可行走电焊装置与控制方法与流程

本发明属于焊接设备，具体涉及一种可行走电焊装置与控制方法。

背景技术：

1、在电焊机作业现场，电焊机通常需要根据焊接位置的变化而频繁移动，电焊机本身以及与其配套使用的搭铁线和手把线均需由操作人员手动搬运和拖拽。搭铁线和手把线在作业过程中散落于地面，焊接结束后需要人工进行收卷整理，现场转运时还需额外人力搬运电焊机及其附属线缆。上述人工搬运和人工收放线操作不仅增加了操作人员的劳动强度，而且线缆在地面反复拖拽、踩踏或与尖锐物体接触后容易发生外皮磨损、内部导体折断等损伤，缩短线缆使用寿命并带来安全隐患。在采用手推车承载电焊机进行移动的情况下，虽然减轻了电焊机本身的搬运负担，但搭铁线和手把线仍需人工跟随收放和整理，未能从根本上解决线缆收放依赖人力的问题。此外，当作业现场空间狭窄或地面状况不佳时，人工同步操作手推车、焊钳及线缆的协调性较差，进一步影响作业效率与安全性。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

2、本发明还有一个目的是提供一种可行走电焊装置，其能够以电力辅助行走取代人工搬运电焊机，并对搭铁线和手把焊线进行电动收放操作，降低操作人员劳动强度并减少线缆损伤风险。

3、为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种可行走电焊装置，包括车体、电焊机、蓄电池组、驱动电机、配电箱、霍尔电流传感器、第一电动卷线盘和第二电动卷线盘；

4、所述车体为手推车式结构，具有承载底板、设置在承载底板后端的把手以及安装在承载底板下方的行走轮组，所述行走轮组与驱动电机传动连接；

5、所述电焊机固定安装于承载底板上表面中部区域，所述蓄电池组固定安装于承载底板下方，所述配电箱固定安装于车体的后端且位于把手下方，配电箱内设置有电路分配模块、控制器和非易失性存储单元，所述电路分配模块包括分别与驱动电机、第一盘体电机、第二盘体电机对应的驱动电路，且所述驱动电路内设置有用于检测工作电流的电流采样电阻；电路分配模块还包括一常闭型继电器，该常闭型继电器串联于行走辅助开关与驱动电机之间的电回路中，所述控制器与电流采样电阻、常闭型继电器的控制端电连接；

6、所述第一电动卷线盘固定安装于车体前端的左侧位置，包括第一卷筒以及与第一卷筒传动连接的第一盘体电机以及用于检测第一盘体电机转子位置的第一编码器，第一卷筒用于收放搭铁线，第一盘体电机的电源输入端通过电路分配模块与蓄电池组电连接；

7、所述第二电动卷线盘固定安装于车体前端的右侧位置，包括第二卷筒以及与第二卷筒传动连接的第二盘体电机以及用于检测第二盘体电机转子位置的第二编码器，第二卷筒用于收放手把焊线，第二盘体电机的电源输入端通过电路分配模块与蓄电池组电连接；

8、所述蓄电池组的电源输出端与电路分配模块电连接，电路分配模块分别向驱动电机、第一盘体电机、第二盘体电机提供驱动电能；

9、所述霍尔电流传感器套设于电焊机的输出线缆上，用于感应焊接电流，霍尔电流传感器的信号输出端与所述控制器电连接；

10、所述把手上设置有控制开关组和提示装置，所述控制开关组包括行走辅助开关、第一收放控制开关以及第二收放控制开关；提示装置与控制器电连接，用于发出线缆卡滞故障提示信息；

11、所述行走辅助开关串联于电路分配模块与驱动电机之间的电回路中，用于控制驱动电机的启动与停止；

12、所述第一收放控制开关串联于电路分配模块与第一盘体电机之间的电回路中，用于控制第一盘体电机的启动与停止；

13、所述第二收放控制开关串联于电路分配模块与第二盘体电机之间的电回路中，用于控制第二盘体电机的启动与停止。

14、优选的是，所述驱动电机的额定功率范围为200瓦至800瓦，所述蓄电池组的额定电压范围为12伏至48伏，所述蓄电池组的额定容量范围为20安时至80安时；所述第一盘体电机与第二盘体电机的额定功率各自独立地选自30瓦至150瓦的范围。

