控制电阻点焊质量的装置及其方法制造方法及图纸

电阻点焊装置包括初级电路、次级电路和变压器，用来控制电阻点焊质量，给初级电路施加电压以产生焊接电流。该装置还包括检测焊接电流的电流传感器、功率因数计算器、动态电阻计算器、熔核估算器及电流控制器。功率因数计算器根据焊接电流计算功率因数，熔核估算器利用隐马尔克夫模型方法由动态电阻曲线估算熔核尺寸和熔核熔透深度，动态电阻曲线通过功率因数计算器获得。根据熔核尺寸和熔核熔透深度改变焊接电流控制电阻点焊质量。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种控制电阻点焊质量的装置和方法，且更具体地，涉及一种利用一动态电阻曲线控制焊接质量的电阻点焊装置和方法。近来，电阻点焊被广泛应用于各种场合，例如，用于连接汽车制造中使用的一对金属板。如已公知的那样，焊接过程中的质量控制是与电阻点焊有关的主要困难之一。附图说明图1表示现有技术中的一种电阻点焊装置100，该装置能预测并控制电阻点焊的质量，如在题目为“预测和控制电阻点焊质量的方法和装置”的美国专利No．4493965中所披露的那样。该电阻点焊装置100包括一配有一对焊接电极的点焊机110，一对金属板112，一变压器114，一控制器116，一电流传感器120，一电压传感器122以及一微处理器130。在这一电阻点焊装置100中，与变压器114配合的控制器116给要焊接的金属板112供应焊接电流和电压。电流和电压传感器120，122分别产生与焊接电流和电压成正比的模拟信号。最好是将电压传感器122的导线头置于尽可能靠近焊接电极的位置以便在测量焊接电压时消除点焊机110的电极臂分布电阻的影响。电流传感器120可置于电阻点焊装置100的电路中的任何位置。微处理器130产生控制焊接电流的逻辑门信号，其中通过采用从电流和电压传感器120，122检测到的电流和电压来得到这一逻辑门信号。控制器116根据来自微处理器130的逻辑门信号控制被施加于电阻点焊机100的初级电路上的焊接电流。上述电阻点焊装置100的一个主要缺点是它需要将电流和电压传感器120，122在此结合并分别检测焊接电流和电压，这就使得电阻点焊装置100变得复杂起来。此外，上述现有技术中的装置往往会导致损坏电压传感器122的导线头和焊接电极之间的连接，因为这种连接是通过将电压传感器122和其相应的导线头用机械的方法置于直接与焊接电极接触的位置或置于与焊接电极非常接近的位置来作出的。所以，本专利技术的主要目的是提供一种结构简单的电阻点焊装置，这种装置通过使用一动态电阻曲线，因而就减少了所需的传感器数量。本专利技术的另一目的是提供一种改进的方法，该方法通过采用HMM(HiddenMarkov Model)方法估算电阻点焊的熔核尺寸和熔核熔透深度能够准确地估算点焊质量。按照本专利技术，提供了一电阻点焊装置，该装置包括一初级电路，一次级电路以及一变压器，用来控制电阻点焊质量，其中给初级电路施加一电压以便由此产生一焊接电流，该焊接装置还包括一用来从初级电路检测焊接电流的电流传感器；一根据焊接电流计算功率因数的功率因数计算器；一根据计算出的功率因数得到一动态电阻曲线的动态电阻计算器；一通过使用Hidden MarkovModel(HMM)方法由该动态电阻曲线估算熔核尺寸和熔核熔透深度的熔核估算器；以及一通过使用上述熔核尺寸和熔核熔透深度来控制焊接电流的焊接电流控制器。通过下述优选实施例的描述并结合附图，本专利技术的上述和其它目的及优点就变得更加清楚明了，其中图1表示现有技术中电阻点焊装置的示意图；图2表示按照本专利技术的其中包含一焊接质量控制器的电阻点焊装置的示意图；图3是一描述按照输入电压Vm(x)作为其相角和其幅值的函数的焊接电流im(x)的变化图形；图4表示一作为引燃角和导通角函数的焊接电流中功率因数的图形；图5表示一通过使用图2所示的Hidden Markov Model方法估算熔核尺寸和熔核熔透深度的本专利技术熔核估算器的框图；图6提供了一用来产生一系列离散的观测信号以备图5所示的HMM整理排序的本专利技术转换器的图解框图；以及图7A和7B表示一操作流程图，该图描述通过使用图2所示的焊接质量控制器控制电阻点焊质量的程序。图2到图7表示按照本专利技术优选实施例的本专利技术电阻点焊装置200和其方法的各种图。