本實(shí)用新型涉及一種儲(chǔ)能型螺柱焊接裝置用控制電路及儲(chǔ)能型螺柱焊接裝置。

背景技術(shù)：

螺柱焊接是上世界60年代末發(fā)展起來(lái)的一種新的焊接技術(shù)。螺柱焊接的基本原理是通過(guò)螺柱和工件之間的瞬間大電流使其彼此之間產(chǎn)生焊接電弧，使螺柱與工件的接觸面處于熔融狀態(tài)，使得螺柱在焊槍內(nèi)彈簧壓力的作用下，被快速壓到工件表面，部分液態(tài)金屬被擠出焊接區(qū)的同時(shí)把氧化物雜質(zhì)帶出，來(lái)保證焊接接頭的質(zhì)量，以形成了牢固的焊接接頭。螺柱焊接的最大優(yōu)點(diǎn)是免去了以往機(jī)械加工中的打眼、攻絲等復(fù)雜的加工方法，焊接螺柱的牢固程度高且焊接速度快，減少了能源消耗，節(jié)省了人力，減低了加工成本。

根據(jù)螺柱焊機(jī)工作原理的不同，一般將螺柱焊機(jī)分為儲(chǔ)能式螺柱焊機(jī)和拉弧式螺柱焊機(jī)兩大類。

拉弧式螺柱焊機(jī)工作過(guò)程為；焊機(jī)開(kāi)始產(chǎn)生較小的引弧電流，將焊接母材表面的各種附著物燃燒清除后，再產(chǎn)生一股大電流，將螺柱焊接在母材上。其中拉弧式螺柱焊機(jī)按其焊接過(guò)程所需要的時(shí)間長(zhǎng)短，可分為短周期拉弧和長(zhǎng)周期拉弧兩種；短周期拉弧設(shè)備焊接的時(shí)間較短，一般在200毫秒以內(nèi)，適用于薄板(5mm以下)和直徑較小(10mm以下)的焊釘之間的焊接；長(zhǎng)周期拉弧的焊接周期較長(zhǎng)，最長(zhǎng)可達(dá)2000毫秒，適用于板厚(2mm以上)和直徑較大(10mm以上)的焊釘之間的焊接。

而電容儲(chǔ)能式螺柱焊機(jī)工作過(guò)程為：由螺柱前端的引弧點(diǎn)引弧燃燒，同時(shí)將螺柱焊接在母材上。電容儲(chǔ)能焊接一般適用于薄板和小釘之間的焊接，其特點(diǎn)是時(shí)間短、熱變形小、很適合薄板的螺柱焊接，如中國(guó)專利200610052886.X公開(kāi)的是一種儲(chǔ)能拉弧式螺桿焊機(jī)；但是需要說(shuō)明的是現(xiàn)有的儲(chǔ)能式螺柱焊機(jī)由于其多采用采用繼電器模擬控制，所以其控制精度和穩(wěn)定性都大大下降，使其焊接不合格率會(huì)比較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于已有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型的目的是要提供一種新型的儲(chǔ)能型螺柱焊接裝置用控制電路，其有效地提高了螺柱焊接裝置的控制精度和穩(wěn)定性從而使得其焊接的合格率得到有效提高。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案：

一種儲(chǔ)能型螺柱焊接裝置用控制電路，其特征在于，包括：

一端與市電連接，另一端通過(guò)一整流電路與充電控制電源連接的PFC電路，其用于進(jìn)行電感補(bǔ)償；

與開(kāi)關(guān)變壓器相連接的充電控制電源，其用于控制整個(gè)電路電源的閉環(huán)電壓及閉環(huán)電流；

與儲(chǔ)能電容相連接的開(kāi)關(guān)變壓器，其用于控制儲(chǔ)能電容的充電過(guò)程；

分別與運(yùn)算電路、控制電路、放電電路相連接的儲(chǔ)能電容；

與所述充電控制電源相連接的運(yùn)算電路，其用于對(duì)采集到的放電電壓、放電電流進(jìn)行放大以便于所述充電控制電源調(diào)整相應(yīng)的放電電壓；

