼筋的橫向焊接以及目前鋼筋電渣壓焊自動控制裝置存在的，抗干擾能力差，無斷弧檢測功能，調整工藝繁瑣故障率高，工作不可靠的問題。
文檔編號B23K9/00GK2187514SQ94214988
公開日1995年1月18日 申請日期1994年6月15日 優(yōu)先權日1994年6月15日
發(fā)明者柴景林, 肖奎, 舒?zhèn)惞?申請人:泰安市泰山機電設備廠