CN114273752B - 适用于逆变手工焊机的热引弧控制方法和焊机 - Google Patents

Abstract

本发明属于焊机技术领域，尤其涉及一种适用于逆变手工焊机的热引弧控制方法和焊机，热引弧控制方法先控制电源电路产生一个持续时间短的大引弧电流用于引弧，保证引弧成功，然后，控制引弧电流下降至维弧电流并持续第三预设时长，以此把控维持电弧所需能量，避免出现因能量不足出现断弧的问题，保证引弧的成功率，然后再控制维弧电流下降至焊接工作电流，实现正常焊接，保证了焊机的有效焊接。

Description

适用于逆变手工焊机的热引弧控制方法和焊机

技术领域

本发明属于焊机技术领域，尤其涉及一种适用于逆变手工焊机的热引弧控制方法和焊机。

背景技术

逆变焊机是八十年代新兴的弧焊电源，以其高效、节能、容易实现自动化而得到广泛的应用。

其中，焊机的常见引弧方式为在焊接初始阶段加一个大热引弧电流，然后逐渐下降至焊接电流，该引弧方式优势在于热引弧电流大，但持续时间短不容易控制，引弧后电流迅速下降，容易导致引弧后能量不足出现断弧。

因此，传统的热引弧技术方案中存在容易断弧的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于逆变手工焊机的热引弧控制方法，旨在解决传统的热引弧存在容易断弧的问题。

本发明实施例的第一方面提出了一种适用于逆变手工焊机的热引弧控制方法，所述逆变手工焊机包括焊机夹具和与焊机夹具连接并输出可调驱动电流的电源电路，所述适用于逆变手工焊机的热引弧控制方法包括：

所述适用于逆变手工焊机的热引弧控制方法包括：

在初始检测到所述电源电路的输出电流时，控制所述输出电流上升至引弧电流并维持第一预设时长；

在第一预设时长后控制所述引弧电流在第二预设时长内下降至维弧电流并维持第三预设时长；

在所述第三预设时长后控制所述维弧电流在第四预设时长内下降至焊接工作电流，其中，所述第三预设时长大于所述第二预设时长且大于所述第四预设时长，所述第一预设时长小于所述第二预设时长且小于所述第四预设时长。

在一个实施例中，所述适用于逆变手工焊机的热引弧控制方法还包括：

在所述第二预设时长、所述第三预设时长和所述第四预设时长以及焊接工作电流的输出时长中任一时长内检测到所述输出电流小于临界断弧电流时，控制所述输出电流重新上升至引弧电流，并进行所述引弧电流、所述维弧电流和所述焊接工作电流的相应变化控制。

在一个实施例中，所述引弧电流在第二预设时长内以固定速率下降至维弧电流。

在一个实施例中，所述维弧电流在第四预设时长内以固定速率下降至维弧电流。

本发明实施例的第二方面提出了一种焊机驱动电路，包括：

电源电路，所述电源电路的电源输入端用于输入交流电源，所述电源电路的电源输出端与焊机夹具连接并输出可调驱动电流；

第一采样电路，所述第一采样电路的采样端与所述电源电路的电源输出端连接并输出表征所述电源电路的输出电流大小的电流采样信号；

与所述电源电路和所述第一采样电路分别连接的控制电路；

与所述电源电路和所述第一采样电路分别连接的控制电路，所述控制电路包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述适用于逆变手工焊机的热引弧控制方法的步骤。

