專利名稱：低電壓電容高效儲能碰焊機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于碰焊不銹鋼、銅、合金及一般金屬及作弧焊機焊接一般金屬用的低電壓電容儲能碰焊機。
背景技術：
常用電容儲能碰焊機的控制電路采用高耐壓電容(250V以上)以高電壓充電及采用阻焊變壓器。此種電容儲能碰焊機采用高電壓(250V以上)充電，可省去充電變壓器，同時采用較簡單的充電回路，但缺點要選用高耐壓元件，高耐壓電容器，因此成本較高，同時高壓電容器較易老化及漏電，而且充電回路要加設限流電阻，功率損耗較大，及影響充電速度。由于采用高壓充電形式，因此在焊接回路上必須采用阻焊變壓器，用以降低電壓產生焊接大電流。此焊接的過程變為由電容儲存的電場能量轉變為焊接變壓器的磁場能量后再釋放到加工工件中以進行焊接。固此，此機型實質只屬于電容間接放電焊接機械。必定做成能耗大，發熱高，影響放電速度，降低電容儲能焊機的效率，未能充分發揮電容器儲能放電的真正性能。
發明內容
本實用新型的目的在于提供一種舍棄阻焊變壓器的低電壓電容儲能碰焊機。
為了達到上述目的，本實用新型采用如下的技術方案所述的低電壓電容儲能碰焊機包括主回路、氣閥回路、充電回路、及焊接控制回路，其特征在于主回路包括對輸入的交流電進行降壓整流后輸入調壓濾波電路的變壓器降壓整流電路；及由可控硅SCR1、電容組C1、及電位器W1組成的調壓濾波電路，以對電流進行調壓濾波后輸入直流開關電路；及由充電可控硅SCR2、及停充可控硅SCR3組成的直流開關電路，以可控硅SCR2、SCR3的通斷來控制對儲能電容組充電；及由可控硅SCR5的通斷來控制電容組C2對工件放電焊接的儲能放電回路；氣閥回路包括一對輸入的交流電進行降壓整流后輸入至直流開關電路的降壓整流電路；及一由可控硅SCR4、SCR6控制通斷的直流開關電路；及一繼電器J1，繼電器J1受直流開關電路控制以使其常開觸點閉合以控制氣缸動作；充電控制回路包括一調壓電路，以對主回路的調壓濾波電路的電壓進行取樣后相應控制可控硅SCR1的極導通角；及一采樣電路，以對主回路中的電容組C2的電位采樣后反饋至充電時間電路；
及一充電時間電路，以控制主回路直流開關的充電可控硅SCR2；及一停充時間電路，以控制主回路直流開關的充電可控硅SCR2；焊接回路包括一腳踏開關，當腳踏開關閉合產生兩控制信號，一路控制信號迫使主回路的可控硅SCR2斷開，以停止對電容組C2的充電，另一路控制信號輸入至采樣電路；及一采樣電路，以把腳踏開關的控制信號放大，輸入至預壓電路；及一預壓電路，以接收采樣電路的信號，輸出一延時的正電位控制氣閥回路的直流開關的可控硅SCR4導通，以使繼電器J1的常開觸點閉合；及一焊接與卸壓電路，以接收預壓電路輸出的正電位信號而輸出兩路信號，一路信號控制可控硅SCR5的導通時間，以控制儲能電容C2放電焊接時間，另一路信號輸出至復位電路；及一復位電路，以接收焊接與卸壓電路的信號，關斷氣閥回路的直流開關，使繼電器J1斷電。
本實用新型所述的低電壓電容儲能碰焊機經合理設計，并由于采用大容量低電壓電容器，舍棄阻焊變壓器、充電限流電阻等新技術后，使整機結構更緊密，焊接效率更高，焊接質量及焊接精度更好，系統更安全。同時進一步減少能耗及銅材鐵材，使成本大幅降低。改進后的實用新型低電壓電容儲能碰焊機更適合于現時市場急需要求高效率、高質量、低成本的有色金屬焊接加工機械的需求。
圖1為本實用新型所述的充電回路電路圖；圖2為本實用新型所述的焊接回路原理圖。
具體實施方式
