[发明专利]一种熔化极气保焊伺服电机运动模式的设计

说明书

技术领域

旨在设计一种熔化极气保护焊推拉丝伺服电机的运动模式以及各模式下的运动参数数值范围，属于焊接技术的焊接设备制造领域。

背景技术

目前，在国内焊接设备的制造中，熔化极气保焊的送丝电机一般采用直流步进电机，通过调整送丝机的电压改变电机转速来控制送丝速度，从而改变焊接电流，保证稳定焊接，但这种无检测熔滴是否已经过渡到熔池的送丝方式，导致一些未过渡到熔池的熔滴在自重与气体压力作用下飞出熔池，造成焊接飞溅。

为控制熔滴过渡到熔池中，焊接行业中有采用伺服电机与步进电机的双电机组合成推拉丝送丝模式，焊丝送进与回抽的正反转动作就由伺服电机来承担，伺服电机的运动模式有报道采用位移模式编程控制的，但因没有检测熔滴是否接触到熔池就按编程的位移数据到达后电机强行回抽，这就造成部分熔滴未过渡到熔池而飞出，形成焊接飞溅。

发明内容

本发明所述的一种熔化极气保焊伺服电机运动模式的设计是把伺服电机的正反转动作、焊丝的送进与回抽的2个阶段分解成4个运动模式：高速送进、慢速接近、缓慢回抽、快速回抽。这4个运动模式配合伺服电机的速度模式编成与位移模式编成来组合控制。

本发明所述的一种熔化极气保焊伺服电机运动模式的设计，在伺服电机正转，焊丝送进的两个分解动作时，焊丝高速送进采用伺服电机的速度模式来编程控制、焊丝慢速送进采用伺服电机的位移模式来编程控制。

本发明所述的一种熔化极气保焊伺服电机运动模式的设计中，为确保每次熔滴均能接触熔池并过渡到熔池中，焊丝快速送进时采用速度模式控制，只有当霍尔传感器检测到熔滴与熔池有短路信号出现时，才由快速送进的速度模式控制转换成慢速送进的位移模式控制。位移模式控制熔滴再送进一定的位移量，既确保熔滴充分浸润熔池又不会送进太多而导致焊丝插进熔池，以至焊缝成型遭到破坏。

本发明所述的一种熔化极气保焊伺服电机运动模式的设计，在伺服电机反转、焊丝回抽的两个分解动作时，缓慢回抽与快速回抽均采用伺服电机的位移模式来编程控制，这两个位移模式编程中，位移量、速度值、加速度、减速度值各不相同。

本发明所述的一种熔化极气保焊伺服电机运动模式的设计，焊丝回抽时的缓慢回抽与快速回抽既使熔滴充分接触熔池，又确保熔滴形成缩颈后快速离开熔池从而熔滴顺利过渡到熔池；两个运动过程均采用伺服电机的位移控制模式，确保焊接过程中每个周期的回抽位移量相对精准，从而保证了焊接时熔滴过渡周期的精准控制。

本发明具有以下效果：

本发明通过选定的符合要求的伺服电机做为焊丝的送丝机，配合霍尔传感器检测短路信号，制定最佳送丝电机运动模式及运行曲线，确保熔化极气保焊熔滴能够在每一个送进与回抽周期内能够平稳过渡到熔池，从而杜绝熔滴过渡时的飞溅。

试验结果表明，所设定的伺服电机的运动模式及运行曲线、通过各阶段的加速度、位移、速度的编程控制，很好地满足了每滴焊丝的熔滴柔和、平稳地过渡到熔池；解决了熔化极焊接短路过渡飞溅大的问题。属于首创性发明。

下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一进的详细说明。

附图说明

图1是焊丝的4个运动模式与伺服电机的速度与位移模式编程控制示意图。

图2是伺服电机在速度模式及位移模式编程控制下4个运行模式的速度曲线图。

具体实施方式

图1、图2示出，为确保焊丝在送进与回抽过程中，能对位移及速度进行检测与编程控制，本发明采用一款加速度值在0mm/s²至350000mm/s²范围内可编程的伺服电机作为焊丝的送进与回抽时的正反转执行电机，并配置了一款反馈速度≤10纳秒的短路检测传感器。

本发明为精确控制焊丝的熔滴过渡状态而将焊丝的送进与回抽两个阶段分解成4个运行模式，并将这4个运行模式用伺服电机的两种编程控制模式来进行组合控制。

伺服电机在焊丝送进时运动编程控制模式：速度模式+位移模式的组合。

伺服电机正转、焊丝送进时的高速送进动作采用速度模式编程控制，速度设定值从初始值的0mm/ms到最大的800mm/ms；当霍尔传感器检测到熔滴接触熔池后，立即慢速送进，此时的伺服电机编程变成位移模式，位移设定值在0.7mm至0.3mm之间。从速度模式转换成位移模式后，焊丝慢速送进，速度设定值从300mm/ms到0.0mm/ms变化，确保熔滴充分接触、浸润熔池，而焊丝又不会直接插入熔池。

伺服电机在焊丝回抽时运动编程控制模式：位移模式+位移模式的组合。

伺服电机反转、焊丝回抽时的第一个缓慢回抽动作采用位移模式编程控制，此时伺服电机的反转速度设定值极低，速度从0mm/ms缓慢提升，回抽到设定的位移量时，转换成第二位移模式，加速回抽；两个运动的位移数据与速度数据决定了熔滴是否平稳过渡到熔池。此两位移模式根据焊丝直径、熔滴大小的不同，速度设定值分别从最初的0.0mm/ms至200mm/ms和从200mm/ms至600mm/ms，位移设定值分别在0.4mm至1.0mm和2.2mm至1.6mm。