CN104096959B - 一种手工中频焊接控制柜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手工中频焊接控制柜，通过对合格焊点的分析，建立好样本曲线；在焊接过程中，每一毫秒都会对焊接的电流和电阻进行检测并反馈，通过焊接控制器（1）的分析并与样本曲线进行对比，自动对焊接电流和时间进行调整；根据能量守恒原则进行调整，当焊接时间延长被开启，焊接控制器（1）调节功能确保实际被焊接焊点的能量大于或等于样本焊点的能量；如果出现飞溅补偿时，在发现飞溅后，金属液体的损失将通过延长焊接时间来补偿；如果出现扰动补偿时，过程参数背离样本，引起了扰动，能被发现并通过电流和时间的改变来补偿，变化值取决于扰动的类型。

Description

一种手工中频焊接控制柜

技术领域

本发明涉及一种手工中频焊接控制柜。

背景技术

随着科学技术的发展和制造工艺的提高，在机械结构中，焊接技术获得了越来越多的应用。与其它加工工艺相比，焊接技术具有突出的优点，比如设备结构相对简单，现场性好，适应于各种不同的工作条件。这些优势的突出也对焊接设备提出了更高的要求。电阻焊机作为焊机的一个重要部分，它独特的工艺特性，使之在诸如汽车、航空航天、家电等领域发挥着重要作用。

目前整个汽车工业的发展,正朝着节约资源、减少环境污染这两个方向迈进。减轻汽车重量以降低能耗、减少污染、提高燃油效率，这是解决汽车节能和环保问题的最有效的措施。实现汽车轻量化的方法主要有修改结构设计、缩小汽车规格和采用新型材料。其中采用轻型的结构材料是最有潜力的一种方法。由于铝合金具有高比强度、耐锈蚀、热稳定性好、易成形、再生性好和简化结构等一系列优点，能满足汽车工业的上述要求，故在汽车业中倍受青睐。大量的对比研究和反复实践证明，选用铝合金材料是实现汽车轻量化的有效途径。铝合金在汽车中的应用不仅带来明显的减重效益，并且能提高燃油效率、减少尾气排放、改善汽车的动力性能等，带来巨大的经济效益和社会效益。由于我国汽车工业起步较晚，铝合金在汽车中的应用还不广泛。与国外相比，我国汽车业的铝合金用量只相当于日本20世纪80年代中期水平。我国生产的轿车，除了上海的桑塔纳、一汽奥迪和捷达(均为引进生产线)上使用了较多的铝合金外，国产车中红旗轿车用铝量最多，约有80～110kg(包括五个铝合金车轮)。解放CA141约25kg，NJ130和134为2Okg左右，EQ140约17kg。随着大断面铝型材的生产和焊接技术的不断进步，铝合金在汽车中的应用也不断增加，预计到2015年，每辆汽车的铝使用量将上升到158kg，比1995年增长72%。为了实现汽车轻量化，解决节能、环保等问题，铝合金在汽车中的应用不断增加，这是汽车发展的趋势，也是社会发展的需求。

但是，在实际的焊接生产过程中，影响焊接质量的因素相当多，例如网路电压的波动、分流、电极的磨损、以及装配质量等。

发明内容

本发明设计了一种手工中频焊接控制柜，其解决的技术问题在实际的生产过程中，影响焊接质量的因素相当多，例如网路电压的波动、分流、电极的磨损、以及装配质量等。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种手工中频焊接控制柜，其特征在于：控制柜内部设有焊接控制器（1）、1000HZ感应线圈（2）、主电源断路器（3）以及1000HZ监测器（4），焊接控制器（1）设有供焊枪焊接变压器主电源使用的焊接控制器主电源次级端（5），在控制柜柜内顶部设有接地铜牌（6）；在控制柜正面柜门上设有主电源断路器旋转手柄（8），主电源断路器旋转手柄（8）控制主电源断路器（3）；在控制柜背面上端设有焊枪水气路管及信号电缆管夹（16），在控制柜背面下端设有防护栏（17），控制柜背面下端一侧设有水路单元（18），控制柜背面下端另一侧设有气路单元（19）；在控制柜顶面设有焊枪电源电缆锁紧过线圈（10）、主电源电缆锁紧过线圈（11）、焊枪信号电缆插座（12）、水气路信号电缆插座（13）、备用锁紧过线孔（14）以及水气路锁紧过线孔（15），在控制柜顶面还连接承重吊板（9）；在控制柜底面设有控制器散热风扇（20）、操作盒通讯口（21）以及以太网通讯口（22），在控制柜底面还连接有操作盒（7）。

