专利名称：一种闪光对焊机的电气控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到电焊设备，特别是一种采用闪光对焊工艺对两个工件，尤其是环形链条之类的工件对焊的闪光对焊机的电气控制装置。
背景技术：
当前，市场上所见到的对焊机有FD-150型、FD-300型。其一般用于工件，特别环状工件，如链环的对焊。闪光对焊机通常由机体、机体上的静工作台、可由传动电机带动作相对水平运动(靠近或远离静工作台)的动工作台、焊接变压器及由传统继电器构成的电气控制装置构成。静工作台及动工作台上分别设有用于固定待焊工件(如两个半链环或两段钢筋)的左、右压头，左、右压头通过油缸或气缸带动，受控于相应电磁阀和行程开关，并在静止工作台及动工作台上作上、下运动。左、右压头可使所压紧的工件与焊接变压器次极的两端相联。闪光对焊机的焊接工序是左、右压头落下压紧工件—工件预热—间断(拉开)工件—等速闪光(即等速送进链头等工件使之接触而发光熔融)—加速送进(使链头因点接触而发生闪光激烈爆破，让氧化物和金属气体从熔解气体中飞溅出来)—顶煅(使工件的接触面形成一层保护层)—断电保压(不让工件变形结晶)—抬起左、右压头(松开工件)。
FD150、FD300型闪光对焊机之焊接变压器所输出的二次电压主要靠插把来调节，其调节是非连续性的。就单环焊接来说，其分为两个阶段预热阶段，闪光阶段。在预热阶段，电气控制装置使主接触器吸合，通过电抗器将380v交流电接入焊接变压器的一次侧，电抗器在此起降压作用，可减少预热电流而满足工艺要求；闪光阶段电气控制系统使一辅助接触器吸合，将电抗器短接，从而使得380v交流电压全部加到焊接变压器的初级上，而实现大电流焊接。
传统闪光对焊机的主要缺陷是a、接触器频繁的吸合、释放会造成其触点的接触不良甚至烧损，使焊接过程中电流、电压不稳定，而影响生产。
b、焊接变压器的插把为一接触式弹性铜导体，随着时间的推移，常常会由于接触不良而导致发热损毁。
c、用插把调节电压(电流)为非连续、分级调节，使预热、焊接电流不能连续调节而影响产品质量，特别是在电网电压波动时，调节精度差，会造成工件焊接质量不稳定。
其次，由于传统闪光对焊机的电气控制装置由普通继电器组成，因而机构复杂、庞大，程序一经设定不能更改，更不易维修，寿命短、可靠性差。
发明内容
本实用新型的任务是克服上述现有技术的缺陷，取消接触器、插把、电抗器这些易损、耗能部件，提供一种可使焊接变压器的输出电压、电流能够无触点控制、连续调节，焊接性能稳定、质量好、节能，生产效率高，设备寿命长的闪光对焊机的电气控制装置。
本实用新型所采取的技术方案如下一种闪光对焊机的电气控制装置，包括控制器，其内设有用于控制闪光对焊机的动工作台在传动电机带动下相对于静工作台作水平运动的控制电络、用于控制左、右压头压紧/或松开工件的电磁阀的控制电路和用于控制闪光对焊机的焊接变压器输出电流大小的电流调节电路，其特征在于所述控制器是一种可编程控制器，与其内所述电流调节电路的输出控制信号相接有一可控硅脉冲触发电路板，在焊接变压器的初级和交流电源之间接有一对反并联的单相可控硅，其脉冲触发端与脉冲触发电路板的脉冲信号输出端相联，另有一取自交流电源的交流同步信号与脉冲触发电路板的同步信号输入端相联，可编程控制器通过控制脉冲触发电路板的脉冲可控制可控硅的导通角，进而可无触点调节、控制焊接变压器的输出电压和电流。
本实用新型所做的进一步改进在于所述可编程控制器的电流调节电路的输出信号由一位、二位或多位二进制逻辑编码信号线输出给所述脉冲触发电路板，使脉冲触发电路板可籍此编码分级、无触点控制可控硅的导通角。
所述可编程控制器的输入端上还接有包括冷却水断水、可控硅过电流和/或过热保护信号在内的检测装置，在可编程控制器的输出端和所述脉冲触发电路板之间还设有一异常保护状态封锁可控硅输出的控制信号线。
本实用新型由于采用了由可编程控制器、可控硅及其脉冲触发电路板构成的对焊接变压器进行无触点调压控制的技术方案，取代了传统的以接触器、继电器、电抗器、插把有级接触式调压方式，使利用本实用新型所构成的新型闪光对焊机的输出电压、电流能够无触点控制、连续调节，并且操作更为方便、自动化程度高，不易损坏，寿命长，节能，大大提高产品的质量，降低生产成本本实用新型样机已经50多个班次焊接IST05-01链条2800条，预热、焊接电流连续可调，操作简单灵活，焊接过程中闪光爆破连续激烈，焊口封闭良好，焊接质量稳定，没有出现废品，系统控制可靠，节电27.3％。无触点开关的使用，降低了工作噪音，消除了接触器产生的电弧所造成的故障，提高了设备的安全性，延长了其寿命。
