專利名稱：大面積復(fù)雜曲面工件表面等離子噴焊的弧壓跟蹤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種大面積復(fù)雜曲面工件表面等離子噴焊的弧壓跟蹤裝置。
背景技術(shù)：
等離子噴焊其鍍層耐磨度高、保證一定的鍍層厚度、鍍層材質(zhì)均勻性好、與基材熔 融度深、并可有效防止熔敷材料的剝離；等離子噴焊過程中需防止焊槍噴嘴遠(yuǎn)離工件而造 成熄弧或焊槍噴嘴碰擊工件而造成焊槍噴嘴大電流燒壞，因此，在對大面積復(fù)雜曲面工件 表面進(jìn)行等離子噴焊時，需要確保焊槍噴嘴與工件表面距離保持恒定范圍內(nèi)。如


圖1所示，通常等離子噴焊焊槍包括一焊槍本體2，焊槍本體2內(nèi)設(shè)置鎢電極1， 焊槍本體2外設(shè)有可通入冷卻水的殼體3，殼體3外設(shè)有保護(hù)罩4，殼體3與保護(hù)罩4間充 入保護(hù)氣，焊槍本體2內(nèi)充以惰性氣體，焊接電源6和維弧電源7的負(fù)極連接鎢電極1，焊接 電源6的正極通過接觸器觸點KM連接工件5，維弧電源7的正極連接焊槍本體2 ；等離子噴 焊在對工件進(jìn)行表面熔敷作業(yè)時，在高強(qiáng)度電場作用下，使惰性氣體(氬氣)產(chǎn)生電離，進(jìn) 而在噴槍本體與工件之間形成高能量等離子弧，從而實現(xiàn)等離子噴焊作業(yè)；等離子弧的電 壓與噴槍本體和工件間的電場具有相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，上述的弧壓同時也反映了噴槍本體與 工件的間距。在大面積復(fù)雜曲面工件表面進(jìn)行等離子噴焊處理時。由于工件表面呈不規(guī)則的復(fù) 雜曲面，且表面面積較大，在對其表面進(jìn)行等離子噴焊時，噴焊槍在工件表面沿X軸和Y軸 行走過程中，需要確保噴焊槍噴嘴與工件表面在Z軸方向的距離保持恒定范圍內(nèi)，這樣才 能保證工件表面熔敷層的噴焊質(zhì)量和設(shè)備安全，而在大面積工件表面的噴焊，必須對噴焊 槍的Z軸行程進(jìn)行自動控制，如果靠調(diào)整工件來保證焊距恒定，這樣效率很低；也可采用三 座標(biāo)軌跡跟蹤方法而進(jìn)行自動控制，以實現(xiàn)X軸、Y軸和Z軸的位移控制，但三座標(biāo)軌跡跟 蹤控制復(fù)雜、成本高。因此必須引用一種可以實現(xiàn)在噴焊過程中確保焊距保持恒定的自動 控制技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種大面積復(fù)雜曲面工件表面等離子噴 焊的弧壓跟蹤裝置，利用本裝置保證了噴焊槍噴嘴與工件表面在z軸方向的距離保持恒定 范圍內(nèi)，提高了噴焊質(zhì)量和效率，避免了設(shè)備故障，降低了設(shè)備成本。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型大面積復(fù)雜曲面工件表面等離子噴焊的弧壓跟 蹤裝置包括焊槍本體、焊槍移動支架、步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)控制器，所述焊槍本體設(shè)于所述 焊槍移動支架上，所述步進(jìn)電機(jī)控制器輸出端連接所述步進(jìn)電機(jī)控制端，所述步進(jìn)電機(jī)輸 出軸連接所述焊槍移動支架，本裝置還包括電壓隔離變換器、模擬輸入卡、目標(biāo)值設(shè)定信號 和弧壓偏差設(shè)定信號，所述電壓隔離變換器輸入端的負(fù)極連接所述焊槍本體，所述電壓隔 離變換器輸入端的正極連接工件，所述電壓隔離變換器輸出端連接所述模擬輸入卡的輸入 端，所述模擬輸入卡的輸出端連接所述步進(jìn)電機(jī)控制器的輸入端，所述目標(biāo)值設(shè)定信號和