在一个实施例中，所述电源电路包括：

第一整流滤波电路，所述第一整流滤波电路，用于将输入的交流电源转换为高压直流电源；

与所述第一整流滤波电路和所述控制电路分别连接的逆变电路，所述逆变电路受所述控制电路输出的逆变控制信号触发并将所述高压直流电源转换为可调高压交流电源；

与所述逆变电路的电源输出端连接的变压器，所述变压器用于将所述可调高压交流电源转换为低压交流电源；

与所述变压器连接的第二整流滤波电路，所述第二整流滤波电路用于将所述低压交流电源转换为低压直流电源。

在一个实施例中，所述第二整流滤波电路包括依次连接的二极管整流电路和电感滤波电路，所述电源电路还包括与所述电感滤波电路连接的吸收电路；

所述吸收电路，用于吸收所述电感滤波电路中产生的能量。

在一个实施例中，所述焊机驱动电路还包括第二采样电路，所述第二采样电路分别与所述电源电路的电源输入端和所述控制电路连接；

所述第二采样电路，用于采样所述电源电路的输入电源并输出表征所述电源电路的输入电压的电压采样信号。

本发明实施例的第三方面提出了一种焊机，包括焊机夹具和如上所述的焊机驱动电路。

在一个实施例中，所述逆变手工焊机还包括显示面板，所述显示面板与所述焊机驱动电路的控制电路对应连接；

所述显示面板，用于显示所述逆变手工焊机的工作参数。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：上述的热引弧控制方法先控制电源电路产生一个持续时间短的大引弧电流用于引弧，保证引弧成功，然后，控制引弧电流下降至维弧电流并持续第三预设时长，以此把控维持电弧所需能量，避免出现因能量不足出现断弧的问题，保证引弧的成功率，然后再控制维弧电流下降至焊接工作电流，实现正常焊接，保证了焊机的有效焊接。

附图说明

图1为本发明实施例提供的适用于逆变手工焊机的热引弧控制方法的第一种流程示意图；

图2为本发明实施例提供的适用于逆变手工焊机的热引弧控制方法的电流曲线示意图；

图3为本发明实施例提供的适用于逆变手工焊机的热引弧控制方法的第二种流程示意图；

图4为本发明实施例提供的焊机驱动电路的第一种结构示意图；

图5为本发明实施例提供的焊机驱动电路的第二种结构示意图；

图6为本发明实施例提供的焊机驱动电路的第三种结构示意图；

图7为本发明实施例提供的焊机驱动电路的第四种结构示意图；

图8是本发明实施例提供的逆变手工焊机的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本发明实施例的第一方面提出了一种适用于逆变手工焊机的热引弧控制方法，适用于逆变手工焊机。

其中，如图4所示，逆变手工焊机包括焊机夹具200和与焊机夹具200连接并输出可调驱动电流的电源电路10，焊机夹具200用于固定夹持焊接材料，例如焊机钳与焊条，电源电路10的电源输入端用于输入交流电源AC，例如市电220V，电源电路10的电源输出端与焊机夹具200连接并输出可调驱动电流，焊机夹具200将驱动电流的能量转换成焊接热，并不断送进焊接材料，随着焊接材料的熔化，手动向下送进焊接材料，并向前移动形成焊缝，在焊接时焊接材料的触头和金属体的接触处的接触电阻最大，该部位产生的电热最多，焊接材料熔点较低受热熔化，熔化后的焊接材料沾合在被焊物体上后经过冷却，粘合焊接对象。

其中，在正式切换至焊接工作电流I3前需要进行热引弧，为了保证电弧可靠引弧，提出了热引弧控制方法，如图1所示，本实施例中，热引弧控制方法包括如下步骤：

S10、在初始检测到电源电路10的输出电流时，控制输出电流上升至引弧电流I1并维持第一预设时长T1；

S20、在第一预设时长T1后控制引弧电流I1在第二预设时长T2内下降至维弧电流I2并维持第三预设时长T3；

步骤S30、在第三预设时长T3后控制维弧电流I2在第四预设时长T4内下降至焊接工作电流I3，其中，第三预设时长T3大于第二预设时长T2且大于第四预设时长T4，第一预设时长T1小于第二预设时长T2且小于第四预设时长T4。

参考图2所示，本实施例中，工作人员开始焊接并开启焊机时，电源电路10启动并输出驱动电流，控制单元实时检测电源电路10的输出状态，在检测到到初始输出的一个小电流时，确定当前焊机开机，此时，控制单元控制电源电路10的输出电流上升至大电流的引弧电流I1，实现大电流引弧，保证可靠引弧，引弧成功后开始计时，引弧电流I1维持较短的第一预设时长T1，避免过高能量导致产生较多的焊接飞溅的问题，提高引弧可靠性。

在第一预设时长T1后，控制单元控制电源电路10的输出电流在第二预设时长T2内下降至维弧电流I2，其中，第二预设时长T2大于第一预设时长T1，避免出现过快下降导致引弧后能量不足出现断弧的问题，同时，为了避免维弧时间过短导致能量不足出现断弧的问题，维弧电流I2维持第三预设时长T3，从而把控维持电弧所需的能量，保证引弧的成功率。

