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：
本發(fā)明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，弧長的波動(dòng)較為劇烈，飛濺較多，熔滴過渡不平穩(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、焊接夾具龐大等問題，本發(fā)明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。
本發(fā)明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)簡單。


圖1是本發(fā)明實(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是本發(fā)明實(shí)施例提供的局域高速協(xié)同單元的電路原理圖； 圖3是本發(fā)明實(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
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
參見圖1，本發(fā)明實(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1、驅(qū)動(dòng)單元2、執(zhí)行機(jī)構(gòu)1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1、PWM 調(diào)制單元2、驅(qū)動(dòng)單元1、驅(qū)動(dòng)單元2、執(zhí)行機(jī)構(gòu)1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1、PWM調(diào)制單元2連接。PWM調(diào)制單元1與驅(qū)動(dòng)單元1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1與執(zhí)行機(jī)構(gòu)1 連接，驅(qū)動(dòng)單元2與執(zhí)行機(jī)構(gòu)2連接。
參見圖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)射極通過電阻R4與三極管Q2的集電極連接，三極管Ql的集電極通過電阻 R3、RP連接電源電壓VCC，三極管Ql的基極通過電阻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的源極通過電阻 R6接電源電壓VCC，M0S管Q3的漏極通過電阻R7接地。MOS管Q3的漏極通過電容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1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1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MV，輸出電壓分別為5V和12V，MV、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PffM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0 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1 ；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，這樣通過控制兩臺(tái)送絲機(jī)的工作狀態(tài)， 使熔滴過渡有個(gè)180度的相位差，獲得兩根焊絲之間完美的溶滴過渡。
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)簡單。
以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(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1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1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1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1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1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。
全文摘要
本發(fā)明公開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。本發(fā)明能夠協(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)簡單。
文檔編號(hào)B23K9/133GK102528226SQ20121004459
公開日2012年7月4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, 王長江, 肖健, 胡立新, 趙磊, 馬志峰 申請(qǐng)人:中國石油天然氣管道局, 中國石油天然氣集團(tuán)公司