一種鋼筋電渣壓力焊機(jī)的控制系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種鋼筋電渣壓力焊機(jī)的控制系統(tǒng)，其包括：虛擬電壓電路、短路檢測(cè)電路、功率控制電路以及控制電路，虛擬電壓電路控制連接焊機(jī)輸出端，在焊機(jī)輸出端一直輸出一個(gè)虛擬電壓，并且在焊機(jī)輸出回路短路時(shí)，將虛擬電壓降低到0伏；短路檢測(cè)電路與焊機(jī)輸出端相接，實(shí)時(shí)檢測(cè)焊機(jī)輸出的電壓和電流，并以此判斷焊機(jī)輸出回路是否短路；功率控制電路控制連接鋼筋電渣壓力焊機(jī)中的焊接電源，為鋼筋焊接時(shí)的電弧提供能量；控制電路控制連接虛擬電壓電路、短路檢測(cè)電路、功率控制電路，并協(xié)調(diào)它們之間相互配合工作，實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸火花的鋼筋電渣壓力焊過(guò)程。本實(shí)用新型提供的方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，且能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)接觸火花的鋼筋電渣壓力焊。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種鋼筋電渣壓力焊機(jī)的控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電焊技術(shù)，具體涉及電渣壓力焊技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]電渣壓力焊是將兩鋼筋安放成豎向或斜向(傾斜度在4:1的范圍內(nèi))對(duì)接形式，利用焊接電流通過(guò)兩鋼筋間隙，在焊劑層下形成電弧過(guò)程和電渣過(guò)程，產(chǎn)生電弧熱和電阻熱，熔化鋼筋，加壓完成的一種壓焊方法。簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是利用電流通過(guò)液體熔渣所產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的一種熔焊方法。但與電弧焊相比，它工效高、成本低，在一些高層建筑施工中已取得很好的效果。根據(jù)使用的電極形狀，可分為絲極電渣焊、板極電渣焊、熔嘴電渣焊等。電渣焊適用于厚板的焊接。在鍋爐、重型機(jī)械、造船工業(yè)中應(yīng)用較多。
[0003]電渣壓力焊的焊接過(guò)程包括四個(gè)階段:引弧過(guò)程、電弧過(guò)程、電渣過(guò)程和頂壓過(guò)程。
[0004]焊接開(kāi)始時(shí)，首先在上、下兩鋼筋端面之間引燃電弧，使電弧周?chē)竸┤刍纬煽昭?；隨之焊接電弧在兩鋼筋之間燃燒，電弧熱將兩鋼筋端部熔化，熔化的金屬形成熔池，熔融的焊劑形成熔渣(渣池)，覆蓋于熔池之上，此時(shí)，隨著電弧的燃燒，上、下兩鋼筋端部逐漸熔化，將上鋼筋不斷下送，以保持電弧的穩(wěn)定，繼續(xù)電弧過(guò)程；隨電弧過(guò)程的延續(xù)，兩鋼筋端部熔化量增加，熔池和渣池加深，待達(dá)到一定深度時(shí)，加快上鋼筋的下送速度，使其端部直接與渣池接觸，這時(shí)，電弧熄滅而變電弧過(guò)程為電渣過(guò)程；待電渣過(guò)程產(chǎn)生的電阻熱使上、下兩鋼筋的端部達(dá)到全截面均勻加熱的時(shí)候，迅速將上鋼筋向下頂壓，擠出全部熔渣和液態(tài)金屬，隨即切斷焊接電源，完成了焊接工作。
[0005]電渣壓力焊適用于現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中豎向或斜向(傾斜度在4:1范圍內(nèi))鋼筋的連接，特別是對(duì)于高層建筑的柱、墻鋼筋，應(yīng)用尤為廣泛。
[0006]目前電渣壓力焊的焊接機(jī)具主要包括:焊接電源、焊接夾具、控制箱。
[0007](I)焊接電源
[0008]電渣壓力焊可采用交流或直流焊接電源，焊機(jī)容量應(yīng)根據(jù)所焊鋼筋的直徑選定。由于電渣壓力焊機(jī)的生產(chǎn)廠家很多，產(chǎn)品設(shè)計(jì)各有不相同，所以配用焊接電源的型號(hào)也同，常用的多為弧焊電源(電弧焊機(jī))，如BX3-500型、BX3-630型、BX3-750型、BX3-1000型等。
