一种基于高频引弧器的氩弧焊工业机器人制造技术

本发明专利技术涉及焊接自动化装置技术领域，尤其是一种基于高频引弧器的氩弧焊工业机器人。它包括机械手臂、焊枪及引弧器；引弧器包括外保护壳、装设于外保护壳内的集成驱动板以及装设于外保护壳上并与集成驱动板电连接的电弧放电引出端脚，集成驱动板上设置有一用于将220V交流电进行倍数升压后并输出的倍压电路和用于将倍压电路输出的电压转换为脉冲电流并通过电弧放电引出端脚输出的引弧触发电路。本发明专利技术通过对机器人的引弧器的电路结构的改进，无需配置整个火花放电器，即具有引弧性能好、引弧器体积小且电路结构简单可靠等特点，在性能和电路上显得更加优越，不存在火花放电器烧蚀和其间隙难以调整以及放电器放电产生干扰等的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及焊接自动化装置
，尤其是一种基于高频引弧器的氩弧焊工业机器人。
技术介绍
周知，氩弧焊是一种被广泛应用于铝、镁及其合金焊接的工艺技术，这种焊接工艺是在焊接时利用交流负极性半波的阴极破碎(雾化)作用来清除铝、镁及其合金表面的氧化膜的方式实现的；随着制造业对焊接质量、焊接成本、工作环境等要求的逐渐提高，利用氩弧焊工业机器人来替代手工焊接作业已经成为焊接制造业的发展趋势。目前，为实现机器人的氩弧焊的引弧过程，通常的做法是利用升压变压器、火花放电器、高频耦合器等电路来实现。当接通控制电源后，升压变压器可产生高压，并使火花放电器击穿其空气隙放电。升压变压器是一个高漏抗变压器，通常二次电压约3000V。当火花放电器放电时，高频耦合器的一次侧电感和电容构成振荡，可产生振荡频率150-260kHz、振荡持时间较短的高频电压，并经高频耦合器的二次侧加至钨极和工件之间。由于电压较高，可击穿钨极和工件之间的气隙，形成火花放电。利用焊接电源提供后续电流，使电弧空间的火花放电快速扩展为电弧放电，从而完成引弧过程。然而，这种高频引弧方式存在以下缺点：1、高频引弧器的火花放电器容易烧蚀；2、火花放电器的问隙需调整；3、火花放电器放电时会对逆变器控制电路产生干扰，对开关管和整流管的干扰也较大，难以与焊接逆变器做到良好的兼容；4、整个高频引弧器体积大，质量重；5、容易造成电网的干扰。另外，现有的氩弧焊机器人还普遍存在结构构造相对复杂、作业范围小、灵活性差、焊接效率低。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于高频引弧器的氩弧焊工业机器人。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于高频引弧器的氩弧焊工业机器人，它包括机械手臂、装设于机械手臂的末端的焊枪以及装设于焊枪上的引弧器；所述引弧器包括外保护壳、装设于外保护壳内的集成驱动板以及装设于外保护壳上并与集成驱动板电连接的电弧放电引出端脚，所述集成驱动板上设置有一用于将220V交流电进行倍数升压后并输出的倍压电路和用于将倍压电路输出的电压转换为脉冲电流并通过电弧放电引出端脚输出的引弧触发电路；所述倍压电路具有分别与220V交流电相连的电源输出C端和电源输入D端；所述倍压电路包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的阳极串联第一电阻后作为倍压电路的电源输入C端来使用、阴极通过并联设置的第二电阻和第三电阻连接引弧触发电路，所述第二二极管的阴极连接于第一电阻与第一二极管之间、阳极接地，所述第一二极管的阴极还通过顺序串联的第四电阻和第五电阻接地并同时通过顺序串联的第一电容和第二电容接地，所述倍压电路的电源输入D