专利名称：可控硅点焊机的控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种焊机的控制与保护装置，特别是可控硅点焊机的控制器。
目前在可控硅做为控制元件的点焊机中，多数是采用可控硅反并联方式连接，实践中焊机控制器主要发现有如下不足其一是对多种因素引起的反并联可控硅导通严重不平衡而造成的焊接变压器或可控硅元件的损坏无保护；其二是在正常工作时电流滞后角φ会发生较大变化，容易引起可控硅控制角α小于电流滞后角φ现象发生，造成窄脉冲触发的控制器出现对反并联可控硅失控或单向导通；其三是焊机的焊接周波数值与设定数值存有误差。通过对新颖性检索，中国实用新型专利《点焊二次脉冲控制系统》专利号87212994.2，介绍了一种点焊机控制器，它对增加回火工艺提高焊接质量具有良好的效果，然而对前述中的不足却难于充分解决。
本实用新型的目的是要克服公知技术的不足之处，提供一种改进的可控硅点焊机的控制器。
本实用新型的目的是这样实现的焊接周波数同步计数控制电路，是F4借位输出端QCB连接F5减计数输入端CP－的两个可予置计数器。它们分别用A1、A2拨码开关连接能置入设定计数值的输入端，CP＋端接高电平，LD端相接且接着低电平脉冲置数信号电路、由Y19和Y20组成的双稳态电路。由U25组成的单稳态电路和由U26组成的去抖电路，Cr端相接且接Y19输出端，F4的减计数输入端CP－接受Y14传递来的周波脉冲信号。与非门Y14一个输入端接由Y15和Y16组成的双稳态电路、延时电路、Y19和Y20组成的双稳态电路，同时接移相触发与电流滞后角φ跟随电路中的Y12；Y14的另一输入端接B12、U20、C14、R33组成的工频信号整形电路。F5的QCB连接能提供确定脉冲宽度的F6。移相触发与电流滞后角φ跟随电路，是以可控硅移相触发芯片F3为核心，其脚15经R15接变压器绕组B11以取得同步信号，脚4、脚5分别接C9、R16以形成锯齿波形，脚10、脚13分别接R17、C8以控制输出脉宽，脚6经R19接电位器W以取得控制电平，脚9并联输出负载电阻R18且依次串联U18、Y12、U19和Y11；由R22、R23、V3、V4、R20、R21组成可控硅端电压隔离电路与由U14、U15、U16、U17和Y10组成的信号整形、处理电路连接在Y11的另一输入端。在Y11输出的信号下降沿触发F7单稳态电路，以控制可控硅导电角度，反并联可控硅单管导通保护电路，是F1的进位、借位输出端QCC、QCB对应连接F2的加、减计数脉冲输入端CP＋、CP－的两个可予置可逆计数器，除F2的D3端为高电平外，其置数端均为低电平。从可控硅端引入的电压波形，经由R1、R2、DW1、DW2组成的降压电路和光耦隔离电路，再经反相器U1、U2分别接与非门Y1、Y2，以控制经U7送来的高频信号。可控硅端电压波形信号经由U3、C1、R7、D1、U4组成的电路，控制由U5、R9、C3组成的低频信号发生电路经Y3的输出，以控制由Y4、Y5组成的双稳态电路。双稳态电路的输出一则接到由U3、C4、R10组成的单稳态电路，控制由U6、R8、C2组成的高频脉冲发生电路经Y6到U7的输出通路；二则接到由R11、C5、U9组成的延时电路和由C6、R12、D2、U10组成的单稳态电路。单稳态电路的输出接到F1、F2的清零端Cr和经由U11、C7、R13、U12组成的单稳电路控制F2的LD端。F1的LD端接高电平，F2的QCC、QCB端通过与非门Y7连接Y8和Y9组成的双稳态电路的置1端，由AN1、R14组成复位电路接该双稳态电路的置零端，双稳态电路经U13输出个自锁的故障信号到焊接周波数同步计数控制电路的Y13。
焊接周波数同步计数控制电路中所说的低电平脉冲置数信号电路，由U23、C15、R34、U22组成，能将Y19跳变输出的低电平形成低电平脉冲置数信号。
焊接周波数同步计数控制电路中，所说的确定脉冲宽度的F6，是F6的A端接F5的QCB端，Rext／cext端和cext端连接R35、C16，Q端经Y18、U24传送信号给Y16和Y19，以使两个双稳态电路翻转。
本实用新型的优点能对各种原因引起的可控硅导通严重不平衡进行有效地保护；使可控硅控制角α始终处于大于电流滞后角φ状态；焊接周波数与设定值无误差，有利于对薄板的焊接。