15、一种可行走电焊装置的控制方法，用于所述的可行走电焊装置，包括以下步骤：

16、s1：通过配电箱内设置的控制器以及与控制器电连接的电流传感单元采集焊接电流信号，所述电流传感单元采用非接触式霍尔电流传感器，该霍尔电流传感器套设于电焊机的输出线缆上，用以感应电焊机处于焊接状态时输出线缆中的焊接电流值；

17、s2：所述控制器以第一采样频率实时读取霍尔电流传感器输出的电压信号，并将该电压信号转换为对应的焊接电流测量值，当焊接电流测量值大于第一预设电流阈值时，控制器判定电焊机处于焊接作业状态，所述第一采样频率的取值范围为50赫兹至200赫兹，第一预设电流阈值的取值范围为5-20安培；

18、s3：在控制器判定电焊机处于焊接作业状态的时间段内，控制器持续输出闭锁信号至行走辅助开关与驱动电机之间的控制回路中的常闭型继电器，驱动所述常闭型继电器动作以切断驱动电机与电路分配模块之间的电气连接，使得行走辅助开关对驱动电机的启动控制功能失效；

19、s4：当焊接电流测量值小于或等于第一预设电流阈值且该状态持续维持时间达到预设延时时间段后，控制器停止输出闭锁信号，常闭型继电器恢复闭合状态，行走辅助开关对驱动电机的启动控制功能恢复有效，所述预设延时时间段的取值范围为1-5秒。

20、优选的是，还包括以下步骤：

21、s5：在控制器判定电焊机处于焊接作业状态的时间段内，控制器持续向第一盘体电机的驱动电路输出第一微弱保持电流信号，使第一盘体电机产生第一反向保持转矩，第一反向保持转矩的方向为收线方向，该第一反向保持转矩的取值范围为第一盘体电机额定转矩的3%至8%，用于抵抗搭铁线因自重产生的自然下垂力，同时持续向第二盘体电机的驱动电路输出第二微弱保持电流信号，使第二盘体电机产生第二反向保持转矩，所述第二反向保持转矩的方向为收线方向，该第二反向保持转矩的取值范围为第二盘体电机额定转矩的3%至8%，用于抵抗手把焊线因自重产生的自然下垂力；所述第一编码器和第二编码器分别为增量式旋转编码器，用于输出与盘体电机转子角度位置对应的脉冲信号；

22、s6：在控制器停止输出闭锁信号且常闭型继电器恢复闭合状态之前，控制器检测当前第一盘体电机和第二盘体电机的转子位置增量变化值，当第一盘体电机的转子位置增量变化值大于第一预设增量阈值时，控制器先输出第一短时收线信号至第一盘体电机的驱动电路，驱动第一盘体电机以第一预设收线转速旋转第一预设收线时长，第一预设收线时长的取值范围为0.5秒至2秒，第一预设增量阈值的取值范围为第一盘体电机旋转一圈对应的编码器脉冲数的1/5至1/2；在所述第一短时收线信号输出完成后，控制器置位第一收线完成标志；

23、s7：当第二盘体电机的转子位置增量变化值大于第二预设增量阈值时，控制器输出第二短时收线信号至第二盘体电机的驱动电路，驱动第二盘体电机以第二预设收线转速旋转第二预设收线时长，第二预设收线时长的取值范围为0.5秒至2秒，第二预设增量阈值的取值范围为第二盘体电机旋转一圈对应的编码器脉冲数的1/5至1/2，在所述第二短时收线信号输出完成后，控制器置位第二收线完成标志，待第一盘体电机无收线需求或第一收线完成标志已置位，且第二盘体电机无收线需求或第二收线完成标志已置位后，控制器停止输出闭锁信号，常闭型继电器恢复闭合状态，行走辅助功能恢复正常。

24、优选的是，还包括以下步骤：

25、s8：在第一盘体电机执行第一短时收线信号驱动旋转期间，控制器以第二采样频率实时采集第一盘体电机驱动电路中的电流采样电阻两端电压值，并将该电压值换算为第一盘体电机的实时工作电流值，第二采样频率的取值范围为100赫兹至500赫兹；

