專利名稱：拉弧式電容儲能螺柱焊機(jī)的制作方法
拉弧式電容儲能螺柱焊機(jī)
本發(fā)明涉及焊接設(shè)備，尤其涉及一種板金領(lǐng)域使用的拉弧式電容 儲能螺柱焊機(jī)。
螺柱焊是將金屬螺柱或類似與螺柱的工件垂直焊接到另 一個(gè)工件 上的一種焊接方法。目前國內(nèi)螺柱焊機(jī)有拉弧式和電容儲能式兩大
類拉弧式螺柱焊機(jī)又分為長周期和短周期兩種。
長周期螺柱焊機(jī)焊接時(shí)間較長， 一般為100MS——2500MS,焊接 電源是一個(gè)具有高空載電壓和輸出電流較大的弧焊電源，它需要三相 380V的工作電源，它只能夠焊接螺柱直徑為6 — 30MM的螺柱，焊接螺 柱直徑與工件板材厚度的比值小于3。否則工件就會焊穿。
短周期螺柱焊機(jī)焊接時(shí)間 一般為1OMS——2 0 OMS,它只能夠焊 接螺柱直徑為3—10固，且板材厚度要大于0. 6固，因?yàn)楹附与娫纯蛰d 電壓高，也容易將板焊穿。它需要三相380V的工作電源。
電容儲能螺柱焊機(jī)可以使用220V工作電源，節(jié)能、環(huán)保、體積 小重量輕攜帶方便，利用電容的快速儲放能量特點(diǎn)，通過控制系統(tǒng)和 焊槍幾借助螺柱自身的小凸點(diǎn)產(chǎn)生尖端放電，形成焊接電弧使螺柱和 工件表面形成熔池，在焊槍的彈力作用下將螺柱壓入熔池，形成焊接接頭。焊接時(shí)間短只有1 —3MS，能夠焊接0. 6MM以下的板。它的缺點(diǎn) 是螺柱端部一定要有一個(gè)尖端，如果沒有此尖端焊接電弧就不能正常 產(chǎn)生，導(dǎo)致焊接失敗。電容儲能螺柱焊機(jī)不能焊接有鍍層的板材(如 鍍鋅板)，不能焊接帶168度錐度的螺柱。不能自動焊接。
中國專利200610052886. X公開的是一種儲能拉弧式螺柱焊機(jī)，采 用繼電器模擬控制，其缺點(diǎn)是，不能接自動送料機(jī)進(jìn)行自動焊接。其 充電范圍小，僅60—一90V，采用繼電器的控制方式故障率較高，不能 焊接有鍍層的板材。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。


圖1是本發(fā)明拉弧式電容儲能螺柱焊機(jī)實(shí)施例的工作流程圖。圖
2是本發(fā)明拉弧式電容儲能螺柱焊機(jī)實(shí)施例的電路原理圖。
圖3是本發(fā)明拉弧式電容儲能螺柱焊機(jī)實(shí)施例的原理框圖。 圖4是本發(fā)明拉弧式電容儲能螺柱焊機(jī)實(shí)施例的系統(tǒng)連接圖。本發(fā)明拉弧式電容儲能螺柱焊機(jī)實(shí)施例的工作原理如圖1至圖4 所示。
220V電源經(jīng)過開關(guān)Kl,串聯(lián)總保險(xiǎn)F1后與變壓器T1、T2相連接， Tl為工作變壓器，T2為控制電源變壓器。T1將220V電源變成AC190V 的充電電源和AC60V引弧電源，變壓器T2給MCU ( MCU型號是 PIC18F6420 )控制板及主控板提供控制電源，充電電壓范圍40V—— 200V。
焊接主電路包括充電整流橋D2、充電可控硅(雙向可控硅)Dl,儲 能電容器(電容組)C2、放電可控硅D6和吸收二極管D5。補(bǔ)償電容C1， 充電可控硅(雙向可控硅)Dl,充電整流橋D2的1和3端串聯(lián)后連接到 變壓器Tl次級線圈AC190 V電源兩端，將交流轉(zhuǎn)變成直流后給電容組 C2充電。電阻R1與補(bǔ)償電容并聯(lián)，補(bǔ)償電容C1的作用在于提高充電 速度，電阻R1的作用是在關(guān)機(jī)后給C1放電。電容組C2的兩端連接充 電檢測保護(hù)電路3,檢測到的充電電壓通過充電檢測保護(hù)電路3反饋到 微處理器(MCU)9,再通過觸摸屏7顯示充電電壓值。