图1是本实用新型的电气原理方框图；
图2是图1中可控硅触发电路板的电气原理图。
具体实施方式
如图1、2所示，本实用新型主要由作为核心控制器的OMRONCPM-1A-40R型可编程逻辑控制器(PLC)1和受控与其的脉冲触发电路板6、串接于380V交流电源Vac和焊接变压器5初级之间的反并联的两只单向可控硅7(即SCR1，SCR2，其亦可由一只双向可控硅代替)构成。在可编程控制器1的输入端上接有一组主令开关13，其包括油/气泵启动按钮(131)、左、右压头夹紧工件按钮(132)、焊接启动按钮(133)和停止按钮(134)组成的主令控制开关(13)，在可编程控制器1的输出端上接有用来控制闪光对焊机动工作台水平运动的传动电机的驱动装置2、用来控制闪光对焊机的左、右压头10、11压紧或松开工件的电磁阀3、4；与之对应，在可编程控制器1的输入端上还接有用于检测动工作台、左、右压头行程位置的接近开关14，具体包括顶煅到位接近开关141，闪光开始(又称接高压)位置接近开关142，左压头限位接近开关143，右压头限位接近开关144。在可编程控制器1和单片计算机U1之间还设有一异常状态封锁(关闭)可控硅输出控制信号线1NH。可编程控制器1的输出端上所接的两条电流输出选择信号线SL1、SL2，接在单片计算机U1的二个输入端口上，具有4种逻辑状态，对应于SV1、SV2、SV3、SV4的四个给定值。在可编程控制器1的输出端上还接有两条电流输出选择信号线SL1、SL2，代表二进制四种逻辑状态，将对应于可控硅输出电流自零至最大分成4级，该信号线与脉冲触发电路板6上的89C2051单片计算机U1的输入接口相接，使焊接变压器5输出预定的焊接电压、电流。
脉冲触发电路板6的核心电路是一块89C2051单片计算机U1。在单片计算机U1的输出接口上接有一带串行接口的11通道10位分辨率A/D转换器U3。在A/D转换器U3的输入接口上连接有四路可手动设定给定值的可控硅输出给定电路SV1、SV2、SV3、SV4，其由参考电压和分压电阻网络构成；此外，A/D转换器U3的输入接口上还联接有一路可控硅输出电流检测电路，和一路过电流给定电路来自可控硅输出电流的电流检测信号IF经LM324运算放大器1/4U4放大后送入A/D转换器的一个输入端。过电流给定电路由电阻RP和参考电压组成的分压电路构成。两者经A/D转换后的输出值在单片计算机U1内比较后，控制可控硅7的输出。
可控硅脉冲触发电路6所需的交流同步信号Sac来自380V交流电源Vac，其经过由LM324运算放大器2/4U4、电阻R3、电阻R4、电容C1和施密特触发器U5(1/6U5)构成的比较、整形电路处理后送入单片计算机U1处理，并在单片计算机U1的两个输出端上输出脉冲触发信号，该信号经由两组场效率管VT1、VT2、脉冲变压器T1、T2和其它辅助电子元件构成的脉冲驱动电路控制可控硅的触发信号端G1、G2，使可控硅7(SCR1、SCR2)按照预定的参数导通。
由于可编程控制器1及单片计算机U1内的具体程序，是按照闪光对焊机通常的工艺要求设计的，不同的人所设计的程序形式上可能有所不同，故而在此不做更具体的描述，但原理都是相同的。
基本工作过程是这样的1、系统上电复位；2、启动油或气泵，给左、右压头油或气缸供压；3、手工放置工件于左、右压头下(对于链条来说，是两个半链环，也称链头)；4、左、右压头向下压紧工件；5、点按焊接启动按钮，系统开始自动按照可编程控制器和单片机设置好的程序完成一个焊接过程，具体为5.1、预热可编程控制器选择SV2给定值，控制可控硅输出部分电压(如180V)，传动电机带动动工作台靠近静工作台，使工件焊口接触导电而预热。5.2、闪光对焊可编程控制器选择SV4给定值控制可控硅全压输出，传动电机带动动工作台离开静工作台，使工件焊口断开，然后等速靠近静工作台，使焊口顶接而闪光爆破。5.3、当动工作台运行至顶煅接近开关时，传动电机停止，关闭可控硅输出(可编程控制器选择SV1给定值，控制可控硅零电压输出)。5.4、左、右压头抬起，松开工件，一个焊接循环完成。6、当发生过电流、冷却水断水、过热等异常情况时，包括冷却水断水121、可控硅过电流122和/或过热123保护信号在内的检测装置12使可编程控制器向单片计算机发出异常保护状态封锁可控硅输出的控制信号INH，可控硅停止输出，系统自动停止工作。7、特殊情况下(如工件未放好)，按停止按钮，系统停止工作。
