專利名稱：電阻焊控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于實(shí)現(xiàn)逆變控制交流電阻焊的電阻焊控制裝置。
在逆變控制交流電阻焊中，焊接變壓器的初級(jí)線圈連接到逆變器的輸出端，而其次級(jí)線圈直接連接(中間不設(shè)置整流電路)到一對(duì)焊接電極。逆變器包括正極側(cè)開關(guān)件和負(fù)極側(cè)開關(guān)件，開關(guān)件的極性對(duì)應(yīng)于電流的極性。逆變器接受一來(lái)自整流電路的直流電源，其通過(guò)對(duì)市電頻率整流獲得，并且逆變器由一逆變控制電路控制。
對(duì)于每一個(gè)焊接周期TA，逆變器控制電路以一很高的頻率交替地為逆變器的正極側(cè)開關(guān)件和負(fù)極側(cè)開關(guān)件提供開關(guān)控制，上述焊接周期對(duì)應(yīng)于次級(jí)交流焊接電流的周期TW的半周期TW/2。更具體地說(shuō)，在對(duì)應(yīng)于交流焊接電流的正半周期的焊接周期TA期間，正極側(cè)開關(guān)件以一很高的頻率(例如10kHz)開關(guān)，而負(fù)極側(cè)開關(guān)件保持?jǐn)嚅_；在對(duì)應(yīng)于交流焊接電流的負(fù)半周期的焊接周期TA期間，負(fù)極側(cè)開關(guān)件以同樣很高的頻率(10kHz)開關(guān)，而正極側(cè)開關(guān)件保持?jǐn)嚅_。
從而，如圖5A和5B所示，焊接變壓器的初級(jí)線圈由逆變器的輸出端提供一高頻脈沖，其極性在每一個(gè)焊接周期TA反轉(zhuǎn)，而在焊接變壓器的次級(jí)電路中，具有頻率TW的交流焊接電流通過(guò)一對(duì)焊接電極流入待焊接的材料，使得該材料的焊接區(qū)域被進(jìn)行電阻焊。
這種逆變控制交流電阻焊利用相應(yīng)于市電頻率的低頻，以切換焊接電流的極性，從而它可以應(yīng)用于與普通的低頻交流晶閘管控制系統(tǒng)相同的焊接頭(包括焊接變壓器和次級(jí)電路)。另外，與晶閘管控制系統(tǒng)相比，在總時(shí)間中，有效焊接時(shí)間所占的比率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于非焊接時(shí)間所占的比率，從而確保以較高的熱發(fā)生效率和較小的間隔進(jìn)行穩(wěn)定的電阻焊。
然而，逆變控制交流電阻焊存在這樣的問(wèn)題隨著極性的切換，所提供焊接能量會(huì)被暫時(shí)中斷，如圖6所示，這可能影響焊接質(zhì)量。為了獲得良好的焊接質(zhì)量，需要減少焊接能量隨極性切換的中斷(降低)，從而提高熱產(chǎn)生效率和減少焊接時(shí)間。
在這方面，這種類型的現(xiàn)有技術(shù)電阻焊控制裝置從每一焊接周期TA的開始到結(jié)束，在相關(guān)極性側(cè)采用了開關(guān)元件的高頻開關(guān)控制，然而對(duì)于這種開關(guān)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，很難使焊接能量的中斷(降低)最小化，這是因?yàn)?，這種控制方式在每一焊接周期開始之后，需要花費(fèi)一定時(shí)間將電流建立到設(shè)定值。
特別是在允許很大焊接電流(例如8000A或更大)流過(guò)的電阻焊情況下，電流上升特性將對(duì)總體焊接電流供電的熱產(chǎn)生效率具有重要的影響，因?yàn)殡娏鞴╇娧h(huán)數(shù)，即焊接周期數(shù)隨著電流建立重復(fù)很多次而顯得很大。
