专利名称：低电压电容高效储能碰焊机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于碰焊不锈钢、铜、合金及一般金属及作弧焊机焊接一般金属用的低电压电容储能碰焊机。
背景技术：
常用电容储能碰焊机的控制电路采用高耐压电容(250V以上)以高电压充电及采用阻焊变压器。此种电容储能碰焊机采用高电压(250V以上)充电，可省去充电变压器，同时采用较简单的充电回路，但缺点要选用高耐压元件，高耐压电容器，因此成本较高，同时高压电容器较易老化及漏电，而且充电回路要加设限流电阻，功率损耗较大，及影响充电速度。由于采用高压充电形式，因此在焊接回路上必须采用阻焊变压器，用以降低电压产生焊接大电流。此焊接的过程变为由电容储存的电场能量转变为焊接变压器的磁场能量后再释放到加工工件中以进行焊接。固此，此机型实质只属于电容间接放电焊接机械。必定做成能耗大，发热高，影响放电速度，降低电容储能焊机的效率，未能充分发挥电容器储能放电的真正性能。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种舍弃阻焊变压器的低电压电容储能碰焊机。
为了达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案所述的低电压电容储能碰焊机包括主回路、气阀回路、充电回路、及焊接控制回路，其特征在于主回路包括对输入的交流电进行降压整流后输入调压滤波电路的变压器降压整流电路；及由可控硅SCR1、电容组C1、及电位器W1组成的调压滤波电路，以对电流进行调压滤波后输入直流开关电路；及由充电可控硅SCR2、及停充可控硅SCR3组成的直流开关电路，以可控硅SCR2、SCR3的通断来控制对储能电容组充电；及由可控硅SCR5的通断来控制电容组C2对工件放电焊接的储能放电回路；气阀回路包括一对输入的交流电进行降压整流后输入至直流开关电路的降压整流电路；及一由可控硅SCR4、SCR6控制通断的直流开关电路；及一继电器J1，继电器J1受直流开关电路控制以使其常开触点闭合以控制气缸动作；充电控制回路包括一调压电路，以对主回路的调压滤波电路的电压进行取样后相应控制可控硅SCR1的极导通角；及一采样电路，以对主回路中的电容组C2的电位采样后反馈至充电时间电路；
及一充电时间电路，以控制主回路直流开关的充电可控硅SCR2；及一停充时间电路，以控制主回路直流开关的充电可控硅SCR2；焊接回路包括一脚踏开关，当脚踏开关闭合产生两控制信号，一路控制信号迫使主回路的可控硅SCR2断开，以停止对电容组C2的充电，另一路控制信号输入至采样电路；及一采样电路，以把脚踏开关的控制信号放大，输入至预压电路；及一预压电路，以接收采样电路的信号，输出一延时的正电位控制气阀回路的直流开关的可控硅SCR4导通，以使继电器J1的常开触点闭合；及一焊接与卸压电路，以接收预压电路输出的正电位信号而输出两路信号，一路信号控制可控硅SCR5的导通时间，以控制储能电容C2放电焊接时间，另一路信号输出至复位电路；及一复位电路，以接收焊接与卸压电路的信号，关断气阀回路的直流开关，使继电器J1断电。
本实用新型所述的低电压电容储能碰焊机经合理设计，并由于采用大容量低电压电容器，舍弃阻焊变压器、充电限流电阻等新技术后，使整机结构更紧密，焊接效率更高，焊接质量及焊接精度更好，系统更安全。同时进一步减少能耗及铜材铁材，使成本大幅降低。改进后的实用新型低电压电容储能碰焊机更适合于现时市场急需要求高效率、高质量、低成本的有色金属焊接加工机械的需求。
