專利名稱：一種等離子切割機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及等離子切割機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種使用壽命長的等離子切割機(jī)。
背景技術(shù)：
目前的等離子切割機(jī)(包括高頻等離子切割機(jī)和低頻等離子切割機(jī))的切割槍的噴嘴和噴嘴上的電極所工作的環(huán)境是高溫、高壓，而且大電流，非常容易損壞，因此通常是采用比較昂貴的金屬材料及先進(jìn)的制作工藝來制作這些部件。然而，由于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上的需要，高頻等離子切割機(jī)的切割槍噴嘴上的兩個(gè)電極間距會(huì)設(shè)計(jì)得很?。坏皖l等離子切割機(jī)的切割槍噴嘴上的兩個(gè)電極在開機(jī)之前是接觸的。由此帶來一系列使用問題，當(dāng)噴嘴在經(jīng)過多次切割后，由于切割過程金屬渣飛濺、積炭等原因，造成噴嘴上兩個(gè)電極容易短路，或者金屬渣冷卻后將兩個(gè)電極黏住，輕則影響切割質(zhì)量、縮短電極和噴嘴的使用壽命，重則損 壞電極和噴嘴，甚至燒毀功率電源，而且兩個(gè)電極黏住，除了開機(jī)后造成功率電源長期短路之外，還會(huì)加重氣泵的負(fù)擔(dān)而發(fā)熱，從而縮短整個(gè)等離子切割機(jī)的使用壽命。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對上述存在問題和不足，提供一種能夠有效避免因電極短路而導(dǎo)致電極及其它部件損壞，安全性能高，并能夠提高切割質(zhì)量的使用壽命長的等離子切割機(jī)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型所述的等離子切割機(jī)，包括切割槍、CPU控制單元及連接在切割槍和CPU控制單元之間的功率電源和氣泵，其特點(diǎn)是所述切割槍與CPU控制單元之間連接有能夠?qū)⒉杉降那懈顦寚娮焐系膬蓚€(gè)電極之間的電壓與設(shè)定的電壓閥值進(jìn)行比較并能夠?qū)⒈容^得出的邏輯電平隔離輸出給CPU控制單元的保護(hù)電路單元。其中，上述保護(hù)電路單元包括依序連接的分壓取樣電路單元、邏輯比較電路單元和隔離輸出電路單元，其中分壓取樣電路單元的電路輸入端與上述切割槍噴嘴上的兩個(gè)電極相連接，隔離輸出電路單元的電路輸出端與上述CPU控制單元相連接。為了能夠準(zhǔn)確地檢測出切割槍噴嘴上的兩個(gè)電極是否存在短路的情況，經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)可知，上述電壓閥值設(shè)定為I. 6V，當(dāng)保護(hù)電路單元檢測到切割槍噴嘴上的兩個(gè)電極之間的電壓小于該設(shè)定的電壓閥值超過3秒時(shí)限的時(shí)候，則認(rèn)為切割槍噴嘴上的電極短路。為了能夠提醒用戶及時(shí)檢測和清理切割槍，以防止切割槍損壞及影響切割質(zhì)量，上述CPU控制單元電連接有報(bào)警燈。本實(shí)用新型由于采用在切割槍與CPU控制單元之間連接有保護(hù)電路單元，通過該保護(hù)電路單元能夠?qū)崟r(shí)采樣切割槍噴嘴上的兩個(gè)電極之間的電壓，并能夠?qū)⒉蓸拥降碾妷号c設(shè)定的電壓閥值進(jìn)行比較，從而快速地識別出切割槍噴嘴上的兩個(gè)電極是否存在短路的情況，同時(shí)結(jié)合目前等離子切割機(jī)的工作狀態(tài)以及短路時(shí)限，通過CPU控制單元決定是讓等離子切割機(jī)正常工作，還是給出報(bào)警信號和執(zhí)行相關(guān)保護(hù)動(dòng)作，從而有效地避免了因電極短路而導(dǎo)致電極及其它部件的損壞，這樣既有利于延長等離子切割機(jī)的電極及其它部件的使用壽命，減少了電極及其它部件的更換頻率，降低了機(jī)器的使用成本，又有利于提高等離子切割機(jī)整機(jī)的安全性能，使操作者在使用等離子切割機(jī)時(shí)可以更加專注于切割過程，而不是把注意力放到等離子切割機(jī)本身是否正常運(yùn)作上面，從而有利于提高切割質(zhì)量。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。

圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型保護(hù)電路單元的電路框圖。圖3為本實(shí)用新型保護(hù)電路單元的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖I-圖3所示，本實(shí)用新型所述的等離子切割機(jī)，包括切割槍I、CPU控制單元4及連接在切割槍I和CPU控制單元4之間的功率電源2和氣泵3，而且在切割槍I與CPU控制單元4之間連接有能夠?qū)⒉杉降那懈顦寚娮焐系膬蓚€(gè)電極之間的電壓與設(shè)定的電壓閥值進(jìn)行比較并能夠?qū)⒈容^得出的邏輯電平隔離輸出給CPU控制單元4的保護(hù)電路單元5，而且該保護(hù)電路單元5的電路輸入端是與切割槍噴嘴上的兩個(gè)電極電連接。如圖I所示，功率電源2、氣泵3、CPU控制單元4和保護(hù)電路單元5設(shè)置在機(jī)殼7內(nèi)，而切割槍I的導(dǎo)管(包含電線和氣管)則固定在機(jī)殼7上且切割槍噴嘴位于機(jī)殼7的外側(cè)。為了能夠準(zhǔn)確地檢測出切割槍噴嘴上的兩個(gè)電極是否存在短路的情況，經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)可知，電壓閥值設(shè)定為I. 6V，當(dāng)?shù)入x子切割機(jī)的功率電源2正常供電壓給切割槍切割工作時(shí)，保護(hù)電路單元5—旦檢測到切割槍噴嘴上的兩個(gè)電極之間的電壓小于該設(shè)定的電壓閥值超過3秒時(shí)限的時(shí)候，則認(rèn)為切割槍噴嘴上的電極短路，CPU控制單元4立即控制機(jī)器進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。為了能夠提醒用戶及時(shí)檢測和清理切割槍1，以防止切割槍I損壞及影響切割質(zhì)量，CPU控制單元4電連接有報(bào)警燈6，該報(bào)警燈6固定在機(jī)殼7的外側(cè)面上。如圖2所示，保護(hù)電路單元5包括依序連接的分壓取樣電路單元51、邏輯比較電路單元52和隔離輸出電路單元53，其中分壓取樣電路單元51的電路輸入端與切割槍噴嘴上的兩個(gè)電極相連接，隔離輸出電路單元53的電路輸出端與CPU控制單元4相連接。而保護(hù)電路單元5具體的電路組成及連接，如圖3所示，其中分壓取樣電路單元51包括依序串聯(lián)在電路中的分壓電阻R1、分壓電阻R2和分壓電阻R3及并聯(lián)在電路中的濾波電容Cl、分壓電阻R4、穩(wěn)壓二極管ZDl和濾波電容C2，其中分壓電阻R1、分壓電阻R2、分壓電阻R3串聯(lián)后的通過分壓電阻Rl的一端連接在檢測電壓輸入插座CN6的第一腳上，在分壓電阻R2與分壓電阻R3之間對地電平加入濾波電容Cl，分壓電阻R4、穩(wěn)壓二極管ZDl和濾波電容C2并聯(lián)后接到分壓電阻R3 —端與地電平GND_GaoYa之間，分壓取樣電路單元51的輸出電壓從分壓電阻R3的兩端取出；邏輯比較電路單元52包括比較器IClA和比較器IClB及依序串聯(lián)在電路中的分壓電阻R5、分壓電阻R6和分壓電阻R7，其中分壓電阻R5、分壓電阻R6、分壓電阻R7串聯(lián)后接在+12V電源與地電平GND_GaoYa之間，比較器IClA的負(fù)輸入端接至分壓電阻R6與分壓電阻R7之間，比較器IClB的正輸入端接至分壓電阻R5與分壓電阻R6之間，比較器IClA的正輸入端和比較器IClB的負(fù)輸入端與上述分壓取樣電路單元51的電路輸出端連接，上述分壓取樣電路單元51的電 路輸出端與+12V電源之間連接有保護(hù)二極管D1，該保護(hù)二極管Dl的陽極端與分壓取樣電路單元51的電路輸出端連接，在比較器IClA與IClB的正電源與地電平GND_GaoYa之間還連接有去耦電容C3，比較器IClA的輸出端和比較器IClB的輸出端與隔離輸出電路單元53的電路的正負(fù)輸入端連接，且比較器IClB的輸出端與+12V電源之間連接有上拉電阻R9，比較器IClB的正輸入端與其輸出端之間連接有反饋電阻R8，而且+12V電源通過分壓電阻R5、分壓電阻R6和分壓電阻R7的分壓后取得I. 6V和7. 5V，其中I. 6V接入比較器IClA的負(fù)輸入端，7. 5V接入比較器IClB的正輸入端，而1.6V的電壓閥值是根據(jù)兩個(gè)電極之間的閥值電壓來設(shè)計(jì)取得的，當(dāng)采集到的切割槍噴嘴上的兩個(gè)電極之間的電壓位于37疒40V之間時(shí)，將其轉(zhuǎn)換為原電壓的13/313，那么37V 40V經(jīng)分壓后就變成了I. 