图1是可控硅点焊机的控制器本体结构轴侧图；图2是该控制器的电气结构方框图；图3是反并联可控硅单管导通保护单元电路图；图4是移相触发与电流滞后角φ跟随单元电路图；图5是焊接周波数同步计数控制单元电路图
以下结合附图1～5详细说明依据本实用新型提出的具体装置的细节及工作情况。
该装置包括移相触发与电流滞后角φ跟随电路2、焊接周波数同步计数控制电路1、电力电路3、反并联可控硅单管导通保护电路4、控制电源5、压力输出控制电路6，进行有机连接，且装于箱柜7内组成。
与常规电路基本相同的其控制电源5采用电源变压整流器，能为触发可控硅、压力输出控制电路等提供＋24V电源，为控制线路提供＋15V电源。压力输出控制电路6为继电器控制气阀式。电力电路3由一对反并联可控硅及其保护元件连接而组成。
图3所示的反并联可控硅单管导通保护电路4，是将电力电路中引入的可控硅的端电压波形，经R1、R2、DW1、DW2的降压、削波在K1和B点，形成低压信号。送到由V1、V2组成的光耦隔离电路中，R3、R4是限流、分流电阻，串接、并接在信号回路内。经光耦传递来的信号分别经反相器U1和U2，送到与非门Y1和Y2中，控制由U7传送过来的高频信号到F1的计数脉冲输入端的通路。
由R8、U6、C2构成高频脉冲发生电路，频率可调节为3～12千赫；由U5、R9、C3构成低频信号发生电路，频率可调节为0.3～5赫；由U3、C1、R7、D1、U4组成的电路在V1输出的上升沿时触发与非门Y3，使低频信号为高电平时Y3输出低电平信号触发由Y4、Y5组成的双稳态电路，使其输出跳变为高电平。该跳变使U8、C4、R10组成的单稳态电路输出变成低电平脉冲，送到与非门Y6，关闭高频发生电路的通路，其中C4为10～20nf，R10为51～100KΩ。双稳态电路输出跳变为高电平信号时，其经R11、C5组成的延迟电路延迟10～20微秒后，经U9送到U10、C8、R12、D2组成的单稳态电路，发出一个高电平清除脉冲到F1和F2的清除端，又经U11到由U12、R13、C7组成的单稳态电路，在高电平清除脉冲的下降沿产生一个低电平置数脉冲。其中R12、R13分别为33～82KΩ，C6、C7分别为3～10nf。F1和F2为可予置可逆计数器(如40193)。F1的置数输入端D0～D4接低电平，F2的置数输入端D0～D2接低电平D3接高电平，F1的进位输出端QCC接F2的加计数脉冲输入端CP＋，F1的借位输出端QCB接F2的减计数脉冲输入端CP－。这样两个计数器联接后的置数值二进制为10000000(即十进制的128)，为计数器发出溢出信号所需计数值的一半。当计数器溢出时，与非门Y7输出一个信号使Y8、Y9组成的双稳态电路经U13输出一个自锁的故障信号到C，送到焊接周波数同步计数控制单元电路中Y18的输入端，以仃止焊接。AN1(即图1中8)R14组成能解除故障信号自锁的复位电路。
图4所示的移相触发与电流滞后角φ跟随电路2，由F3可控硅移相触发芯片(如KJ005、KC05等)为中心组成移相电路。R15接到脚15提供由变压器B11绕组发出的同步信号。R16、C9分别接脚5、脚4，形成锯齿波形；R17、C8分别接脚10、脚13，控制输出脉宽，可设定为4毫秒；R18为输出负载电阻接脚9，由其提供输出信号；脚6经R19从电位器W(即图1中9)上得到控制电平，控制移相信号。从焊接周波数同步计数控制电路2送来的开关信号D接到Y12上，控制由U18送来移相信号的输出。由V3、V4、R22、R23连成的信号隔离电路，接收反并联可控硅单管导通保护电路4中K1B端点提供的可控硅端电压信号。当工频电压为正时，V3输出低电平，经反相器U14、U15送到与非门Y10上，为整形后的低电平；此时V4输出为高电平，经反相器U16、U17送Y10上，为整形后的高电平，由此Y10始终输出高电平。由Y12发出的移相信号经U19和Y11后，以信号的下降沿触发F7单稳态电路(如选用4538、4528、14538、14528等)，在A端输入，Q端输出触发脉冲R24、C11确定该脉冲宽度，并用其触发晶体管T1进行功率放大。T1导通后在脉冲变压器B2原边流过电流，在付边双绕组上发出触发脉冲。G1、G2分别连接可控硅的控制极，K1、K2分别接其阴极，以控制可控硅的导电角度。