端连接于第五电阻与第四电阻之间并同时连接于第一电容与第二电容之间；所述引弧触发电路具有信号控制A端和信号控制B端，所述引弧触发电路包括第三二极管、第四二极管、第一或非门、第二或非门、第三或非门、第四或非门、第五或非门、第六或非门、第一单向晶闸管、第二单向晶闸管、第一三极管、第二三极管、光耦隔离器和高频升压变压器；所述第二或非门的输入A端作为引弧触发电路的信号控制A端、输入B端连接于第四或非门的输入A端并同时通过第六电阻与第三或非门的输入A端和输入B端相连、输出Y端通过第七电阻连接第一三极管的基极，所述第三或非门的输入A端和输入B端同时通过第四二极管连接于第一或非门的输出Y端、输出Y端通过第三电容连接第六或非门的输入A端和输入B端；所述第一或非门的输入A端串接第八电阻后作为引弧触发电路的信号控制B端，所述第三二极管的阴极连接于第一或非门与第八电阻之间、阳极接地，所述第三二极管还并联有第四电容，所述第五或非门的输入A端和输入B端同时与第二或非门的输入A端相连、输出Y端连接于第四或非门的输入B端，所述第四或非门的输出Y端通过第九电阻连接第二三极管的基极，所述第一三极管的发射极通过第十电阻连接于第一单向晶闸管的控制极，所述第一单向晶闸管的阳极连接于高频升压变压器的初级侧的一端，所述第六或非门的输出Y端连接于光耦隔离器的其中一个输入端，所述第二三极管的发射极通过第十一电阻连接第二单向晶闸管的控制极，所述第二单向晶闸管的阳极连接于高频升压变压器的初级侧的另一端，所述光耦隔离器的输出端的集电极通过一功率开关管与倍压电路的输出端相连、输出端的发射极连接于高频升压变压器的初级侧的中部，所述电弧放电引出端脚连接于高频升压变压器的次级侧。优选地，所述外保护壳由隔热材料制成，所述隔热材料包括基板和形成于基板表面的隔热涂层构成，所述基板为表面经过磷化处理的30CrMnSiA钢板，所述隔热涂层为以有机硅树脂、玻璃粉和聚碳硅烷为黏结剂并通过添加三氧化二铝、碳化硅、二氧化锆、氮化硼、二氧化硅以及碳纤维所形成的混合材料。优选地，所述基板的厚度为1mm，所述隔热涂层的厚度为900-1000μm。优选地，所述隔热涂层的配方按重量组份计：有机硅树脂10份、聚碳硅烷20份、玻璃粉5-10份、三氧化二铝0.1-5份、碳化硅0.1-5份、二氧化锆0.1-8份、氮化硼0.1-20份、二氧化硅0.5份、碳纤维0.1-1份。优选地，：所述隔热材料的制备方法为：S1、将有机硅树脂、玻璃粉、聚碳硅烷、添加三氧化二铝、碳化硅、二氧化锆、氮化硼、二氧化硅以及碳纤维按比例混合后形成混合料浆；S2、将混合料浆在磨砂机上进行研磨，以使混合料浆的颗粒细度在40-50μm之间；S3、利用空气喷涂机在空气压力为0.4MPa且喷枪口径在0.8-1mm的条件下将研磨后的混合料浆喷涂在表面经过磷化处理的30CrMnSiA钢板上；S4、喷涂完毕后，在室温下放置48h，然后在200℃下烘烤2h，以使混合料浆在30CrMnSiA钢板上固化成膜，即形成涂覆于基板上的隔热涂层；S5、将基板连同隔热涂层放置于马弗炉中由室温逐渐加热到600℃并在600℃下保温2h，然后随马弗炉再冷却至室温。