进一步，主电源电缆通过主电源电缆锁紧过线圈（11）进入控制柜，将电缆外层护套剥开4分成L1、L2、L3以及PE四股导线，四股导线分别通过环形冷压线鼻套上V型绝缘套管，将主电源电缆L1、L2、L3导线分别接到主断路器上端端子上并压紧后装好绝缘端子罩；PE导线接到柜内顶部接地铜牌（6）上。

进一步，焊枪电源电缆一端连接焊枪，焊枪电源电缆另一端通过焊枪电源电缆锁紧过线圈（10）进入控制柜，焊枪电源电缆将外层护套剥开U、V以及PE三股导线，三股导线通过针式冷压线鼻压紧并套上V型绝缘套管，将焊枪电源电缆U1、V1导线接到焊接控制器主电源次级端（5）端子-X4端的U1、V1上并压紧，焊枪电源电缆PE线接到焊接控制器主电源次级端（5）端子-X4端的PE上并压紧。

进一步，焊枪水气路管及信号电缆管夹（16）一共包括四组管夹，从控制柜背面围板左端开始的第一组小管夹，用来夹紧总进气气管；第四组小管夹用来夹紧水路单元的总进水和总回水的两根水管；从控制柜背面围板左端开始的第二组为大管夹，用来夹紧至第一焊枪和第二焊枪的两根气管，气管应从上往下接入管夹；从控制柜背面围板左端开始的第三组为大管夹，用来夹紧至第一焊枪和第二焊枪的四根水管，水管应从下往上接入管夹。

进一步，水路单元（18）包括总进水连接端（181）、焊枪进水连接端（182）、焊枪回水连接端（183）以及总回水连接端（184），水从总进水连接端（181）进入，再经过流量开关后从焊枪进水连接端（182）进入焊枪，接着再从焊枪出来进入焊枪回水连接端（183）后，再从总回水连接端（184）流出。

进一步，气路单元（19）包括总进气端（191）和焊枪进气端（192）、总进气端（191）与焊枪进气端（192）之间依次设有总进气球阀（193）、调压阀旋钮（194）、总进气压力表（195）以及焊枪进气压力表（196）；气体流向依次经过总进气端（191）、总进气球阀（193）、总进气压力表（195）、焊枪进气压力表（196）以及焊枪进气端（192）并最终供焊枪使用。

进一步，1000HZ监测器（4）包括电流监测器；电流互感器；电流监测器和电流互感器构成一漏电保护单元；中间继电器，其在焊枪温度发生变化时起控制通断作用；X1端子，通过这个端子将控制器上的KSR、UIR信号连接到焊枪插座；XP端子，通过这个端子引出24VDC电源；F1断路器，其用于常规24V电源通断控制、F2断路器，其用于安全24V电源通断控制；V2端子，继电器发生动作及焊枪信号变化可以通过此端子传送到外部以及V1端子，从外部通过此端子接入24V电源。

该手工中频焊接控制柜具有以下有益效果：

（1）本发明通过根据能量守恒原则和通过焊接控制器的分析并与样本曲线进行对比，能够有效的对焊接中生产过程中多种扰动进行补偿。

（2）本发明采用焊接控制器，连续输出电流可达660A，通过焊接变压器PSG3100，次级最大输出焊接电流可达120KA，同时，中频焊接其焊接电流调整是每秒1000次的中频来精确控制，响应速度为0.001秒，达到了毫秒级，是传统工频焊接控制精度的20倍。

附图说明

图1：本发明手工中频焊接控制柜的立体结构示意图；

图2：本发明手工中频焊接控制柜的主视图；

图3：本发明手工中频焊接控制柜的内部结构示意图；

图4：本发明手工中频焊接控制柜的俯视图；

图5：本发明手工中频焊接控制柜的后视图；

图6：本发明手工中频焊接控制柜的仰视图；

图7：本发明手工中频焊接控制柜配套使用的点焊焊钳结构示意图；

图8：本发明手工中频焊接控制柜配套使用的非焊接区域防护机构示意图；

图9：图8的左视图；

图10：本发明手工中频焊接控制柜中焊接控制器焊接控制器示意图。

附图标记说明：

1—焊接控制器；2—1000HZ感应线圈；3—主电源断路器；4—1000HZ监测器；5—焊接控制器主电源次级端；6—接地铜牌；7—操作盒；8—主电源断路器旋转手柄；9—承重吊板；10—焊枪电源电缆锁紧过线圈；11—主电源电缆锁紧过线圈；12—焊枪信号电缆插座；13—水气路信号电缆插座；14—备用锁紧过线孔；15—水气路锁紧过线孔；16—焊枪水气路管及信号电缆管夹；17—防护栏；18—水路单元；181—总进水连接端；182—焊枪进水连接端；183—焊枪回水连接端；184—总回水连接端；19—气路单元；191—总进气端；192—焊枪进气端；193—总进气球阀；194—调压阀旋钮；195—总进气压力表；196—焊枪进气压力表；20—控制器散热风扇；21—操作盒通讯口；22—以太网通讯口；

