[发明专利]一种电弧长度控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明是一种焊距高度控制的装置及方法，该装置可以精确的控制焊枪喷嘴与工件之间的距离即焊距高度，属于焊接技术领域。

背景技术

对于焊距高度的控制方法普遍采用弧压反馈法进行电弧长度的控制例如专利200410023264.5钨极氩弧焊电弧长度自动控制方法。该方法是以电弧电压做为焊距高度的反馈信号，通过保持电弧电压的一致来保证焊距高度的一致。电弧电压反馈作为电弧长度的控制方法主要缺点是控制精度低，且并不适用于穿孔型焊接。是一种间接的电弧长度的控制方法。其电机采用步进电机，该电机较交流伺服电机精度较低，且惯性较大。电弧电压反馈本身对于穿孔型焊接不能够准确的反映电弧的长度。因此不适用于穿孔型焊接。

发明内容

本发明提出了一种直接的电弧长度的控制装置及方法。本发明通过直接测量工件与焊枪之间的距离作为输入信号，通过AD转换传给PLC(可编程序控制器)控制单元，并与设定的焊距高度对比，通过改变PLC脉冲的频率来改变交流伺服电机的转速实现变速控制。该方案电路结构简单，参数设定简便，抗干扰能力强，精度高，且适用于各种弧焊。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。本装置包括固定在焊枪上的激光测距仪、与焊枪相连并可带动焊枪左右移动的交流伺服电机、A/D、PLC控制单元、以及与PLC控制单元相连接的控制面板。其中：激光测距仪通过A/D转换模块与PLC控制单元相连，PLC控制单元与交流伺服电机相连。

一种电弧长度的控制方法，该方法包括以下步骤：

1)通过控制面板将工件与焊枪之间的设定距离值输入给PLC控制单元；

2)激光测距仪测量工件与焊枪之间的实际距离，并将该距离通过A/D转换后传送至PLC控制单元，PLC控制单元将实际距离与步骤1)中输入的设定值进行比较，得到二者的差值，根据差值控制交流伺服电机的转速及转向，使交流伺服电机带动焊枪移动，直至焊枪与测量工件之间的距离为步骤1)中的设定值为止。

所述的交流伺服电机为变转速调节。

所述的变转速调节，具体为：设测量工件与焊枪之间的设定距离为H；

当焊枪与工件之间的实际距离大于H且小于等于H+H1、或者大于等于H-H1且小于H时，交流伺服电机为低速运转；

当焊枪与工件之间的实际距离大于H+H1且小于等于H+H2、或者大于等于H-H2且小于H-H1时，交流伺服电机为中速运转；

当焊枪与工件之间的实际距离大于H+H2或小于H-H2时，交流伺服电机为高速运转。

所述的H1的取值范围为0.5mm～1mm，H2的取值范围为1mm～2mm；

所述的低速运转为电机转速范围在0.05r/min～0.1r/min之间；

所述的中速运转为电机转速范围在0.1r/min～0.2r/min之间；

所述的高速运转为电机转速范围在0.2r/min～0.5r/min之间。

该方案采用激光测距仪直接测量焊枪与工件之间的距离，通过PLC处理后输出不同频率的脉冲控制交流伺服电机实现焊距高度的精确控制。其控制精度高(可达到0.01mm)，抗干扰能力强，可用于穿孔焊接中的弧长控制。且电路结构简单优于传统的电弧电压反馈控制电弧长度的方法。

附图说明

图1是系统控制流程图；

图2是电机转速大小调整及范围调整图；

图3是整个机构示意图；

图中：1、激光测距仪，2、交流伺服电机，3、焊枪，4、工件。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步的详细说明。

本装置包括激光测距仪1、交流伺服电机2、A/D转换模块、PLC(可编程序控制器)控制单元以及与PLC控制单元相连接的控制面板。激光测距仪1安装在焊枪3的焊枪架上，使其与焊枪3同步运动。其功能是采集工件4与激光测距仪1之间的距离该距离可直接的反映焊接弧长(即焊接高度)，该弧长以电压的形式通过A/D转换模块传给PLC控制单元，在PLC控制单元内经过处理后将该距离与设定的焊距高度值进行对比，从而确认转动方向，在通过改变PLC的脉冲频率来改变交流伺服电机2的转速，交流伺服电机会根据所给信号调整焊枪与工件之间的距离即弧长。