本發(fā)明就是考慮到現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題而作出的。因此，本發(fā)明的目的是提供一種電阻焊控制裝置，其能夠縮短隨著在逆變控制交流電阻焊中的極性切換造成的焊接能量中斷，以提高熱產(chǎn)生效率，從而取得減少焊接時(shí)間和改進(jìn)焊接質(zhì)量的效果。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種電阻焊控制裝置，其用于通過(guò)一焊接變壓器的次級(jí)電壓實(shí)現(xiàn)對(duì)待焊材料的電阻焊，其免于對(duì)所述次級(jí)電壓整流，而是通過(guò)一焊接電極提供給所述待焊材料，所述裝置包括一整流電路，用于將市電頻率的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡灰荒孀兤?，其輸入端電連接至所述整流電器的輸入端，而其輸出端電連接至所述焊接變壓器的初級(jí)側(cè)的端子；焊接次序控制裝置，用于控制所述逆變器這樣工作在每一次電阻焊中構(gòu)成焊接時(shí)間的多個(gè)焊接周期之中，在奇數(shù)焊接周期中電流供給是以第一極進(jìn)行的，而在偶數(shù)焊接周期的電流供給是以與所述第一極相反極性的第二極進(jìn)行的；電流檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)在所述焊接變壓器初級(jí)或次級(jí)側(cè)的電流，以發(fā)出表明所述檢測(cè)到的電流值的一電流檢測(cè)信號(hào)；電流建立控制裝置，用于通過(guò)所述逆變器建立所述電流，在每一所述焊接周期中電流供給開始之后，該逆變器以基本上持續(xù)的方式保持在所述第一極或所述第二極，直至所述電流檢測(cè)信號(hào)達(dá)到一預(yù)定的設(shè)定電流值；以及開關(guān)控制裝置，用于在所述電流達(dá)到所述設(shè)定電流值之后以一預(yù)定的高頻對(duì)所述第一極或所述第二極連續(xù)提供一開關(guān)控制，直到電流供給結(jié)束。
在這種電阻焊控制裝置中，最好是，所述焊接次序控制裝置包括電流監(jiān)視裝置，在每一焊接周期一結(jié)束就根據(jù)來(lái)自所述電流檢測(cè)裝置的電流檢測(cè)信號(hào)監(jiān)視所述電流，所述電流監(jiān)視裝置檢測(cè)所述電流達(dá)到一預(yù)定監(jiān)視值的時(shí)間；以及焊接開始控制裝置，用于響應(yīng)于由所述電流監(jiān)視裝置檢測(cè)到的所述時(shí)間開始下一次所述的焊接周期。
在這種電阻焊控制裝置中，最好是，所述電流建立控制裝置包括電流設(shè)定裝置，用于為每個(gè)焊接周期分別限定所述設(shè)定電流值。
在這種電阻焊控制裝置中，最好是，所述電流建立控制裝置包括電流設(shè)定裝置，用于以如下方式在每一焊接周期限定所述設(shè)定電流值在初始的預(yù)定數(shù)的所述焊接周期中，所述設(shè)定電流值逐漸增大，而在后續(xù)的所述焊接周期中，所述的設(shè)定電流值保持恒定。
在這種電阻焊控制裝置中，最好是，所述開關(guān)控制裝置包括電流測(cè)量裝置，用于根據(jù)來(lái)自所述電流檢測(cè)裝置的一電流檢測(cè)信號(hào)，獲取電流測(cè)量值，該電流測(cè)量值表示對(duì)每一開關(guān)周期所述電流的有效值或平均值；以及脈沖寬度控制裝置，用來(lái)將來(lái)自于所述電流測(cè)量裝置的所述電流測(cè)量值與一用來(lái)恒定電流控制的設(shè)定電流值比較，以響應(yīng)于所述比較誤差確定在下一次開關(guān)周期中來(lái)自所述逆變器的輸出脈沖的脈寬。
根據(jù)本發(fā)明的電阻焊控制裝置，在每一焊接周期電流供電剛一開始，逆變器就已經(jīng)基本上處于開的狀態(tài)，從而允許在逆變控制交流電阻焊中電流的快速建立，因而可以極性切換引起的焊接能量的中斷，以提高熱產(chǎn)生效率，從而實(shí)現(xiàn)焊接時(shí)間的減少和焊接質(zhì)量的改進(jìn)。
本發(fā)明的上述和其它方面的目的、優(yōu)點(diǎn)和特征通過(guò)以下結(jié)合附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述會(huì)變得更加清楚。附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電阻焊控制裝置的電路結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2是顯示在上述實(shí)施例中焊接電流供給控制的處理過(guò)程的流程圖；圖3顯示在上述實(shí)施例的焊接電流供給的一個(gè)單個(gè)焊接周期中各個(gè)部分的波形的波形示意圖；圖4A和圖4B分別顯示在上述實(shí)施例中的焊接電流供給的整個(gè)焊接時(shí)間中電流和焊接功率的波形圖；圖5A和5B是用于解釋逆變控制交流電阻焊的波形圖；以及圖6示意性地顯示在逆變控制交流電阻焊中供給到待焊接材料的焊接能量的波形。