31—第二电极臂；32—电极帽；33—第一电极臂；34—焊接钳臂；35—控制手柄；36—气缸；37—焊钳吊挂；38—限位阻挡块；

41—防护挡板；42—第一旋转臂；43—连接轴；44—第二旋转臂；45—传动杆；46—气缸；47—基座；48—推动轴。

具体实施方式

下面结合图1至图10，对本发明做进一步说明：

如图1所示，一种手工中频焊接控制柜，控制柜内部设有焊接控制器1、1000HZ感应线圈2、主电源断路器3以及1000HZ监测器4，焊接控制器1设有供焊枪焊接变压器主电源使用的焊接控制器主电源次级端5，在控制柜柜内顶部设有接地铜牌6；在控制柜正面柜门上设有主电源断路器旋转手柄8，主电源断路器旋转手柄8控制主电源断路器3；在控制柜背面上端设有焊枪水气路管及信号电缆管夹16，在控制柜背面下端设有防护栏17，控制柜背面下端一侧设有水路单元18，控制柜背面下端另一侧设有气路单元19；在控制柜顶面设有焊枪电源电缆锁紧过线圈10、主电源电缆锁紧过线圈11、焊枪信号电缆插座12、水气路信号电缆插座13、备用锁紧过线孔14以及水气路锁紧过线孔15，在控制柜顶面还连接承重吊板9；在控制柜底面设有控制器散热风扇20、操作盒通讯口21以及以太网通讯口22，在控制柜底面还连接有操作盒7。

主电源电缆通过主电源电缆锁紧过线圈11进入控制柜，将电缆外层护套剥开4分成L1、L2、L3以及PE四股导线，四股导线分别通过环形冷压线鼻套上V型绝缘套管，将主电源电缆L1、L2、L3导线分别接到主断路器上端端子上并压紧后装好绝缘端子罩；PE导线接到柜内顶部接地铜牌6上。

焊枪电源电缆一端连接焊枪，焊枪电源电缆另一端通过焊枪电源电缆锁紧过线圈10进入控制柜，焊枪电源电缆将外层护套剥开U、V以及PE三股导线，三股导线通过针式冷压线鼻压紧并套上V型绝缘套管，将焊枪电源电缆U1、V1导线接到焊接控制器主电源次级端5端子-X4端的U1、V1上并压紧，焊枪电源电缆PE线接到焊接控制器主电源次级端5端子-X4端的PE上并压紧。

焊枪水气路管及信号电缆管夹16一共包括四组管夹，从控制柜背面围板左端开始的第一组小管夹，用来夹紧总进气气管；第四组小管夹用来夹紧水路单元的总进水和总回水的两根水管；从控制柜背面围板左端开始的第二组为大管夹，用来夹紧至第一焊枪和第二焊枪的两根气管，气管应从上往下接入管夹；从控制柜背面围板左端开始的第三组为大管夹，用来夹紧至第一焊枪和第二焊枪的四根水管，水管应从下往上接入管夹。

水路单元18包括总进水连接端181、焊枪进水连接端182、焊枪回水连接端183以及总回水连接端184，水从总进水连接端181进入，再经过流量开关后从焊枪进水连接端182进入焊枪，接着再从焊枪出来进入焊枪回水连接端183后，再从总回水连接端184流出。

进一步，气路单元19包括总进气端191和焊枪进气端192、总进气端191与焊枪进气端192之间依次设有总进气球阀193、调压阀旋钮194、总进气压力表195以及焊枪进气压力表196；气体流向依次经过总进气端191、总进气球阀193、总进气压力表195、焊枪进气压力表196以及焊枪进气端192并最终供焊枪使用。

1000HZ监测器4包括电流监测器；电流互感器；电流监测器和电流互感器构成一漏电保护单元；中间继电器，其在焊枪温度发生变化时起控制通断作用；X1端子，通过这个端子将控制器上的KSR、UIR信号连接到焊枪插座；XP端子，通过这个端子引出24VDC电源；F1断路器，其用于常规24V电源通断控制、F2断路器，其用于安全24V电源通断控制；V2端子，继电器发生动作及焊枪信号变化可以通过此端子传送到外部以及V1端子，从外部通过此端子接入24V电源。