[0009](2)焊接夾具
[0010]焊接夾具由立柱、傳動(dòng)機(jī)械、上、下夾鉗、焊劑筒等組成，其上安裝有監(jiān)控器，即控制開(kāi)關(guān)、次級(jí)電壓表、時(shí)間顯示器(蜂鳴器)等，焊接夾具應(yīng)具有足夠的剛度，在最大允許荷載下應(yīng)移動(dòng)靈活，操作便利；焊劑筒的直徑應(yīng)與所焊鋼筋直徑相適應(yīng)；監(jiān)控器上的附件(如電壓表、時(shí)間顯示器等)應(yīng)配備齊全。
[0011]⑶控制箱
[0012]控制箱的主要作用是通過(guò)焊工操作，使弧焊電源的初級(jí)線接通或斷開(kāi)，控制箱正面板上裝有初級(jí)電壓表、電源開(kāi)關(guān)、指示燈、信號(hào)電鈴等，也可刻制焊接參數(shù)表，供操作人員參考。
[0013]現(xiàn)有的鋼筋電渣壓力焊機(jī)的控制箱中的控制電路其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，除了成本高以外，在建筑工地這種環(huán)境下，還存在穩(wěn)定性不高等問(wèn)題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0014]針對(duì)現(xiàn)有電渣壓力焊機(jī)控制箱中的控制電路所存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性差等問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)的鋼筋電渣壓力焊機(jī)控制系統(tǒng)。
[0015]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案:
[0016]一種鋼筋電渣壓力焊機(jī)的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括:
[0017]虛擬電壓電路，所述虛擬電壓電路控制連接焊機(jī)輸出端，在焊機(jī)輸出端一直輸出一個(gè)虛擬電壓，并且在焊機(jī)輸出回路短路時(shí)，將虛擬電壓降低到O伏；
[0018]短路檢測(cè)電路，所述短路檢測(cè)電路與焊機(jī)輸出端相接，實(shí)時(shí)檢測(cè)焊機(jī)輸出的電壓和電流，并以此判斷焊機(jī)輸出回路是否短路；
[0019]功率控制電路，所述功率控制電路控制連接鋼筋電渣壓力焊機(jī)中的焊接電源，為鋼筋焊接時(shí)的電弧提供能量；
[0020]控制電路，所述控制電路控制連接虛擬電壓電路、短路檢測(cè)電路、功率控制電路，并協(xié)調(diào)它們之間相互配合工作，實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸火花的鋼筋電渣壓力焊過(guò)程。
[0021 ] 在具體實(shí)施方案中，所述控制電路在開(kāi)通焊機(jī)電源后，控制虛擬電壓電路在焊機(jī)輸出端一直輸出一個(gè)虛擬電壓；同時(shí)控制短路檢測(cè)電路實(shí)時(shí)檢測(cè)焊機(jī)輸出的電壓和電流，并根據(jù)短路檢測(cè)電路檢測(cè)的電壓和電流判斷焊機(jī)的輸出回路是否短路；所述控制電路根據(jù)短路檢測(cè)電路檢測(cè)的電壓和電流判斷焊機(jī)的輸出回路短路后，控制虛擬電壓電路將虛擬電壓降低到O伏(虛擬電壓輸出的電流較小(小于1A)，因此接通電源程不產(chǎn)生電弧)，并在延時(shí)一段時(shí)間后，控制功率控制電路控制焊接電源輸出一小起弧電流；
[0022]所述控制電路根據(jù)短路檢測(cè)電路檢測(cè)的電壓和電流判斷焊機(jī)的輸出回路非短路后，控制功率控制電路調(diào)整焊接電源輸出焊接電流；
[0023]所述控制電路根據(jù)短路檢測(cè)電路檢測(cè)的電壓和電流再次判斷焊機(jī)的輸出回路短路后，控制功率控制電路調(diào)整焊接電源輸出的電流降為0(此過(guò)程因焊機(jī)輸出關(guān)閉，只有虛擬電壓存在，虛擬電壓輸出的電流較小(小于1A)因此此過(guò)程不產(chǎn)生電弧)。
[0024]本實(shí)用新型提供的方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，由于簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)保證了控制系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型。