图2描述了本专利技术包括一焊接质量控制器270的电阻点焊装置的图解框图，其中焊接质量控制器270包括一功率因数计算器230，一动态电阻计算器240，一熔核估算器250以及一焊接电流控制器260。该电阻点焊装置200包括一有一初级绕组，一铁芯和一次级绕组的变压器216，一包括变压器216的初级绕组和一有一SCR(SCR1)和另一SCR(SCR2)的SCR(半导体控制整流器)块235的初级电路280，一包括一对电极210，214，一对夹持在电极210，214之间的金属板212以及变压器216的次级绕组的次级电路，和一电流传感器220。在焊接装置200中，线201，202上的AC(交流)输入电压Vm(x)施加到SCR块235一端和变压器216的初级绕组一端之间，由此使得初级电流通过SCR块235和变压器216的初级绕组。该AC输入电压通常是220伏，380伏或440伏。变压器216将初级电流280中的电能转换到次级电路290中并使其电流和电压发生变化，以使得次级电路290的电流比初级电路280上的大。在电阻点焊中，一对电极210，214夹持住金属板212并使得次级电流通过金属板的局部区域并加热这些金属板的所述局部区域。因此，如果电阻点焊结束后，就会在这些金属板212的局部区域之间形成一熔核，即一焊点。应当注意该熔核的尺寸δ，即焊点的直径，熔核的熔透深度ρ，即焊点的深度，代表电阻点焊的质量。SCR块235用来控制传送到变压器216的初级绕组上的焊接电流。电流传感器220连接到初级电路280上用于在电阻点焊装置200操作期间检测焊接电流。图3示出一描述在初级电路280上由电流传感器220测出的作为一给定输入电压Vm(x)相角函数的焊接电流im(x)的变化图，其中x轴表示相角；y轴表示im(x)和Vm(x)值；α代表由一点限定的引燃角，焊接电流从该点起在一半周内开始；β代表一熄灭角，焊接电流im(x)从该点起在一半周内消退；以及λ代表在一半周内由α和β的差值限定的一导通角。全加热电流由图3中的虚线表示，θ是表示相对于输入电压Vm(x)的全加热电流i的相角延迟的一个功率因数。在本专利技术的这一优选实施例中，在一焊接周期的Vm(x)，即，焊接一个焊点期间的Vm(x)包括M数目的半周，而且一焊接周期的im(x)也包括与Vm(x)的半周数目相同的半周数目。焊接电流im(x)可由下列公式表示im(x)=(Vm／丨Z丨)(sin(x-θ)-sin(α-θ)e-(x-α)／tanθ)公式1其中，Z代表电阻点焊装置200的阻抗。在公式1中，假定x等于β，则im(x)变成0。所以，公式1可被重新写成sin(β-θ)-sin(α-θ)exp-(β-α)／tanθ)=0公式2在图3中，因为λ等于β-α，公式2以公式3的形式给出sin(α+λ-θ)-sin(α-θ)exp-λ／tanθ)=0公式3在本专利技术的这一优选实施例中，功率因数计算器230在每一半周从由电流传感器220提供的im(x)获得α和λ。因此，每一半周的功率因数θm可从公式3中获得。该功率因数计算器230给动态电阻计算器240提供θm。按照本专利技术的实施例从公式3得到的θm的模拟结果在图4中表示出来，其中θm表示为λ和α的函数。例如，如果λ和α分别为160度和100度，则θm为90度。本例的情况在图4中由一虚线表示。现在返回到图2，动态电阻计算器240通过由下列本领域公知的公式给定的功率因数计算器230，根据θm计算相应动态电阻Rdm的M数。Rd本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来控制电阻点焊质量的电阻点焊设备，包括一初级电路、一次级电路和一变压器，其中给初级电路施加一电压以便产生一焊接电流，该焊接设备包括：用来从初级电路检测焊接电流的装置；用来根据焊接电流计算功率因数的装置；用来根据计算出的功率 因数获得一动态电阻曲线的装置；以及用来产生一控制焊接电流的门信号的装置，其中该门信号是利用动态电阻曲线而得到的。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：金一，成源镐，崔在成，
申请(专利权)人：星宇精密产业株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]