分別與焊槍接觸檢測(cè)電路、扳機(jī)檢測(cè)電路、可控硅觸發(fā)電路、放電電路相連接的控制電路；

與所述控制電路相連接的焊槍接觸檢測(cè)電路，其用于檢測(cè)焊槍接觸信號(hào)；

與所述控制電路相連接的扳機(jī)檢測(cè)電路，其用于檢測(cè)扳機(jī)動(dòng)作信號(hào)；

與所述控制電路相連接的可控硅觸發(fā)電路，其受控于所述控制電路；

與所述儲(chǔ)能電容相連接的放電電路，用于控制儲(chǔ)能電容的放電過(guò)程；

以及用于為整個(gè)電路提供電源的輔助電源。

進(jìn)一步，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案

所述PFC電路包括：主動(dòng)PFC電路和被動(dòng)PFC電路所構(gòu)成的兩級(jí)電路；其中所述被動(dòng)PFC電路一端與市電側(cè)連接，另一端與主動(dòng)PFC電路連接；所述主動(dòng)PFC電路一端與被動(dòng)PFC電路連接，另一端通過(guò)一整流電路與充電控制電源連接。

進(jìn)一步，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案

所述主動(dòng)PFC電路采用升壓型開(kāi)關(guān)電源電路，所述被動(dòng)PFC電路采用電感元件，所述整流電路采用單相橋式整流橋進(jìn)行全波整流。

進(jìn)一步，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案

所述充電控制電源采用單管正激電源電路。

優(yōu)選的，所述單管正激電源電路包括：PFC控制模塊FAN4800、絕緣場(chǎng)效應(yīng)管IXTQ22N50P、穩(wěn)壓管IN5245、若干二極管以及若干電阻、若干電容元件。

進(jìn)一步，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案

本實(shí)用新型的另一目的是要提供一種儲(chǔ)能型螺柱焊接裝置，其包括上述儲(chǔ)能型螺柱焊接裝置用控制電路。

進(jìn)一步，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果：

1.本實(shí)用新型通過(guò)合理使用主動(dòng)式和被動(dòng)式PFC電路使最終整流輸出的直流電壓更穩(wěn)定、功率因數(shù)更高；

2.本實(shí)用新型通過(guò)采用閉環(huán)控制算法，將充電電壓和電流反饋給運(yùn)算器，使充電電壓更準(zhǔn)確。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型所述裝置對(duì)應(yīng)的電路原理圖；

圖2為本實(shí)用新型所述裝置對(duì)應(yīng)的PFC電路實(shí)例圖；

圖3為本實(shí)用新型所述裝置對(duì)應(yīng)的焊槍接觸檢測(cè)電路、扳機(jī)檢測(cè)電路、可控硅觸發(fā)電路及放電電路實(shí)例圖；

圖4為本實(shí)用新型所述裝置對(duì)應(yīng)的輔助電源電路實(shí)例圖；

圖5為本實(shí)用新型所述裝置對(duì)應(yīng)的充電控制電源及開(kāi)關(guān)變壓器實(shí)例圖；

圖6為本實(shí)用新型所述裝置實(shí)現(xiàn)控制過(guò)程的主要流程步驟圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，本實(shí)用新型提供了一種穩(wěn)定、精確、高效的儲(chǔ)能式螺柱焊接裝置其包括：PFC電路、充電控制電源、開(kāi)關(guān)變壓器、儲(chǔ)能電容、運(yùn)算電路、控制電路、焊槍接觸檢測(cè)電路、扳機(jī)檢測(cè)電路、可控硅觸發(fā)電路、放電電路、輔助電源；