成功引弧和维弧后，控制单元控制电源电路10的输出电流在第四预设时长T4内下降至焊接工作电流I3，其中，第四预设时长T4大于第一预设时长T1且小于第三预设时长T3，避免过快下降导致引弧后能量不足出现断弧的问题以及过慢下降导致焊接效率低的问题，当输出电流下降至焊接工作电流I3后，焊机投入焊接工作，实现正常焊接，保证了焊机的有效焊接。

其中，引弧电流I1下降至维弧电流I2的电流下降曲线，以及维弧电流I2至焊接工作电流I3的电流下降曲线可呈固定斜率变化，或者呈变化斜率变化，即引弧电流I1至维弧电流I2的下降速度可呈固定速率下降，或者呈变化速率下降，为了避免第二预设时长T2内和第四预设时长T4内各时间点的电流变化不一致导致断弧问题，可选地，引弧电流I1在第二预设时长T2内以固定速率下降至维弧电流I2，以及，维弧电流I2在第四预设时长T4内以固定速率下降至维弧电流I2，从而使得下降速率稳定，提高引弧可靠性。

可以理解的是，第一预设时长T1、第二预设时长T2、第三预设时长T3和第四预设时长T4可根据引弧、维弧的时间要求对应设置，具体时长不做限制例如可分别为100ms、400ms、1500ms、500ms，具体参数可通过实际操作中进行检测计时获取。

进一步地，为了使得引弧工作具有自检重启功能，如图3所示，在一个实施例中，适用于逆变手工焊机的热引弧控制方法还包括如下步骤：

S40、在第二预设时长T2、第三预设时长T3和第四预设时长T4以及焊接工作电流I3的输出时长T5中任一时长内检测到输出电流小于临界断弧电流I4时，控制输出电流重新上升至引弧电流I1，并进行引弧电流I1、维弧电流I2和焊接工作电流I3的相应变化控制。

本实施例中，控制单元还实时监测维弧电流I2、引弧电流I1和焊接工作电流I3的电流大小，以及下降过程中的电流大小，当监测到任一时间段内出现小于临界断弧电流I4时，控制电源电路10重新启动，并再次进如上步骤S10～S30中引弧、维弧和焊接工作，提高引弧可靠性。

其中，临界断弧电流的大小同样可根据实际操作进行检测获取，具体大小不做限定。

对应上述热引弧控制方法，本发明实施例的第二方面提出了一种焊机驱动电路100，包括：

电源电路10，电源电路10的电源输入端用于输入交流电源AC，电源电路10的电源输出端与焊机夹具200连接并输出可调驱动电流；

第一采样电路20，第一采样电路20的采样端与电源电路10的电源输出端连接并输出表征电源电路10的输出电流大小的电流采样信号；

与电源电路10和第一采样电路20分别连接的控制电路30；

与电源电路10和第一采样电路20分别连接的控制电路30，控制电路30包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上所述适用于逆变手工焊机的热引弧控制方法的步骤。

本实施例中，控制电路30通过第一采样电路20获取电源电路10的输出电流并完成上述控制单元工作。

即在电源电路10启动并输出驱动电流时，控制电路30实时检测电源电路10的输出状态，在检测到到初始输出的一个小电流时，确定当前焊机开机，此时，控制电路30控制电源电路10的输出电流上升至大电流的引弧电流I1，实现大电流引弧，保证可靠引弧，引弧成功后开始计时，引弧电流I1维持较短的第一预设时长T1，避免过高能量导致产生较多的焊接飞溅的问题，提高引弧可靠性。

在第一预设时长T1后，控制电路30控制电源电路10的输出电流在第二预设时长T2内下降至维弧电流I2，其中，第二预设时长T2大于第一预设时长T1，避免出现过快下降导致引弧后能量不足出现断弧的问题，同时，为了避免维弧时间过短导致能量不足出现断弧的问题，维弧电流I2维持第三预设时长T3，从而把控维持电弧所需的能量，保证引弧的成功率。

成功引弧和维弧后，控制电路30控制电源电路10的输出电流在第四预设时长T4内下降至焊接工作电流I3，其中，第四预设时长T4大于第一预设时长T1且小于第三预设时长T3，避免过快下降导致引弧后能量不足出现断弧的问题以及过慢下降导致焊接效率低的问题，当输出电流下降至焊接工作电流I3后，焊机投入焊接工作，实现正常焊接，保证了焊机的有效焊接。

