CN107984068A - 一种高压储能电阻焊机 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种高压储能电阻焊机，用于解决现有技术中的电阻焊机的耐压等级较低、焊接功率受限、放电速度慢的技术问题。本发明实施例包括电容箱、控制箱、主机箱以及电路结构；主机箱的固定安装有气缸；气缸的输出端连接有上电极台板；主机箱的第三侧上还固定安装有下支臂；下支臂上固定设置有下电极台板；电路结构包括依次进行连接的电流输入端、无触点充电开关、充电变压器、三相整流桥、可控硅、电容器组、放电变压器以及电流输出端；上电极台板和下电极台板均与电路结构的电流输出端进行电连接；电路结构还包括控制系统；控制系统分别与无触点充电开关、可控硅、电容器组、放电变压器进行电连接。

Description

一种高压储能电阻焊机

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种高压储能电阻焊机。

背景技术

电阻焊机(resistance welding machine)是将被焊工件压紧于两电极之间，并施以电流，利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热效应将其加热到熔化或塑性状态，使之形成金属结合的一种方法。

但是目前的电容储能式电阻焊机的电路结构的耐压等级大多为1000V，级别较低，电阻焊机在长时间进行焊接时容易出现故障，导致焊接效率下降，而且，由于耐压级别较低，工作人员在操作时也容易产生安全隐患。

另外，传统的电容储能式电阻焊机主要采用电解电容作为能量存储载体，受到工艺及材料的影响，电解电容的耐压值一般在500V以内，大大限制了充电电压的提升，只有通过增加电容器数量来达到提升储存容量的效果，当焊接所需能量较大时，需增加较多电容器，令机身庞大、占位较多。而且电解电容有极性，需要比较复杂的电路充分吸收反压，以免损坏电容器。

因此，设计一款耐压等级高、焊接功率大、放电速度快的高压储能电阻焊机成为本技术领域人员所研究的重要课题。

发明内容

本发明实施例公开了一种高压储能电阻焊机，用于解决现有技术中的电阻焊机的耐压等级较低、焊接功率受限、放电速度慢的技术问题。

本发明实施例提供了一种高压储能电阻焊机，包括电容箱、控制箱、主机箱以及电路结构；

所述主机箱的第一侧与所述电容箱进行连接；所述主机箱的第二侧与所述控制箱进行连接；

所述主机箱的第三侧上固定安装有上支臂；所述上支臂上固定安装有气缸；所述气缸的输出端连接有上电极台板；所述主机箱的第三侧上还固定安装有下支臂；所述下支臂上固定设置有下电极台板，并且，所述下电极台板设置于所述上电极台板的正下方；