3弧壓偏差設(shè)定信號接入所述步進(jìn)電機(jī)控制器的輸入端。為便于電壓隔離變換器與焊槍本體的連接，本裝置還包括一金屬環(huán)，所述金屬環(huán) 套設(shè)于所述焊槍本體上并緊密接觸，所述電壓隔離變換器輸入端的負(fù)極連接所述金屬環(huán)。為防止等離子噴焊起焊時大電流竄入所述電壓隔離變換器造成模塊損壞和跟蹤 失效，本裝置還包括一繼電器，所述繼電器帶有兩個觸點，所述繼電器由等離子噴焊程序控 制，所述兩個觸點分別串聯(lián)于所述電壓隔離變換器正、負(fù)極輸入端與工件和焊槍本體的回 路中。為精確采集等離子噴焊弧電壓信號，所述電壓隔離變換器的輸入阻抗是1 10MQ。由于本實用新型大面積復(fù)雜曲面工件表面等離子噴焊的弧壓跟蹤裝置采用了上 述技術(shù)方案，即電壓隔離變換器輸入端的正、負(fù)端分別連接工件和焊槍本體用于采集等離 子噴焊的弧壓信號，電壓隔離變換器的輸出端通過模擬輸入卡將信號輸入步進(jìn)電機(jī)控制 器，同時在步進(jìn)電機(jī)控制器的輸入端分別接入目標(biāo)值設(shè)定信號和弧壓偏差設(shè)定信號，步進(jìn) 電機(jī)控制器經(jīng)信號處理后驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)帶動焊槍移動支架在大面積復(fù)雜曲面工 件表面移動，以保證焊槍與工件表面為一恒定的所需間距；本裝置保證了噴焊槍噴嘴與工 件表面在Z軸方向的距離保持恒定范圍內(nèi)，提高了噴焊質(zhì)量和效率，避免了設(shè)備故障，降低 了設(shè)備成本。
以下結(jié)合附圖和實施方式對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明
圖1為等離子噴焊焊槍的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本實用新跟蹤裝置的原理框圖，圖3為本實用新跟蹤裝置中金屬環(huán)設(shè)置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖2和圖3所示，本實用新型大面積復(fù)雜曲面工件表面等離子噴焊的弧壓跟蹤 裝置包括焊槍本體2、焊槍移動支架21、步進(jìn)電機(jī)84和步進(jìn)電機(jī)控制器83，所述焊槍本體 2設(shè)于所述焊槍移動支架21上，所述步進(jìn)電機(jī)控制器83輸出端連接所述步進(jìn)電機(jī)84控制 端，所述步進(jìn)電機(jī)84輸出軸連接所述焊槍移動支架21，本裝置還包括電壓隔離變換器81、 模擬輸入卡82、目標(biāo)值設(shè)定信號85和弧壓偏差設(shè)定信號86，所述電壓隔離變換器81輸入 端的負(fù)極連接所述焊槍本體2，所述電壓隔離變換器81輸入端的正極連接工件5，所述電壓 隔離變換器81輸出端連接所述模擬輸入卡82的輸入端，所述模擬輸入卡82的輸出端連接 所述步進(jìn)電機(jī)控制器83的輸入端，所述目標(biāo)值設(shè)定信號85和弧壓偏差設(shè)定信號86接入所 述步進(jìn)電機(jī)控制器83的輸入端。為便于電壓隔離變換器81與焊槍本體2的連接，本裝置還包括一金屬環(huán)9，所述金 屬環(huán)9套設(shè)于所述焊槍本體2上并緊密接觸，所述電壓隔離變換器81輸入端的負(fù)極連接所 述金屬環(huán)9以保證連接的可靠性。為防止等離子噴焊起焊時大電流竄入所述電壓隔離變換器81造成模塊損壞和跟 蹤失效，本裝置還包括一繼電器，所述繼電器帶有兩個觸點J，所述繼電器由等離子噴焊程序控制，所述兩個觸點J分別串聯(lián)于所述電壓隔離變換器81正、負(fù)極輸入端與工件5和焊 槍本體2的回路中；當(dāng)?shù)入x子噴焊的主弧電流建立> 10ms時，控制程序觸發(fā)繼電器，其觸點 J閉合，電壓隔離變換器81開始采集弧壓信號。為精確采集等離子噴焊弧電壓信號，所述電壓隔離變換器81的輸入阻抗是1 10MQ。