等离子切割拐角处电源电流控制系统

摘要

本发明属于等离子切割技术领域，具体涉及一种等离子切割拐角处电源电流控制系统，包括：调高器的单片机、线性光电耦合器、套在切割电流线上的电流传感器以及调节电阻R2、R3，调高器的单片机的一个引脚连接线性光电耦合器，调节电阻R3与线性光电耦合器并联后与调节电阻R2串联，调节电阻R3和线性耦合器并联后的电阻的分压值为Vref，单片机接收到数控系统发送给调高器的拐角信号后，单片机的引脚发出PWM脉冲加载到线性光电耦合器输入端，改变该线性光电耦合器输出端的电阻，以减小拐角处切割的切割电流。本发明的有益效果是：利用调高器的单片机给线性光电耦合器提供PWM脉冲信号，降低拐角切割电流，从而改善拐角加工出烧伤现象。

权利要求

1.一种等离子切割拐角处电源电流控制系统，其特征在于：包括：调高器的单片机(2)、线性光电耦合器(3)、套在切割电流线上的电流传感器以及调节电阻R2、R3，所述调高器的单片机(2)的一个引脚连接线性光电耦合器(3)，所述调节电阻R3与线性光电耦合器(3)并联后与调节电阻R2串联，调节电阻R3和线性光电耦合器(3)并联后的电阻的分压值为Vref，所述单片机(2)接收到数控系统(1)发送给调高器的拐角信号后，单片机(2)的引脚发出PWM脉冲加载到线性光电耦合器(3)输入端，改变该线性光电耦合器(3)输出端的电阻，等离子切割机运动到需要拐角切割处，调高器停止调高，套在切割电流线上电流传感器两端的电压为U，将U和Vref相比较，比较信号t＝U-Vref,将比较信号t反馈给产生切割电流的主电源的PWM脉冲发生器，并调节主电源的PWM脉冲信号的占空比，直到使得电流传感器产生的电压与Vref相等，即U＝Vref，以减小拐角处切割的切割电流。

2.根据权利要求1所述的等离子切割拐角处电源电流控制系统，其特征在于：所述单片机(2)的P1.0引脚连接数控系统(1)，所述单片机(2)的P2.0引脚连接线性光电耦合器(3)输入端的发光二极管，发光二极管串联限流电阻R1后与电源Vcc连接；所述线性光电耦合器(3)输出端的三极管与调节电阻R3并联后与调节电阻R2串联。

3.根据权利要求2所述的等离子切割拐角处电源电流控制系统，其特征在于：所述调节电阻R2和R3为一个滑动变阻器滑动端分割的两部分，所述滑动变阻器的滑动端连接线性光电耦合器(3)的输出端。

4.根据权利要求1-3任一项所述的等离子切割拐角处电源电流控制系统，其特征在于：

所述控制系统还包括调高器人机界面，通过调高器人机界面设置所述单片机(2)产生的PWM脉冲信号的脉冲宽度和脉间宽度。

说明书

等离子切割拐角处电源电流控制系统

技术领域

[0001] 本发明属于等离子切割技术领域，具体涉及一种等离子切割拐角处电源电流控制系统。

背景技术

[0002] 等离子切割应用了以等离子弧为热源的高能量熔化切割的切割方法，具有切割速度快、切口的热影响区窄、工件变形小、切割精度好等优点，被广泛用于金属板材自动化切割。但在对金属板材切割质量要求越来越高的今天，等离子切割在拐角速度变慢后烧伤面扩大，由于拐角加速度提高进而引起割炬的跟踪高度下降，而使调高器停止调高方法来减少变慢烧伤，已经难以满足切割质量、切割效率的要求。