图5所示的焊接周波数同步计数控制电路1，由R38、C18、U26组成去抖电路，接通按钮AN2(即图1中10)后，U26输出高电平，U25、C17、R37组成的单稳态电路发出一个低电平脉冲，使Y19，U20组成的双稳态电路翻转，Y19输出端由高电平跳变为低电平，经U23、C15、R34、U22形成一个低电平脉冲置数信号给可予置计数器F4、F5(如选用40192等)的LD端，由BCD码拨码开关A1、A2(即图1中11)分别接到F4、F5的相应置数输入端置入所设的计数值。此时Y20输出高电平，由F端发出焊机电极加压信号，同时将焊接信号经R31、C19的延时送到Y17的一个输入端。当由变压器B12绕组传输来的工频电压信号过零时，U20的输出跳变为高电平，经由C13、R32传送给Y13一个高电平脉冲，其中C13可以选用2000～6800Pf，R32可以为41～100KΩ。由于此时Y16的输出为高电平，故Y13输出一个低电平脉冲，经U21反相，再经Y17发出低电平脉冲使Y15、Y16组成的双稳态电路翻转，Y15输出高电平给Y14使计数通路打开，同时输出信号到D端传送给移相触发与电流滞后角φ跟随电路中的Y12，打开可控硅移相信号的通路。U20的跳变信号同时经C14、R33形成高电平脉冲经Y14传送到F4的减计数输入端CP－。F4的借位输出QCB端接到F5的减计数输入端CP－。当由Y14输入到计数器F4、F5的脉冲数达到予先设定的数值后，F5借位输出端QCB发出一个低电平脉冲到单稳态电路F6(如14538、14528、4538等)的A端。由F6传出一个确定宽度的高电平脉冲，其脉冲宽度由R35、C16确定，大致为0.3～2毫秒。这个脉冲经Y18、U24再传送到Y16、及Y19的输入端，使Y15、Y16组成双稳态电路翻转，Y15输出低电平到Y14和移相触发与电流滞后角φ跟随电路中的Y12的输入端，同时关断计数通路和可控硅移相触发信号通路，并且使Y19、Y20组成的双稳态电路翻转，Y20输出低电平经D4将Y17构成的通路关断，Y19输出高电平使F4、F5清零。
工作情况是这样的，焊机通电，按下AN2后，Y19输出低电平，F4、F5便置入设定的焊接周波数；Y20输出为高电平，经C19、R31延时，在电源电压过零时使Y17触发Y15、Y16组成的双稳态电路。Y15输出高电平打开Y12的移相信号通路，打开Y14的计数脉冲输入通路，开始可控硅的触发和焊接周波的计数。当计数值达到设定的焊接周波数值时，F6发出一个置零脉冲，使U24输出低电平脉冲。由此Y15、Y16和Y19、Y20分别组成的两个双稳态电路同时翻转，Y15、Y20均输出低电平，移相信号通路和计数通路都关闭，焊接过程结束。
在焊机通电的同时，反并联可控硅两端即出现交变的工频信号，在V1、V2的输出端分别对应其半个周期出现低电平。在工频的正半周V1输出低电平时，即打开Y1使计数器对高频信号进行加计数。相应地在工频负半周V2输出低电平，打开Y2使计数器对高频信号进行减计数。焊机开始焊接时，反并联可控硅两端电压波形出现变化。可控硅导通时间越长，Y1、Y2打开的时间就越短。当反并联的两支可控硅导通时间一样时，计数器加、减计数相等，不会出现溢出。一旦导通时间不一样，计数器就会出现溢出，Y7输出一个低电平信号，导致Y8、Y9双稳态电路输出故障信号。为了使计数器正常工作和抵消各种因素引起的计数累计误差，在一定时间内，如0.2～3秒，对计数器重新置数。V1输出由低电平向高电平跳变时，经U3、R7、C1、D1、U4电路打开与非门Y3，当低频信号发生电路输出为正时，即可使Y4、Y5双稳态电路输出高电平，以使F1、F2重新置数，并在此期间关闭Y1、Y2的通路。
