用于電阻焊機的控制裝置制造方法及圖紙

一種電阻焊機的控制裝置，該焊機通過對一材料通電，利用所述材料中產生的焦耳熱以焊接所述材料，該裝置包括：一變換器，它通過脈沖寬度調制控制將一直流電壓變換成一交流電壓；一變壓器，它具有該交流電壓施加到其上的一初級繞組以及將一交流電流提供給該材料的一次級繞組；以及一控制單元，它產生具有特定頻率的矩形波的一交流電流參考值，并將該交流電流參考值與變換器的一輸出電流相比以得到一誤差，然后對變換器進行ＰＷＭ控制，使得誤差為零。（*該技術在2015年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及用于電阻焊機的一個控制裝置，特別涉及通過對一材料通電以利用該材料中產生的焦耳熱焊接該材料的電阻焊機的一個控制裝置。作為電阻焊機的控制裝置，已有技術中有直接使用工業用電作為焊接電源的，也有首先將工業用電轉換為直流電，再將該直流電通過變換器轉換為具有期望頻率的交流電而使用的。圖41顯示了直接使用工業用電的一種情形。在圖41(a)中，通過反并聯的可控硅102控制市電頻率的交流電源101的電壓的觸發相位。從而一受控的可變電壓施加到一變壓器103的初級繞組上。變壓器103的次級繞組連接到焊接電極105上。通過夾在電極105間的一金屬物通電來進行電阻焊。通過一電流設定單元107，焊接電流的值設定成一有效值。經一電流檢測器104檢測的變壓器103的初級電流通過一有效值計算單元108轉換成一有效值。這兩個電流通過一電流控制單元109進行比較，并輸出一控制信號以減少其誤差。然后根據該控制信號通過一相位控制單元110確定觸發相位。當一起動電路112施加一導通啟動指令時，在一特定的時間范圍里輸出一導通指令，該特定的時間范圍已設定在定時器113中。在相位控制單元110輸出觸發相位時，一驅動電路111輸出一觸發脈沖以接通可控硅102。在此情形下，如圖41(b)所示，電源電壓的1個周期的正半波和反半波的觸發相位α1、α2成對地控制。另外，由于變壓器1034的漏感(leakage inductarce)和變壓器103的次級繞組與焊接電極105之間的導線的浮感(floatinginductance)106，從變壓器103的初級一側看，其負載變為一延遲功率因子。從而，焊接電流I如圖41(b)所示地流動。在此方法中，焊接電流的值總是在變化。從而，在焊接部位的熱量極不穩定，并因此而影響焊接的質量。另外，由于控制是在市電頻率的每一周期進行，這也限制了控制的響應。因此，如果焊接是由不具有足夠容限的最優焊接電流進行，則有時會出現次品。另外，當負載的功率因子變低，以及負載變為一單相負載時，在三相電源負載中會出現不平衡的問題。如圖42中所示，在控制裝置中采用一變換器以解決這些問題。在圖42(a)中，經整流器114從三相市電頻率交流電源101得到一直流電壓。經電容115平滑濾波的該直流電壓通過變換器116進行脈沖寬度調制(PWM)，并轉換成具有600-1000Hz的高頻率的交流電壓V1，該電壓施加到變壓器103的初級繞組。在變壓器103的次級繞組中感應的交流電壓經二極管117全波整流，并轉換成直流電壓V2。從而，直流焊接電流I流入夾在焊接電極105之間的要焊接的物體中。這種設計使得焊接電流通過電流設定單元107來確定。經電流檢測器104檢測的變壓器103的初級電流通過一仿真電路118轉換成焊接電流。這些電流通過電流控制單元109進行比較，并輸出一控制信號以使其誤差為零。在一PWM控制單元120中，此控制信號與從一載波產生單元119輸出的高頻三角波進行比較，并作為一PWM控制信號輸出給驅動單元111。當導通指令經啟動電路112和定時器電路13輸入時，該PWM控制信號從驅動單元111輸出。從而，變換器116輸出圖42(b)中所示的PWM控制的交流電壓V1。與此電壓V1波形類似的一低交流電壓在變壓器103的次級繞組中感應，并通過具有大導通容量的二極管117變換成全波整流的直流電壓V2。從而，一直流焊接電流I如圖42(b)中所示地流動。通過解決上述問題，這種方法可進行高質量的焊接。另外，通過采用高頻率，還具有變壓器小且重量輕的優點。然而，在如上所述采用變換器的電阻焊機的已有技術控制裝置中，配備在變壓器的次級側的二極管的功率損失很大。該二極管的功率損失達到變換器輸出的10-15％，這導致控制裝置效率的降低，并需要水冷系統以冷卻該二極管。