所述电路结构包括依次进行连接的电流输入端、无触点充电开关、充电变压器、三相整流桥、可控硅、电容器组、放电变压器以及电流输出端；

所述上电极台板和所述下电极台板均与所述电路结构的电流输出端进行电连接；

所述电路结构还包括控制系统；所述控制系统设置于所述控制箱内；所述控制系统分别与所述无触点充电开关、所述可控硅、所述电容器组、所述放电变压器进行电连接；

所述电容器组设置于所述电容箱内；

所述无触点充电开关、所述可控硅、所述放电变压器、所述三相整流桥以及所述充电变压器均设置在所述主机箱内。

可选地，所述电流输入端为三相电流输入端。

可选地，所述主机箱的第二侧还设置有冷却水回路系统，并且，所述冷却水回路系统设置于所述控制箱的正下方；

所述冷却水回路系统用于对所述放电变压器、所述上电极台板和所述下电极台板进行冷却。

可选地，所述电容器组为无极性高压薄膜电容器组。

可选地，所述控制箱的一侧还设置有控制面板；

所述控制面板与所述控制系统进行连接。

可选地，还包括报警装置；

所述报警装置与设置在所述控制箱顶端的警示灯进行连接，并且，所述报警装置与所述控制系统进行连接。

可选地，所述控制箱的一侧还设置有散热系统；

所述散热系统包括两个散热风扇；

所述散热风扇与所述控制系统进行连接。

可选地，还包括底座；

所述底座固定安装在所述主机箱的底端。

可选地，所述主机箱的顶端设置有支撑架；

所述支撑架上安装有储气罐。

可选地，所述气缸的一侧设置有气路系统；所述气路系统包括带有气压表的减压阀、空气过滤器、油雾器、限流阀以及安装于所述主机箱顶端的电磁阀；所述气路系统与所述储气罐进行连接。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例提供了一种高压储能电阻焊机，包括电容箱、控制箱、主机箱以及电路结构；所述主机箱的第一侧与所述电容箱进行连接；所述主机箱的第二侧与所述控制箱进行连接；所述主机箱的第三侧上固定安装有上支臂；所述上支臂上固定安装有气缸；所述气缸的输出端连接有上电极台板；所述主机箱的第三侧上还固定安装有下支臂；所述下支臂上固定设置有下电极台板，并且，所述下电极台板设置于所述上电极台板的正下方；所述电路结构包括依次进行连接的电流输入端、无触点充电开关、充电变压器、三相整流桥、可控硅、电容器组、放电变压器以及电流输出端；所述上电极台板和所述下电极台板均与所述电路结构的电流输出端进行电连接；所述电路结构还包括控制系统；所述控制系统设置于所述控制箱内；所述控制系统分别与所述无触点充电开关、所述可控硅、所述电容器组、所述放电变压器进行电连接；所述电容器组设置于所述电容箱内；所述无触点充电开关、所述可控硅、所述放电变压器、所述三相整流桥以及所述充电变压器均设置在所述主机箱内。本实施例中，通过设计全新的电路结构，从而提高整个电阻焊机的耐压等级，降低设备的故障率，提高生产效率，也进一步提高安全性且电阻焊机的焊接功率增大、放电速度加快。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例中提供的一种高压储能电阻焊机的结构示意图；

图2为本发明实施例中提供的一种高压储能电阻焊机的电路结构示意图；

图示说明：主机箱1；电容箱2；控制箱3；气缸4；上电极台板5；下电极台板6；下支臂7；冷却水回路系统8；散热风扇9；储气罐10；底座11；气路系统12；控制面板13；警示灯14；电流输入端15；无触点充电开关16；三相整流桥18；充电变压器17；可控硅19；电容器组20；放电变压器21；电流输出端22；控制系统23。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种高压储能电阻焊机，用于解决现有技术中的电阻焊机的耐压等级较低、焊接功率受限、放电速度慢的技术问题。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2，本发明实施例中提供的一种高压储能电阻焊机的一个实施例包括：

电容箱2、控制箱3、主机箱1以及电路结构；

主机箱1的第一侧与电容箱2进行连接；主机箱1的第二侧与控制箱3进行连接；

主机箱1的第三侧上固定安装有上支臂；上支臂上固定安装有气缸4；气缸4的输出端连接有上电极台板5；主机箱1的第三侧上还固定安装有下支臂7；下支臂7上固定设置有下电极台板6，并且，下电极台板6设置于上电极台板5的正下方；

电路结构包括依次进行连接的电流输入端15、无触点充电开关16、充电变压器17、三相整流桥18、可控硅19、电容器组20、放电变压器21以及电流输出端22；

上电极台板5和下电极台板6均与电路结构的电流输出端22进行电连接；

电路结构还包括控制系统23；控制系统23设置于控制箱3内；控制系统23分别与无触点充电开关16、可控硅19、电容器组20、放电变压器21进行电连接；

电容器组20设置于电容箱2内；

无触点充电开关16、可控硅19、放电变压器21、三相整流桥18以及充电变压器17均设置在主机箱1内。

需要说明的是，将上电极台板5与下电极台板6与电路结构中的电流输出端22进行连接，焊件放在下电极台板6上，上电极台板5在气缸4的驱动下向下对准下电极台板6上的焊件进行移动，从而上电极台板5与下电极台板6紧压焊件，两个电极台板产生高温电火花对该焊件进行加工。