本實用新型大面積復(fù)雜曲面工件表面等離子噴焊的弧壓跟蹤裝置的電壓隔離變 換器輸入端的正、負(fù)端分別連接工件和焊槍本體用于采集等離子噴焊過程中工件與焊槍本 體間產(chǎn)生的弧壓信號，電壓隔離變換器采集的弧壓信號通過模擬輸入卡將信號輸入步進(jìn)電 機(jī)控制器，同時在步進(jìn)電機(jī)控制器的輸入端分別接入目標(biāo)值設(shè)定信號和弧壓偏差設(shè)定信 號，步進(jìn)電機(jī)控制器將弧壓信號與目標(biāo)值設(shè)定信號比較后驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)帶動焊 槍移動支架在大面積復(fù)雜曲面工件表面移動，以保證焊槍與工件表面為一恒定的所需間 距，弧壓偏差設(shè)定信號用于調(diào)整系統(tǒng)誤差。
權(quán)利要求一種大面積復(fù)雜曲面工件表面等離子噴焊的弧壓跟蹤裝置，包括焊槍本體、焊槍移動支架、步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)控制器，所述焊槍本體設(shè)于所述焊槍移動支架上，所述步進(jìn)電機(jī)控制器輸出端連接所述步進(jìn)電機(jī)控制端，所述步進(jìn)電機(jī)輸出軸連接所述焊槍移動支架，其特征在于還包括電壓隔離變換器、模擬輸入卡、目標(biāo)值設(shè)定信號和弧壓偏差設(shè)定信號，所述電壓隔離變換器輸入端的負(fù)極連接所述焊槍本體，所述電壓隔離變換器輸入端的正極連接工件，所述電壓隔離變換器輸出端連接所述模擬輸入卡的輸入端，所述模擬輸入卡的輸出端連接所述步進(jìn)電機(jī)控制器的輸入端，所述目標(biāo)值設(shè)定信號和弧壓偏差設(shè)定信號接入所述步進(jìn)電機(jī)控制器的輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大面積復(fù)雜曲面工件表面等離子噴焊的弧壓跟蹤裝置，其特 征在于本裝置還包括一金屬環(huán)，所述金屬環(huán)套設(shè)于所述焊槍本體上并緊密接觸，所述電壓 隔離變換器輸入端的負(fù)極連接所述金屬環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大面積復(fù)雜曲面工件表面等離子噴焊的弧壓跟蹤裝置，其特 征在于本裝置還包括一繼電器，所述繼電器帶有兩個觸點，所述繼電器由等離子噴焊程序 控制，所述兩個觸點分別串聯(lián)于所述電壓隔離變換器正、負(fù)極輸入端與工件和焊槍本體的 回路中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大面積復(fù)雜曲面工件表面等離子噴焊的弧壓跟蹤裝置，其特 征在于所述電壓隔離變換器的輸入阻抗是1 10MQ。
專利摘要本實用新型公開了一種大面積復(fù)雜曲面工件表面等離子噴焊的弧壓跟蹤裝置，其將電壓隔離變換器輸入端的正、負(fù)端分別連接工件和焊槍本體用于采集等離子噴焊的弧壓信號，電壓隔離變換器的輸出端通過模擬輸入卡將信號輸入步進(jìn)電機(jī)控制器，同時在步進(jìn)電機(jī)控制器的輸入端分別接入目標(biāo)值設(shè)定信號和弧壓偏差設(shè)定信號，步進(jìn)電機(jī)控制器經(jīng)信號處理后驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)帶動焊槍移動支架在大面積復(fù)雜曲面工件表面移動，以保證焊槍與工件表面為一恒定的所需間距；本裝置保證了噴焊槍噴嘴與工件表面在Z軸方向的距離保持恒定范圍內(nèi)，提高了噴焊質(zhì)量和效率，避免了設(shè)備故障，降低了設(shè)備成本。
文檔編號C23C4/12GK201581123SQ20092020930
公開日2010年9月15日 申請日期2009年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月7日
發(fā)明者林申銘, 毛惠律, 程本俊 申請人:上海寶鋼設(shè)備檢修有限公司