1.主回路的組成及作用主回路主要由變壓器降壓整流、可控硅調壓濾波、可控硅直流開關充電、儲能電容放電、卸壓調試、可控元件保護和信號采樣等七大部份電路組成(電路詳見圖1)。圖中B1變壓器初級供電為單相220V，經次級降壓為50V以下電壓后由橋式整流電路整流后供可控硅調壓濾波電路。調壓濾波電路由可控硅SCR1、電容組C1及W1電位器采樣電路組成，輸入電壓經SCR1可控整流后輸出給電容組C1進行濾波以提高輸出電壓的平均值及減小脈動。電壓大小可由W1調節。由可控硅SCR2、SCR3及電阻R3、電容C3和采樣電壓Ud1組成直流開關電路控制對儲能電容組的充電。SCR2為開通管，SCR3關斷管，當SCR3導通時，電容C3向SCR2反向充電而令其關斷。儲能放電回路由儲能電容組C2、放電可控硅SCR5、電感線圈L1、續流二極管VD2、焊接工件、氣閥回路(詳見圖2)及采樣電壓Ds2組成。焊接工件時，觸發信號使可控硅SCR5導通，儲能電容釋放大電流通過SCR5直接對工件進行放電焊接，同時電感線圈產生感應電流通過續流二極管VD2向工件繼續放電以加強焊接效果。R5及Q1組成卸壓調試電路，當主電源斷開時，Q1閉合，將C2電壓放掉以確保停機后或維修時人員的安全。同時也可在工作期間通過試驗開關TA1使C2放電而對電路進行試驗。VD1為采樣電路元件，以產生B、C點采樣電壓值，同時也防止C2電壓向R3、C3充電。另由保險管、阻容電路、壓敏電阻等組成的電路對線路及每個可控硅進行保護。
2.氣閥回路的組成及作用如圖2所示，氣閥回路由變壓器B3、可控硅直流開關及繼電器組成。單相交流220V電壓經B3及橋堆降壓整流后供給24V直流電壓給回路。直流開關由SCR4、SCR5及R4、C4組成，其原理和主回路直流開關原理相同。通過直流開關控制繼電器J1，J1的常開觸點控制電控二位五通閥令其控制氣缸動作完成對工件的預壓、加壓及卸壓焊接過程。
3.充電控制回路的組成及作用如圖1所示，充電控制回路主要為集成元件電路組成，由調壓、采樣、充電、停充四部份組成。調壓電路由集成件N1、N2及脈沖變壓器BT1組成自激式脈寬可調振蕩電路，電壓值由W4給定，脈沖變壓器次級電壓控制SCR1控制極導通角以進行調壓。W1從SCR1輸出端反饋電壓到調壓控制電路的輸入端進行穩壓。FIC1為一施密特電路，由T1、T2組成，主要為采樣電路。經R1從主回路C點采樣Ud1電壓值，并由T1集電極輸出電壓到后級。集成件N3組成充電時間電路，輸出端控制主回路直流開關的SCR2充電可控硅。充電間隔時間由W3給定。集成件N4組成停充時間電路，輸出電壓控制主回路直流開關的停充可控硅SCR3。停充間隔時間由W5調節給定。
4.焊接控制回路的組成及作用焊接電路由腳制、采樣、預壓、焊接與卸壓、復位電路組成。FIC2為一施密特電路，由T4、T5組成，作為一采樣電路。采樣電壓經D7加到T4基極，當按下腳制時，輸出信號一路由T5管集電極給下級預壓電路的輸入端，另一路由腳制觸點經D8輸出到停充電路將主回路充電可控硅SCR2強迫關斷。預壓電路由N5組成，輸出電壓至氣閥回路直流開關導通可控硅SCR4使J1常開觸點閉合，電控二位五通閥動作控制氣缸下壓工件。W7調節氣缸下壓工件的時間。焊接與卸壓電路由N6-N8組成。N7、N8為自激振蕩電路。輸出電壓由脈沖變壓器次級輸出到主回路的放電可控硅SCR5控制極使SCR5導通。W8調節氣缸卸壓提起時間，而焊接時間主要由儲能電容、工件及電感線圈的放電時間常數決定，因W8所設置的時間包括焊接及卸壓的時間，所以，必須注意，由W8設置的時間必須大于焊接時間。復位電路由N9-N10組成，W10調節復位時間，輸出電壓送到氣閥回路關斷SCR6可控硅。氣閥提起，完成焊接工作。