[0003] 在切割过程中，等离子切割枪与工件的高度距离控制很重要，在切割速度和等离子割炬喷嘴大小一定的情况下，电弧柱的电流和电压与有效切割厚度具有正比例关系。因此，当等离子电源调定电流后，电弧电压与切割厚度成正比，鉴于等离子电源具有恒流的特性，等离子割炬喷嘴距离被切割板材的高度决定了电弧电压，也就决定了切割厚度。不同的割炬高度对应于不同的板材切割厚度，从而对割炬高度的控制和跟踪成为直接影响板材切割质量的关键。切割的电弧电压在固定的速度下跟随割炬与板材的高度变化的规律是：当割炬距板材的高度增大时，电弧电压上升；当割炬距板材的高度减小时，电弧电压下降。弧压高度控制器就是通过检测弧压的变化，通过控制割炬的升降电机来控制割炬与板材的距离，使弧电压保持不变，割炬高度同时也保持不变。

[0004] 但这种利用弧压跟踪间接调节电流密度，从而保证切缝大小和热影响区大小的方法，在切割矩形等需要拐弯的情况下会由于拐弯加速度的存在和速度的下降而引起切缝变大和烧伤现象，目前通常的做法是拐角处停止调高器运行，防止由于拐角加速度存在而引起的调高器跟踪下栽现象，但效果并不理想。

[0005] 目前等离子切割机的切割电源的电路图如图1所示，通过调节滑动变阻器Rp指针的位置调节其上部分电阻值R2和下部分电阻值R3的电阻值，其中Vref值为电阻R3的分压值，正常切割过程中，套在切割电流线上的电流传感器两端的电压等于Vref，保证弧电压保持不变。

发明内容

[0006] 本发明的目的是克服现有技术中存在的等离子切割拐角处容易出现切缝变大和烧伤的缺陷，提供一种能够改善切割拐角处烧伤现象的等离子切割拐角处电源电流控制系统。

[0007] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

[0008] 一种等离子切割拐角处电源电流控制系统，其特征在于：包括：调高器的单片机、线性光电耦合器、套在切割电流线上的电流传感器以及调节电阻R2、R3，所述调高器的单片机的一个引脚连接线性光电耦合器，所述调节电阻R3与线性光电耦合器并联后与调节电阻R2串联，调节电阻R3和线性光电耦合器并联后的电阻的分压值为Vref，所述单片机接收到数控系统发送给调高器的拐角信号后，单片机的引脚发出PWM脉冲加载到线性光电耦合器输入端，改变该线性光电耦合器输出端的电阻，等离子切割机运动到需要拐角切割处，调高器停止调高，套在切割电流线上电流传感器两端的电压为U，将U和Vref相比较，比较信号t＝U-Vref,将比较信号t反馈给产生切割电流的主电源的PWM脉冲发生器，并调节主电源的PWM脉冲信号的占空比，直到使得电流传感器产生的电压与Vref相等，即U＝Vref，以减小拐角处切割的切割电流。

[0009] 进一步地，所述单片机的P1.0引脚连接数控系统，所述单片机的P2.0引脚连接线性光电耦合器输入端的发光二极管，所述发光二极管串联限流电阻R1后与电源Vcc连接；所述线性光电耦合器输出端的三极管与调节电阻R3并联后与调节电阻R2串联。

[0010] 进一步地，所述调节电阻R2和R3为一个滑动变阻器滑动端分割的两部分，所述滑动变阻器的滑动端连接线性光电耦合器的输出端。

[0011] 进一步地，所述控制系统还包括调高器人机界面，通过调高器人机界面设置单片机产生的PWM脉冲信号的脉冲宽度和脉间宽度。

[0012] 本发明的一种等离子切割拐角处电源电流控制系统的有益效果是：

[0013] 1、本发明将分压调节电阻R3并联一个线性光电耦合器，利用调高器的单片机产生PWM脉冲信号对线性光电耦合器供电，需要切割拐弯处时给线性光电耦合器供脉冲电压使线性光电耦合器具有输出电阻，调节电阻R3并联线性光电耦合器的输出电阻后使得其分压值Vref变小，切割电流的主电源的电压U与Vref相比较，并通过主电源的PWM脉冲发生器调节调节PWM脉冲信号的占空比以调节主电源的电压U，直到U＝Vref。根据产生切割运动的数控系统在切割拐角处给调高器的停止拐角信号，在自动调高器的内部不仅停止调高动作，而且能在停止调高期间降低切割电流，从而改善拐角加工出烧伤现象。