雙向可控硅D1 的控制端連接到充電驅(qū)動電路2,充電驅(qū)動電路2和MCU相連，根據(jù) MCU的指令控制Dl的導(dǎo)通與關(guān)斷，以控制充電電壓。充電整流橋D2 的2腳(正極)和4腳(負(fù)極)分別連接到電容組C2正負(fù)極上，電容 組C2經(jīng)》文電可控硅D6接焊接主電路的輸出端。放電可控硅D6的正極 接在電容組C2的正極，放電可控硅D6的負(fù)極接焊機(jī)(焊接主電路) 的正極輸出端10端(工件端)，電容組C2的負(fù)極接焊機(jī)(焊接主電路) 的負(fù)極輸出端11端(焊槍端)，經(jīng)焊槍上螺柱和工件接觸形成焊接放
8電回路。放電可控硅D6的控制極接放電驅(qū)動電路4，放電驅(qū)動電路4 和MCU相連接，由MCU通過放電驅(qū)動電路4控制放電可控硅D6導(dǎo)通以 實(shí)現(xiàn)電容組C2的能量通過焊接回路產(chǎn)生焊接電弧。吸收二極管D5與 電容組C2并接，吸收二極管D5的正極接電容組C2的負(fù)極，吸收二極 管D5的負(fù)極接電容組C2的正極。吸收二極管D5的作用是釋放焊槍工 作過程結(jié)束時(shí)產(chǎn)生的反向電能。
引弧電路的輸出端同焊接主電路的輸出端并接。引弧電路包括引 弧可控硅D3，引弧整流橋D4。變壓器Tl次級線圈AC60V繞組，引弧 可控硅D3，引弧整流橋D4的1、 3端相串聯(lián)。引弧整流橋D4的正極接 主電路的輸出端IO (工件端)，引弧整流橋D4的負(fù)極和限流電阻R4， 續(xù)流電感L1串聯(lián)后接主電路的輸出端ll(焊槍端)。微處理器9(MCU) 和引弧電流驅(qū)動電路1控制引弧可控硅D3的通斷，以小電流AC60V供 給小電流整流橋D4,轉(zhuǎn)變成直流后再經(jīng)續(xù)流電感Ll和限流電阻R3接 到主電路的輸出端，輸出到焊槍的焊接回路形成引弧小電流。引弧小 電流用來清理工件表面油污，燃燒工件上的鍍層。
MCU通過送料機(jī)通訊電路端口 8連接到焊機(jī)上的航空插頭上，再 通過連接線與送料機(jī)相連，控制送料機(jī)自動輸送螺釘。
焊槍的控制電纜與焊槍端口 12相連。MCU控制焊槍控制電路6， 給焊槍上電磁鐵供電使焊槍導(dǎo)電夾提升，保證電弧產(chǎn)生。斷電后通過 焊槍自身彈力作用將螺釘壓入熔池，形成焊接接頭。
焊槍上的接觸工件信號，垂直信號，扣槍信號通過焊槍控制端口 與焊槍控制電路6傳送給MCU。 MCU發(fā)出焊接信號給小電流引弧，和焊
9槍及放電可控硅釋放能量形成焊接電弧。
焊接參數(shù)是通過人機(jī)界面觸摸屏7與MCU相連接，設(shè)定和顯示焊
接參數(shù)。
控制變壓器T2的輸出端分別連接到控制電源部分5給控制部分1 、 2、 3、 4、 6、 7、 8、 9提供工作電源。
螺柱自動送料系統(tǒng)通過本身的傳感器來控制電機(jī)的啟動和停止， 通過傳感器來檢測釘量，通過指示燈顯示螺釘數(shù)量不足。
單相220V市電經(jīng)兩個(gè)變壓器變壓后得到若干組電壓 一組電壓為 60V,經(jīng)整流后為機(jī)器提供小電流(拉弧)； 一組電壓為190V,經(jīng)可控 硅和整流橋整流后向儲能電容器充電，電容器兩端電壓受可控硅的控 制且可調(diào)，調(diào)整范圍在40V 200V之間；另外幾組為控制及隔離電源 17V的控制電源，17V的"t妻觸控制電源，17V的垂直控制電源，17V的 隔離電源，60V的提槍控制電源。
充電可控硅經(jīng)光電耦合器受控于MCU。準(zhǔn)確的鑒別交流電源電壓 的零點(diǎn)，準(zhǔn)確的調(diào)整、控制相移量，然后通過放大整形來推動充電可 控硅，并通過調(diào)整導(dǎo)通角的大小來控制儲能電容器兩端充電電壓的高 低。工作時(shí)序、相移控制量、數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)控、轉(zhuǎn)換、保護(hù)等功能 由MCU的程序控制來完成。