請(qǐng)參照?qǐng)D1至4，其以非限定性的方式示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電阻焊控制裝置的電路結(jié)構(gòu)。電阻焊控制裝置的逆變器14包括四個(gè)晶體管開關(guān)件16、18、20和22，例如它們是GTR(大功率晶體管)或IGBT(絕緣柵雙極晶體管)。
在這四個(gè)開關(guān)件16至22中，第一組開關(guān)件(正極側(cè))16和20由來(lái)自一驅(qū)動(dòng)電路42的第一逆變器控制信號(hào)Fa同時(shí)進(jìn)行開-關(guān)控制，而第二組開關(guān)件(負(fù)極側(cè))18和22由來(lái)自該驅(qū)動(dòng)電路的一第二逆變控制信號(hào)Fb同時(shí)進(jìn)行開-關(guān)控制。
逆變器具有連接到一整流電路10的輸出端的輸入端(La、Lb)和連接到焊接變壓器24的初級(jí)線圈兩端的輸出端(Ma、Mb)。一對(duì)焊接電極26和28直接連接(即中間未設(shè)置任何整流電路)到焊接變壓器24的次級(jí)線圈的兩相對(duì)端。該對(duì)焊接電極26和28以彼此間隔的方式(例如面對(duì))抵靠待焊接的材料30和32，并且在一來(lái)自未圖示的加壓機(jī)構(gòu)的壓力之下與焊接材料形成壓力接觸。
整流電路10是三相整流電路的形式，其包括例如三相橋連接結(jié)構(gòu)的六個(gè)二極管，該整流電路將來(lái)自三相交流電源端(U、V、W)的具有市電頻率的三相交流電壓轉(zhuǎn)變成一直流電壓。從整流電路10輸出的直流電壓經(jīng)由一平滑電容12送入逆變器14。
一電流傳感器34，例如是一變流器的形式，裝配至在逆變器14的輸出端和焊接變壓器24之間延伸的一導(dǎo)體上。在焊接電流供給期間，電流傳感器34在其輸出端提供一電流檢測(cè)信號(hào)<I1>，其表示初級(jí)側(cè)電流I1的一瞬時(shí)值，其波形類似于在次級(jí)側(cè)的焊接電流Iw的波形。來(lái)自電流傳感器34的電流檢測(cè)信號(hào)<I1>送至一控制器40和一電流測(cè)量值計(jì)算電路36。
電流測(cè)量值計(jì)算電路計(jì)算出初級(jí)電流I1的有效值或平均值，將其作為電流測(cè)量值[I1]，它是根據(jù)在每一開關(guān)循環(huán)中來(lái)自電流傳感器34的電流檢測(cè)信號(hào)<I1>計(jì)算出來(lái)的，并且該電流測(cè)量值計(jì)算電路將這樣計(jì)算出的電流測(cè)量值[I1]傳送給控制器40。
控制器40由微機(jī)構(gòu)成，它包括一CPU，一ROM(程序存儲(chǔ)器)，一RAM(數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器)，一時(shí)鐘電路，一接口電路等，并且它提供對(duì)整個(gè)裝置的所有控制，例如控制裝置的電流控制和時(shí)序控制、與各種焊接條件的設(shè)定值有關(guān)的設(shè)定/輸入和寄存管理，以及測(cè)量值、判斷值等的輸出控制。根據(jù)后面將要詳述的此實(shí)施例，電流控制包括電流建立控制和反饋恒定電流控制。根據(jù)后面將述的此實(shí)施例時(shí)序控制包括電流監(jiān)視控制和焊接開始控制。
輸入裝置38包括例如鍵盤、鼠標(biāo)的輸入裝置，用于設(shè)定和輸入各種焊接條件。在本實(shí)施例中待設(shè)定和輸入的主要焊接條件是焊接時(shí)間TG，焊接周期TA，用于電流建立的設(shè)定電流值IF，用于恒定電流控制的設(shè)定電流值IC，用于焊接啟動(dòng)的電流監(jiān)視值IK，脈沖寬度初始值DO等。