整机的电路结构的耐压等级由1000V提升至2000V，同时优化检测电路及控制电路，主回路元器件选用2000V以上器件。采用1200V无极性高压薄膜电容替代原先450V的电解电容作为储能载体，相同体积可输出焊接功率更大，工艺性更好；优化充电电路，采用固态无触点开关充电，速度更快，体积更小；无极性高压薄膜电容由于内部阻挠远小于电解电容，转化率更高，焊接电流爬升快。焊接过程中有品质监控功能。

其中，无触点充电开关16，实现快速、精确充电；

充电变压器17将3相交流电从389V电压升压变为800V电压；

三相整流桥18对上述800V交流电的电压转变为1100V的直流电压；

电容器组20用于储藏能量；

可控硅19亦是一种无触点开关，在接收控制系统信号后实现快速放电；

放电变压器21在电容充电过程中可同时实现消磁，避免变压器的磁化。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本实施例中，通过设计全新的电路结构，从而提高整个电阻焊机的耐压等级，降低设备的故障率，提高生产效率，也进一步提高安全性。

选用无极性高压薄膜电容代替传统电解电容，优化控制电路后最大充电电压由原来400V提升至1200V以上，根据W＝CU2，相同容量的情况下，焊接功率能够提升数倍，放电爬升速度更快，可以解决客户过往要求放电速度更快的要求。

进一步地，电流输入端15为三相电流输入端15。

需要说明的是，该电阻焊机是使用三相交流电流，其中三相交流电流的频率为50/60赫兹。

进一步地，主机箱1的第二侧还设置有冷却水回路系统8，并且，冷却水回路系统8设置于控制箱3的正下方；

冷却水回路系统8用于对放电变压器、上电极台板和下电极台板进行冷却。

需要说明的是，本实施例中还增加冷却水回路系统8，该冷却水回路系统8可以包括有多条冷却水管，该水管的一头可连接在冷却机中，通过水泵，将冷却水注入水管中，以便对该电阻焊机的内部温度进行冷却。

进一步地，电容器组20为无极性高压薄膜电容器组。

需要说明的，采用1200V无极性高压薄膜电容替代原先450V的电解电容作为储能载体，相同体积可输出焊接功率更大，工艺性更好；无极性高压薄膜电容由于内部阻挠远小于电解电容，转化率更高，焊接电流爬升快，以便使得焊接过程中有品质监控功能。

进一步地，控制箱3的一侧还设置有控制面板13；

控制面板13与控制系统23进行连接。

需要说明的，整个控制系统23采用微型计算机控制，实现各检测信号的采集、处理，焊机动作控制、焊接参数设定及储存，显示各项故障并报警。具有功率因数自动校正、电压波动补偿、焊接状态实时监控、故障信息显示等优点，方便操作者使用。

需要说明的，控制面板13上安装有控制盒，是将数块电子板集成在一个控制盒内，便于更换及维护。该控制盒可以实现以下功能：

1.进行焊接参数设置与储存，读取焊机当前运行程序号、运行模式、焊接产品编号及焊接工具编号等；

2.对焊接状态进行实时监控；

3.通过次数设定、件数设定和总件数计数功能进行生产统计；

4.可以在故障时查看故障信息。

5.客户可根据需要，在订货时在程序数为8/16/32/64/128个中进行选择。

6.设置USB接口，控制器进行软件升级时，将USB储存器插入此处，进行升级，且可读取数据、进行维护。

需要说明的，控制面板13上安装有电流检测仪(又称电流表)是一款微电脑精密检测仪，可对电阻焊机的焊接输出进行检测，实时记录焊接电流和焊接时间，同时判断电流检测值是否在用户设定范围之内并显示在屏幕上。