焊接時(shí)，焊槍上螺柱接觸工件信號，焊槍垂直信號，以及扣搶信 號通過焊槍控制電路6傳輸給MCU, MCU發(fā)出開始焊接指令，先產(chǎn)生引 狐電流，MCU控制焊槍電磁鐵提升，小電流(拉弧)工作一段時(shí)間，焊 槍開始下落，放電可控硅受到觸發(fā)而導(dǎo)通，儲能電容器上的電荷通過放電回路施加于螺柱與焊接工件之間，在極短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生很大的熱 量，熔化金屬表面形成約0.5毫米的溶池，使得螺柱與工件牢固的結(jié) 合，焊接過程結(jié)束。
本發(fā)明實(shí)施例的有益效果主要表現(xiàn)在以下方面
直接給使用者帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效果，提高了生產(chǎn)效率，工人操作 方便，操作人員培訓(xùn)f勿單，特別是對技術(shù)難度較大的生產(chǎn)。比如焊接 鍍鋅材，對直接使用用戶來說，它即節(jié)約了生產(chǎn)投資資本，又得到了 生產(chǎn)技術(shù)上難關(guān)的解決。
本發(fā)明實(shí)施例所需要的環(huán)境也給用戶提供了方便，比如許多用戶 都在戶外施工，有時(shí)網(wǎng)絡(luò)電壓不穩(wěn)定，有的還沒有三相源。本發(fā)明實(shí) 施例克服了上述困難，確保用戶正常的使用和生產(chǎn)。
現(xiàn)有技術(shù)的儲能焊機(jī)都能焊接薄板，但是焊接工件表面不干凈， 或是表面有鍍層就不能焊接，還有是不能自動送釘，約束了生產(chǎn)效率。
本發(fā)明實(shí)施例采用小電流引弧，使其解決在螺柱焊過程中引弧困 難的問題。同時(shí)它具有清理工件表面油污，及將工件表面鍍層清理等 作用，使得螺柱焊接效果好，也解決了將大螺柱焊接在超薄工件上的 難題。使得螺柱直徑與板材厚度之比大于或等于10，即螺柱/板厚 =10/1，而一般的長周期拉弧焊的比值都是在3/1的狀態(tài)。還解決了拉 弧焊不能焊接超薄板材上(或者焊接效果容易焊穿不穩(wěn)定)的難題。 如像一個(gè)小2 —小3的螺柱焊接在厚板上5^M以上板上，拉弧焊就很可 能將釘子焊接后的高度不夠(原因是電流大不可調(diào))。還可能出現(xiàn)焊接 不牢等現(xiàn)象。本發(fā)明實(shí)施例能夠根據(jù)實(shí)際情況來調(diào)適當(dāng)?shù)膬δ?也就是焊接能量)，焊接時(shí)間短，能量釋放集中控制，焊接飛濺小，達(dá)到較 好的效果。
本發(fā)明實(shí)施例可以使用單相220V普通照明用電，因能量是長時(shí)間 儲存(儲存時(shí)間平均1秒)瞬間釋放(釋放時(shí)間4毫秒)，耗電僅相當(dāng) 于500W的用電器。開機(jī)不焊接時(shí)，除主控板和顯示器用電外，其他部 分不耗電。與同樣功能的工頻拉弧式螺柱焊機(jī)相比，平均節(jié)電50°/。以上。
權(quán)利要求
1. 一種拉弧式電容儲能螺柱焊機(jī)，包括變壓器、焊接主電路、引弧電路和控制模塊，其特征在于，所述的焊接主電路包括充電整流橋、充電可控硅，儲能電容器和放電可控硅，所述的充電整流橋經(jīng)充電可控硅接變壓器的次級，所述的儲能電容器并接在充電整流橋的輸出端，并經(jīng)放電可控硅接焊接主電路的輸出端；所述的引弧電路包括引弧可控硅，引弧整流橋，所述的引弧整流橋經(jīng)引弧可控硅接變壓器的次級，所述引弧整流橋的輸出端與焊接主電路的輸出端并接；所述充電可控硅、放電可控硅、引弧可控硅的控制端分別接控制模塊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉弧式電容儲能螺柱焊機(jī)，其特征在于，所 