数控等离子切割机非高频引弧电路.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102357723 A (43)申请公布日 2012.02.22 CN 102357723 A *CN102357723A* (21)申请号 201110312469.5 (22)申请日 2011.10.17 B23K 10/00(2006.01) (71)申请人 无锡市南方电器制造有限公司 地址 214196 江苏省无锡市锡山区东港镇东 湖塘锡港西路 (72)发明人 李红星 李明杰 (74)专利代理机构 无锡市大为专利商标事务所 32104 代理人 曹祖良 (54) 发明名称 数控等离子切割机非高频引弧电路 (57) 摘要 本发明涉及一种数控等离子切割机非高频引 弧

2、电路， 其包括等离子切割主电路 ； 等离子切割 主电路通过触发电路与主控板相连， 主控板与电 磁阀、 电流传感器及枪开关相连 ； 主控板还与小 弧控制板相连， 小弧控制板通过热敏电阻及大功 率电阻与喷嘴相连 ； 通过电磁阀喷出的压缩空气 使得喷嘴与电极脱开， 电极和喷嘴短路瞬间产生 的火花将压缩空气电离， 在电极和喷嘴之间形成 等离子电弧 ； 当压缩空气从喷嘴中喷出， 形成高 温焰流， 在喷嘴靠近工件时， 在高温等离子焰流的 作用下， 电极与工件之间形成电弧 ； 当电流传感 器检测到电极与工件的电流设定值相匹配时， 电 极与喷嘴之间的电弧熄灭。 本发明结构简单， 降低 成本， 降低对数控设备的

3、干扰， 稳定性好， 安全可 靠。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 CN 102357733 A1/1 页 2 1. 一种数控等离子切割机非高频引弧电路， 包括等离子切割主电路， 所述等离子切割 主电路与割炬电连接， 所述割炬包括喷嘴与电极， 所述电极与喷嘴对应连接配合 ； 其特征 是 ： 所述等离子切割主电路通过触发电路与主控板相连， 所述主控板的输出端与电磁阀相 连， 主控板的输入端与用于检测割炬工作时电流的电流传感器及用于控制等离子切割机主 电路开关状态的枪开关相连 ； 所述主控板还与小弧

4、控制板相连， 所述小弧控制板上的继电 器通过热敏电阻 （PTC） 及大功率电阻 （R） 与喷嘴相连 ； 当枪开关闭合后， 主控板通过触发 电路启动等离子切割机主电路， 所述等离子切割机主电路在电极上产生切割电压值， 主控 板通过小弧控制板继电器使得喷嘴与电极形成闭合回路， 同时主控板打开电磁阀， 通过电 磁阀喷出的压缩空气使得喷嘴与电极脱开， 电极和喷嘴短路瞬间产生的火花将压缩空气电 离， 在电极和喷嘴之间形成等离子电弧 ； 当压缩空气从喷嘴中喷出， 形成高温焰流， 在喷嘴 靠近工件时， 在高温等离子焰流的作用下， 电极与工件之间形成电弧 ； 当电流传感器检测到 电极与工件的电流设定值相匹配时

5、， 主控板通过小弧控制板切断电极和喷嘴回路， 电极与 喷嘴之间的电弧熄灭， 同时保持电弧与工件间的电弧强度， 完成由等离子电弧到切割弧的 转换。 2. 根据权利要求 1 所述的数控等离子切割机非高频引弧电路， 其特征是 ： 所述电流传 感器为霍尔电流传感器。 3. 根据权利要求 1 所述的数控等离子切割机非高频引弧电路， 其特征是 ： 所述小弧控 制板包括继电器， 所述继电器的线圈与主控板的输出端相连， 继电器的触点通过热敏电阻 （PTC） 及大功率电阻 （R） 相连。 4. 根据权利要求 1 所述的数控等离子切割机非高频引弧电路， 其特征是 ： 所述热敏电 阻 （PTC） 为 PTC SY1

6、6P。 5. 根据权利要求 1 所述的数控等离子切割机非高频引弧电路， 其特征是 ： 所述大功率 电阻 （R） 的阻值为 32。 6. 根据权利要求 3 所述的数控等离子切割机非高频引弧电路， 其特征是 ： 所述继电器 为 DC24V 继电器。 权 利 要 求 书 CN 102357723 A CN 102357733 A1/3 页 3 数控等离子切割机非高频引弧电路 技术领域 0001 本发明涉及一种引弧电路， 尤其是一种数控等离子切割机非高频引弧电路， 属于 切割机引弧的技术领域。 背景技术 0002 数控等离子切割机高效， 快捷， 在焊割行业得到广泛推广和使用。 由于传统的高频 高压引弧