图1为本实用新型所述的充电回路电路图；图2为本实用新型所述的焊接回路原理图。
具体实施方式
1.主回路的组成及作用主回路主要由变压器降压整流、可控硅调压滤波、可控硅直流开关充电、储能电容放电、卸压调试、可控元件保护和信号采样等七大部份电路组成(电路详见图1)。图中B1变压器初级供电为单相220V，经次级降压为50V以下电压后由桥式整流电路整流后供可控硅调压滤波电路。调压滤波电路由可控硅SCR1、电容组C1及W1电位器采样电路组成，输入电压经SCR1可控整流后输出给电容组C1进行滤波以提高输出电压的平均值及减小脉动。电压大小可由W1调节。由可控硅SCR2、SCR3及电阻R3、电容C3和采样电压Ud1组成直流开关电路控制对储能电容组的充电。SCR2为开通管，SCR3关断管，当SCR3导通时，电容C3向SCR2反向充电而令其关断。储能放电回路由储能电容组C2、放电可控硅SCR5、电感线圈L1、续流二极管VD2、焊接工件、气阀回路(详见图2)及采样电压Ds2组成。焊接工件时，触发信号使可控硅SCR5导通，储能电容释放大电流通过SCR5直接对工件进行放电焊接，同时电感线圈产生感应电流通过续流二极管VD2向工件继续放电以加强焊接效果。R5及Q1组成卸压调试电路，当主电源断开时，Q1闭合，将C2电压放掉以确保停机后或维修时人员的安全。同时也可在工作期间通过试验开关TA1使C2放电而对电路进行试验。VD1为采样电路元件，以产生B、C点采样电压值，同时也防止C2电压向R3、C3充电。另由保险管、阻容电路、压敏电阻等组成的电路对线路及每个可控硅进行保护。
2.气阀回路的组成及作用如图2所示，气阀回路由变压器B3、可控硅直流开关及继电器组成。单相交流220V电压经B3及桥堆降压整流后供给24V直流电压给回路。直流开关由SCR4、SCR5及R4、C4组成，其原理和主回路直流开关原理相同。通过直流开关控制继电器J1，J1的常开触点控制电控二位五通阀令其控制气缸动作完成对工件的预压、加压及卸压焊接过程。
3.充电控制回路的组成及作用如图1所示，充电控制回路主要为集成元件电路组成，由调压、采样、充电、停充四部份组成。调压电路由集成件N1、N2及脉冲变压器BT1组成自激式脉宽可调振荡电路，电压值由W4给定，脉冲变压器次级电压控制SCR1控制极导通角以进行调压。W1从SCR1输出端反馈电压到调压控制电路的输入端进行稳压。FIC1为一施密特电路，由T1、T2组成，主要为采样电路。经R1从主回路C点采样Ud1电压值，并由T1集电极输出电压到后级。集成件N3组成充电时间电路，输出端控制主回路直流开关的SCR2充电可控硅。充电间隔时间由W3给定。集成件N4组成停充时间电路，输出电压控制主回路直流开关的停充可控硅SCR3。停充间隔时间由W5调节给定。
4.焊接控制回路的组成及作用焊接电路由脚制、采样、预压、焊接与卸压、复位电路组成。FIC2为一施密特电路，由T4、T5组成，作为一采样电路。采样电压经D7加到T4基极，当按下脚制时，输出信号一路由T5管集电极给下级预压电路的输入端，另一路由脚制触点经D8输出到停充电路将主回路充电可控硅SCR2强迫关断。预压电路由N5组成，输出电压至气阀回路直流开关导通可控硅SCR4使J1常开触点闭合，电控二位五通阀动作控制气缸下压工件。W7调节气缸下压工件的时间。焊接与卸压电路由N6-N8组成。N7、N8为自激振荡电路。输出电压由脉冲变压器次级输出到主回路的放电可控硅SCR5控制极使SCR5导通。W8调节气缸卸压提起时间，而焊接时间主要由储能电容、工件及电感线圈的放电时间常数决定，因W8所设置的时间包括焊接及卸压的时间，所以，必须注意，由W8设置的时间必须大于焊接时间。复位电路由N9-N10组成，W10调节复位时间，输出电压送到气阀回路关断SCR6可控硅。气阀提起，完成焊接工作。
