一種220v和380v雙電源igbt逆變多功能焊機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種220V或380V雙電源IGBT逆變多功能焊機，焊機采用單管IGBT半橋逆變控制，除了MIG/MAG氣體保護焊外，還可以進行手工電弧焊，同時，利用手工焊功能，還可以進行簡易氬弧焊，屬于逆變焊機技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景
[0002]目前，逆變式MIG/MAG氣體保護焊機產(chǎn)品市場的競爭十分激烈，不僅體現(xiàn)在技術(shù)的先進性和優(yōu)勢上，還在很大程度上取決于焊機的電路及其功能和結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面。
[0003]國內(nèi)外市場上，220V或三相380V的IGBT逆變式MIG/MAG氣體保護焊機的額定電流通常在160?630A(負載持續(xù)率60%)的水平。三相380V的此類焊機產(chǎn)品都是采用IGBT模塊逆變的MIG/MAG氣體保護焊機。有單功能的，也有帶手工焊功能的。其成本和銷售價格高，市場銷售會受到一定的限制。而220V或380V的IGBT逆變式MIG/MAG氣體保護焊機，市場上還是少見的。這是本發(fā)明要解決的問題之一。
[0004]對于多功能的，即還可采用手工電弧焊、氬弧焊等功能的氣體保護焊焊機，由于其適應(yīng)性更強，因而其應(yīng)用的范圍會更廣。產(chǎn)品銷售會更加有市場競爭力。然而，此類焊機，不同的電路、電路板和整機結(jié)構(gòu)設(shè)計，控制原理和方式不同，電路板和整機的布局和連接方式，或者連接的復(fù)雜程度不同，其產(chǎn)品生產(chǎn)的工序和制作工藝等也完全不同。這些都會影響產(chǎn)品的生產(chǎn)和運輸成本。因此，如何在低成本的前提下，開發(fā)多功能的焊機是有一定技術(shù)難度的。這也是本發(fā)明需要解決的問題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種220V和380V雙電源IGBT逆變多功能焊機，可以進行手工電弧焊和MIG/MAG氣體保護焊，利用手工焊功能，焊機還可以進行簡易氬弧焊，焊機供電電源為220V或380V，采用單管IGBT半橋逆變控制，輸出額定電流可達(MIG/MAG氣保焊時)200A(60%V(MMA手弧焊或TIG氬弧焊時)180A(60%)的水平，對本發(fā)明的顯示和操作控制面板，其板上設(shè)計有6只數(shù)碼管及其顯示控制電路，分為兩組，分別顯示電流和電壓參數(shù)，還有手工焊/氣保焊方法轉(zhuǎn)換按鈕、氣保焊2T/4T焊槍開關(guān)操作方式選擇按鈕，電壓、電流和送絲速度的單位指示燈、過熱指示燈，以及電流送絲速度、電壓和電子電抗器電感參數(shù)設(shè)定調(diào)節(jié)電位器;本發(fā)明不僅焊接方法多功能，解決了單電源電壓輸入、單一功能焊機應(yīng)用面窄的問題，而且焊機的電路原理、電路板和整機結(jié)構(gòu)設(shè)計有自己的獨特之處。
[0006]為實現(xiàn)上述目的采用以下技術(shù)方案:
一種220V和380V雙電源IGBT逆變多功能焊機，包括殼體和內(nèi)部的控制電路板，其特征在于:殼體包括外殼部分、后面板部分、前面板部分、底板部分、內(nèi)部的控制電路板包括主控制板和底控制板，另外殼體內(nèi)部還設(shè)置有送絲部分;所述的后面板部分安裝有:電源空氣開關(guān)、空開支架、36V加熱器插座、供電電源線、固線器、冷卻風(fēng)扇、保護氣的氣接頭或進氣嘴及電磁氣閥；36V加熱器插座用于給C02氣體流量計供電，以干燥氣體;所述的前面板部分安裝有:歐式焊槍接口組件、輸出快速接頭座組件、操作和顯示控制面板、電流和送絲速度調(diào)節(jié)電位器、電壓調(diào)節(jié)電位器、電感調(diào)節(jié)電位器;在操作和顯示控制面板上設(shè)計有手工焊和氣體保護焊方法轉(zhuǎn)換按鈕及其狀態(tài)指示燈、氣保焊焊槍開關(guān)2T或4T模式轉(zhuǎn)換按鈕及其狀