当移相角度(即可控硅控制角)α大于电流滞后角φ时，Y10先于U19输出高电平，随后到来的移相信号即可顺利通过Y11去触发单稳态电路F4，在这种情况下，可控硅导通角随由R19从电位器W上取到的控制电平的变化而变化。当角α小于角φ时，U19先于Y10输出高电平，该电平是与控制电平相应的移相信号，但由于Y10输出是低电平，Y11因此而不能使移相信号通过，单稳态电路F4不能被触发，但U19输出的高电平信号可以保持到Y10输出由低电平变成高电平，即前次导通的可控硅其上通过的电流过零关断后，Y11的输出下跳为低电平，触发单稳态电路F4，使其输出脉冲触发另一支可控硅。以实现可控硅控制角α对电流滞后角φ的跟随功能，保证焊机可靠工作。
权利要求1.一种可控硅点焊机的控制器，由焊接周波数同步计数控制电路、移相触发与电流滞后角φ跟随电路、电力电路、反并联可控硅单管导通保护电路、控制电源、压力输出控制电路等有机连接组成，其特征是焊接周波数同步计数控制电路，是F4借位输出端QcB连接F5减计数输入端CP-的两个可予置计数器，它们分别用A1、A2拨码开关连接能置入设定计数值的输入端，CP+端接高电平，LD端相接且接着低电平脉冲置数信号电路、由Y19和Y20组成的双稳态电路、由U25组成的单稳态电路和由U26组成的去抖电路，Cr端相接且接Y19输出端，F4的减计数输入端CP-接受Y14传递来的周波脉冲信号，与非门Y14的一个输入端接由Y15和Y16组成的双稳态电路、延时电路、Y19和Y20组成的双稳态电路，同时接移相触发与电流滞后角φ跟随电路中的Y12，Y14的另一输入端接B12、U20、C14、R23组成的工频信号整形电路，F5的QCB连接能提供确定脉冲宽度的F6；移相触发与电流滞后角φ跟随电路，是以可控硅移相触发芯片F3为核心，其脚15经R15接变压器绕组B11取得同步信号，脚4、脚5分别接C9、R16以形成锯齿波形，脚10、脚13分别接R17、C8以控制输出脉宽，脚6经R19接电位器W以取得控制电平，脚9并联输出负载电阻R18且依次串联U18、Y12、U19和Y11，由R22、R23、V3、V4、R20、R21组成可控硅端电压隔离电路与由U14、U15、U16、U17和Y10组成的信号整形、处理电路连接在Y11的另一输入端，在Y11输出的信号下降沿触发F7单稳态电路，以控制可控硅导电角度；反并联可控硅单管导通保护电路，是F1的进位、借位输出端QCC、QCB对应连接F2的加、减计数脉冲输入端CP+、CP-的两个可予置可逆计数计数器，除F2的D3端为高电平外，其置数端均为低电平，从可控硅端引入的电压波形，经由R1、R2、DW1、DW2组成的降压电路和光耦隔离电路，再经反相器U1、U2分别接与非门Y1、Y2，以控制经U7送来的高频信号，可控硅端电压波形信号经由U3、C1、R7、D1、U4组成的电路，控制由U5、R9、C3组成的低频信号发生电路经Y3的输出，以控制由Y4、Y5组成的双稳态电路，其电路的输出一则接到由U3、C4、R10组成的单稳态电路，控制由U6、R8、C2组成的高频脉冲发生电路经Y6到U7的输出通路，二则接到由R11、C5、U9组成的延时电路和由C6、R12、D2、U10组成的单稳态电路，单稳态电路的输出接到F1、F2的清零端Cr和经由U11、C7、R13、U12组成的单稳态电路控制F2的LD端，F1的LD端接高电平，F2的QCC、QCB端通过与非门Y7连接Y8、Y9组成的双稳态电路的置1端，由AN1、R14组成复位电路接该双稳态电路的置零端，双稳态电路经U13输出个自锁的故障信号到焊接周波数同步计数控制电路的Y18。
2.根据权利要求1所述的控制器，其特征是焊接周波数同步计数控制电路中所说的低电平脉冲置数信号电路，由U23、C15、R34、U22组成，能将Y19跳变输出的低电平形成低电平脉冲置数信号。
3.根据权利要求1所述的控制器，其特征是焊接周波数同步计数控制电路中，所说的确定脉冲宽度的F6，是F6的A端接F5的QCB端，Rext／cext端和cext端连接R35、C16、Q端经Y18、U24传送信号给Y16和Y19，以使两个双稳态电路翻转。
专利摘要一种可控硅点焊机的控制器。它的焊接周波数同步计数控制电路是以两个可预置计数器为主组成；移相触发与电流滞后角ψ跟随电路是以可控硅移相触发芯片F
文档编号B23K11/24GK2113853SQ92204139
公开日1992年8月26日 申请日期1992年3月6日 优先权日1992年3月6日
发明者李英林, 岳维亮, 庄德元 申请人:天津市焊接研究所