第四章 电弧焊自动控制基础——【《熔焊方法及设备(第2版)》王宗杰】

下三种：
• (1)行程转换 即按预定的空间距离进行程序转换。常用于全位置 环缝焊时的过程参数的分段转换、环缝焊到终点时自动停止、焊 枪自动返回等。常用行程开关来实现。
• (2)时间转换 即按预定的时间间隔进行程序转换。例如，保护气
提前给送和滞后停止、焊丝返烧熄弧等即属此类。可以使用延时 继电器或延时电路来实现。
• (3)条件转换 即以系统达到某种特定状态（如电弧引燃、熄灭、 焊枪达到某个位置等 ）为条件所进行的程序转换。可以使用电弧 电压继电器、电流继电器或磁电、光电半导体传感器等来实现。
•2.程序自动控制的实现方法
•
(1) 继电器程序控制 其由按钮、开关、继
电器、接触器和电磁气阀等元件按一定逻辑条
件组合而成，是电弧焊设备常用的方法。基本
图4-２继电器控制电路组合 ａ)“或”组合 ｂ)“与”组合
• (2)无触点程序控制
• 这是一种利用晶体管门电路和晶闸管等功率开 关等构成的程序控制系统，已在专用弧焊设备中得 到应用。
• (3)数字程序控制
• 这是一种应用单片微型计算机制成的程序控制 系统，它具有更大的机动灵活性，已经成为专用焊 接设备和弧焊机器人等主要的程序控制方式。
逻辑组合有“或”、“与”、“非”三种，复
杂一些的程序控制系统可以由它们复合而成。 其中ห้องสมุดไป่ตู้逻辑“或”组合实例如图4－2a所示，只
要气流预检开关S1、提前送气继电器K1的触点 和滞后停气时间继电器KT1的触点中有一个接通， 电磁气阀YV就可以接通。图4－2b是逻辑“与”
组合实例，不考虑空载接通开关S2，只有当中 间继电器K1的触点和时间继电器KT2的触点都接 通时，才能使继电器K2工作。
可以改变延时时间。该电路的缺点是延时精度易受网压波动 的影响。
图4－３并联电容延时电路
• (2)半导体器件式 半导体器件式延时电路具有控制精度高 、调节方便等优点。常用的电路有以下几种:
•1)单结晶体管式 其电路如图4－4a所示。当合上开关S时电源
接通，由整流桥VD1－4整流和稳压管VS稳压的控制电压经R6、R4
4.1电弧焊的程序自动控制
• 所谓电弧焊程序自动控制，就是以合理的次序 使自动电弧焊设备的各个部件进入特定的工作状态， 从而使电弧焊设备能够协调地工作。而要做到这一 点，明确程序自动控制的对象和基本要求，了解程 序自动控制的转换方法以及电弧焊各个基本环节的 实现方法是比较重要的问题。
4.1.1电弧焊程序自动控制的对象和基本要求
2.基本要求
• 不同的电弧焊方法和不同的工作条件对程序自 动控制有不同的要求，归纳起来，主要有以下基本
• (1)按照要求提前送气或滞后停气 气体保护焊时 为了加强对焊接区的保护，防止空气侵入，要求在 电弧引燃前提前送气和熄弧后滞后停气。 • (2)可靠地一次引燃电弧 如前所述，接触式引弧 需要经历短路、分离、燃弧三个阶段，非接触式引 燃需要借助于高频高压或高压脉冲引弧，这些都需 要在程序自动控制中加入必要的动作程序。
(3)顺利地熄弧收焊 要求熄弧时要填满弧坑， 并防止焊丝粘在焊缝上，而且希望焊丝端部不结 球，以利于重复引弧。
(4)对受控对象的特征参数进行程序自动控制 对特征参数进行程序自动控制，实际上就是对受 控对象进行程序自动控制。特征参数主要有电弧 电压、焊接电流、送丝速度、焊接速度、保护气 流、离子气流、高频引弧电压等。要使这些特征 参数按照预定的要求，以一定的次序进入工作状 态或退出工作状态。
•
可以用程序循环图来表示受控对象的特征
参数与时间的函数关系。每一个图都概括了一台
弧焊设备的程序自动控制系统的工作过程,它也是
程序自动控制电路的设计依据。图4-1是熔化极气
体保护焊的一个典型的程序循环图。上面的坐标
图中的三条曲线分别表示焊接电流、送丝速度和
电弧电压随时间的变化;下面的坐标图中的三条曲
4.1.3电弧焊程序控制的基本环节及其实现方法
•
电弧焊程序控制包括延时、引弧和熄弧等基本环节。
每个环节中都有多种实现方法。
• 1.延时控制环节
•
电弧焊时，经常有延时关断保护气、延时关断电源等
工艺要求，此时，需要在程序自动控制中加入延时控制环节。
常见的电路结构有：
• (1)并联电容式 图4-3为一直流继电器KT1并联电容C后构成 的延时继电器。当按下按钮SB1时，中间继电器K1动作，KT1 因电容C的充电过程而延时吸合。当按下按钮SB2时，K1释放， KT1释放，KT1因C的放电过程而延时断开。这样KT1具有了延 时吸合和延时断开的双重功能。图中YV是电磁气阀，利用该 电路可以实现提前送气和滞后停气。通过调电阻R、电容C，
向电容C2充电，当C2两端的电压达到单结晶体管VU的导通电压 时，单结晶体管VU导通，使继电器KT吸合（在此之前由R1和KT 线圈构成的通路中的电流不能够使KT吸合）。C2的充电时间即 为KT的延时吸合时间，变动R6可以调节这一时间。KT动作后， C2被R5短接，以免C2重复充电。当切断电源时，KT立即释放。 •2)晶闸管式 其电路如图4－4b所示。原理同上，只是用晶闸管 VT作为输出开关。 •
线分别表示保护气体流量、冷却水流量和焊接速
度随时间的变化。也可将这些曲线放到一个坐标
图中。
图4-1 熔化极气体保护焊程序循环图示例
4.1.2电弧焊程序自动控制转换的类型和实现方法
• 1.程序自动控制转换的类型
•
除了需接受必要的外部人工操作指令（如启动、停止、急
停）以外，电弧焊的程序转换都应自动地实现。其转换方式有以
第4章 电弧焊自动控制基础
•
焊接过程自动化是提高焊接质量、降低劳动
强度和提高焊接生产率的重要途径，因此，长期
以来一直是人们努力的方向。电弧焊过程自动化
涉及到很多方面问题，本章主要讲述其中的两个
基本问题，即电弧焊的程序自动控制和电弧焊的
自动调节系统问题。此外，对电弧焊自动化革命
性进步的标志——弧焊机器人作简要介绍。
• 1.控制对象
• 电弧焊程序自动控制的对象就是自动电弧焊设备 中即将投入工作的各个部件的执行机构，主要有： • (1)提供焊接能量的焊接电源； • (2)焊车行走或焊件移动的拖动电动机； • (3)送丝电动机； • (4)控制保护气或离子气的电磁气阀； • (5)引弧用的高频发生器或高压脉冲发生器； • (6)焊枪或焊件调整、定位用的拖动电动机，焊件定 位或夹紧用的控制阀，以及焊剂回收装置等。