另外，由于直接焊接電流的流動，焊接電極被電蝕，其損耗很大。因此，當焊接過程實現自動化時，停機更換電極的時間變成一問題。圖43是一方塊圖，它表示了此類已有技術的電阻焊機的控制裝置的另一例子。來自交流電源1的交流電經一二極管橋2轉換成一直接電，并經一電阻3開始對電容器6充電。通過測定電容6完成充電的時間，經一延遲導通(ON-delay)定時器5，電磁開關4閉合，這樣電阻3被短路。經電容6平滑濾波的直流電壓通過一變換器7轉換成一高頻電壓，然后經變壓器8變壓。經變壓的電壓通過二極管9和10轉換成一直流電壓，然后加到焊接電極11上。在此情形下，焊接電流通過電流檢測器12檢測。焊接電流I的設定通過電流設定器13進行。當一啟動信號ST輸入時，通過一導通定時器17，導通信號觸點14置于導通，并且一參考電流被輸入比較放大器15中。通過電流檢測器12檢測到的焊接電流輸入比較放大器15。此電流與參考電流進行比較并放大，以經PWM電路16通過PWM控制組成變換器橋7的IGBTs(絕緣門雙極晶體管)，來控制焊接電流。圖44顯示了此導通序列的一個例子。當啟動信號ST一旦輸入，它將保持一個周期的時間，而直流電流I在一設定的導通時間t1內流動。到下一次導通的時間長于時間t1，一般t1/t0為0.1-0.05或更小。t1/t0通常稱為效率(％)(duty)。在電阻焊機的情形下，時間(t0-t1)為完成焊點確定(通常通過自動裝置進行)的時間。通常，在大多數情形下時間t1大約為1秒。焊接在此時間t1內進行。焊接時，通過電極端對所焊材料施壓，從而焊接電流流過由此形成的導電表面。該材料通過產生的焦耳熱Q被加熱，并熔化，從而形成焊接，Q＝I2·R·t1這里R是焊接部位的電阻。通過由于直流焊接電流以此方式在電極之間流動而產生的焦耳熱來進行焊接。然而，當電極由于直流電流而固定時，負(-)電極的損耗極大，需要經常維護。因此，成本消耗大并且浪費時間。圖45是一方塊圖，它表示了已有技術的電阻焊機的控制裝置的另一例子。交流電源201的交流電壓通過一整流器202轉換成直流電壓。經電容203平滑濾波以后，此直流電壓由IGBT(開關裝置)241-244組成的一變換器204轉換成具有大約1KHz頻率的交流電壓。在此交流電壓通過變壓器205變為低交流電壓以后，利用整流器207將此低交流電壓轉換成一直流電壓，以將直流焊接電流提供給焊接電極209。浮感208出現在通向焊接電極209的導線中，以有效地平滑直流焊接電流。焊接電流的值由一電流參考值I*所控制。即，在通過一電流檢測器206檢測變壓器205的初級電流以后，利用焊接電流仿真器電路212通過仿真直流焊接電流(除焊接電流以外的整流器207的回流不流入變壓器205的初級側)以檢測直流焊接電流。由此檢測到的直流焊接電流I通過一電流控制器213與電流參考值I*進行比較，電流控制器213輸出一電流控制信號a以使其誤差減小。通過比較器215將信號a與從載波發生器214輸出的三角波b進行比較，根據比較結果產生一PWM信號C。載波發生器214還輸出與三角波b的周期同步的一信號d。響應于信號d一分配電路216輸出信號e或f。用這種方法，PWM信號C分別經″與″電路217和218交替提供給驅動電路221和222。當驅動信號g從啟動電路219輸入時，定時器220操作，并僅在設定的時間內輸出一導通信號h給驅動電路221的222。從而，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電阻焊機的控制裝置，該焊機通過對一材料通電，利用所述材料中產生的焦耳熱以焊接所述材料，該裝置包括：一變換器，它通過脈沖寬度調制控制將一直流電壓轉換成一交流電壓；一變壓器，它具有所述交流電壓施加到其上的一初級繞組，并具有將一交流電 流提供給所述材料的一次級繞組；以及控制部件，它用于產生具有特定頻率的矩形波形的一交流電流參考值，并將所述交流電流參考值與所述變換器的一輸出電流比較以得到一誤差，以及對所述變換器進行ＰＷＭ控制以使得所述誤差為零。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：野村芳士，安保達明，相馬三郎，岡土千尋，
申請(專利權)人：東芝株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[日本]