5.整機電路工作原理合上電源開關K1瞬間，主回路采樣電阻W1為低電壓，T3管截止，N1和N2組成的自激調壓電路起振輸出觸發脈沖導通整流可控硅SCR1，經濾波電容輸出50V直流電壓，如當輸出電壓波動上升，使W1電壓上升，流過T3管電流增大，令RC充電回路充電時間增加，使SCR1控制極電壓導通角增大，輸出電壓下降，達到穩壓作用。另一方面，由于主回路儲能電容C2未充電，主回路C點Ud1電位為50V，此電壓加到充電控制回路FIC1的T1管輸入端，使FIC1輸出端電位變負，充電控制回路N3輸出一個延時的正電壓觸發可控硅SCR2導通，即主回路直流開關閉合，調壓預充電路向儲能電容C2充電。充電時間由W3調節給定。當充電回路達到充電時間后，N3輸出一負電壓給停充控制回路N4輸入端，使N4輸出一正電壓導通SCR3，電容C3經SCR3向SCR2反向充電，使SCR2截止，即主回路直流開關斷開。W5調節停充時間，當達到停充時間后，N4輸出電壓變負。C2充電達到穩態時，Ud1為1伏，此電壓送到T1管，T1管輸出正電壓，充電控制回路N3、N4輸出電壓不變，即為負電位，直流開關電路保持關狀態。只有當儲能電容C2放電后令Ud1上升到W2整定的電壓值時SCR2才再次導通。焊接控制回路由腳制操作控制，但僅當主回路B點Us2電壓為高電壓45V，即SCR2截止時，FIC2二極管D7截止，腳制控制才有效，即加到FIC2的T4管基極電壓由腳制控制。按下腳制，正15V分二路輸出，一路經二極管D8加到停充控制回路將SCR2充電可控硅關斷。另一路經W6加到FIC2的T4管基極，T4輸出負電位給預壓電路N5，使預壓電路輸出一個延時正電位導通氣閥回路直流開關可控硅SCR4管，繼電器J1常開觸點閉合，氣缸預壓工件。預壓工件時間由W7給定。預壓電路輸出的正電位同時加到焊接控制電路N6輸入端，輸出電壓控制自激振蕩電路使其輸出脈沖導通放電可控硅SCR5，儲能電容向工件放電進行焊接。W8調節焊接及卸壓時間。N6的另一路輸出到復位電路N9輸入端，當達到W8預置的焊接、卸壓時間復位電路輸出一個正電位導通氣閥回路的SCR6，電容C4通過SCR6向SCR4反向充電，關斷SCR4。氣缸經電控二位五通閥切換提起。此時完成整個充電焊接過程。當儲能電容放電完畢后，主回路C點Ud1電位再次上升，充電控制回路導通可控硅SCR2，調壓預充電路再次向儲能電容充電，開始第二個焊接過程。
以上所述的低壓電容儲能焊機有如下性能①采用耐壓36V至160V以下6.8萬至15萬微法的低電壓大容量直流電容并接成電容組作儲能放電元件，直接向工件放電進行焊接，充分發揮了儲能焊機的效率。②主回路由電源變壓器降壓至100V以下低電壓整流供電，并通過可控硅直流開關控制向儲能元件充電儲能。③電壓調節和充電的控制分別由二組可控元件組成調壓預充系統和開關控制系統。在調壓預充系統接入的大容量電容器的濾波作用，使充電時間更快。而使用單獨的開關控制系統則使充放電更加安全可靠。④舍去阻焊變壓器；儲能元件儲能后通過放電可控硅控制直接對工件釋放大電流進行焊接，使焊接質量更好。⑤在放電回路中串接一可調電感線圈，同時于工件和此電感線圈串接回路中并聯一只二極管作續流用，以延長放電時間及改善放電尖鋒電壓，使焊件更牢固。⑥在充電回路與放電回路之間串接一只二極管以防止儲能元件向充電回路放電，系統得到更可靠的保護。