需要说明的，工作人员可通过该控制面板13对该电阻焊机进行操作，例如：

1.调节上电极台板5和下电极台板6之间焊接电流大小、焊接时间长短、焊接压力大小等；

2.直接选择不同的焊接程序进行焊接；

3.选择不同工作模式：气阀/测试/焊接；

4.焊机故障时紧急停机；

焊机焊接前充电及停机前放电控制；

进一步地，还包括报警装置；

报警装置与设置在控制箱3顶端的警示灯14进行连接，并且，报警装置与控制系统23进行连接。

需要说明的是，报警装置用于当电阻焊机出现以下状况时，通过警示灯14及蜂鸣器告知操作人员：

1.放电变压器温度超出预设范围时；

2.在冷却水回路系统8无水或水流量不足时(会停机)；

3.焊机气源供应不足、气压太低或者无压缩气体供应时；

4.焊接电流测试仪出现异常时。进一步地，控制箱3的一侧还设置有散热系统；

散热系统包括两个散热风扇9；

散热风扇9与控制系统23进行连接。

需要说明的是，同样地，当电阻焊机工作时，控制系统23可以控制散热系统中的散热风扇9开启，对电阻焊机控制箱3内部的温度进行下降。

进一步地，还包括底座11；

底座11固定安装在主机箱1的底端。

需要说明的是，设计底座11的目的是为了保证该电阻焊机的稳定性，使用者可通过底座上的螺栓孔，将焊机固定在平整的地面。

进一步地，主机箱1的顶端设置有支撑架；

支撑架上安装有储气罐10。

进一步地，气缸4的一侧设置有气路系统12；气路系统12包括带有气压表的减压阀、空气过滤器、油雾器、限流阀以及安装于主机箱1顶端的电磁阀；气路系统12与储气罐10进行连接。

上述是对本发明实施例提供的一种高压储能电阻焊机的具体结构进行详细的描述，下面将以一个应用方法对本高压储能电阻焊机进行更加详细的描述，本发明提供的一种高压储能电阻焊机的一个应用例包括：

请参阅图1，本电阻焊机的具体工作过程：

将上电极台板5与下电极台板6与电路结构中的电流输出端进行连接，焊件放在下电极台板6上，上电极台板5在气缸4的驱动下向下对准下电极台板6上的焊件进行移动，从而上电极台板5与下电极台板6紧压焊件，两个电极台板产生高温电火花对该焊件进行加工。

请参阅图2，本电阻焊机的电路工作原理：

该高压电容储能电阻焊机利用储能电容器组20于较长时间内以较小电流储积电能，在焊接瞬间，控制系统23输出放电触发信号，可控硅19(SCR)导通将能量通过放电变压器21释放出来，因而在放电变压器次级、上电极及下电极形成一个低电压、大电流的焊接回路，实现对放置于上、下电极间之工件的焊接。

由于采用高压充、放电技术，在充、放电回路中电能损耗很小，同时释放出的电能量远高于传统电容储能电阻焊机，焊接电流爬升速度也更快。电容储能电阻焊机之焊接效能主要集中在峰值位置，拖尾基本无效，因此效能更高，适合更多材料的焊接需要及更高的焊接工艺要求。

根据上述对电路结构的工作原理描述，下面说明本电阻焊机中的电路结构所采用的电子元件的具体类型：

1、电容器的选择：采用高压薄膜电容器(1200V)，取代原来的电解电容器(450V)。

2、充电方式：选择三相固态继电器与IGBT相结合的充电方式。三相固态继电器耐冲击能力强，电流大，控制数字化，简单耐用。IGBT控制精度、响应速度快，结果两者的优势，性能得以优化。简化传统使用可控硅19作为开关元件，三相控制的繁杂，同时控制精度进一步提高。