权利要求1.一种闪光对焊机的电气控制装置，包括控制器，其内设有用于控制闪光对焊机的动工作台在传动电机带动下相对于静工作台作水平运动的控制电络、用于控制左、右压头(10、11)压紧/或松开工件的电磁阀(3、4)的控制电路和用于控制闪光对焊机的焊接变压器(5)输出电流大小的电流调节电路，其特征在于所述控制器是一种可编程控制器(1)，与其内所述电流调节电路的输出控制信号相接有一可控硅脉冲触发电路板(6)，在焊接变压器(5)的初级和交流电源(Vac)之间接有一对反并联的单相可控硅(7)，其脉冲触发端(G1、G2)与脉冲触发电路板(6)的脉冲信号输出端相联，另有一取自交流电源(Vac)的交流同步信号(Sac)与脉冲触发电路板(6)的同步信号输入端相联，可编程控制器(1)通过控制脉冲触发电路板(6)的脉冲可控制可控硅的导通角，进而可无触点调节、控制焊接变压器(5)的输出电压和电流。
2.根据权利要求1所述的电气控制装置，其特征在于所述可编程控制器(1)的电流调节电路的输出信号由一位、二位或多位二进制逻辑编码信号线输出给所述脉冲触发电路板(6)，使脉冲触发电路板(6)可籍此编码分级、无触点控制可控硅的导通角。
3.根据权利要求1或2所述的电气控制装置，其特征在于所述可编程控制器(1)的输入端上还接有包括冷却水断水(121)、可控硅过电流(122)和/或过热(123)保护信号在内的检测装置(12)，在可编程控制器(1)的输出端和所述脉冲触发电路板(6)之间还设有一异常保护状态封锁可控硅输出的控制信号线(INH)。
4.根据权利要求3所述的电气控制装置，其特征在于所述可编程控制器(1)为OMRON CPM-1A型可编程控制器，其输入端上接有油/气泵启动按钮(131)、左、右压头夹紧工件按钮(132)、焊接启动按钮(133)和停止按钮(134)组成的主令控制开关(13)，在其输出端上接有用来控制所述传动电机运动的驱动装置(2)以及用来控制所述左、右压头压紧或松开工件的电磁阀(3、4)，与之对应在可编程控制器(1)的输入端上还接有用于检测所述动工作台及左、右压头行程位置的接近开关(14)；所述二进制逻辑编码信号线(SL1、SL2)有二条，代表四种二进制逻辑状态，将可控硅输出电流自最小至最大分成4级；所述脉冲触发电路板(6)包括一个89C2051单片计算机(U1)，单片计算机的输入接口上连接有一多路模数转换器(U3)以及所述二进制逻辑编码信号线(SL1、SL2)，与之对应，模数转换器(U3)的输入端上接有2至4路可手动设定给定值的可控硅输出给定电路(SV1、SV2、SV3、SV4)，对应于可控硅0-180℃范围内的不同导通角，使可控硅的电压、电流输出可在最小与最大之间选择；所述交流同步信号(Sac)与脉冲触发电路板(6)上的比较器(2/4U4)相联，该比较器所输出的开关量信号经一施密特触发器(1/6U5)与单片计算机(U1)的输入接口相联，作为单片计算机计算触发脉冲的同步信号；所述异常保护状态封锁可控硅输出控制信号线(INH)也接在单片计算机的一个输入接口上；在单片计算机的两个输出接口上接有用来控制所述单向可控硅(7)通断的脉冲触发电路；脉冲触发电路包括由场效应管、单结晶体管或三极管构成的脉冲驱动元件(VT1、VT2)，脉冲驱动元件的输入端与单片计算机的所述两个输出接口相接，脉冲驱动元件的输出端与脉冲变压器(T1、T2)的输入端相连，脉冲变压器(T1、T2)的输出端经限流电阻(R35、R32)与可控硅(7)的触发控制端(G1、G2)相联。
专利摘要一种闪光对焊机的电气控制装置，包括控制器，其内设有用于控制传动电机的控制电路、用于控制左、右压头电磁阀的控制电路和用于控制焊接变压器输出电流大小的电压调节电路。控制器的核心是可编程控制器，其上接有多种主令开关及故障监控装置；可编程控制器上还接有由单片计算机、模数转换器、交流同步触发电路、输出给定电路以及脉冲触发驱动电路构成的可控硅脉冲触发电路板。由本实用新型构成的闪光对焊机克服了传统的由接触器、继电器、电抗器、插把构成的有级接触式调压闪光对焊机的缺点，实现了程控无触点、连续无级分档调压控制，不仅使操作更为方便、自动化程度高，而且不易损坏，寿命长，节能，提高了产品质量，降低了生产成本。
文档编号B23K11/24GK2642446SQ0327006
公开日2004年9月22日 申请日期2003年9月27日 优先权日2003年9月27日
发明者张惠生, 陈胜勇 申请人:宁夏机械研究院(有限责任公司)