优选地，所述机械手臂包括：一卡盘；一第一旋转驱动马达，所述第一旋转驱动马达座设于卡盘的上表面上且第一旋转驱动马达的动力轴上套装有一旋转盘；一第一U型摆座，所述第一U型摆座装设于旋转盘上，所述第一旋转驱动马达通过旋转盘带动第一U型摆座在X-Z轴平面内相对于卡盘作旋转运动；一第二旋转驱动马达，所述第二旋转驱动马达嵌装于第一U型摆座的座口侧壁内且第二旋转驱动马达的动力轴贯穿于第一U型摆座的座口分布；一第二U型摆座，所述第二U型摆座的底部形成有第一轴联臂，所述第一轴联臂的底端卡装于第一U型摆座的座口内并套接第二旋转驱动马达的动力轴，所述第二旋转驱动马达通过第一轴联臂带动第二U型摆座在X-Y轴平面内相对于第一U型摆座作摆动运动；一第三旋转驱动马达，所述第三旋转驱动马达嵌装于第二U型摆座的座口侧壁内且第三旋转驱动马达的动力轴贯穿于第二U型摆座的座口分布；一第四旋转驱动马达，所述第四旋转驱动马达的外壳底面上形成有第二轴联臂，所述第二轴联臂的底端卡装于第二U型摆座的座口内并套接第三旋转驱动马达的动力轴，所述第三旋转驱动马达通过第二轴联臂带动第四旋转驱动马达在X-Y轴平面内相对于第二U型摆座作摆动运动；一第三U型摆座，所述第三U型摆座装设于第四旋转驱动马达的动力轴上，所述第四旋转驱动马达驱动第三U型摆座在Y-Z轴平面内作旋转运动；和一第五旋转驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于高频引弧器的氩弧焊工业机器人，它包括机械手臂、装设于机械手臂的末端的焊枪以及装设于焊枪上的引弧器；其特征在于：所述引弧器包括外保护壳、装设于外保护壳内的集成驱动板以及装设于外保护壳上并与集成驱动板电连接的电弧放电引出端脚，所述集成驱动板上设置有一用于将220V交流电进行倍数升压后并输出的倍压电路和用于将倍压电路输出的电压转换为脉冲电流并通过电弧放电引出端脚输出的引弧触发电路；所述倍压电路具有分别与220V交流电相连的电源输出C端和电源输入D端；所述倍压电路包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的阳极串联第一电阻后作为倍压电路的电源输入C端来使用、阴极通过并联设置的第二电阻和第三电阻连接引弧触发电路，所述第二二极管的阴极连接于第一电阻与第一二极管之间、阳极接地，所述第一二极管的阴极还通过顺序串联的第四电阻和第五电阻接地并同时通过顺序串联的第一电容和第二电容接地，所述倍压电路的电源输入D端连接于第五电阻与第四电阻之间并同时连接于第一电容与第二电容之间；所述引弧触发电路具有信号控制A端和信号控制B端，所述引弧触发电路包括第三二极管、第四二极管、第一或非门、第二或非门、第三或非门、第四或非门、第五或非门、第六或非门、第一单向晶闸管、第二单向晶闸管、第一三极管、第二三极管、光耦隔离器和高频升压变压器；所述第二或非门的输入A端作为引弧触发电路的信号控制A端、输入B端连接于第四或非门的输入A端并同时通过第六电阻与第三或非门的输入A端和输入B端相连、输出Y端通过第七电阻连接第一三极管的基极，所述第三或非门的输入A端和输入B端同时通过第四二极管连接于第一或非门的输出Y端、输出Y端通过第三电容连接第六或非门的输入A端和输入B端；所述第一或非门的输入A端串接第八电阻后作为引弧触发电路的信号控制B端，所述第三二极管的阴极连接于第一或非门与第八电阻之间、阳极接地，所述第三二极管还并联有第四电容，所述第五或非门的输入A端和输入B端同时与第二或非门的输入A端相连、输出Y端连接于第四或非门的输入B端，所述第四或非门的输出Y端通过第九电阻连接第二三极管的基极，所述第一三极管的发射极通过第十电阻连接于第一单向晶闸管的控制极，所述第一单向晶闸管的阳极连接于高频升压变压器的初级侧的一端，所述第六或非门的输出Y端连接于光耦隔离器的其中一个输入端，所述第二三极管的发射极通过第十一电阻连接第二单向晶闸管的控制极，所述第二单向晶闸管的阳极连接于高频升压变压器的初级侧的另一端，所述光耦隔离器的输出端的集电极通过一功率开关管与倍压电路的输出端相连、输出端的发射极连接于高频升压变压器的初级侧的中部，所述电弧放电引出端脚连接于高频升压变压器的次级侧。...