54疒I. 66V，由于電阻元件阻值的分散性，因此取I. 6V為設(shè)計(jì)判斷值，根據(jù)這樣的設(shè)計(jì)，從而在比較器IClA中接入I. 6V的電壓閥值，這樣就直接決定了邏輯電路動(dòng)作判斷待判定輸入電壓是否低于37疒40V，從而判斷出機(jī)器所處的狀態(tài)；隔離輸出電路單元53包括光電耦合器TLP521及連接在光電耦合器TLP521輸出端的上拉電阻RlO和濾波電容C4，其中上拉電阻RlO接至光電耦合器TLP521的集電極輸出與+5V電源之間，光電耦合器TLP521的發(fā)射極輸出接至地電平GND_Singal，濾波電容C4接至光電耦合器TLP521的集電極輸出與地電平GND_Singal之間。本實(shí)用新型所述的保護(hù)電路單元5的工作原理是采集到的切割槍噴嘴上的兩個(gè)電極之間的電壓輸入到電路中經(jīng)分壓電阻R1、分壓電阻R2、分壓電阻R3、分壓電阻R4及濾波電容Cl的分壓及濾波后，所得電壓信號分別到達(dá)比較器IClA和比較器IClB的正負(fù)輸入端。由于比較器IClA和比較器IClB分別對電壓
I.6V和7. 5V敏感，如果輸入電壓經(jīng)過分壓后位于I. 6疒7. 5V這個(gè)區(qū)間內(nèi)的時(shí)候，由于比較器是OC輸出，那么比較器IClA和比較器IClB輸出高阻態(tài)，光電耦合器TLP521不導(dǎo)通；如果輸入電壓經(jīng)過分壓后小于I. 6V的時(shí)候，那么比較器IClA輸出對地短路，比較器IClB輸出高阻態(tài)，+12V電源通過上拉電阻R9給光電耦合器TLP521供給電流，并通過比較器IClA內(nèi)輸出管回流至地，光電耦合器TLP521導(dǎo)通；如果輸入電壓經(jīng)過分壓后大于7. 5V的時(shí)候，那么比較器IClA輸出高阻態(tài)，比較器IClB輸出對地短路，光電耦合器TLP521不導(dǎo)通；如果輸入電壓經(jīng)過分壓后大于9. IV的時(shí)候，那么穩(wěn)壓二極管ZDl起作用，保護(hù)各比較器輸入不會(huì)過壓，造成不可預(yù)測的輸出狀態(tài)；如果輸入電壓經(jīng)過分壓后大于12V的時(shí)候，那么保護(hù)二極管Dl導(dǎo)通起作用，將過壓電流釋放至+12V電源。比較器通過生成的邏輯電平來控制光電耦合器TLP521的通斷。當(dāng)機(jī)器不工作或切割槍噴嘴上的兩個(gè)電極短路，即輸入電壓為經(jīng)過分壓后小于I. 6V的電壓閥值時(shí)，光電耦合器TLP521導(dǎo)通，保護(hù)電路單元5輸出低電平信號給CPU控制單元4 ;當(dāng)正常切割作業(yè)或機(jī)器電源打開但是處于空載狀態(tài)時(shí)，光電稱合器TLP521不導(dǎo)通,保護(hù)電路單兀5輸出高電平信號給CPU控制單元4。而CPU控制單元4通過在等離子切割機(jī)目前處于何種工作情況下切割槍噴嘴應(yīng)該處于的對應(yīng)的電平狀態(tài)來判斷切割槍噴嘴上的兩個(gè)電極是處于正常工作狀態(tài)，還是處于短路需保護(hù)的狀態(tài)，進(jìn)而控制機(jī)器是正常工作，還是讓其進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。本實(shí)用新型是通過實(shí)施例來描述的，但并不對本實(shí)用新型構(gòu)成限制，參照本實(shí)用新型的描述，所公開的實(shí)施例的其他變化，如對于本領(lǐng)域的專業(yè)人士是容易想到的，這樣的變化應(yīng)該屬于本實(shí) 用新型權(quán)利要求限定的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種等離子切割機(jī)，包括切割槍(I)、CPU控制單元(4)及連接在切割槍(I)和CPU控制單元(4)之間的功率電源(2)和氣泵(3)，其特征在于所述切割槍(I)與CPU控制單元(4)之間連接有能夠?qū)⒉杉降那懈顦寚娮焐系膬蓚€(gè)電極之間的電壓與設(shè)定的電壓閥值進(jìn)行比較并能夠?qū)⒈容^得出的邏輯電平隔離輸出給CPU控制單元(4)的保護(hù)電路単元(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述等離子