如圖2所示，所述PFC電路，用于進(jìn)行電感補(bǔ)償，其一端與市電連接，另一端通過(guò)一整流電路與充電控制電源連接；進(jìn)一步，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述PFC電路包括：主動(dòng)PFC電路和被動(dòng)PFC電路所構(gòu)成的兩級(jí)電路；其中所述被動(dòng)PFC電路一端與市電側(cè)連接，另一端與主動(dòng)PFC電路連接；所述主動(dòng)PFC電路一端與被動(dòng)PFC電路連接，另一端通過(guò)一整流電路與充電控制電源連接。進(jìn)一步，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，其主要由主動(dòng)PFC、被動(dòng)PFC、整流橋KBG608G及若干電阻、電容元件構(gòu)成，以實(shí)現(xiàn)220V交流電經(jīng)過(guò)被動(dòng)和主動(dòng)PFC電路以及整流電路輸出直流電給開(kāi)關(guān)電源；優(yōu)選的所述被動(dòng)PFC電路采用電感元件，如采用一塊3mH的電感，其內(nèi)部由多塊硅鋼片外部纏繞銅線而組成，采用電感補(bǔ)償方法通過(guò)使交流輸入的基波電流與電壓之間相位差減小來(lái)提高功率因數(shù)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好；所述主動(dòng)PFC電路采用升壓型開(kāi)關(guān)電源電路，其由高頻電感LF2318、電容C26以及FAN4800等元件構(gòu)成，該電路的優(yōu)點(diǎn)為：功率因數(shù)高、低損耗和高可靠、有很寬的輸入電壓范圍，并且由于輸出DC電壓紋波很小，因此采用不需要采用很大容量的濾波電容；所述整流電路采用單相橋式整流橋KBG608G進(jìn)行全波整流。

所述開(kāi)關(guān)變壓器用于控制儲(chǔ)能電容的充電過(guò)程，其與儲(chǔ)能電容相連接；

所述儲(chǔ)能電容為焊接儲(chǔ)能，其分別與運(yùn)算電路、控制電路、放電電路相連接；進(jìn)一步，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述儲(chǔ)能電容由3個(gè)22000uF電容組成，最大可提供焊接能量為26400J。

所述運(yùn)算電路用于對(duì)采集到的放電電壓、放電電流進(jìn)行放大以便于所述充電控制電源調(diào)整相應(yīng)的放電電壓，其與所述充電控制電源相連接；進(jìn)一步，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述運(yùn)算電路由運(yùn)算放大器TLV2374、光耦PC123及若干電阻電容組成。其用于將采集到的放電電壓、電流經(jīng)過(guò)兩級(jí)運(yùn)算放大器放大以后，經(jīng)過(guò)光耦PC123將反饋信號(hào)輸送給FAN4800，以便FAN4800調(diào)整放電電壓。

所述控制電路主要用于采集充電電壓信號(hào)、扳機(jī)動(dòng)作信號(hào)、監(jiān)測(cè)電阻信號(hào)，輸出可控硅觸發(fā)信號(hào)、放電信號(hào)等，其分別與焊槍接觸檢測(cè)電路、扳機(jī)檢測(cè)電路、可控硅觸發(fā)電路、放電電路相連接；進(jìn)一步，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述控制電路由ATmega48單片機(jī)、雙向八組總線收發(fā)器74LS245及運(yùn)算放大器TLV2374組成。

如圖3所示，所述焊槍接觸檢測(cè)電路用于檢測(cè)焊槍接觸信號(hào)，其與所述控制電路相連接；

所述扳機(jī)檢測(cè)電路用于檢測(cè)扳機(jī)動(dòng)作信號(hào)并將扳機(jī)信號(hào)傳遞給控制電路的單片機(jī)，其與所述控制電路相連接；當(dāng)焊槍的扳機(jī)扣下時(shí)，光耦TPL281導(dǎo)通，單片機(jī)會(huì)得到扳機(jī)動(dòng)作信號(hào)。

所述受控于所述控制電路的可控硅觸發(fā)電路；進(jìn)一步，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，可控硅觸發(fā)電路由三極管2SC4672和變壓器以及二極管和若干電阻、電容組成；當(dāng)單片機(jī)發(fā)出觸發(fā)信號(hào)使三極管導(dǎo)通時(shí)，變壓器開(kāi)始工作，則可控硅觸發(fā)電路被觸發(fā)。