3、设计可靠的保护装置：首先考虑到高压条件下，各种元器件的耐压要求，全部关键器件选择耐压等级2000V以上的。设置高压检测保护装置，当电容充电电压、充电时间超过充电限制的时候，或者电容充电的电压超过允许的充电电压，则会自触发保护电路，控制接触器断开主电源，同时释放电容中剩余的电量。

4、设置多级选用抽头开关：焊接变压器有4级匝数比可选用，而电解电容也有4级可以选择，组合在一起共有4*4＝16组的不同的联接可供选择，从而可以获得特定的焊接特性，包括相同的充电电压下，不同的峰值焊接电流以及爬升速度。

5、丰富的接口：在设计之初，已考虑到电阻焊储能焊机密切与自动化生产线之配合，因此设置了丰富的接口，可以实现电极高低自动检测、与螺母机及焊接机器人紧密配合。

6、高质量的焊接效果：通过对电容到变压器初级、次级设计低阻抗的电路，可以获得很好的电流特性，有利于提高焊接质量。

以上对本发明所提供的一种高压储能电阻焊机进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种高压储能电阻焊机，其特征在于，包括电容箱、控制箱、主机箱以及电路结构；

所述主机箱的第一侧与所述电容箱进行连接；所述主机箱的第二侧与所述控制箱进行连接；

所述主机箱的第三侧上固定安装有上支臂；所述上支臂上固定安装有气缸；所述气缸的输出端连接有上电极台板；所述主机箱的第三侧上还固定安装有下支臂；所述下支臂上固定设置有下电极台板，并且，所述下电极台板设置于所述上电极台板的正下方；

所述电路结构包括依次进行连接的电流输入端、无触点充电开关、充电变压器、三相整流桥、可控硅、电容器组、放电变压器以及电流输出端；

所述上电极台板和所述下电极台板均与所述电路结构的电流输出端进行电连接；

所述电路结构还包括控制系统；所述控制系统设置于所述控制箱内；所述控制系统分别与所述无触点充电开关、所述可控硅、所述电容器组、所述放电变压器进行电连接；

所述电容器组设置于所述电容箱内；

所述无触点充电开关、所述可控硅、所述放电变压器、所述三相整流桥以及所述充电变压器均设置在所述主机箱内。

2.根据权利要求1所述的高压储能电阻焊机，其特征在于，所述电流输入端为三相电流输入端。

3.根据权利要求1所述的高压储能电阻焊机，其特征在于，所述主机箱的第二侧还设置有冷却水回路系统，并且，所述冷却水回路系统设置于所述控制箱的正下方；

所述冷却水回路系统用于对所述放电变压器、所述上电极台板和所述下电极台板进行冷却。

4.根据权利要求1所述的高压储能电阻焊机，其特征在于，所述电容器组为无极性高压薄膜电容器组。

5.根据权利要求1所述的高压储能电阻焊机，其特征在于，所述控制箱的一侧还设置有控制面板；

所述控制面板与所述控制系统进行连接。

6.根据权利要求1所述的高压储能电阻焊机，其特征在于，还包括报警装置；

所述报警装置与设置在所述控制箱顶端的警示灯进行连接，并且，所述报警装置与所述控制系统进行连接。

7.根据权利要求1所述的高压储能电阻焊机，其特征在于，所述控制箱的一侧还设置有散热系统；

所述散热系统包括两个散热风扇；

所述散热风扇与所述控制系统进行连接。

8.根据权利要求1所述的高压储能电阻焊机，其特征在于，还包括底座；

所述底座固定安装在所述主机箱的底端。

9.根据权利要求1所述的高压储能电阻焊机，其特征在于，所述主机箱的顶端设置有支撑架；

所述支撑架上安装有储气罐。

10.根据权利要求9所述的高压储能电阻焊机，其特征在于，所述气缸的一侧设置有气路系统；所述气路系统包括带有气压表的减压阀、空气过滤器、油雾器、限流阀以及安装于所述主机箱顶端的电磁阀；所述气路系统与所述储气罐进行连接。