7、技术虽然具有较高的引弧成功率， 但无法避免高频高压造成的严重电磁干扰， 在 自动数控切割和电磁干扰要求严格的场所无法应用。 在这种环境下， 出现非高频引弧技术。 0003 非高频引弧也称接触引弧， 它要求割炬和喷嘴直接接触短路后靠气压分离而引燃 小弧， 将空气电离， 在割炬和喷嘴之间形成等离子电弧， 随着压缩空气从喷嘴中喷出， 形成 高温焰流， 在其作用下， 割炬和工件之间形成电弧。当检测到割炬和工件电流达到一定值 时， 切断割炬和喷嘴回路， 完成有等离子电弧到切割弧的转换。 0004 这种引弧方式除了对割炬结构加工精度要求很高， 电路配合上也有很高的要求。 比如小弧电流的大小， 引弧成功后切

8、断小弧电路等。往往都要应用 DSP 数字化控制， 控制电 路设计很复杂， 并且这种技术国内只有少数研发团队掌握也在不断研发和改进中。 发明内容 0005 本发明的目的是克服现有技术中存在的不足， 提供一种数控等离子切割机非高频 引弧电路， 其结构简单， 安装使用方便， 降低成本， 降低对数控设备的干扰， 稳定性好， 安全 可靠。 0006 按照本发明提供的技术方案， 所述数控等离子切割机非高频引弧电路， 包括等离 子切割主电路， 所述等离子切割主电路与割炬电连接， 所述割炬包括喷嘴与电极， 所述电极 与喷嘴对应连接配合 ； 所述等离子切割主电路通过触发电路与主控板相连， 所述主控板的 输出端与

9、电磁阀相连， 主控板的输入端与用于检测割炬工作时电流的电流传感器及用于控 制等离子切割机主电路开关状态的枪开关相连 ； 所述主控板还与小弧控制板相连， 所述小 弧控制板通过热敏电阻及大功率电阻与喷嘴相连 ； 当枪开关闭合后， 主控板通过触发电路 启动等离子切割机主电路， 所述等离子切割机主电路在电极上产生切割电压值， 主控板通 过小弧控制板使得喷嘴与电极等电位连接， 同时主控板打开电磁阀， 通过电磁阀喷出的压 缩空气使得喷嘴与电极脱开， 电极和喷嘴短路瞬间产生的火花将压缩空气电离， 在电极和 喷嘴之间形成等离子电弧 ； 当压缩空气从喷嘴中喷出， 形成高温焰流， 在喷嘴靠近工件时， 在高温等离子

10、焰流的作用下， 电极与工件之间形成电弧 ； 当电流传感器检测到电极与工件 的电流设定值相匹配时， 主控板通过小弧控制板切断电极和喷嘴回路， 电极与喷嘴之间的 电弧熄灭， 同时保持电弧与工件间的电弧强度， 完成由等离子电弧到切割弧的转换。 0007 所述电流传感器为霍尔电流传感器。所述小弧控制板包括继电器， 所述继电器的 线圈与主控板的输出端相连， 继电器的触点通过热敏电阻及大功率电阻相连。 0008 所述热敏电阻为PTC SY16P。 所述大功率电阻的阻值为32。 所述继电器为DC24V 说 明 书 CN 102357723 A CN 102357733 A2/3 页 4 继电器。 0009

11、本发明的优点 ： 电路设计简单优化， 安全可靠， 投入成本较低， 有效地避免高频干 扰对数控设备的影响， 减少了数控随动系统 （抬高器） 的损伤和误动作， 保障数控系统正常 工作 ； 再有为了降低喷嘴的损耗， 除了在操作过程中减少不必要的引弧外， 降低引弧电流可 有效延长喷嘴的寿命， 保证电弧从喷嘴到工件的可靠转移 ； 小弧电流可以通过热敏电阻的 阻值来调整， 操作起来十分便利。 附图说明 0010 图 1 为本发明的结构原理图。 0011 图 2 为本发明电极与喷嘴对应配合的原理图。 具体实施方式 0012 下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。 0013 如图 1 所示 ： 所述引