態(tài)指示燈、過熱保護狀態(tài)指示燈、電流和送絲速度調(diào)節(jié)旋鈕、電壓調(diào)節(jié)旋鈕和電感調(diào)節(jié)旋鈕;所述的底板部分含焊機的腳墊、支架和加熱板;所述的主控制板包括逆變主電路、開關(guān)電源電路、逆變PWM和IGBT驅(qū)動等控制電路、送絲控制電路、電磁閥控制電路和輸出特性控制電路，各電路之間電路連接;所述的送絲部分包括氣體保護焊時用的焊絲盤軸、送絲機構(gòu)、歐式氣保焊焊槍接口和送絲控制電路，送絲機構(gòu)和送絲盤軸安裝在殼體內(nèi)部隔板上，送絲機構(gòu)靠近焊機前面板，送絲機構(gòu)與前面板上安裝的歐式氣保焊焊槍接口進行相應(yīng)的連接。
[0007]所述的逆變主電路包括上電緩沖電路、輸入整流、倍壓轉(zhuǎn)換和濾波電路、四只單管IGBT及其散熱器、橋臂電容、逆變主變壓器、輸出整流快恢復(fù)二極管及其散熱器、濾波電抗。
[0008]所述的上電緩沖、整流、倍壓轉(zhuǎn)換和濾波控制電路部分，由三個繼電器及其觸頭、三個光電耦合器、一個程控管，還有一些三極管、二極管、穩(wěn)壓管、電阻和電容組成。
[0009]所述的控制電路板包含主控制板、顯示電路板、底控制板、加熱板，電路板正面的器件主要是插件式的電子元器件或零部件，主要采用自動和人工插件、焊接的方式來完成電路板加工;而電路板背面的器件主要是貼片式的電子元器件或零部件，全部采用自動貼片和焊接的方式來完成電路板加工。
[0010]殼體內(nèi)部通過隔板，把焊機的機械部分與內(nèi)部的控制電路板部分分開，控制電路部分相當(dāng)于被隔板、外殼、底板、后面板和前面板組成的外殼包圍，可起到隔離大電流強電磁干擾，限制電磁輻射，提高焊機可靠性。
[0011]本發(fā)明焊機涉及一種220V或380V雙電源IGBT逆變多功能MIG/MAG氣體保護焊機，焊機采用單管IGBT半橋逆變控，。除了MIG/MAG氣體保護焊外，還可以進行手工電弧焊。同時，利用手工焊功能，還可以進行簡易氬弧焊，輸出額定電流可達(MIG/MAG氣保焊時)200A(60%V(MMA手弧焊或TIG氬弧焊時)180A(60%)的水平。
[0012]本發(fā)明焊機的前面板上安裝的零部件主要有:歐式焊槍接口組件、黑色輸出快速接頭座組件、紅色輸出快速接頭座組件、操作和顯示控制面板、(手工焊)電流和(氣保焊)送絲速度調(diào)節(jié)旋鈕、(氣保焊)電壓調(diào)節(jié)旋鈕、電感調(diào)節(jié)旋鈕。在操作和顯示控制面板上，設(shè)計有手工焊和氣體保護焊方法轉(zhuǎn)換按鈕及其狀態(tài)指示燈、氣保焊焊槍開關(guān)2T或4T模式轉(zhuǎn)換按鈕及其狀態(tài)指示燈、過熱保護狀態(tài)指示燈、手工焊電流和(氣保焊)送絲速度調(diào)節(jié)電位器、(氣保焊)電壓調(diào)節(jié)電位器、電感調(diào)節(jié)電位器、電流表和電壓表等部分。
[0013]本發(fā)明焊機后面板上安裝的零部件主要有:電源開關(guān)、帶插頭供電電源線、冷卻風(fēng)機、保護氣進氣嘴及電磁氣閥、焊機接地螺絲和標(biāo)識等部分。冷風(fēng)從焊機機箱后部的進氣孔進入，可使電路板上一些發(fā)熱器件或零部件有良好的冷卻效果。這樣的風(fēng)道和冷卻方式設(shè)計，也是本發(fā)明焊機實現(xiàn)較大電流和高負載持續(xù)率的重要原因之一。
[0014]對于主控制板電路部分，電路板設(shè)計為一塊大板，電子元器件雙面布置。在控制電路方面，按功能劃分，設(shè)計有:由上電緩沖電路、輸入整流、倍壓轉(zhuǎn)換和濾波電路、四只單管IGBT和逆變主變壓器及其輸出整流、濾波等組成的逆變主電路;開關(guān)電源電路;逆變PWM和IGBT驅(qū)動等控制電路;送絲和電磁閥等控制電路;輸出特性控制電路;焊機操作和顯示控制電路接口及其相應(yīng)的電路;流量計加熱器電源控制電路。各電路之間，按照本發(fā)明的電路原理圖關(guān)系連接在一起?？蓾M足三種焊接方法的控制要求和狀態(tài)指示。