其中，引弧电流I1下降至维弧电流I2的电流下降曲线，以及维弧电流I2至焊接工作电流I3的电流下降曲线可呈固定斜率变化，或者呈变化斜率变化，即引弧电流I1至维弧电流I2的下降速度可呈固定速率下降，或者呈变化速率下降，为了避免第二预设时长T2内和第四预设时长T4内各时间点的电流变化不一致导致断弧问题，可选地，引弧电流I1在第二预设时长T2内以固定速率下降至维弧电流I2，以及，维弧电流I2在第四预设时长T4内以固定速率下降至维弧电流I2，从而保证下降速率稳定，提高引弧可靠性。

可以理解的是，第一预设时长T1、第二预设时长T2、第三预设时长T3和第四预设时长T4可根据引弧、维弧的时间要求对应设置，具体时长不做限制例如可分别为100ms、400ms、1500ms、500ms，具体参数可通过实际操作中进行检测计时获取。

以及，为了使得引弧工作具有自检重启功能，控制电路30还实时监测维弧电流I2、引弧电流I1和焊接工作电流I3的电流大小，以及下降过程中的电流大小，当监测到任一时间段内出现小于临界断弧电流I4时，控制电源电路10重新启动，并再次进如上步骤S10～S30中引弧、维弧和焊接工作，提高引弧可靠性。

其中，电源电路10实现交流电源AC至低压大电流的直流电源的电源转换，可包括对应的整流逆变电路，如图4所示，在一个实施例中，电源电路10包括：

第一整流滤波电路11，第一整流滤波电路11，用于将输入的交流电源AC转换为高压直流电源；

与第一整流滤波电路11和控制电路30分别连接的逆变电路12，逆变电路12受控制电路30输出的逆变控制信号触发并将高压直流电源转换为可调高压交流电源；

与逆变电路12的电源输出端连接的变压器13，变压器13用于将可调高压交流电源转换为低压交流电源；

与变压器13连接的第二整流滤波电路14，第二整流滤波电路14用于将低压交流电源转换为低压直流电源。

其中，第一整流滤波电路11和第二整流滤波电路14可采用半波整流电路或者全波整流电路，逆变电路12可采用全桥逆变电路12或者半桥逆变电路12，变压器13实现高低压转换，变压器13的初级线圈与逆变电路12连接，变压器13的次级线圈与第二整流滤波电路14连接，变压器13的初级线圈和次级线圈的匝数比可根据降压等级对应设置，在此不做具体限制。

第一采样电路20可包括电流采样电路和/或电压采样电路，对应地，电流采样电路和电压采样电路可采用对应的互感器、采样电阻等结构，具体结构不限。

控制电路30可采用对应的控制器，还可包括对应的信号转换电路，具体结构不限，可选地，控制电路30包括逆变驱动电路和控制器，逆变驱动电路分别与控制电路30和逆变电路12连接，并受控制电路30输出的逆变控制信号转换为逆变驱动信号输出至逆变电路12，其中，控制电路30输出的逆变控制信号可为电流调节信号，逆变驱动电路将电流调节信号转换为两路或者四路的PWM控制信号至逆变电路12，控制逆变电路12实现逆变转换，其中，逆变驱动电路根据逆变电路12的结构对应设置，逆变电路12可为IGBT逆变电路12，或者其他逆变电路12，具体结构不限。

可选地，第二整流滤波电路14包括依次连接的二极管整流电路和电感滤波电路，为了对电感滤波电路中电感中产生的能量进行吸收，减少能量累积，如图6所示，电源电路10还包括与电感滤波电路连接的吸收电路15，吸收电路15，用于吸收电感滤波电路中产生的能量。

其中，吸收电路15可包括对应的储能电路和/或泄放电路等，具体电路不限，例如吸收电路15包括储能电路和泄放电路，泄放电路在储能电路中吸收的电量达到一定电量时进行能量泄放，实现电能吸收、泄放工作，可提高了焊机驱动电路100的输出安全性和可靠性。

同时，为了实现对电源电路10的输入状态监测，判断电源电路10的输入端是否出现过压、欠压等问题，如图7所示，在一个实施例中，焊机驱动电路100还包括第二采样电路40，第二采样电路40分别与电源电路10的电源输入端和控制电路30连接；

第二采样电路40，用于采样电源电路10的输入电源并输出表征电源电路10的输入电压的电压采样信号，控制电路30根据电压采样电路实时监测电源电路10的输入状态，并在断电时及时完成各功能模块的关机工作，以及各工作参数的存储等工作。

