CN202388118U

CN202388118U - 中频逆变电阻焊机

Info

Publication number: CN202388118U
Application number: CN2011205654530U
Authority: CN
Inventors: 赵凤斌; 崔得稿
Original assignee: SHENYANG CS MECHATRONICS ENGINEERING CO LTD
Current assignee: SHENYANG CS MECHATRONICS ENGINEERING CO LTD
Priority date: 2011-12-30
Filing date: 2011-12-30
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2021-12-30

Abstract

本实用新型涉及一种中频逆变电阻焊机，输入整流桥的输入端接有工作电源，输出端与滤波电容组件相连；桥式逆变电路输入端接有滤波电容组件输出的直流电压，桥式逆变电路输出中频脉宽调制波至变压器；变压器输出的焊接电压，经输出整流桥至焊接电极；主控单元输出PWM脉冲波至驱动单元；驱动单元的输出端与桥式逆变电路的控制箱相连；主控单元通过示教盒输入控制参数，同时示教盒接收主控单元输出的显示数据进行显示。本实用新型可以提高热效率，消除电流尖峰，增宽焊接电流的工艺范围，消除输出极的电感损耗，从而使焊接过程平稳、无飞溅，焊点美观，一致性好，大大提高了批量生产中的焊接质量。

Description

中频逆变电阻焊机

技术领域

本实用新型涉及电阻焊焊接领域中的逆变控制器和变压器，具体地说是一种中频逆变电阻焊机。

背景技术

目前在机械加工领域使用的焊机大多是传统的工频交流点焊机，这种焊机在焊接过程中焊花飞溅大，极易造成工作环境污染，电极使用寿命低，；同时电流达到设定值所需的时间长，焊接时间长，产生金属空穴，焊核质量不好控制，不能满足精细焊件的要求；两相输入，参数不稳定，工作时很难保证相电压之间的均衡，功率因数低；使用范围小，高强钢、镀层板、铝材及铝合金等导热快、焊接性差的材料无法进行焊接。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本实用新型要解决的技术问题是提供一种焊接过程平稳无飞溅焊接质量好的中频逆变电阻焊机。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型中频逆变电阻焊机包括：输入整流桥、滤波电容组件、桥式逆变电路、变压器、输出整流桥、主控单元、驱动单元、辅助控制电路以及示教盒，其中输入整流桥的输入端接有工作电源，输出端与滤波电容组件相连；桥式逆变电路输入端接有滤波电容组件输出的直流电压，桥式逆变电路输出中频脉宽调制波至变压器；变压器输出的焊接电压，经输出整流桥至焊接电极；主控单元输出PWM脉冲波至驱动单元；驱动单元的输出端与桥式逆变电路的控制箱相连；主控单元通过示教盒输入控制参数，同时示教盒接收主控单元输出的显示数据进行显示。

还具有输出滤波器，设于桥式逆变电路的输出端与变压器的一次侧之间；所述主控单元采用DSP作为主控部件，其模拟量输入端接有设于变压器一次侧的电流互感器及电压互感器，DSP的数字量输入端接有示教盒；DSP的数字量输出端与驱动单元相连，DSP的数字量输出端接有辅助控制电路；所述辅助控制电路包括第一、二接触器K2、K3，其中第一接触器K2的触点与滤波电容组件中的放电电阻R2串连，第二接触器K3的触点与滤波电容组件中的限流电阻R1并联；所述桥式逆变电路由四个绝缘栅双极晶体管构成；在工作电源接入端还设有压敏电阻组件。

本实用新型还具有与多种现场总线进行通讯与联网的各类总线网卡，分别与CAN总线、工业Ethernet、Device Net、Profibus进行通讯连接。

所述示教盒采用数字化手持示教盒，具有液晶显示器或触摸屏，现场1米至50米距离可选择。

各类总线网卡以及手持示教盒采用微处理DSP、CPLD或FPGA做为主控部件，进行数据的键入，显示和数据输出显示，各类总线网卡具有相应协议的通讯、自动容错和自珍故障报警。

本实用新型具有以下有益效果及优点：

1.本实用新型直流输出焊接，可以提高热效率，消除电流尖峰，增宽焊接电流的工艺范围.消除输出极的电感损耗，从而使焊接过程平稳无飞溅，焊点平滑、美观，一致性好，大大提高了批量生产中的焊接质量。

2.本实用新型提高了电流控制的响应速度，可实现精密控制。输出电流频率为1kHz，电流控制的响应时间是1ms.是普通工频交流焊机电流控制响应速度的20倍，可以实现电流实时控制。

3.本实用新型实现了焊接变压器的小型化，焊接变压器的铁芯截面积和线圈匝数与输入电压的频率成反比，1kHz中频电压输入可以减小焊接变压器的铁芯截面积和匝数，从而使焊接变压器的体积和质量得以减小，与同容量的工频交流焊机相比，体积可以减少60％。

