專利名稱：一種數(shù)控等離子切割槍自動調(diào)節(jié)方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種切割槍自動調(diào)節(jié)方法，尤其涉及一種數(shù)控等離子的切割槍 自動調(diào)節(jié)方法。
背景技術(shù)：
等離子電弧是一種高能量密度的壓縮電弧，它以壓縮氣體為工作介質(zhì)，通 過被壓縮氣體電離形成高溫高速的等離子電弧將金屬熔化并形成光潔的切口。 從切割角度希望切割槍與工件距離越近越好，同時又要保證切割槍不碰到工件。 而等離子電弧又具有電阻抗作用，其阻抗在板材厚度和切割槍及其他切割工藝 參數(shù)確定情況下，主要隨著切割槍與工件距離變化而變化。這種變化影響電弧 的電流和電壓，反過來說，電弧的電流和電壓變化影響了電弧的有效切割厚度。
而在實際切割過程中，由于板材不可避免的會有變形，使得切割可以概括 為上坡切割和下坡切割，為了保證切割質(zhì)量，切割;險必須上下調(diào)整以穩(wěn)定電弧 在正常值范圍內(nèi)切割。
數(shù)控等離子切割以其切割速度快、工件變形小、切割精度好等優(yōu)點，廣泛地 用于中薄金屬板材自動化切割.而在切割過程中等離子切割槍與工件的高度距 離控制很重要，其不僅造成等離子電弧參數(shù)(tJ， I)的變化，而且直接影響切割質(zhì) 量.目前國內(nèi)數(shù)控等離子切割高度控制一般由模擬電路實現(xiàn)，雖然其電路簡單、 成本低，但也存在控制精度低，控制高度范圍波動大，經(jīng)常需要手動調(diào)節(jié)的缺 點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種切割槍自動調(diào)節(jié)方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中控制精度 低、控制范圍波動大的缺點。
為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案 一種切割槍自動調(diào)節(jié)方法，包括如下步驟采集電弧電壓變化量送入單片機，并與切割電源有效隔離； 單片機自動生成最佳切割電弧的電壓值，并計算出切割上位控制電壓Ul 、 切割下位控制電壓U2、采樣電壓信號U3;
當U1〉U3〉U2,切割槍不調(diào)整；當UKU3,切割槍下降；當U2〉U3,切割槍上升。
進一步的，采用帶方向控制的脈沖寬度調(diào)速電路采集電弧電壓變化量。 進一步的，所述最佳電壓值由單片機在正常切割的初始1 2秒內(nèi)采樣平均 計算確定。
本發(fā)明大大減輕了現(xiàn)場操作工人的勞動強度，提高了切割質(zhì)量.本發(fā)明控制 精度好，特別是能根據(jù)現(xiàn)場條件自動生成切割高度控制域，實現(xiàn)了等離子電弧切 割最佳域的控制，具有很高的實用價值.


圖l是本發(fā)明較佳實施例示意圖。 圖2是本發(fā)明h的控制域原理圖。 圖3是本發(fā)明裝置中驅(qū)動電路模塊的示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述 一種切割槍自動調(diào)節(jié)方法，包括如下步驟
1) 采集電弧電壓變化量送入單片機，并與切割電源有效隔離；
2) 單片機自動生成最佳切割電弧的電壓值，并計算出切割上位控制電壓 Ul、切割下位控制電壓U2、采樣電壓信號U3;
3 )當U1〉U3〉U2,切割槍不調(diào)整；當UKU3，切割槍下降；當U2〉U3，切割槍 上升。
所迷步驟1采用帶方向控制的脈沖寬度調(diào)速電路采集電弧電壓變化量。 所述步驟2中的最佳電壓值由單片機在正常切割的初始1 2秒內(nèi)采樣平均 計算確定。
電弧變化允許范圍域的設計,直接反映了所設計的自動調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的靈敏度和精度.范圍太小,靈敏度過高,在切割過程中會造成切割槍頻繁調(diào)整；范圍域 太大，則切割槍調(diào)節(jié)會過于遲鈍，切割槍容易碰到切割工件或遠離切割工件.由 5-入+ h + l可知，切割中入、1是一定的,那么h的變化取決于電弧變化.在本發(fā) 明裝置中是取電弧電壓采樣,它的控制域精度直接影響著本控制系統(tǒng)精度.