12、弧电路包括等离子切割机主电路， 所述等离子切割机主电路 与割炬相连， 所述割炬包括电极与喷嘴， 所述电极与喷嘴对应配合连接， 初始时， 电极与喷 嘴等电位接触连接。等离子切割机主电路通过触发电路与主控板相连， 所述主控板的输入 端与枪开关及用于检测割炬工作电流的电流传感器相连， 主控板的输出端还与电磁阀及小 弧控制板相连， 小弧控制板通过热敏电阻 PTC 及大功率电阻 R 与喷嘴相连。当枪开关闭合 时， 主控板通过触发电路触发等离子切割机主电路启动。等离子切割机主电路通过分别通 过电容 C1、 电容 C2 及电容 C3 与割炬及工件相连， 所述电容 C1、 电容 C2 及电容 C3 均是输出

13、保护电容。电磁阀用于控制压缩气体的喷射。具体地， 小弧控制板包括继电器， 所述继电器 为DC24V继电器， 继电器的线圈与主控板的输出端相连， 继电器的触点通过热敏电阻PTC及 大功率电阻 R 与喷嘴相连。 0014 如图 2 所示 ： U 为等离子切割机主电路输出电压 ； IF 为霍尔电流传感器 ； R(50W/32)是大功率电阻和热敏电阻PTC(PTC SY16P)。 当焊机工作初始时， 电极和喷嘴处 于短路状态， 经过大功率电阻R和热敏电阻PTC与DC24V继电器触点形成小电流回路。 在形 成回路同时， 焊机的电磁阀动作， 大气流把电极和喷嘴脱开， 利用电极和喷嘴短路瞬间产生 的火花将压

14、缩空气电离， 在电极和喷嘴之间形成等离子电弧。 随着压缩空气从喷嘴中喷出， 形成高温焰流， 在割炬的喷嘴靠近工件时， 在高温等离子焰流的作用下， 电极与工件之间形 成电弧。当电流传感器 IF 检测到电极与工件的电流达到设定值后， 主控板使得继电器的触 点切断电极和喷嘴回路， 电极与喷嘴之间的电弧熄灭， 同时保持电弧与工件间的电弧强度， 完成由等离子电弧到切割弧的转换。 0015 如图 1 和图 2 所示 ： 当等离子切割机和数控系统联机完毕， 设置好切割电流， 以及 数控系统调高器弧压等一些参量。 按动枪开关， 主控板控制触发电路， 使得等离子切割机主 电路工作， 所述等离子切割机主电路在电极

15、上产生电压 ； 同时， 主控板使得小弧控制板上的 继电器线圈带电， 相应常开触点闭合， 闭合后的常开触点经过电阻 R 和热敏电阻 PTC SY16P 形成闭合回路， 在电极和喷嘴间存在小电流。 同时电磁阀得电动作， 大气流通过等离子割枪 把电极和喷嘴脱开， 在脱开瞬间形成等离子弧， 在割炬的喷嘴靠近工件时， 在高温等离子焰 流的作用下， 电极与工件之间形成电弧。引弧成功后， 电流传感器 IF 检测到电极和工件上 说 明 书 CN 102357723 A CN 102357733 A3/3 页 5 的大电流， 把采样的电流信号反馈给主控板， 反馈信号经过运算放大器和场效应管把提供 给小弧控制板上

16、的 DC24V 继电器， 继电器的常开触点处于常开状态， 使小弧电路断开。电极 和喷嘴间电弧熄灭， 来实现引弧 ； 使等离子切割机正常工作。 0016 本发明主要用于等离子切割机的引弧电路， 如在引弧过程中， 出现电极和喷嘴没 脱开或其他原因的短路现象， 通过热敏电阻 PTC 的电流过长， 达到它的居里温度点， 阻值会 成倍增长， 使小弧电流变得很小， 当问题排除后， 热敏电阻还具有自恢复功能， 还能继续工 作。同时也避免对电极和喷嘴造成损伤， 减小不必要损失。 0017 本发明电路设计简单优化， 安全可靠， 投入成本较低， 有效地避免高频干扰对数控 设备的影响， 减少了数控随动系统 （抬高器

17、） 的损伤和误动作， 保障数控系统正常工作 ； 再有 为了降低喷嘴的损耗， 除了在操作过程中减少不必要的引弧外， 降低引弧电流可有效延长 喷嘴的寿命， 但过低的引弧电流会使小弧稳定性变差， 容易导致在转移切割时断弧， 实际产 品中选取合适的引弧电流大小， 保证电弧从喷嘴到工件的可靠转移。本发明的小弧电流可 以通过热敏电阻的阻值来调整， 操作起来十分便利。 说 明 书 CN 102357723 A CN 102357733 A1/2 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 102357723 A CN 102357733 A2/2 页 7 图 2 说 明 书 附 图 CN 102357723 A