26、s9：当第一盘体电机的实时工作电流值超过第一电流上限阈值时，控制器立即终止向第一盘体电机的驱动电路输出第一短时收线信号，并记录第一收线中断标记，第一电流上限阈值的取值范围为第一盘体电机额定电流的110%至150%；

27、s10：在第二盘体电机执行第二短时收线信号驱动旋转期间，控制器以第二采样频率实时采集第二盘体电机驱动电路中的电流采样电阻两端电压值，并将该电压值换算为第二盘体电机的实时工作电流值；

28、s11：当第二盘体电机的实时工作电流值超过第二电流上限阈值时，控制器立即终止向第二盘体电机的驱动电路输出第二短时收线信号，并记录第二收线中断标记，第二电流上限阈值的取值范围为第二盘体电机额定电流的110%至150%；

29、s12：在控制器停止输出闭锁信号之前，若控制器记录有第一收线中断标记，则控制器在预设中断延时后再次向第一盘体电机的驱动电路输出第三短时收线信号，驱动第一盘体电机以第一预设收线转速旋转第一预设收线时长的1/2，所述预设中断延时的取值范围为1秒至3秒；

30、s13：在控制器停止输出闭锁信号之前，若控制器记录有第二收线中断标记，则控制器在预设中断延时后再次向第二盘体电机的驱动电路输出第四短时收线信号，驱动第二盘体电机以第二预设收线转速旋转第二预设收线时长的1/2。

31、优选的是，还包括以下步骤：

32、s14：在把手上设置提示装置，当控制器向第一盘体电机的驱动电路输出第三短时收线信号期间，若第一盘体电机的实时工作电流值再次超过第一电流上限阈值，控制器立即终止第三短时收线信号并记录第一二次中断标记，同时累计第一收线中断次数，第一收线中断次数的初始值为零；

33、s15：当控制器向第二盘体电机的驱动电路输出第四短时收线信号期间，若第二盘体电机的实时工作电流值再次超过第二电流上限阈值，控制器立即终止第四短时收线信号并记录第二二次中断标记，同时累计第二收线中断次数，第二收线中断次数的初始值为零；

34、s16：在控制器停止输出闭锁信号之前，控制器读取第一收线中断次数和第二收线中断次数；当第一收线中断次数大于或等于第一预设次数阈值时，控制器向安装于把手上的提示装置输出第一提示驱动信号，驱动提示装置发出对应于搭铁线卡滞故障的第一提示信息，并且控制器不停止输出闭锁信号，使常闭型继电器保持断开状态以持续禁止行走辅助开关对驱动电机的启动控制功能，第一预设次数阈值的取值范围为2至4次；

35、s17：当第二收线中断次数大于或等于第二预设次数阈值时，控制器向提示装置输出第二提示驱动信号，驱动提示装置发出对应于手把焊线卡滞故障的第二提示信息，并且控制器不停止输出闭锁信号，使常闭型继电器保持断开状态以持续禁止行走辅助开关对驱动电机的启动控制功能，第二预设次数阈值的取值范围为2至4次；

36、s18：当控制器检测到第一收放控制开关和第二收放控制开关被同时按下且持续时间达到复位确认时长时，控制器将第一收线中断次数和第二收线中断次数均清零，停止输出第一提示驱动信号和第二提示驱动信号，并撤销对常闭型继电器输出的闭锁信号，并将清零后的数值写入非易失性存储单元，所述复位确认时长的取值范围为2秒至5秒。

37、优选的是，还包括以下步骤：

38、s19：在配电箱内设置非易失性存储单元，所述非易失性存储单元与控制器电连接，控制器在每次累计更新第一收线中断次数和第二收线中断次数后，将更新后的第一收线中断次数和第二收线中断次数写入非易失性存储单元；

39、s20：控制器在每次上电初始化时检查上电复位标志，当所述上电复位标志指示本次启动是由供电电压跌落至复位电压以下所触发时，控制器判定蓄电池组经历了一次断开后重新上电过程；