如图7所示，一种点焊焊钳，点焊焊钳与上述手工中频焊接控制柜连接的焊枪配合使用，其包括第二电极臂31、电极帽32、第一电极臂33、两个焊接钳臂34、控制手柄35、气缸36以及焊钳吊挂37。两个焊接钳臂34之间连接有气缸36，控制手柄35用于控制气缸36的开启。两个焊接钳臂34共同的连接端设有第一电极臂33，电极帽32位于第一电极臂33上。第二电极臂31也连接在两个焊接钳臂34共同连接端上，夹具的限位阻挡块38限制第二电极臂31移动的范围和行程。

该点焊焊钳的工作原理是：通过控制手柄35控制气缸36工作时，气缸36给两个焊接钳臂34压力，两个焊接钳臂34在压力的作用下给第一电极臂33张力，第二电极臂31在张力的作用下接触夹具上限位阻挡块38，限位阻挡块38通过第二电极臂31对第一电极臂33产生反作用力，第一电极臂33上的电极帽32在第二电极臂31反作用力的作用下，使电极帽32拥有压力，并与钣金件进一步接触并完成高质量的焊接。

如图8和9所示，本发明还包括非焊接区域防护机构，该非焊接区域防护机构与本发明中焊枪配合使用。该非焊接区域防护机构包括多个防护挡板41、多个第一旋转臂42、多个连接轴43、多个第二旋转臂44、传动杆45、气缸46、基座47以及多个推动轴48。每个第一旋转臂42和一第二旋转臂44为一体件，防护挡板41安装在第一旋转臂42上用于阻挡和保护非焊接区域。第一旋转臂42与第二旋转臂44之间设有轴安装孔，基座47垂直面的任意一连接轴43插入对应第一旋转臂42与第二旋转臂44之间的一轴安装孔中。第二旋转臂44上也设有轴安装孔，传动杆45上垂直并平行设有多个推动轴48，每个推动轴48插入对应的第二旋转臂44的轴安装孔中。传动杆45在气缸46作用下水平运动。

本发明中非焊接区域防护机构的工作原理如下：焊枪在焊接时，受到车身结构的影响，一些部位必然会出现焊偏、半点和虚焊影响到非焊接区域，主要原因是焊接过程中操作人员无法目视焊点的位置。

本发明非焊接区域防护机构气缸46工作时，给传动杆45水平方向的推力，传动杆45带动推动轴48也做水平方向的移动，第一旋转臂42和第二旋转臂44在推动轴48和连接轴43工作作用下绕着连接轴43进行旋转。旋转的过程中防护挡板41位于垂直的高度也相应发生变化，因而对于不同高度的非焊接区域，可以通过气缸作用下，使得防护挡板41进行遮挡，这样就可以大大减小出现焊偏、半点和虚焊情形，也很好的保护到非焊接区域。防护挡板41面积大小为可替换的以适应不同的面积的非焊接区域。由于多辆汽车相同部位进行同时焊接，所以可以使用多个防护挡板41。

如图10所示，本发明手工中频焊接控制柜中焊接控制器控制方法如下：通过对合格焊点的分析，建立好样本曲线；在焊接过程中，每一毫秒都会对焊接的电流和电阻进行检测并反馈，通过焊接控制器1的分析并与样本曲线进行对比，自动对焊接电流和时间进行调整；根据能量守恒原则进行调整，当焊接时间延长被开启，焊接控制器1调节功能确保实际被焊接焊点的能量大于或等于样本焊点的能量；如果出现飞溅补偿时，在发现飞溅后，金属液体的损失将通过延长焊接时间来补偿；如果出现扰动补偿时，过程参数背离样本，引起了扰动，能被发现并通过电流和时间的改变来补偿，变化值取决于扰动的类型。