在這些焊接條件中，焊接時(shí)間TG是從焊接電流供給開始到結(jié)束的全部焊接時(shí)間，它可以設(shè)定為一整數(shù)乘以基周期，基周期表示電流供給周期TA，即半周期；或者設(shè)定為周期數(shù)，它表示半周期乘以一偶數(shù)。焊接周期TA是一單獨(dú)的焊接周期，在此周期內(nèi)，逆變器14以連續(xù)的方式在正極側(cè)或負(fù)極側(cè)進(jìn)行切換操作，并且此焊接周期可以是對(duì)應(yīng)于市電頻率(50Hz或60Hz)的半周期的周期。
用于電流建立的設(shè)定電流值IF是在每一焊接周期TA剛一開始之后在控制電流建立的情況下建立的電流的目標(biāo)值，它可以在每個(gè)焊接周期設(shè)定為不同的值，或者在各個(gè)周期都設(shè)定為共同的值。
用于恒定電流控制的設(shè)定電流值IC是一參考值，在每一焊接周期TA電流建立之后，當(dāng)提供恒定電流控制時(shí)使用此值，該設(shè)定電流值IC在每一焊接周期TA分別限定。在每一焊接周期TA，用于電流建立的設(shè)定電流值IF和用于恒定電流控制的設(shè)定電流值IC通?？稍O(shè)定為相同值。然而，兩種設(shè)定電流值IF和IC可以設(shè)定為不同值。例如，為了避免電流建立時(shí)產(chǎn)生的尖峰，IF可以設(shè)定為稍小于IC。
由于大型電阻焊機(jī)為達(dá)到設(shè)定的很大的電流值需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，所以用于電流建立的設(shè)定電流值IF和用于恒定電流控制的設(shè)定電流值IC兩者在焊接電流供給開始之后，在一預(yù)定數(shù)的焊接周期中都會(huì)以一上升斜率逐漸增加；但是在此之后的焊接周期中，兩個(gè)設(shè)定電流值IF和IC都可以設(shè)定為某一值(恒定值)。
電流監(jiān)視值IK表示一焊接條件，用于在第二和后續(xù)的焊接周期TA獲得電流供給開始的最優(yōu)計(jì)時(shí)，并且其通常被設(shè)定為接近0安。脈沖寬度初始值D0是在每一焊接周期TA的脈沖寬度控制中用于限定初始提供的脈沖寬度的初始值。
應(yīng)當(dāng)注意到，例如顯示器和打印機(jī)的其它周邊設(shè)備也可連接到此控制器40。
然后結(jié)合圖2至4描述本實(shí)施例的功能。圖2是顯示用于焊接電流供給的控制器(特別是CPU)的處理操作的流程圖。圖3顯示在一單個(gè)焊接周期中的各個(gè)部分的波形圖，圖4A和4B分別顯示在焊接周期包括較大數(shù)目的循環(huán)的情況下，焊接電流和焊接能量的波形圖。
響應(yīng)于由一外部裝置(未示出)發(fā)出的開始信號(hào)ST，控制器40開始供給焊接電流，此外部裝置例如是一焊接機(jī)械手，其處于這樣的狀況之下焊接電極26和28受來(lái)自施壓機(jī)構(gòu)的一預(yù)定的壓力作用而與待焊接的材料30和32形成壓力接觸。在此，開始信號(hào)ST可以設(shè)置成不僅表示焊接電流供給的開始，而且還指明此焊接電流供給的狀態(tài)號(hào)或程序號(hào)。
首先，控制器40從存儲(chǔ)器讀出各種與此焊接電流供給有關(guān)的設(shè)定值數(shù)據(jù)，例如焊接時(shí)間TG，焊接周期TA，電流設(shè)定值(對(duì)于各個(gè)焊接周期用于電流建立的設(shè)定電流值IF和用于恒定電流控制的設(shè)定電流值IC)，電流監(jiān)視值IK和脈沖寬度初始值D0，并且將它們?cè)O(shè)定到預(yù)定的存儲(chǔ)地址或寄存器和計(jì)時(shí)器或計(jì)數(shù)器(步驟S1)。
然后，控制器40開始第一焊接周期TA并發(fā)出第一逆變控制信號(hào)Fa，例如為一高電平ON(開)信號(hào)F(ON)，而第二逆變控制信號(hào)Fb為斷開(步驟S2)。
此ON信號(hào)F(ON)通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路42送至正極側(cè)的開關(guān)件16和20，使得開關(guān)件16和20處于導(dǎo)通的狀態(tài)。這允許正的初級(jí)電流I1和次級(jí)電流IW開始分別流入焊接變壓器24的初級(jí)電路和次級(jí)電路。