權利要求1.一種低電壓電容高效儲能碰焊機包括主回路、氣閥回路、充電回路、及焊接控制回路，其特征在于主回路包括對輸入的交流電進行降壓整流后輸入調壓濾波電路的變壓器降壓整流電路；及由可控硅SCR1、電容組C1、及電位器W1組成的調壓濾波電路，以對電流進行調壓濾波后輸入直流開關電路；及由充電可控硅SCR2、及停充可控硅SCR3組成的直流開關電路，以可控硅SCR2、SCR3的通斷來控制對儲能電容組充電；及由可控硅SCR5的通斷來控制電容組C2對工件放電焊接的儲能放電回路；氣閥回路包括一對輸入的交流電進行降壓整流后輸入至直流開關電路的降壓整流電路；及一由可控硅SCR4、SCR6控制通斷的直流開關電路；及一繼電器J1，繼電器J1受直流開關電路控制以使其常開觸點閉合以控制氣缸動作；充電控制回路包括一調壓電路，以對主回路的調壓濾波電路的電壓進行取樣后相應控制可控硅SCR1的極導通角；及一采樣電路，以對主回路中的電容組C2的電位采樣后反饋至充電時間電路；及一充電時間電路，以控制主回路直流開關的充電可控硅SCR2而控制對電容組C2的充電時間；及一停充時間電路，以控制主回路直流開關的充電可控硅SCR2；焊接回路包括一腳踏開關，當腳踏開關閉合產生兩控制信號，一路控制信號迫使主回路的可控硅SCR2斷開，以停止對電容組C2的充電，另一路控制信號輸入至采樣電路；及一采樣電路，以把腳踏開關的控制信號放大，輸入至預壓電路；及一預壓電路，以接收采樣電路的信號，輸出一延時的正電位控制氣閥回路的直流開關的可控硅SCR4導通，以使繼電器J1的常開觸點閉合；及一焊接與卸壓電路，以接收預壓電路輸出的正電位信號而輸出兩路信號，一路信號控制可控硅SCR5的導通時間，以控制儲能電容C2放電焊接時間，另一路信號輸出至復位電路；及一復位電路，以接收焊接與卸壓電路的信號，關斷氣閥回路的直流開關，使繼電器J1斷電。
2.按權利要求1所述的低電壓電容高效儲能碰焊機，其特征在于所述的主回路還包括一由開關Q1及電阻R5組成并與儲能電容組C2并聯的卸壓調試電路。
3.按權利要求1所述的低電壓電容儲能碰焊機，其特征在于所述的儲能電容C2為耐壓36V至160V以下，6.8萬至15萬微法的低電壓大容量直流電容并接成的電容組。
4.按權利要求1所述的低電壓電容高效儲能碰焊機，其特征在于主回路的變壓器降壓整流電路把電壓降至100V以下。
5.按權利要求1所述的低電壓電容高效儲能碰焊機，其特征在于放電回路中串接一可調電感線圈L1，同時于工件和此電感線圈串接回路中并聯一只作續流用的二極管VD2。
6.按權利要求1所述的低電壓電容高效儲能碰焊機，其特征在于在充電回路與放電回路之間串接一只用于防止儲能元件向充電回路放電的二極管。
專利摘要一種低電壓電容儲能碰焊機，包括主回路、氣閥回路、充電回路及焊接控制回路，主回路包括變壓器降壓整流電路、調壓濾波電路、直流開關電路、儲能放電回路；氣閥回路包括降壓整流電路、直流開關電路、一繼電器J1；充電控制回路包括調壓電路、采樣電路、充電時間電路、停充時間電路；焊接回路包括腳踏開關、采樣電路、預壓電路、焊接與卸壓電路、復位電路。所述的碰焊機采用大容量低電壓電容器，充電限流電阻等新技術，使整機結構更緊密，焊接效率更高，焊接質量及焊接精度更好，系統更安全，進一步減少能耗及銅材鐵材，使成本大幅降低。
文檔編號B23K11/26GK2614831SQ0322449
公開日2004年5月12日 申請日期2003年3月25日 優先權日2003年3月25日
發明者楊民成, 楊東成 申請人:楊民成, 楊東成