[0026]圖1為本實(shí)用新型中鋼筋電渣壓力焊機(jī)的控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖；
[0027]圖2為本實(shí)用新型進(jìn)行無(wú)接觸火花的鋼筋電渣壓力焊的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028]為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。
[0029]參見(jiàn)圖1，其所示為本實(shí)用新型提供的鋼筋電渣壓力焊機(jī)的控制系統(tǒng)100的系統(tǒng)框圖。由圖可知，該控制系統(tǒng)100包括:虛擬電壓電路101、短路檢測(cè)電路102、功率控制電路103、控制電路104這四個(gè)部分。
[0030]整個(gè)控制系統(tǒng)100設(shè)置在鋼筋電渣壓力焊機(jī)的控制箱中，其中，虛擬電壓電路101控制連接焊機(jī)輸出端，用于在焊機(jī)輸出端一直輸出一個(gè)虛擬電壓，該虛擬電壓低于安全電壓，且一直存在于焊機(jī)的輸出端，同時(shí)在焊機(jī)輸出回路短路時(shí)，將虛擬電壓降低到O伏。虛擬電壓電路101具體由相應(yīng)的控制芯片和外圍電路組成。
[0031]短路檢測(cè)電路102同樣也與焊機(jī)輸出端相接，該電路由相應(yīng)的電路檢測(cè)芯片和外圍短路組成，其在整個(gè)焊接過(guò)程中實(shí)時(shí)檢測(cè)焊機(jī)輸出的電壓和電流，并將檢測(cè)的結(jié)果實(shí)時(shí)傳至控制電路104，并以此判斷焊機(jī)輸出回路是否短路。
[0032]功率控制電路103，其控制連接鋼筋電渣壓力焊機(jī)中的焊接電源。該功率控制電路103由相應(yīng)的電源功率控制芯片和外圍短路組成，其在整個(gè)焊接過(guò)程中不斷調(diào)節(jié)焊接電源的輸出，為鋼筋焊接時(shí)的電弧提供相應(yīng)的能量。
[0033]控制電路104，其為系統(tǒng)中的整個(gè)控制核心，主要由一相應(yīng)的控制芯片構(gòu)成，其連接虛擬電壓電路101、短路檢測(cè)電路102、功率控制電路103，并協(xié)調(diào)它們之間相互配合工作，控制完成無(wú)接觸火花的鋼筋電渣壓力焊過(guò)程。具體實(shí)現(xiàn)如下:
[0034]控制電路104在開(kāi)通焊機(jī)電源后，首先控制虛擬電壓電路101在焊機(jī)輸出端一直輸出一個(gè)虛擬電壓；同時(shí)控制短路檢測(cè)電路102實(shí)時(shí)檢測(cè)焊機(jī)輸出的電壓和電流，并接受短路檢測(cè)電路102檢測(cè)到的焊機(jī)輸出的電壓和電流，且根據(jù)該電壓和電流數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)判斷焊機(jī)的輸出回路是否短路。
[0035]控制電路104根據(jù)短路檢測(cè)電路檢測(cè)的電壓和電流第一次判斷焊機(jī)的輸出回路短路后，控制虛擬電壓電路101將虛擬電壓降低到O伏，并在延時(shí)一段時(shí)間后，控制功率控制電路103工作，由功率控制電路103控制焊接電源輸出一小起弧電流。
[0036]控制電路104根據(jù)短路檢測(cè)電路102檢測(cè)的電壓和電流判斷焊機(jī)的輸出回路非短路后，控制功率控制電路103調(diào)整焊接電源輸出焊接電流；
[0037]控制電路104根據(jù)短路檢測(cè)電路102檢測(cè)的電壓和電流第二次判斷焊機(jī)的輸出回路短路后，控制功率控制電路103調(diào)整焊接電源輸出的電流降為O。
[0038]以下通過(guò)一具體的應(yīng)用實(shí)例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本方案中鋼筋電渣壓力焊機(jī)的控制系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程(以下技術(shù)內(nèi)容作為舉例，并不限定本方案只運(yùn)行如下過(guò)程)，整個(gè)過(guò)程如圖2所示:
[0039]1、開(kāi)通焊機(jī)電源，控制系統(tǒng)100開(kāi)始工作，控制系統(tǒng)中的控制電路104在開(kāi)通焊機(jī)電源后，控制虛擬電壓電路101在焊機(jī)輸出端輸出低于安全電壓的虛擬電壓，該虛擬電壓始終存在于焊機(jī)的輸出端；于此同時(shí)控制短路檢測(cè)電路102實(shí)時(shí)檢測(cè)焊機(jī)輸出的電壓和電流，以判斷焊機(jī)輸出回路是否短路。
[0040]2、現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備:將兩待焊接的鋼筋連在一起(形成短路狀態(tài))，調(diào)整安裝焊接夾具，并填充焊劑，具體可采用常用方案，此處不加以贅述。
[0041]3、兩根鋼筋接通焊接電源:焊機(jī)輸出端連接在鋼筋兩端，此時(shí)焊機(jī)輸出端電壓為虛擬電壓，故焊機(jī)將輸出的虛擬電壓施加到連在一起的兩鋼筋上，形成相應(yīng)輸出回路；此時(shí)由于兩鋼筋連接在一起，短路檢測(cè)電路102將檢測(cè)到的焊機(jī)輸出的電壓和電流傳至控制電路104，控制電路104通過(guò)計(jì)算確定焊機(jī)的輸出回路處于短路狀態(tài)，控制電路104將控制虛擬電壓電路101將虛擬電壓降低到O伏。由于虛擬電壓輸出能力很小(小于1A)，在接通電源的過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)電弧火花(主要是鋼筋與夾具之間不會(huì)出現(xiàn)接觸火花)。
[0042]4、在第一次檢測(cè)確定焊機(jī)的輸出回路處于短路狀態(tài)后，控制電路104延時(shí)一段時(shí)間(如0.5S，此時(shí)間可調(diào))后，控制電路104將控制功率控制電路103工作，由功率控制電路103控制焊接電源輸出一個(gè)小電流(一般為30A)，用于起弧，因?yàn)樾‰娏骺梢允苟搪返膬筛摻铋g的能量較小，鋼筋間熔化點(diǎn)極小(甚至無(wú)熔化點(diǎn))。
[0043]5、兩根鋼筋拉開(kāi)產(chǎn)生電弧:通過(guò)夾具拉開(kāi)兩根鋼筋，使兩根鋼筋間產(chǎn)生電弧。由于電機(jī)此時(shí)輸出的電流為一個(gè)小電流(并非焊接電流)(一般為30A)，鋼筋間熔化點(diǎn)極小，拉開(kāi)兩根鋼筋需要的力也比較小，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。
[0044]6、在電弧產(chǎn)生過(guò)程中，短路檢測(cè)電路102實(shí)時(shí)檢測(cè)焊機(jī)輸出的電壓和電流傳至控制電路104，在電弧產(chǎn)生后，短路檢測(cè)電路102將檢測(cè)到的焊機(jī)輸出的電壓和電流傳至控制電路104，控制電路104通過(guò)計(jì)算確定焊機(jī)的輸出回路處于非短路狀態(tài)，控制電路104則判斷鋼筋電渣壓力焊起弧完成，控制功率控制電路103調(diào)整焊接電源輸出焊接電流(一般為幾百安培)。
[0045]7、燃弧階段:焊接電流在兩鋼筋間產(chǎn)生的電弧，并引燃電弧，使鋼筋兩端熔化，即通過(guò)引燃電弧，使電弧周?chē)竸┤刍纬煽昭?，隨之焊接電弧在兩鋼筋之間燃燒，電弧熱將兩鋼筋端部熔化，熔化的金屬形成熔池，熔融的焊劑形成熔渣(渣池)，覆蓋于熔池之上。
[0046]8、加壓階段:當(dāng)鋼筋熔化量達(dá)到要求后，通過(guò)夾具調(diào)整鋼筋間距離，使距離減少，直至兩鋼筋連接到一起(即使焊機(jī)輸出回路為短路狀態(tài))，并通過(guò)夾具對(duì)兩根鋼筋加一定壓力。
[0047]9、在步驟(9)中，當(dāng)兩鋼筋連接到一起時(shí)，短路檢測(cè)電路102將檢測(cè)到的焊機(jī)輸出的電壓和電流傳至控制電路104，控制電路104通過(guò)計(jì)算確定焊機(jī)的輸出回路再次處于短路狀態(tài)，控制電路104則判斷焊接完成，控制功率控制電路103調(diào)整焊接電源輸出的電流降為OA或降為一很小電流；同時(shí)將輸出端輸出的虛擬電壓降為O伏。
[0048]10、斷開(kāi)輸出回路:焊接過(guò)程完成，焊機(jī)可以斷開(kāi)輸出回路；此時(shí)焊機(jī)輸出端仍然輸出虛擬電壓，輸出回路電流為0，在斷開(kāi)電源時(shí)只有虛擬電壓起作用，虛擬電壓輸出能力很小(小于1A)，在斷開(kāi)電源的過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)電弧火花。
[0049]11、清理焊渣焊劑。
