用于电阻焊机的控制装置制造方法及图纸

一种电阻焊机的控制装置，该焊机通过对一材料通电，利用所述材料中产生的焦耳热以焊接所述材料，该装置包括：一变换器，它通过脉冲宽度调制控制将一直流电压变换成一交流电压；一变压器，它具有该交流电压施加到其上的一初级绕组以及将一交流电流提供给该材料的一次级绕组；以及一控制单元，它产生具有特定频率的矩形波的一交流电流参考值，并将该交流电流参考值与变换器的一输出电流相比以得到一误差，然后对变换器进行ＰＷＭ控制，使得误差为零。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于电阻焊机的一个控制装置，特别涉及通过对一材料通电以利用该材料中产生的焦耳热焊接该材料的电阻焊机的一个控制装置。作为电阻焊机的控制装置，已有技术中有直接使用工业用电作为焊接电源的，也有首先将工业用电转换为直流电，再将该直流电通过变换器转换为具有期望频率的交流电而使用的。图41显示了直接使用工业用电的一种情形。在图41(a)中，通过反并联的可控硅102控制市电频率的交流电源101的电压的触发相位。从而一受控的可变电压施加到一变压器103的初级绕组上。变压器103的次级绕组连接到焊接电极105上。通过夹在电极105间的一金属物通电来进行电阻焊。通过一电流设定单元107，焊接电流的值设定成一有效值。经一电流检测器104检测的变压器103的初级电流通过一有效值计算单元108转换成一有效值。这两个电流通过一电流控制单元109进行比较，并输出一控制信号以减少其误差。然后根据该控制信号通过一相位控制单元110确定触发相位。当一起动电路112施加一导通启动指令时，在一特定的时间范围里输出一导通指令，该特定的时间范围已设定在定时器113中。在相位控制单元110输出触发相位时，一驱动电路111输出一触发脉冲以接通可控硅102。在此情形下，如图41(b)所示，电源电压的1个周期的正半波和反半波的触发相位α1、α2成对地控制。另外，由于变压器1034的漏感(leakage inductarce)和变压器103的次级绕组与焊接电极105之间的导线的浮感(floatinginductance)106，从变压器103的初级一侧看，其负载变为一延迟功率因子。从而，焊接电流I如图41(b)所示地流动。在此方法中，焊接电流的值总是在变化。从而，在焊接部位的热量极不稳定，并因此而影响焊接的质量。另外，由于控制是在市电频率的每一周期进行，这也限制了控制的响应。因此，如果焊接是由不具有足够容限的最优焊接电流进行，则有时会出现次品。另外，当负载的功率因子变低，以及负载变为一单相负载时，在三相电源负载中会出现不平衡的问题。如图42中所示，在控制装置中采用一变换器以解决这些问题。在图42(a)中，经整流器114从三相市电频率交流电源101得到一直流电压。经电容115平滑滤波的该直流电压通过变换器116进行脉冲宽度调制(PWM)，并转换成具有600-1000Hz的高频率的交流电压V1，该电压施加到变压器103的初级绕组。在变压器103的次级绕组中感应的交流电压经二极管117全波整流，并转换成直流电压V2。从而，直流焊接电流I流入夹在焊接电极105之间的要焊接的物体中。这种设计使得焊接电流通过电流设定单元107来确定。经电流检测器104检测的变压器103的初级电流通过一仿真电路118转换成焊接电流。这些电流通过电流控制单元109进行比较，并输出一控制信号以使其误差为零。在一PWM控制单元120中，此控制信号与从一载波产生单元119输出的高频三角波进行比较，并作为一PWM控制信号输出给驱动单元111。当导通指令经启动电路112和定时器电路13输入时，该PWM控制信号从驱动单元111输出。从而，变换器116输出图42(b)中所示的PWM控制的交流电压V1。与此电压V1波形类似的一低交流电压在变压器103的次级绕组中感应，并通过具有大导通容量的二极管117变换成全波整流的直流电压V2。从而，一直流焊接电流I如图42(b)中所示地流动。通过解决上述问题，这种方法可进行高质量的焊接。另外，通过采用高频率，还具有变压器小且重量轻的优点。然而，在如上所述采用变换器的电阻焊机的已有技术控制装置中，配备在变压器的次级侧的二极管的功率损失很大。该二极管的功率损失达到变换器输出的10-15％，这导致控制装置效率的降低，并需要水冷系统以冷却该二极管。