切割機(jī)，其特征在于上述保護(hù)電路単元(5)包括依序連接的分壓取樣電路單元(51)、邏輯比較電路単元(52)和隔離輸出電路單元(53)，其中分壓取樣電路単元(51)的電路輸入端與上述切割槍噴嘴上的兩個(gè)電極相連接，隔離輸出電路單元(53)的電路輸出端與上述CPU控制單元(4)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述等離子切割機(jī)，其特征在于上述分壓取樣電路單元(51)包括依序串聯(lián)在電路中的分壓電阻R1、分壓電阻R2和分壓電阻R3及并聯(lián)在電路中的濾波電容Cl、分壓電阻R4、穩(wěn)壓ニ極管ZDl和濾波電容C2，其中分壓電阻R1、分壓電阻R2、分壓電阻R3串聯(lián)后，通過分壓電阻Rl的一端連接在檢測電壓輸入插座CN6的第一腳上，在分壓電阻R2與分壓電阻R3之間對地電平加入濾波電容Cl，分壓電阻R4、穩(wěn)壓ニ極管ZDl和濾波電容C2并聯(lián)后接到分壓電阻R3 —端與地電平GND_GaoYa之間，所述分壓取樣電路単元(51)的輸出電壓從分壓電阻R3的兩端取出。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述等離子切割機(jī)，其特征在于上述邏輯比較電路単元(52)包括比較器IClA和比較器IClB及依序串聯(lián)在電路中的分壓電阻R5、分壓電阻R6和分壓電阻R7，其中分壓電阻R5、分壓電阻R6、分壓電阻R7串聯(lián)后接在+12V電源與地電平GND_GaoYa之間，比較器IClA的負(fù)輸入端接至分壓電阻R6與分壓電阻R7之間，比較器IClB的正輸入端接至分壓電阻R5與分壓電阻R6之間，比較器IClA的正輸入端和比較器IClB的負(fù)輸入端與上述分壓取樣電路單元(51)的電路輸出端連接，上述分壓取樣電路單元(51)的電路輸出端與+12V電源之間連接有保護(hù)ニ極管D1，該保護(hù)ニ極管Dl的陽極端與分壓取樣電路單元(51)的電路輸出端連接，在比較器IClA和比較器IClB的正電源與地電平GND_GaoYa之間還連接有去耦電容C3，比較器IClA的輸出端和比較器IClB的輸出端與上述隔離輸出電路單元(53)的電路的正負(fù)輸入端連接，且比較器IClB的輸出端與+12V電源之間連接有上拉電阻R9，比較器IClB的正輸入端與其輸出端之間連接有反饋電阻R8。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述等離子切割機(jī)，其特征在于上述隔離輸出電路單元(53)包括光電耦合器TLP521及連接在光電耦合器TLP521輸出端的上拉電阻RlO和濾波電容C4，其中上拉電阻RlO接至光電耦合器TLP521的集電極輸出端與+5V電源之間，光電耦合器TLP521的發(fā)射極輸出端接至地電平GND_Singal，濾波電容C4接至光電耦合器TLP521的集電極輸出端與地電平GND_Singal之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述等離子切割機(jī)，其特征在于上述電壓閥值設(shè)定為I.6V。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述等離子切割機(jī)，其特征在于上述CPU控制單元(4)電連接有報(bào)警燈(6)。
專利摘要一種等離子切割機(jī)，包括切割槍、CPU控制單元及連接在切割槍和CPU控制單元之間的功率電源和氣泵，所述切割槍與CPU控制單元之間連接有能夠?qū)⒉杉降那懈顦寚娮焐系膬蓚€(gè)電極之間的電壓與設(shè)定的電壓閥值進(jìn)行比較并能夠?qū)⒈容^得出的邏輯電平隔離輸出給CPU控制單元的保護(hù)電路單元。本實(shí)用新型由于采用在切割槍與CPU控制單元之間連接有保護(hù)電路單元，通過該保護(hù)電路單元能夠快速地識別出切割槍噴嘴上的兩個(gè)電極是否存在短路的情況，從而有效地避免了因電極短路而導(dǎo)致電極及其它部件的損壞，這樣既有利于延長等離子切割機(jī)的電極及其它部件的使用壽命，又有利于提高等離子切割機(jī)整機(jī)的安全性能，而且還有利于提高切割質(zhì)量。
文檔編號B23K10/00GK202367340SQ20112048902
公開日2012年8月8日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者杜長福 申請人:廣州亦高電氣設(shè)備有限公司