[0050]由上可知，利用本方案提供的控制系統(tǒng)進(jìn)行鋼筋電渣壓力焊時(shí)，還具有如下特占-
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[0051]首先，其通過(guò)在焊機(jī)的輸出端始終輸出一個(gè)虛擬電壓，由于虛擬電壓的輸出能力很小(小于1A)，這樣焊接時(shí)在接通電源的過(guò)程中將不會(huì)出現(xiàn)電弧火花；同樣的，在焊接完成時(shí)，由于輸出回路電流為0，斷開(kāi)時(shí)只有虛擬電壓起作用，虛擬電壓輸出能力很小(小于1A)，在斷開(kāi)電源的過(guò)程中也不會(huì)出現(xiàn)電弧火花。由此通過(guò)該虛擬電壓，使得整個(gè)焊接過(guò)程無(wú)弧光產(chǎn)生，不僅提高了安全性，而且避免電弧對(duì)夾具燒灼，提高了夾具的使用壽命。
[0052]另外，本方案中的虛擬電壓其輸出電壓低于安全電壓，進(jìn)一步提高了整個(gè)焊接過(guò)程的安全性。
[0053]再者，本方案中在起弧前，由焊機(jī)輸出一小起弧電流(如30A)，并非焊接電流，使短路的兩根鋼筋間的能量較小，這樣在起弧時(shí)，由于鋼筋間熔化點(diǎn)極小，拉開(kāi)兩根鋼筋需要的力也比較小，節(jié)省體力，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。
[0054]以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種鋼筋電渣壓力焊機(jī)的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括: 虛擬電壓電路，所述虛擬電壓電路控制連接焊機(jī)輸出端，在焊機(jī)輸出端一直輸出一個(gè)虛擬電壓，并且在焊機(jī)輸出回路短路時(shí)，將虛擬電壓降低到O伏； 短路檢測(cè)電路，所述短路檢測(cè)電路與焊機(jī)輸出端相接，實(shí)時(shí)檢測(cè)焊機(jī)輸出的電壓和電流，并以此判斷焊機(jī)輸出回路是否短路； 功率控制電路，所述功率控制電路控制連接鋼筋電渣壓力焊機(jī)中的焊接電源，為鋼筋焊接時(shí)的電弧提供能量； 控制電路，所述控制電路控制連接虛擬電壓電路、短路檢測(cè)電路、功率控制電路，并協(xié)調(diào)它們之間相互配合工作，實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸火花的鋼筋電渣壓力焊過(guò)程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼筋電渣壓力焊機(jī)的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制電路在開(kāi)通焊機(jī)電源后，控制虛擬電壓電路在焊機(jī)輸出端一直輸出一個(gè)虛擬電壓；同時(shí)控制短路檢測(cè)電路實(shí)時(shí)檢測(cè)焊機(jī)輸出的電壓和電流，并根據(jù)短路檢測(cè)電路檢測(cè)的電壓和電流判斷焊機(jī)的輸出回路是否短路；所述控制電路根據(jù)短路檢測(cè)電路檢測(cè)的電壓和電流判斷焊機(jī)的輸出回路短路后，控制虛擬電壓電路將虛擬電壓降低到O伏，并在延時(shí)一段時(shí)間后，控制功率控制電路控制焊接電源輸出一小起弧電流； 所述控制電路根據(jù)短路檢測(cè)電路檢測(cè)的電壓和電流判斷焊機(jī)的輸出回路非短路后，則判斷鋼筋電渣壓力焊起弧完成，控制功率控制電路調(diào)整焊接電源輸出焊接電流； 所述控制電路根據(jù)短路檢測(cè)電路檢測(cè)的電壓和電流再次判斷焊機(jī)的輸出回路短路后，則判斷焊接完成，控制功率控制電路調(diào)整焊接電源輸出的電流降為O。
【文檔編號(hào)】B23K9/067GK204122897SQ201420548823
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月23日
【發(fā)明者】王進(jìn)成, 陳振剛, 陳賽虎, 陳良, 王成多, 莫桂敏, 高世杰, 蔡濤, 馮光永, 邱翼寶, 裘群超, 徐永勝, 祁劍, 丁俊杰, 沈飛, 劉波, 譚津, 王 琦, 童健文, 陳之峰, 胡紅林, 周亞紅, 王天府, 劉賢芬, 趙爾新, 何珍全, 馬金普, 張世康, 咼軍 申請(qǐng)人:上海通用重工集團(tuán)有限公司, 上海通用電焊機(jī)股份有限公司