4.本实用新型初级的(工作电源)三相输入，使三相逆变焊机工作时三相负载平衡，对电网冲击大幅降低，对配电电网的容量要求相对降低。

5.本实用新型体现的节能的理念，达到同一焊点质量要求，三相逆变焊机可节省电能30％，可节省大量的能源成本。

6.本实用新型可焊接铝合金、钛合金、镁合金等导热性好的金属，异种金属材料焊接、高强度钢板焊接、镀锌钢板焊接、多层板以及厚钢板焊接，焊接适用范围广。

7.本实用新型具有与多种现场总线的通讯联网功能，如CAN、以太网、Profibus、device Net等，可实现点焊联网及与车间ANDON制造管理系统的联网，通过与ANDON系统，车间MES系统的联接，为实现生产线自动化、信息化提供了必要的基础。

8.本实用新型采用的中频逆变电阻焊技术总体性价比高，适合在国内市场的推广使用。

附图说明

图1中频逆变电阻焊机电路原理图；

图2主控单元电路原理图。

具体实施方式

本实用新型中频逆变电阻焊机中的正弦波中频逆变电源的主电路构成如图1所示，包括：输入整流桥U、滤波电容组件、桥式逆变电路、变压器T、输出整流、主控单元、驱动单元以及示教盒，其中输入整流桥U的输入端接有三相工作电源，输出端与滤波电容组件相连；桥式逆变电路(本实施例采用第1～4绝缘栅双极晶体管(IGBT)V1～V4构成)接有滤波电容组件输出的直流信号，桥式逆变电路输出中频脉宽调制波至变压器T；变压器输出合适幅值的焊接电压，经输出整流至焊接电极；主控制单元输出PWM脉冲波至驱动单元；驱动单元的输出端与桥式逆变电路相连；通过示教盒输入控制参数至主控单元，同时示教盒接收主控制单元输出的显示数据进行显示。

如图2所示，主控单元采用DSP作为主控部件，其模拟量输入端与设于变压器一次侧的电流互感器L1及L2相连，数字量输入端接有示教盒；主控单元的数字量输出端输出的IGBT控制信号与驱动单元相连，另一数字量输出端与辅助控制电路相连，通讯接口接有多总线适配卡，实现通讯联网功能，如CAN、以太网、Profibus、device Net等，可实现点焊联网及与车间ANDON制造管理系统的联网，通过与ANDON系统，车间MES系统的联接，为实现生产线自动化、信息化提供了必要的基础。

辅助控制电路包括第一、二接触器K2、K3，其中第一接触器K2的常闭触点与放电电阻R2串连，作用是在停机或保护电路动作时使滤波电容组件中的第1、2滤波电容C1、C2上贮存的能量通过第2电阻R2快速放掉，以便检修或避免掉电时第1、2滤波电容C1、C2中聚积的能量还未放完；第二接触器K3的常开触点与限流电阻R1并联，其作用是在系统启动时，通过限流电阻R1缓慢地对第1、2滤波电容C1、C2充电，防止直接启动时由于第1、2滤波电容C1、C2上初始电压为零，导致输入整流桥模块承受过大的电流冲击而损坏，当第1、2滤波电容C1、C2上的电压充到一定值时，第二接触器K3动作，其触点将限流电阻R1短接。在工作电源接入端还设有压敏电阻组件，即第一～三压敏电阻YH1～YH3，其作用是泄放工作电源过电压，保护整机电路。

本实用新型通过小型空气断路器Q1将三相交流市电接入，该小型空气断路器Q1对整个逆变电阻焊控制器进行过载保护和短路保护；空气断路器Q1输出的电流通过压敏电阻组件抑制电路中经常出现的异常过电压，保护电路免受过电压的损害。

输入整流桥U对上述电流进行整流，将交流电转换成直流电；滤波电容组件对整流后的电流进行滤波，输出波纹较小的直流电；第1～4绝缘栅双极晶体管(IGBT)V1～V4构成桥式逆变电路，将上述直流电变为脉宽按正弦规律变化的中频脉宽调制波；变压器T隔离上述得到的中频脉宽调制波，输出电流频率为1kHz，变压器T输出合适幅值的焊接电压，电流控制的响应时间为1ms。

得到中频调制波，再由变压器T隔离上述得到的中频调制波，输出电流频率为1kHz的合适幅值的电压，经输出整流得到直流焊接电压。

主控单元以DSP为主控部件执行控制程序，主控单元根据输出端的反馈电流(变压器初级电流)产生并改变PWM脉冲波的宽度，通过继电器输出控制信号至驱动单元；驱动单元采用M57962专用驱动电路驱动IGBT模块，具有封闭性短路保护功能，防止桥式逆变电路中同桥臂上下绝缘栅双极晶体管(IGBT)因驱动脉冲电平不确定发生同时导通而损坏示教盒，实现人机交互功能，用户通过示教盒对焊接方式和参数进行设定。