如圖1所示，U0附近的一*卜區(qū)域(U0+ 5 U ， U0- 5 U)為切割最佳域?qū)?上下電弧電壓值，當調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)^f企測到電弧電壓Ui > U0+5U時,啟動切割頭 電機下調(diào)切割槍，電機的轉(zhuǎn)速由n = Ui -( U0+ 5U)的大小來改變;反之,當Ui < UO- 5 U時,上調(diào)切割槍，電機的轉(zhuǎn)速由n =( UO- 5 U)-Ui的大小來改變,直至U0+ 5U>Ui>U0-5U.值得注意的是由公式(l)可知，在切割速度不變情況下,該最 佳電壓值UO受切割槍與工件距離、電網(wǎng)波動及噴嘴加工誤差等影響,在每次引 弧切割過程中UO會有所變化,因此，UO的值由單片機在正常切割的初始1~2 秒內(nèi)采樣平均計算確定。
在等離子切割電源上用分壓電路取得電壓變化量,經(jīng)電壓信號處理、光電隔 離后送入單片機，當單片機接收到切割機PC主機起弧的成功正常切割信號后, 采樣初始切割的多個電壓數(shù)據(jù)平均后作為最佳電壓值t/0，根據(jù)工藝事先設好5 ￡/，由單片機自動生成控制域，其切割上位控制電壓"上=[/0+ 5t/，下位控制電 壓￡/下="0-5 t/.而后的釆樣電壓信號W為控制信號，當"下< t/i< "上,則說 明實時切割機頭合適，不須調(diào)整;當t//> "上時,切割槍需要下降，其下降速度由5 = W -C/上值的大小控制；當t// < C/下時，切割槍需要上升,其上升速度由5= t/下
值的大小控制.
如圖3所示，用D8255并行口的PB為輸出口， PB1和PBO作控制位，當 PB 口輸出0 2 H時，74LS125四總線緩沖器的4#三態(tài)門打開，使K4閉合，同 理,2#三態(tài)門輸出"0，，， 使尸三態(tài)門也打開，所以開關(guān)晶體管K1導通，即，K1閉 合.晶體管開關(guān)K1和K4分別驅(qū)動兩個達林頓功放管，電機正轉(zhuǎn),反之，當PB 口 輸出01H時，K2和K3閉合，電機反轉(zhuǎn)，緩沖器7 4 L S 1 2 5控制端連接的 原因是保證誤碼時不使電源短路.
由于該裝置在數(shù)控等離子切割機上，所受到的干擾是多方面的.主要是電網(wǎng) 干擾、切割電源干擾、外部環(huán)境干擾和整個系統(tǒng)內(nèi)的有源或無源干擾.因此,在 系統(tǒng)設計中采取必要的抗干擾措施。1) 電源配置:采用隔離變壓器以減少初、次級線圈間耦合電容，提高其抗共才莫 干擾;采用低通濾波器濾去高于市電基波的高次諧波以改善電源波形;釆用開關(guān) 一體化電源對不同的部分分開供電.
2) 信號通道抗干擾措施:所有輸入、輸出接口均采用光電耦合電路，以阻止來 自信號通道的干擾,并使計算機電源和接口電源與地分開.
3) 地線設計和去耦合電容的配制由于數(shù)控等離子切割機有系統(tǒng)地、機殼地 (大地)、數(shù)字地(邏輯地)和模擬地等，對此,應使這些地線分開接，并盡量加大接 地線接地面積.同時,在主機印刷電路板的各個關(guān)4建部位配置去耦合電容.
4) 由于等離子切割在起弧過程中,電源對電網(wǎng)具有較大沖擊，且高頻電磁千擾 很強，因此,在起弧階段系統(tǒng)采樣電路必需與切割電源斷開，系統(tǒng)只有在起弧過后 且正常切割時才能自動投入工作.
上述實施例是提供給本領域普通技術(shù)人員來實現(xiàn)或使用本發(fā)明的，本領域 普通技術(shù)人員可在不脫離本發(fā)明的情況下，對上述實施例做出種種修改或變化， 因而本發(fā)明的保護范圍并不被上述實施例所限，而應該是符合權(quán)利要求書提到 的創(chuàng)新性特征的最大范圍。
權(quán)利要求
1、一種切割槍自動調(diào)節(jié)方法，其特征在于包括如下步驟1)采集電弧電壓變化量送入單片機，并與切割電源有效隔離；2)單片機自動生成最佳切割電弧的電壓值，并計算出切割上位控制電壓U1、切割下位控制電壓U2、采樣電壓信號U3；3)當U1>U3>U2，切割槍不調(diào)整；當U1<U3，切割槍下降；當U2>U3，切割槍上升。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種切割槍自動調(diào)節(jié)方法，其特征在于所述步 驟1采用帶方向控制的脈沖寬度調(diào)速電路采集電弧電壓變化量。
3、 如權(quán)利要求1所述的一種切割槍自動調(diào)節(jié)方法，其特征在于所述步 驟2中的最佳電壓值由單片機在正常切割的初始1 2秒內(nèi)采樣平均計 算確定。
全文摘要
一種切割槍自動調(diào)節(jié)方法，其特征在于包括如下步驟采集電弧電壓變化量送入單片機，并與切割電源有效隔離；單片機自動生成最佳切割電弧的電壓值，并計算出切割上位控制電壓U1、切割下位控制電壓U2、采樣電壓信號U3；當U1＞U3＞U2，切割槍不調(diào)整；當U1＜U3，切割槍下降；當U2＞U3，切割槍上升。本發(fā)明大大減輕了現(xiàn)場操作工人的勞動強度，提高了切割質(zhì)量。本發(fā)明控制精度好，特別是能根據(jù)現(xiàn)場條件自動生成切割高度控制域，實現(xiàn)了等離子電弧切割最佳域的控制。
文檔編號G05B19/18GK101477352SQ200810203838
公開日2009年7月8日 申請日期2008年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月2日
發(fā)明者朱金老 申請人:上海滬工電焊機制造有限公司