述的引弧電路包括限流電阻和續(xù)流電感，所述的限流電阻和續(xù)流電 感串接在引弧整流橋的輸出電路中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉弧式電容儲能螺柱焊機(jī)，其特征在于，所 述的焊接主電路包括吸收二極管，所述的吸收二極管與儲能電容器 并接，吸收二極管的正極接儲能電容器的負(fù)極，吸收二極管的負(fù)極 接儲能電容器的正極。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉弧式電容儲能螺柱焊機(jī)，其特征在于，所 述的焊接主電路包括補(bǔ)償電容，所述的補(bǔ)償電容與所述的充電可控 硅串聯(lián)后，接在充電整流橋與變壓器的次級之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的拉弧式電容儲能螺柱焊機(jī)，其特征在于，所述的控制模塊包括微處理器、引弧電流驅(qū)動電 路、充電驅(qū)動電路、放電驅(qū)動電路和參數(shù)設(shè)定及顯示裝置，所述的 引弧電流驅(qū)動電路、充電驅(qū)動電路、放電驅(qū)動電路接微處理器，受微處理器控制；所述引弧電流驅(qū)動電路的控制輸出端接引弧可控硅 的控制端，控制引弧可控硅的通斷；所述充電驅(qū)動電路的控制輸出 端接充電可控硅的控制端，控制充電可控硅的通斷；所述放電驅(qū)動 電路的控制輸出端接放電可控硅的控制端，控制放電可控硅的通 斷；所述的參數(shù)設(shè)定及顯示裝置接微處理器，對系統(tǒng)進(jìn)行工作參數(shù) 設(shè)定和數(shù)據(jù)顯示。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的拉弧式電容儲能螺柱焊機(jī)，其特征在于，所 述的控制模塊包括充電檢測保護(hù)電路，所述充電檢測保護(hù)電路的電 壓檢測線接儲能電容器兩端，向微處理器反饋儲能電容器的充電電 壓，由微處理器限制儲能電容器的充電電壓。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的拉弧式電容儲能螺柱焊機(jī)，其特征在于，所 述的控制模塊包括焊槍控制電路和送料機(jī)通訊電路，所述的焊槍控 制電路和送料機(jī)通訊電路接微處理器，實(shí)現(xiàn)焊槍及送料機(jī)與微處理 器的通信，在微處理器的指令的控制下，使焊槍、送料機(jī)與焊機(jī)協(xié) 同工作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種拉弧式電容儲能螺柱焊機(jī)，包括變壓器、焊接主電路、引弧電路和控制模塊，焊接主電路包括充電整流橋、充電可控硅，儲能電容器和放電可控硅，充電整流橋經(jīng)充電可控硅接變壓器的次級，儲能電容器并接在充電整流橋的輸出端，并經(jīng)放電可控硅接焊接主電路的輸出端；引弧電路包括引弧可控硅，引弧整流橋，引弧整流橋經(jīng)引弧可控硅接變壓器的次級，引弧整流橋的輸出端與焊接主電路的輸出端并接；充電可控硅、放電可控硅、引弧可控硅的控制端分別接控制模塊。本發(fā)明是一種故障率低，能夠焊接鍍鋅板材的拉弧式電容儲能螺柱焊機(jī)。
文檔編號B23K9/20GK101474711SQ200810216350
公開日2009年7月8日 申請日期2008年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月22日
發(fā)明者周禮賢, 朱成文, 湯必海, 謝帝富, 東 韓, 韓玉琦, 龍立新 申請人:深圳市鴻栢科技實(shí)業(yè)有限公司