本发明还提出一种焊机，如图8所示，该焊机包括焊机夹具200和焊机驱动电路100，该焊机驱动电路100的具体结构参照上述实施例，由于本焊机采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

请继续参阅图8，在一个实施例中，焊机还包括显示面板300，显示面板300与焊机驱动电路100的控制电路30对应连接，显示面板300用于显示焊机的工作参数，例如引弧电流I1大小、维弧电流I2大小、焊接工作电流I3大小以及各电流的持续时间等参数，显示面板300可为触控显示面板300，或者LED显示面板300，具体结构不限。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于逆变手工焊机的热引弧控制方法，所述逆变手工焊机包括焊机夹具和与焊机夹具连接并输出可调驱动电流的电源电路，其特征在于，所述适用于逆变手工焊机的热引弧控制方法包括：

在初始检测到所述电源电路的输出电流时，控制所述输出电流上升至引弧电流并维持第一预设时长；

在第一预设时长后控制所述引弧电流在第二预设时长内下降至维弧电流并维持第三预设时长；

在所述第三预设时长后控制所述维弧电流在第四预设时长内下降至焊接工作电流，其中，所述第三预设时长大于所述第二预设时长且大于所述第四预设时长，所述第一预设时长小于所述第二预设时长且小于所述第四预设时长。

2.如权利要求1所述的适用于逆变手工焊机的热引弧控制方法，其特征在于，所述适用于逆变手工焊机的热引弧控制方法还包括：

在所述第二预设时长、所述第三预设时长和所述第四预设时长以及焊接工作电流的输出时长中任一时长内检测到所述输出电流小于临界断弧电流时，控制所述输出电流重新上升至引弧电流，并进行所述引弧电流、所述维弧电流和所述焊接工作电流的相应变化控制。

3.如权利要求1所述的适用于逆变手工焊机的热引弧控制方法，其特征在于，所述引弧电流在第二预设时长内以固定速率下降至维弧电流。

4.如权利要求1所述的适用于逆变手工焊机的热引弧控制方法，其特征在于，所述维弧电流在第四预设时长内以固定速率下降至维弧电流。

5.一种焊机驱动电路，其特征在于，包括：

电源电路，所述电源电路的电源输入端用于输入交流电源，所述电源电路的电源输出端与焊机夹具连接并输出可调驱动电流；

第一采样电路，所述第一采样电路的采样端与所述电源电路的电源输出端连接并输出表征所述电源电路的输出电流大小的电流采样信号；

与所述电源电路和所述第一采样电路分别连接的控制电路，所述控制电路包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述适用于逆变手工焊机的热引弧控制方法的步骤。

6.如权利要求5所述的焊机驱动电路，其特征在于，所述电源电路包括：

第一整流滤波电路，所述第一整流滤波电路，用于将输入的交流电源转换为高压直流电源；

与所述第一整流滤波电路和所述控制电路分别连接的逆变电路，所述逆变电路受所述控制电路输出的逆变控制信号触发并将所述高压直流电源转换为可调高压交流电源；

与所述逆变电路的电源输出端连接的变压器，所述变压器用于将所述可调高压交流电源转换为低压交流电源；

与所述变压器连接的第二整流滤波电路，所述第二整流滤波电路用于将所述低压交流电源转换为低压直流电源。

7.如权利要求6所述的焊机驱动电路，其特征在于，所述第二整流滤波电路包括依次连接的二极管整流电路和电感滤波电路，所述电源电路还包括与所述电感滤波电路连接的吸收电路；

所述吸收电路，用于吸收所述电感滤波电路中产生的能量。

8.如权利要求5所述的焊机驱动电路，其特征在于，所述逆变手工焊机驱动电路还包括第二采样电路，所述第二采样电路分别与所述电源电路的电源输入端和所述控制电路连接；

所述第二采样电路，用于采样所述电源电路的输入电源并输出表征所述电源电路的输入电压的电压采样信号。

9.一种逆变手工焊机，其特征在于，包括焊机夹具和如权利要求5～8任一项所述的焊机驱动电路。

10.如权利要求9所述的逆变手工焊机，其特征在于，所述逆变手工焊机还包括显示面板，所述显示面板与所述逆变手工焊机驱动电路的控制电路对应连接；

所述显示面板，用于显示所述逆变手工焊机的工作参数。

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