多电极电阻点焊机的控制系统

01. 技术是关于电阻焊机的，尤其涉及多电极电阻点焊机的控制系统。

背景技术

02. 随着航空航天、电子、汽车、家用电器等工业的发展，电阻焊越来越受到广泛的应用。同时对电阻焊的点焊接头质量也提出了更高的要求。通过对传统的一对电极的电阻点焊熔核横截面进行观察，发现:熔合区保留着铸态组织形貌(详见唐新新，单平，罗震，等.两种铝合金的点焊组织模拟与试验分析[J.，《焊接学报》，2009年I月，30卷，第I期:96-100)。在熔合线附近联生结晶形核后，晶粒最易沿着散热最快的方向(或温度梯度最大的方向)优先增长，一直长到熔核的中心，最终形成粗大的柱状晶(详见葛凤.电阻点焊熔核组织预测与微观形貌的研究[D.，天津大学硕士学位论文，2010)，而粗大的柱状晶对接头强度等方面有着不良的影响(详见徐磊.外加可控磁场对电阻点焊熔核组织的影响[D.，哈尔滨工业大学硕士学位论文，2008)，这对焊接质量的进一步提高形成了局限。

技术内容

03. 技术的目的，是克服现有技术由于柱状晶体粗大造成的对焊接接头强度等方面的不良影响，提供通过控制改变流经接头处的焊接电流方向，从而限制熔核处柱状晶体的形成，使其晶粒变细小，进而达到提高点焊接头强度的多电极电阻点焊机控制系统。

04. 技术通过如下技术方案予以实现:

05. 多电极电阻点焊机的控制系统，包括逆变电源、压力控制系统和焊机主回路，其特征在于，电源参数控制系统将设定的电压、电流和通电时间的信号传输给逆变电源和系统控制电路；逆变电源输出中频交流电，并通过相应的AC/DC模块转换为直流电供给焊机主回路；系统控制电路将收集的相关信号传输到压力控制系统和驱动电路，并操纵焊机主回路，进行点焊操作；系统控制电路还具有六路驱动信号发生电路、压力系统信号发生电路和过热、过流保护电路；

06. 所述的焊机主回路为六电极焊机主回路，包括六个输出电极A、B、C、D、E、F和六个桥臂ZU Z2、Z3、Z4、Z5、Z6 ;逆变电源经AC/DC模块输出直流电，其正端IP与桥臂ZU Z2、Z3相连，其负端IE与桥臂Z4、Z5、Z6相连；通过调节逆变电源的参数，可以改变最终输出的直流电参数，从而保证达到点焊过程所需的电流大小；

07. 六个桥臂由半导体开关装置构成，分别与六个输出电极相连，Zl与A相连，Z2与B相连，Z3与C相连，Z4与D相连，Z5与E相连，Z6与F相连；

08. 驱动电路接收到控制信号，经放大后控制六个桥臂Zl，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6的开通或关断；

09. 六个输出电极A、B、C、D、E、F之间相互绝缘，电极电流的导通由六个桥臂Zl，Z2,Z3，Z4，Z5，Z6配合决定，其中电极A、电极B、电极C为点焊机中的上电极，电极D、电极E、电极F为点焊机中的下电极；10. 压力系统与六个输出电极相连，通过接受系统控制电路计算接头的施压方式过程以及通电时间的信号，对接头进行预压，加压等操作。

11. 所述六个桥臂的半导体开关装置是具有一个控制极且当控制极被提供一控制信号时即导通的装置，为SCR晶闸管或者IGBT绝缘栅双极晶体管。

12. 所述六个桥臂的半导体开关装置为2个或者2个以上同一型号的半导体开关相并联，整体作为一个桥臂使用，以提高可通过的总电流。

13. 所述的焊机主回路为八电极焊机主回路或者十电极焊机主回路。

14. 技术的有益效果是，通过控制改变流经接头处的焊接电流方向等因素，使粗大的柱状晶体得到改善，达到了接头强度也比传统焊接技术的接头强度得到提高的目的，从而减少了为提闻接头强度而进行的焊后处理工序，提闻了电阻点焊焊接效率。

附图说明

15. 图1是技术多电极电阻点焊控制系统方框图；

16. 图2是技术六电极电阻点焊机主回路电原理示意图；

17. 图3是技术六电极电阻点焊机电流示意图。

具体实施方式

18. 下面结合附图对技术作进一步描述。

19. 图1是技术多电极电阻点焊控制系统方框图，电源参数控制系统将设定的电压、电流和通电时间等信号传输给逆变电源和系统控制电路；逆变电源输出中频交流电，并通过相应的AC/DC模块转换为直流电供给焊机主回路；系统控制电路将收集的相关信号传输到压力控制系统和驱动电路，并操纵焊机主回路，进行点焊操作；