[0014] 2、利用调高器的人机界面对单片机产生的脉冲信号的脉冲宽度和脉间宽度，以调节线性光电耦合器的输出电阻的大小，调节分压值Vref，来调节切割拐角处的切割电流的大小，成本小，且效果明显。

附图说明

[0015] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0016] 图1是现有技术中等离子电流切割电源调节电路；

[0017] 图2是本发明的等离子切割拐角处电源电流控制系统电路图；

[0018] 其中:1.数控系统；2.单片机；3.线性光电耦合器。

具体实施方式

[0019] 现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

[0020] 如图2所示的本发明的等离子切割拐角处电源电流控制系统的具体实施例，包括：调高器的单片机2、线性光电耦合器3、套在切割电流线上的电流传感器以及调节电阻R2、R3，调高器的单片机2的一个引脚连接线性光电耦合器3，调节电阻R3与线性光电耦合器3并联后与调节电阻R2串联，调节电阻R3和线性光电耦合器并联后的电阻的分压值为Vref，单片机2接收到数控系统1发送给调高器的拐角信号后，单片机2的引脚发出PWM脉冲加载到线性光电耦合器3输入端，改变该线性光电耦合器3输出端的电阻，等离子切割机运动到需要拐角切割处，调高器停止调高，电流传感器两端的电压为U，将U和Vref相比较，比较信号t＝U-Vref,将比较信号t反馈给产生切割电流的主电源的PWM脉冲发生器，并调节主电源的PWM脉冲信号的占空比，直到使得电流传感器产生的电压与Vref相等，即U＝Vref，以减小拐角处切割的切割电流。

[0021] 单片机2的P1.0引脚连接数控系统1，单片机2的

[0022] P2.0引脚连接线性光电耦合器3输入端的发光二极管，发光二极管串联限流电阻R1后与电源Vcc连接；线性光电耦合器3输出端的三极管与调节电阻R3并联后与调节电阻R2串联。

[0023] 为了适应不同的钢板厚度等因素需要不同的切割电流，调节电阻R2和R3为一个滑动变阻器滑动端分割的两部分，滑动变阻器的滑动端连接线性光电耦合器3的输出端，调节滑动变阻器的滑动端滑片的位置能够调节Vref的大小，即调节切割电流线上套设的电流传感器的电压的大小，进而调节切割电流的大小。

[0024] 通过调高器人机界面设置单片机2产生的PWM脉冲信号的脉冲宽度和脉间宽度，调高器的人机界面包括显示屏和键盘，通过键盘输入PWM脉冲宽度和脉间宽度。

[0025] 具体地，直线切割钢板时，单片机不产生脉冲信号，线性光电耦合器的输出端相当于绝缘，Vref即为调节电阻R3的分压值，当需要切割拐角时，数控系统1会发出拐角信号给单片机2，单片机2控制调高机构停止调高，拐角信号并触发单片机2发出PWM脉冲信号给线性光电耦合器3，进而改变线性光电耦合器3的输出端的电阻，线性光电耦合器的输出电阻和调节电阻R3并联后的总电阻小于调节电阻R3的值，相当于与调节电阻R2串联的电阻变小，使得Vref变小，此时，t＝U-Vref＞0，比较信号t反馈给主电源的PWM脉冲信号发生器，并调节主电源的输出电压的脉冲信号的占空比，使其变小，以减小主电源的输出电压U，反复将比较信号反馈给主电源的PWM脉冲信号发生器直到比较信号t＝0。

[0026] 通过键盘输入单片机2的PWM脉冲信号的脉冲宽度和脉间宽度，来适应不同切割情况或不同厚度钢板拐角切割时需要不同切割电流大小的需求。

[0027] 应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。