【技术特征摘要】
1.一种基于高频引弧器的氩弧焊工业机器人，它包括机械手臂、装设于机械手臂的末端的焊枪以及装设于焊枪上的引弧器；其特征在于：所述引弧器包括外保护壳、装设于外保护壳内的集成驱动板以及装设于外保护壳上并与集成驱动板电连接的电弧放电引出端脚，所述集成驱动板上设置有一用于将220V交流电进行倍数升压后并输出的倍压电路和用于将倍压电路输出的电压转换为脉冲电流并通过电弧放电引出端脚输出的引弧触发电路；所述倍压电路具有分别与220V交流电相连的电源输出C端和电源输入D端；所述倍压电路包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的阳极串联第一电阻后作为倍压电路的电源输入C端来使用、阴极通过并联设置的第二电阻和第三电阻连接引弧触发电路，所述第二二极管的阴极连接于第一电阻与第一二极管之间、阳极接地，所述第一二极管的阴极还通过顺序串联的第四电阻和第五电阻接地并同时通过顺序串联的第一电容和第二电容接地，所述倍压电路的电源输入D端连接于第五电阻与第四电阻之间并同时连接于第一电容与第二电容之间；所述引弧触发电路具有信号控制A端和信号控制B端，所述引弧触发电路包括第三二极管、第四二极管、第一或非门、第二或非门、第三或非门、第四或非门、第五或非门、第六或非门、第一单向晶闸管、第二单向晶闸管、第一三极管、第二三极管、光耦隔离器和高频升压变压器；所述第二或非门的输入A端作为引弧触发电路的信号控制A端、输入B端连接于第四或非门的输入A端并同时通过第六电阻与第三或非门的输入A端和输入B端相连、输出Y端通过第七电阻连接第一三极管的基极，所述第三或非门的输入A端和输入B端同时通过第四二极管连接于第一或非门的输出Y端、输出Y端通过第三电容连接第六或非门的输入A端和输入B端；所述第一或非门的输入A端串接第八电阻后作为引弧触发电路的信号控制B端，所述第三二极管的阴极连接于第一或非门与第八电阻之间、阳极接地，所述第三二极管还并联有第四电容，所述第五或非门的输入A端和输入B端同时与第二或非门的输入A端相连、输出Y端连接于第四或非门的输入B端，所述第四或非门的输出Y端通过第九电阻连接第二三极管的基极，所述第一三极管的发射极通过第十电阻连接于第一单向晶闸管的控制极，所述第一单向晶闸管的阳极连接于高频升压变压器的初级侧的一端，所述第六或非门的输出Y端连接于光耦隔离器的其中一个输入端，所述第二三极管的发射极通过第十一电阻连接第二单向晶闸管的控制极，所述第二单向晶闸管的阳极连接于高频升压变压器的初级侧的另一端，所述光耦隔离器的输出端的集电极通过一功率开关管与倍压电路的输出端相连、输出端的发射极连接于高频升压变压器的初级侧的中部，所述电弧放电引出端脚连接于高频升压变压器的次级侧。2.如权利要求1所述的一种基于高频引弧器的氩弧焊工业机器人，其特征在于：所述外保护壳由隔热材料制成，所述隔热材料包括基板和形成于基板表面的隔热涂层构成，所述基板为表面经过磷化处理的30CrMnSiA钢板，所述隔热涂层为以有机硅树脂、玻璃粉和聚碳硅烷为黏结剂并通过添加三氧化二铝、碳化硅、二氧化锆、氮化硼、二氧化硅以及碳纤维所形成的混合材料。3.如权利要求1所述的一种基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张弘，
申请(专利权)人：肇庆市小凡人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44