例如，1)手工焊(含氬弧焊)/氣保焊的功能轉(zhuǎn)換和狀態(tài)指示;2)手工焊(含氬弧焊)的輸出特性和參數(shù)顯示及狀態(tài)指示等控制;3)氣保焊的點動送絲控制;焊槍開關(guān)2T或4T模式轉(zhuǎn)換控制及狀態(tài)指示;提前送氣、滯后閉氣時間控制；以及平特性輸出、電壓和送絲速度調(diào)節(jié)等控制功能和參數(shù)單位指示等。此外，本發(fā)明的各個控制電路器件主要設(shè)計布局在一塊大電路板上的。大尺寸的一些器件通過自動和少量人工插件的方式，安裝在該電路板的一面，而很多小尺寸的器件則是通過自動貼片的方式，直接安裝和焊接在該電路板的另一面。因而可以簡化器件的生產(chǎn)制作工藝，降低制造成本。不像其它多電路板結(jié)構(gòu)的焊機設(shè)計那樣，其電路板之間有很多的連接控制線，產(chǎn)品制作工序多和生產(chǎn)工藝復(fù)雜，而且電路板還占據(jù)較大的空間，使整機尺寸大，重量重。也就是說，采用本發(fā)明的設(shè)計思想和方式縮小了產(chǎn)品尺寸，降低重量和運輸成本。同時，因控制連線少，焊機生產(chǎn)加工工序減少，制作工藝也得到了簡化，更加方便生產(chǎn)。
[0015]對不同電流等級和負載持續(xù)率要求的本發(fā)明焊機，可通過調(diào)整電路板上少量的零部件規(guī)格參數(shù)，形成不同輸出額定電流和負載持續(xù)率的產(chǎn)品，使產(chǎn)品系列化。例如，改變IGBT器件的電流等級和散熱器尺寸；改變快速恢復(fù)二極管的型號和參數(shù);改變逆變主變壓器和輸出濾波電抗器的規(guī)格和參數(shù)等，即可容易形成不同規(guī)格的系列產(chǎn)品。當(dāng)然，這些變化，目的是使產(chǎn)品的制作成本與相應(yīng)機器的規(guī)格參數(shù)和性能指標(biāo)相匹配。這樣，每種規(guī)格型號的焊機才能實現(xiàn)最優(yōu)化的成本控制。這就提升了所開發(fā)產(chǎn)品的市場競爭力。
[0016]本發(fā)明焊機，由于具有220V或380V雙電源電壓輸入、多種焊接方法的使用功能，解決了單電源電源、單一功能焊機應(yīng)用面窄的問題，因而比單電源電源、單一功能的焊機有更好的適應(yīng)性。其良好的電路及其結(jié)構(gòu)設(shè)計也是本發(fā)明的優(yōu)勢所在，也是滿足高效和低成本生產(chǎn)、高可靠性、制造技術(shù)先進性的重要保障。本發(fā)明焊機的電路原理、電路板和整機結(jié)構(gòu)設(shè)計有自己的獨特之處。本發(fā)明專利申請保護的內(nèi)容就在于保護這種焊機的電路和結(jié)構(gòu)設(shè)
i+o
【附圖說明】
[0017]附圖1是本發(fā)明的爆炸圖；
附圖2是本發(fā)明焊機的電路原理框圖；
附圖3是本發(fā)明焊機的操作和顯示控制電路原理圖(一)；
附圖4是本發(fā)明焊機的操作和顯示控制電路原理圖(二)；
附圖5是本發(fā)明焊機的開關(guān)電源電路原理圖；
附圖6是本發(fā)明焊機的上電緩沖、整流、倍壓轉(zhuǎn)換和濾波控制電路原理圖；
附圖7是本發(fā)明焊機的逆變PWM和IGBT驅(qū)動等控制電路原理圖；
附圖8是本發(fā)明焊機的送絲和電磁閥等控制電路原理圖；
附圖9是本發(fā)明焊機的輸出特性控制電路原理圖(一)；
附圖10是本發(fā)明焊機的輸出特性控制電路原理圖(一)；
附圖11是本發(fā)明焊機的流量計加熱器電源控制電路原理圖。
【具體實施方式】
[0018]如圖1所示，本發(fā)明制成的一種220V和380V雙電源IGBT逆變多功能焊機主要組成部分包括:
1)送絲部分主要包括:氣體保護焊時用的焊絲盤軸5、送絲機構(gòu)9、歐式氣保焊焊槍接口銅頭47和送絲控制電路等部分，送絲機構(gòu)9和送絲盤軸5安裝在內(nèi)部隔板11上，送絲機構(gòu)9靠近焊機前面板50，送絲機構(gòu)9與前面板50上安裝的歐式氣保焊焊槍接口 47進行相應(yīng)的連接。氣保焊時，氣保焊焊槍與歐式氣保焊焊槍接口 47配合連接，焊絲安裝到焊絲盤軸5上。焊絲安裝后可送入到送絲機構(gòu)9。再通過歐式氣保焊焊槍接口 47輸送到與之連接的焊槍頭部。通過送絲機構(gòu)9的送絲輪和壓緊輪，在電路的控制下，可使焊絲從氣保焊焊槍的導(dǎo)電嘴伸