辅助控制电路根据主控单元发出的信号，控制各接触器的闭合和断开，保证逆变电阻焊控制器各部分依正确的顺序加电，在保护电路工作时切断工作电源。

第一接触器K2是用来在停机或保护电路动作时使第1、2滤波电容C1、C2上贮存的能量通过第2电阻R2快速放掉，以便检修或避免掉电时第1、2滤波电容C1、C2中聚积的能量还未放完。第二接触器K3和限流电阻R1构成软起动电路，其作用是在系统启动时，通过限流电阻R1缓慢地对第1、2滤波电容C1、C2充电，防止直接启动时由于第1、2滤波电容C1、C2上初始电压为零，导致整流桥模块承受过大的电流冲击而损坏，当第1、2滤波电容C1、C2上的电压充到一定值时，第二接触器K3动作，其触点将限流电阻R1短接。第1、2滤波电容C1、C2用来对整流后的电压进行滤波，以保证提供给逆变桥的电压为纹波较小的直流电压。第三、四电阻R3、R4分别并联于第1、2滤波电容C1、C2两端，起均压作用，以保证第1、2滤波电容C1、C2各承受主电路中直流电压的一半。V1～V4为4只IGBT，构成桥式逆变电路。第3滤波电容C3用来抑制IGBT通断过程中因电路中电感的存在引起的尖峰脉冲电压，保证主功率开关器件IGBT不因承受过高的尖峰脉冲电压而击穿损坏。电流互感器L1、L2实时监测电路输入和输出电流是否在规定范围内，同时两者差值用来检测逆变输出侧是否有接地故障。

本实施例中的中频逆变电阻焊机具有多种现场总线的通讯与联网功能，可与CAN总线，工业Ethernet、Device Net、Profibus的联系通讯，实现a)电阻焊现场总线集中控制系统联网功能；b)联接车间ANDON系统，实现设备状态管理；c)介入车间MES系统。

示教盒采用数字化手持示教盒(编程器)，有液晶显示器和触摸屏两种机型，现场1米至50米距离可选择。

本实施例中，各类总线网卡和手持示教盒(编程器)采用微处理DSP、CPLD、FPGA构成，实现数据的键入，显示和数据输出显示，网卡实现相应协议的通讯，自动容错和自诊断故障报警。

中频逆变电阻焊机的机械部分由机身、变压器、次级整流器组、气路系统、压力传动机构、上悬臂、下支撑臂、水路系统以及中频逆变控制器等部分组成。机身由钢板拼焊组成，焊成骨架，上框架用方管支撑，兼作贮气筒。机身框架右侧安装中频逆变控制器，左侧门打开后，可检修中频逆变变压器，后部是挡板，上方安装焊机电源开关，前面上方是上悬臂，用于安装电极压力传动机构，前方中部有多个螺纹孔，用于安装下支撑臂。机身下部是带有安装孔的焊机地脚板，用于焊机安装固定。

Claims

1.一种中频逆变电阻焊机，其特征在于包括：输入整流桥、滤波电容组件、桥式逆变电路、变压器、输出整流桥、主控单元、驱动单元、辅助控制电路以及示教盒，其中输入整流桥的输入端接有工作电源，输出端与滤波电容组件相连；桥式逆变电路输入端接有滤波电容组件输出的直流电压，桥式逆变电路输出中频脉宽调制波至变压器；变压器输出的焊接电压，经输出整流桥至焊接电极；主控单元输出PWM脉冲波至驱动单元；驱动单元的输出端与桥式逆变电路的控制箱相连；主控单元通过示教盒输入控制参数，同时示教盒接收主控单元输出的显示数据进行显示。

2.按权利要求1所述的中频逆变电阻焊机，其特征在于：所述主控单元采用DSP作为主控部件，其模拟量输入端接有设于变压器一次侧的电流互感器，DSP的数字量输入端接有示教盒；DSP的数字量输出端与驱动单元相连，DSP的另一数字量输出端接有辅助控制电路。

3.按权利要求2所述的中频逆变电阻焊机，其特征在于：所述辅助控制电路包括第一、二接触器(K2、K3)，其中第一接触器(K2)的触点与滤波电容组件中的放电电阻(R2)串连，第二接触器(K3)的触点与滤波电容组件中的限流电阻(R1)并联。

4.按权利要求1所述的中频逆变电阻焊机，其特征在于：所述桥式逆变电路由四个绝缘栅双极晶体管构成。

5.按权利要求1所述的中频逆变电阻焊机，其特征在于：在三相工作电源的接入端还设有压敏电阻组件。

6.按权利要求1所述的中频逆变电阻焊机，其特性在于：还具有与多种现场总线进行通讯与联网的各类总线网卡，分别与CAN总线、工业Ethernet、Device Net、Profibus进行通讯连接。

7.按权利要求1所述的中频逆变电阻焊机，其特征在于：所述示教盒采用数字化手持示教盒，具有液晶显示器或触摸屏。

8.按权利要求1所述的中频逆变电阻焊机，其特征在于：各类总线网卡以及手持示教盒采用微处理DSP、CPLD或FPGA作为主控部件，进行数据的键入，显示和数据输出显示，各类总线网卡具有相应协议的通讯、自动容错和自诊断故障报警。