5.整机电路工作原理合上电源开关K1瞬间，主回路采样电阻W1为低电压，T3管截止，N1和N2组成的自激调压电路起振输出触发脉冲导通整流可控硅SCR1，经滤波电容输出50V直流电压，如当输出电压波动上升，使W1电压上升，流过T3管电流增大，令RC充电回路充电时间增加，使SCR1控制极电压导通角增大，输出电压下降，达到稳压作用。另一方面，由于主回路储能电容C2未充电，主回路C点Ud1电位为50V，此电压加到充电控制回路FIC1的T1管输入端，使FIC1输出端电位变负，充电控制回路N3输出一个延时的正电压触发可控硅SCR2导通，即主回路直流开关闭合，调压预充电路向储能电容C2充电。充电时间由W3调节给定。当充电回路达到充电时间后，N3输出一负电压给停充控制回路N4输入端，使N4输出一正电压导通SCR3，电容C3经SCR3向SCR2反向充电，使SCR2截止，即主回路直流开关断开。W5调节停充时间，当达到停充时间后，N4输出电压变负。C2充电达到稳态时，Ud1为1伏，此电压送到T1管，T1管输出正电压，充电控制回路N3、N4输出电压不变，即为负电位，直流开关电路保持关状态。只有当储能电容C2放电后令Ud1上升到W2整定的电压值时SCR2才再次导通。焊接控制回路由脚制操作控制，但仅当主回路B点Us2电压为高电压45V，即SCR2截止时，FIC2二极管D7截止，脚制控制才有效，即加到FIC2的T4管基极电压由脚制控制。按下脚制，正15V分二路输出，一路经二极管D8加到停充控制回路将SCR2充电可控硅关断。另一路经W6加到FIC2的T4管基极，T4输出负电位给预压电路N5，使预压电路输出一个延时正电位导通气阀回路直流开关可控硅SCR4管，继电器J1常开触点闭合，气缸预压工件。预压工件时间由W7给定。预压电路输出的正电位同时加到焊接控制电路N6输入端，输出电压控制自激振荡电路使其输出脉冲导通放电可控硅SCR5，储能电容向工件放电进行焊接。W8调节焊接及卸压时间。N6的另一路输出到复位电路N9输入端，当达到W8预置的焊接、卸压时间复位电路输出一个正电位导通气阀回路的SCR6，电容C4通过SCR6向SCR4反向充电，关断SCR4。气缸经电控二位五通阀切换提起。此时完成整个充电焊接过程。当储能电容放电完毕后，主回路C点Ud1电位再次上升，充电控制回路导通可控硅SCR2，调压预充电路再次向储能电容充电，开始第二个焊接过程。
以上所述的低压电容储能焊机有如下性能①采用耐压36V至160V以下6.8万至15万微法的低电压大容量直流电容并接成电容组作储能放电元件，直接向工件放电进行焊接，充分发挥了储能焊机的效率。②主回路由电源变压器降压至100V以下低电压整流供电，并通过可控硅直流开关控制向储能元件充电储能。③电压调节和充电的控制分别由二组可控元件组成调压预充系统和开关控制系统。在调压预充系统接入的大容量电容器的滤波作用，使充电时间更快。而使用单独的开关控制系统则使充放电更加安全可靠。④舍去阻焊变压器；储能元件储能后通过放电可控硅控制直接对工件释放大电流进行焊接，使焊接质量更好。⑤在放电回路中串接一可调电感线圈，同时于工件和此电感线圈串接回路中并联一只二极管作续流用，以延长放电时间及改善放电尖锋电压，使焊件更牢固。⑥在充电回路与放电回路之间串接一只二极管以防止储能元件向充电回路放电，系统得到更可靠的保护。