另外，由于直接焊接电流的流动，焊接电极被电蚀，其损耗很大。因此，当焊接过程实现自动化时，停机更换电极的时间变成一问题。图43是一方块图，它表示了此类已有技术的电阻焊机的控制装置的另一例子。来自交流电源1的交流电经一二极管桥2转换成一直接电，并经一电阻3开始对电容器6充电。通过测定电容6完成充电的时间，经一延迟导通(ON-delay)定时器5，电磁开关4闭合，这样电阻3被短路。经电容6平滑滤波的直流电压通过一变换器7转换成一高频电压，然后经变压器8变压。经变压的电压通过二极管9和10转换成一直流电压，然后加到焊接电极11上。在此情形下，焊接电流通过电流检测器12检测。焊接电流I的设定通过电流设定器13进行。当一启动信号ST输入时，通过一导通定时器17，导通信号触点14置于导通，并且一参考电流被输入比较放大器15中。通过电流检测器12检测到的焊接电流输入比较放大器15。此电流与参考电流进行比较并放大，以经PWM电路16通过PWM控制组成变换器桥7的IGBTs(绝缘门双极晶体管)，来控制焊接电流。图44显示了此导通序列的一个例子。当启动信号ST一旦输入，它将保持一个周期的时间，而直流电流I在一设定的导通时间t1内流动。到下一次导通的时间长于时间t1，一般t1/t0为0.1-0.05或更小。t1/t0通常称为效率(％)(duty)。在电阻焊机的情形下，时间(t0-t1)为完成焊点确定(通常通过自动装置进行)的时间。通常，在大多数情形下时间t1大约为1秒。焊接在此时间t1内进行。焊接时，通过电极端对所焊材料施压，从而焊接电流流过由此形成的导电表面。该材料通过产生的焦耳热Q被加热，并熔化，从而形成焊接，Q＝I2·R·t1这里R是焊接部位的电阻。通过由于直流焊接电流以此方式在电极之间流动而产生的焦耳热来进行焊接。然而，当电极由于直流电流而固定时，负(-)电极的损耗极大，需要经常维护。因此，成本消耗大并且浪费时间。图45是一方块图，它表示了已有技术的电阻焊机的控制装置的另一例子。交流电源201的交流电压通过一整流器202转换成直流电压。经电容203平滑滤波以后，此直流电压由IGBT(开关装置)241-244组成的一变换器204转换成具有大约1KHz频率的交流电压。在此交流电压通过变压器205变为低交流电压以后，利用整流器207将此低交流电压转换成一直流电压，以将直流焊接电流提供给焊接电极209。浮感208出现在通向焊接电极209的导线中，以有效地平滑直流焊接电流。焊接电流的值由一电流参考值I*所控制。即，在通过一电流检测器206检测变压器205的初级电流以后，利用焊接电流仿真器电路212通过仿真直流焊接电流(除焊接电流以外的整流器207的回流不流入变压器205的初级侧)以检测直流焊接电流。由此检测到的直流焊接电流I通过一电流控制器213与电流参考值I*进行比较，电流控制器213输出一电流控制信号a以使其误差减小。通过比较器215将信号a与从载波发生器214输出的三角波b进行比较，根据比较结果产生一PWM信号C。载波发生器214还输出与三角波b的周期同步的一信号d。响应于信号d一分配电路216输出信号e或f。用这种方法，PWM信号C分别经″与″电路217和218交替提供给驱动电路221和222。当驱动信号g从启动电路219输入时，定时器220操作，并仅在设定的时间内输出一导通信号h给驱动电路221的222。从而，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电阻焊机的控制装置，该焊机通过对一材料通电，利用所述材料中产生的焦耳热以焊接所述材料，该装置包括：一变换器，它通过脉冲宽度调制控制将一直流电压转换成一交流电压；一变压器，它具有所述交流电压施加到其上的一初级绕组，并具有将一交流电 流提供给所述材料的一次级绕组；以及控制部件，它用于产生具有特定频率的矩形波形的一交流电流参考值，并将所述交流电流参考值与所述变换器的一输出电流比较以得到一误差，以及对所述变换器进行ＰＷＭ控制以使得所述误差为零。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：野村芳士，安保达明，相马三郎，冈土千寻，
申请(专利权)人：东芝株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]