40、s21：在判定蓄电池组经历断开后重新上电过程后，控制器从非易失性存储单元读取先前存储的第一收线中断次数和第二收线中断次数，若读取到的第一收线中断次数大于或等于第一预设次数阈值，控制器在上电初始化完成后直接向常闭型继电器输出闭锁信号，并同时向提示装置输出第一提示驱动信号；

41、s22：若读取到的第二收线中断次数大于或等于第二预设次数阈值，控制器在上电初始化完成后直接向常闭型继电器输出闭锁信号，并同时向提示装置输出第二提示驱动信号；

42、s23：当控制器检测到第一收放控制开关和第二收放控制开关被同时按下且持续时间达到复位确认时长后，控制器将第一收线中断次数和第二收线中断次数均清零并将清零后的数值写入非易失性存储单元。

43、本发明至少包括以下有益效果：

44、第一、本发明通过为车体配置蓄电池组并向驱动电机供电以辅助行走，同时将电焊机、搭铁线卷盘和手把焊线卷盘集成于同一手推车式结构上，使得设备整体转移时无需人力拖拽主机及线缆，仅需操作把手并借助电动助力即可完成移动，显著减轻了作业过程中的体力消耗。搭铁线和手把焊线分别由独立的第一电动卷线盘和第二电动卷线盘进行收放，线缆在非作业状态下保持有序卷绕，避免了地面拖拽造成的表皮磨损与内部导体疲劳，延长了线缆更换周期。

45、第二、本发明通过采用非接触式霍尔电流传感器检测电焊机输出线缆中的焊接电流，并在检测到焊接电流存在时借助常闭型继电器切断驱动电机的供电回路，使得车体在焊接电弧产生期间无法响应行走辅助开关的任何误触信号，有效防止了焊条尚未脱离工件时车体突然位移所引发的焊缝成形缺陷、工件表面电弧划伤以及操作人员烫伤等意外事件。

46、第三、在焊接进行期间向两个盘体电机分别施加微弱保持电流以产生收线方向的反向阻尼转矩，能够抑制搭铁线和手把焊线因自身重量及轻微外力造成的非受控放线，维持线缆在焊接过程中的适度张紧状态，减少了线缆无序散落于作业区域的现象。焊接结束后，利用编码器反馈的转子位置增量判断是否存在被动放线情形，若发生额外放线则先行执行短时收线动作以收回堆积于车体前方的多余线缆，从而在恢复行走辅助功能之前消除线缆被行走轮碾压或缠绕的隐患。

47、第四、在短时收线动作执行过程中实时采集盘体电机驱动电路的电流采样电阻两端电压，并换算为电机实时工作电流，当电流超出对应额定电流的限定比例时立即中断收线输出，避免因线缆卡滞或末端固定状态下强行收线造成线缆内部导体拉伸损伤、绝缘层减薄或连接端头松脱。中断后经过短暂延时再以缩短后的收线时长进行二次尝试，使得在大多数暂时性阻力解除后仍能完成必要的线缆清理，兼顾了收线效率与线缆受力保护。

48、第五、当二次收线尝试再次触发过流中断时，累计对应卷线盘的收线中断次数，并在达到预设次数阈值后通过把手上的提示装置向操作人员发出对应于搭铁线或手把焊线的特定故障提示，同时持续维持行走闭锁状态。此举能够明确区分硬性卡滞障碍与瞬时阻力，防止控制器反复无效启停电机造成电能浪费及机械冲击，并强制操作人员必须排除卡滞故障后方可通过组合按键复位，避免了在未解除卡滞情况下强行推动车体导致线缆被拖拽断裂或焊接工件倾覆的安全事故。

49、第六、利用非易失性存储单元在每次中断次数更新后保存当前计数值，并在控制器重新上电时读取该存储值。当因线缆卡滞而进入行走闭锁与提示状态后，即使操作人员试图通过断开并重接蓄电池组电源使控制器重启，上电初始化过程仍会自动恢复闭锁输出和对应提示信息，从而杜绝了以断电方式绕过安全闭锁逻辑的可能，确保只有经过明确的组合按键复位操作才能解除行走禁止，提高了故障处理流程的严谨性与设备使用的安全性。

50、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。