20. 图2是技术六电极电阻点焊机主回路电原理示意图，所述的焊机主回路为六电极焊机主回路，包括六个输出电极八、8、(:、03、？和六个桥臂Zl、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6 ;逆变电源经AC/DC模块输出直流电，其正端IP与桥臂Z1、Z2、Z3相连，其负端IE与桥臂Z4、Z5、Z6相连；通过调节逆变电源的参数，可以改变最终输出的直流电参数，从而保证达到点焊过程所需的电流参数大小；

21. 六个桥臂由半导体开关装置构成，分别与六个输出电极相连，Zl与A相连，Z2与B相连，Z3与C相连，Z4与D相连，Z5与E相连，Z6与F相连；六个桥臂的半导体开关装置是具有一个控制极且当控制极被提供一控制信号时即导通的装置，为SCR (晶闸管)或者IGBT(绝缘栅双极晶体管);当单一半导体开关性能达不到焊接所需的电流强度时，可采用多个同一型号的半导体开关并联，整体作为一个桥臂使用的方式，从而提高可通过的总电流。

22. 驱动电路接收到控制信号，经放大后控制六个桥臂Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6的开通或关断；

23. 六个输出电极A、B、C、D、E、F之间相互绝缘，电极电流的导通由六个桥臂Zl，Z2,Z3，Z4，Z5，Z6配合决定，其中电极A、电极B、电极C为点焊机中的上电极，电极D、电极E、电极F为点焊机中的下电极；

24. 压力系统与六个输出电极相连，通过接受系统控制电路计算接头的施压方式过程以及通电时间的信号，对接头进行预压，加压等操作。25. 系统控制电路还包括六路驱动信号发生电路、压力系统信号发生电路和过热、过流保护电路；六路驱动信号发生电路的主要作用是根据实际焊接需要，按一定的顺序控制所述六个桥臂(Z1，12, Z3，TA，Z5，Z6)开通或关断，从而控制六个直接可控电极(A、B、C、D、E、F)的输出。参见图3，如桥臂Z1，TA开通，其他桥臂关断，则此时参与点焊的上电极为电极A，下电极为电极D，电流方向为I ;桥臂Zl，Z5开通，其他桥臂关断，则此时参与点焊的上电极为电极A，下电极为电极E，电流方向为2 ;桥臂Zl，Z6开通，其他桥臂关断，则此时参与点焊的上电极为电极A，下电极为电极F，电流方向为3 ;桥臂Z2，Z4开通，其他桥臂关断，则此时参与点焊的上电极为电极B，下电极为电极D，电流方向为4 ;桥臂Z2，Z5开通，其他桥臂关断，则此时参与点焊的上电极为电极B，下电极为电极E，电流方向为5 ;桥臂Z2，Z6开通，其他桥臂关断，则此时参与点焊的上电极为电极B，下电极为电极F，电流方向为6 ;桥臂Z3，TA开通，其他桥臂关断，则此时参与点焊的上电极为电极C，下电极为电极D，电流方向为7 ;桥臂Z3，Z5开通，其他桥臂关断，则此时参与点焊的上电极为电极C，下电极为电极E，电流方向为8 ;桥臂Z3，Z6开通，其他桥臂关断，则此时参与点焊的上电极为电极C，下电极为电极F，电流方向为9，从而达到改变电流方向，改善熔核的结晶形态，提高点焊接头强度的目的。

26. 技术所述的焊机主回路，并不限于六电极电阻点焊机主回路，也可以是八电极焊机主回路或者十电极焊机主回路，甚至更多的电极焊机主回路。

27. 采用新的点焊控制系统对TRIP590高强钢进行实验，结果表明通过改变控制焊接时的电流方向，进而影响熔核的成型方式，TRIP590高强钢板点焊的拉伸强度由传统点焊工艺时的14kN提高至20kN，拉剪断裂强度由22kN提高至31kN。

公开号 CN102699508 B
发布类型 授权
专利申请号 CN 201210173722
公开日 2014年7月16日
申请日期 2012年5月30日
优先权日 2012年5月30日
公告号 CN102699508A
本技术技术者 罗震, 段瑞
申请人 天津大学

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