所述放電電路用于控制儲(chǔ)能電容的放電過(guò)程，與所述儲(chǔ)能電容相連接；進(jìn)一步，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述放電電路由光耦TLP281、穩(wěn)壓管、MOSFET及電阻電容組成；當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到電容電壓下調(diào)時(shí)以及關(guān)機(jī)后，單片機(jī)發(fā)出控制信號(hào)，經(jīng)過(guò)相應(yīng)光耦元件和穩(wěn)壓管元件,使MOSFET開(kāi)通，則此時(shí)所述放電電路開(kāi)始放電。

如圖4所示，所述輔助電源用于為整個(gè)電路提供電源，其主要為控制電路、運(yùn)算電路及充電控制電源提供芯片工作電源，進(jìn)一步，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述輔助電源電路包括單端隔離式電流型脈寬調(diào)制器UC3842、場(chǎng)效應(yīng)三級(jí)管IRFBG30、光耦H11A817A、穩(wěn)壓管TL431C、MC78M05CDT及若干二極管和電阻電容組成。

如圖5所示，所述充電控制電源，用于控制整個(gè)電路電源的閉環(huán)電壓及閉環(huán)電流，其與開(kāi)關(guān)變壓器相連接；進(jìn)一步，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，充電控制電源由PFC控制模塊FAN4800、絕緣場(chǎng)效應(yīng)管IXTQ22N50P、穩(wěn)壓管IN5245、二極管以及電阻電容組成單管正激電源，其通過(guò)控制FAN4800的輸入信號(hào)控制電源的閉環(huán)電壓和閉環(huán)電流。

本實(shí)用新型的另一目的是要提供一種儲(chǔ)能型螺柱焊接裝置，其包括上述儲(chǔ)能型螺柱焊接裝置用控制電路。

所述裝置還包括用于相關(guān)控制參數(shù)設(shè)定及修改并進(jìn)行相應(yīng)顯示的顯示按鍵電路。

本實(shí)用新型所述裝置對(duì)應(yīng)的閉環(huán)控制過(guò)程為：

如圖6，接入市電220V經(jīng)過(guò)PFC電路的主動(dòng)式和被動(dòng)式PFC兩級(jí)電路進(jìn)行電感補(bǔ)償后；將電源信號(hào)送到開(kāi)關(guān)變壓器，控制電路的單片機(jī)給充電控制電源的FAN4800發(fā)送信號(hào)，使開(kāi)關(guān)變壓器工作，進(jìn)而使得儲(chǔ)能電容充電；與此同時(shí)，將充電過(guò)程的電壓和電流信號(hào)反饋給運(yùn)算電路，經(jīng)過(guò)運(yùn)算電路的計(jì)算，如果電容電壓沒(méi)有達(dá)到所設(shè)定的可焊接電壓，則繼續(xù)給儲(chǔ)能電容充電，如此反復(fù)，直到電壓達(dá)到可焊接要求；當(dāng)電容電壓達(dá)到可焊接電壓時(shí)，單片機(jī)給充電控制電源的FAN4800發(fā)送信號(hào)，使開(kāi)關(guān)變壓器停止工作，不再給儲(chǔ)能電容充電；此時(shí)單片機(jī)等待焊槍接觸和扳機(jī)信號(hào)，如果此時(shí)焊槍已經(jīng)接觸金屬板并且扣動(dòng)扳機(jī)即焊槍接觸檢測(cè)電路檢測(cè)到焊槍接觸信號(hào)，扳機(jī)檢測(cè)電路檢測(cè)到扳機(jī)動(dòng)作信號(hào)，則單片機(jī)向可控硅觸發(fā)電路發(fā)送觸發(fā)信號(hào)，控制放電電路導(dǎo)通，儲(chǔ)能電容通過(guò)螺柱對(duì)金屬板放電，由于放電電流很大，此時(shí)螺柱底面和金屬板接觸面處于熔融狀態(tài)，再由彈簧將螺柱壓到金屬板上，完成一次焊接過(guò)程。

以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案及其實(shí)用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。