权利要求1.一种低电压电容高效储能碰焊机包括主回路、气阀回路、充电回路、及焊接控制回路，其特征在于主回路包括对输入的交流电进行降压整流后输入调压滤波电路的变压器降压整流电路；及由可控硅SCR1、电容组C1、及电位器W1组成的调压滤波电路，以对电流进行调压滤波后输入直流开关电路；及由充电可控硅SCR2、及停充可控硅SCR3组成的直流开关电路，以可控硅SCR2、SCR3的通断来控制对储能电容组充电；及由可控硅SCR5的通断来控制电容组C2对工件放电焊接的储能放电回路；气阀回路包括一对输入的交流电进行降压整流后输入至直流开关电路的降压整流电路；及一由可控硅SCR4、SCR6控制通断的直流开关电路；及一继电器J1，继电器J1受直流开关电路控制以使其常开触点闭合以控制气缸动作；充电控制回路包括一调压电路，以对主回路的调压滤波电路的电压进行取样后相应控制可控硅SCR1的极导通角；及一采样电路，以对主回路中的电容组C2的电位采样后反馈至充电时间电路；及一充电时间电路，以控制主回路直流开关的充电可控硅SCR2而控制对电容组C2的充电时间；及一停充时间电路，以控制主回路直流开关的充电可控硅SCR2；焊接回路包括一脚踏开关，当脚踏开关闭合产生两控制信号，一路控制信号迫使主回路的可控硅SCR2断开，以停止对电容组C2的充电，另一路控制信号输入至采样电路；及一采样电路，以把脚踏开关的控制信号放大，输入至预压电路；及一预压电路，以接收采样电路的信号，输出一延时的正电位控制气阀回路的直流开关的可控硅SCR4导通，以使继电器J1的常开触点闭合；及一焊接与卸压电路，以接收预压电路输出的正电位信号而输出两路信号，一路信号控制可控硅SCR5的导通时间，以控制储能电容C2放电焊接时间，另一路信号输出至复位电路；及一复位电路，以接收焊接与卸压电路的信号，关断气阀回路的直流开关，使继电器J1断电。
2.按权利要求1所述的低电压电容高效储能碰焊机，其特征在于所述的主回路还包括一由开关Q1及电阻R5组成并与储能电容组C2并联的卸压调试电路。
3.按权利要求1所述的低电压电容储能碰焊机，其特征在于所述的储能电容C2为耐压36V至160V以下，6.8万至15万微法的低电压大容量直流电容并接成的电容组。
4.按权利要求1所述的低电压电容高效储能碰焊机，其特征在于主回路的变压器降压整流电路把电压降至100V以下。
5.按权利要求1所述的低电压电容高效储能碰焊机，其特征在于放电回路中串接一可调电感线圈L1，同时于工件和此电感线圈串接回路中并联一只作续流用的二极管VD2。
6.按权利要求1所述的低电压电容高效储能碰焊机，其特征在于在充电回路与放电回路之间串接一只用于防止储能元件向充电回路放电的二极管。
专利摘要一种低电压电容储能碰焊机，包括主回路、气阀回路、充电回路及焊接控制回路，主回路包括变压器降压整流电路、调压滤波电路、直流开关电路、储能放电回路；气阀回路包括降压整流电路、直流开关电路、一继电器J1；充电控制回路包括调压电路、采样电路、充电时间电路、停充时间电路；焊接回路包括脚踏开关、采样电路、预压电路、焊接与卸压电路、复位电路。所述的碰焊机采用大容量低电压电容器，充电限流电阻等新技术，使整机结构更紧密，焊接效率更高，焊接质量及焊接精度更好，系统更安全，进一步减少能耗及铜材铁材，使成本大幅降低。
文档编号B23K11/26GK2614831SQ0322449
公开日2004年5月12日 申请日期2003年3月25日 优先权日2003年3月25日
发明者杨民成, 杨东成 申请人:杨民成, 杨东成