本发明通过根据能量守恒原则和通过焊接控制器的分析并与样本曲线进行对比，能够有效的对焊接中生产过程中多种扰动进行补偿。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种手工中频焊接控制柜，其特征在于：控制柜内部设有焊接控制器（1）、1000HZ感应线圈（2）、主电源断路器（3）以及1000HZ监测器（4），焊接控制器（1）设有供焊枪焊接变压器主电源使用的焊接控制器主电源次级端（5），在控制柜柜内顶部设有接地铜牌（6）；在控制柜正面柜门上设有主电源断路器旋转手柄（8），主电源断路器旋转手柄（8）控制主电源断路器（3）；在控制柜背面上端设有焊枪水气路管及信号电缆管夹（16），在控制柜背面下端设有防护栏（17），控制柜背面下端一侧设有水路单元（18），控制柜背面下端另一侧设有气路单元（19）；在控制柜顶面设有焊枪电源电缆锁紧过线圈（10）、主电源电缆锁紧过线圈（11）、焊枪信号电缆插座（12）、水气路信号电缆插座（13）、备用锁紧过线孔（14）以及水气路锁紧过线孔（15），在控制柜顶面还连接承重吊板（9）；在控制柜底面设有控制器散热风扇（20）、操作盒通讯口（21）以及以太网通讯口（22），在控制柜底面还连接有操作盒（7），其特征在于：通过对合格焊点的分析，建立好样本曲线；在焊接过程中，每一毫秒都会对焊接的电流和电阻进行检测并反馈，通过焊接控制器（1）的分析并与样本曲线进行对比，自动对焊接电流和时间进行调整；根据能量守恒原则进行调整，当焊接时间延长被开启，焊接控制器（1）调节功能确保实际被焊接焊点的能量大于或等于样本焊点的能量；如果出现飞溅补偿时，在发现飞溅后，金属液体的损失将通过延长焊接时间来补偿；如果出现扰动补偿时，过程参数背离样本，引起了扰动，能被发现并通过电流和时间的改变来补偿，变化值取决于扰动的类型。

2.根据权利要求1所述手工中频焊接控制柜，其特征在于：主电源电缆通过主电源电缆锁紧过线圈（11）进入控制柜，将电缆外层护套剥开4分成L1、L2、L3以及PE四股导线，四股导线分别通过环形冷压线鼻套上V型绝缘套管，将主电源电缆L1、L2、L3导线分别接到主断路器上端端子上并压紧后装好绝缘端子罩；PE导线接到柜内顶部接地铜牌（6）上。

3.根据权利要求1所述手工中频焊接控制柜，其特征在于：焊枪水气路管及信号电缆管夹（16）一共包括四组管夹，从控制柜背面围板左端开始的第一组小管夹，用来夹紧总进气气管；第四组小管夹用来夹紧水路单元的总进水和总回水的两根水管；从控制柜背面围板左端开始的第二组为大管夹，用来夹紧至第一焊枪和第二焊枪的两根气管，气管应从上往下接入管夹；从控制柜背面围板左端开始的第三组为大管夹，用来夹紧至第一焊枪和第二焊枪的四根水管，水管应从下往上接入管夹。

4.根据权利要求1所述手工中频焊接控制柜，其特征在于：水路单元（18）包括总进水连接端（181）、焊枪进水连接端（182）、焊枪回水连接端（183）以及总回水连接端（184），水从总进水连接端（181）进入，再经过流量开关后从焊枪进水连接端（182）进入焊枪，接着再从焊枪出来进入焊枪回水连接端（183）后，再从总回水连接端（184）流出。

5.根据权利要求1所述手工中频焊接控制柜，其特征在于：气路单元（19）包括总进气端（191）和焊枪进气端（192），总进气端（191）与焊枪进气端（192）之间依次设有总进气球阀（193）、调压阀旋钮（194）、总进气压力表（195）以及焊枪进气压力表（196）；气体流向依次经过总进气端（191）、总进气球阀（193）、总进气压力表（195）、焊枪进气压力表（196）以及焊枪进气端（192）并最终供焊枪使用。

6.根据权利要求1所述手工中频焊接控制柜，其特征在于：1000HZ监测器（4）包括电流监测器；电流互感器；电流监测器和电流互感器构成一漏电保护单元；中间继电器，其在焊枪温度发生变化时起控制通断作用；X1端子，通过这个端子将控制器上的KSR恒流检测信号、UIR自适应焊接信号连接到焊枪插座；XP端子，通过这个端子引出24VDC电源；F1断路器，其用于常规24V电源通断控制、F2断路器，其用于安全24V电源通断控制；V2端子，继电器发生动作及焊枪信号变化可以通过此端子传送到外部以及V1端子，从外部通过此端子接入24V电源。

7.一种根据权利要求1-6中任何一项所述手工中频焊接控制柜的焊接控制方法，包括以下步骤：通过对合格焊点的分析，建立好样本曲线；在焊接过程中，每一毫秒都会对焊接的电流和电阻进行检测并反馈，通过焊接控制器（1）的分析并与样本曲线进行对比，自动对焊接电流和时间进行调整；根据能量守恒原则进行调整，当焊接时间延长被开启，焊接控制器（1）调节功能确保实际被焊接焊点的能量大于或等于样本焊点的能量；如果出现飞溅补偿时，在发现飞溅后，金属液体的损失将通过延长焊接时间来补偿；如果出现扰动补偿时，过程参数背离样本，引起了扰动，能被发现并通过电流和时间的改变来补偿，变化值取决于扰动的类型。