當(dāng)發(fā)出上述ON信號(hào)F(ON)時(shí)，控制器40從電流傳感器34取得一電流檢測(cè)信號(hào)<I1>(步驟3)，并將初級(jí)電流I1的瞬時(shí)值與在第一焊接周期TA1中用于電流建立的一設(shè)定電流值IF1比較(步驟S4)。
由于正極側(cè)的開關(guān)件16和20保持導(dǎo)通狀態(tài)，所以逆變器14保持短路狀態(tài)，允許電流I1(IW)快速地建立。
然后，在初級(jí)電流I1在第一焊接周期TA1中已達(dá)到設(shè)定電流值IF1的時(shí)刻(tF)，控制器40停止發(fā)出上述ON信號(hào)F(ON)，并將第一逆變控制信號(hào)切換為高頻(例如10kHz)的PWM信號(hào)F(PMW)(步驟S5)。
在此脈沖寬度控制中，兩個(gè)正極側(cè)的開關(guān)件16和18都首先被以初始脈沖寬度D0打開。在此第一開關(guān)周期中，當(dāng)焊接電流IW和初級(jí)電流I1分別流過(guò)焊接變壓器24的次級(jí)電路和初級(jí)電路時(shí)，電流測(cè)量值計(jì)算電路36給出在此開關(guān)周期中的初級(jí)電流I1的電流測(cè)量值(有效值或平均值)[I1]。
控制器40從電流測(cè)量值計(jì)算電路36取得電流測(cè)量值[I1](步驟S6)，并將此電流測(cè)量值[I1]與在第一焊接周期TA1中用于恒定電流控制的電流設(shè)定[IC]進(jìn)行比較，以便根據(jù)比較的誤差確定下一開關(guān)周期的脈沖寬度(導(dǎo)通時(shí)間)D1(步驟S7)。
然后，在第二開關(guān)周期，控制器40發(fā)出具有一脈沖寬度D1的PWM信號(hào)F(PMW)，允許在正極側(cè)的開關(guān)件16和20導(dǎo)通時(shí)間等于脈沖寬度D1(步驟S9和S5)。
接著，直到第一焊接周期TA1結(jié)束，只有開關(guān)裝置14的正極側(cè)的開關(guān)件16和20在上述反饋脈沖寬度控制之下連續(xù)以高頻(10kHz)切換(步驟S5至S9)。在此期間，負(fù)極側(cè)開關(guān)件18和22保持?jǐn)嚅_(OFF狀態(tài))。這允許基本上等于在第一焊接周期TA1中用于恒定電流控制的設(shè)定電流值IC1的電流I1(IW)以正方向流過(guò)焊接變壓器24的初級(jí)電路和次級(jí)電路。
當(dāng)?shù)谝缓附又芷赥A1在一預(yù)定的時(shí)間tE結(jié)束時(shí)(步驟S8)，控制器40停止為正極側(cè)的開關(guān)件16和20輸送PWM信號(hào)F(PWM)，并停止從電流測(cè)量值計(jì)算電路36取得電流測(cè)量值[I1]。反過(guò)來(lái)，控制器40從電流傳感器34讀取電流檢測(cè)信號(hào)<I1>，以監(jiān)視初級(jí)電流I1或焊接電流IW的瞬時(shí)值(步驟S11)。在此監(jiān)視期間，電流I1(IW)以一時(shí)間常數(shù)降低，此時(shí)間常數(shù)依賴于電阻焊機(jī)的感抗或負(fù)載阻抗。
然后，檢測(cè)時(shí)間tK，在此時(shí)刻tK，電流I1(IW)降低到電流監(jiān)視值IK(步驟S12)，控制器40立即結(jié)束監(jiān)視周期或停止周期，并執(zhí)行切換到下一設(shè)定電流值(IF2,IC2)(步驟13)，開始負(fù)極側(cè)的第二焊接周期TA2(步驟14)。
當(dāng)?shù)诙附又芷赥A2開始時(shí)，控制器40發(fā)出第二逆變控制信號(hào)Fb，其為高電平ON(導(dǎo)通)信號(hào)F(ON)，而第一逆變控制信號(hào)Fa斷開(步驟2)。此ON信號(hào)使得逆變器負(fù)極側(cè)的開關(guān)件18和22導(dǎo)通并保持導(dǎo)通狀態(tài)。這反過(guò)來(lái)允許負(fù)方向電流I1(IW)開始流動(dòng)并以很尖銳的梯度上升。
當(dāng)來(lái)自電流傳感器34的電流檢測(cè)信號(hào)<I1>達(dá)到在第二焊接周期TA2用于電流建立的設(shè)定電流值IF2時(shí)(步驟S4)，控制器40將第二逆變控制信號(hào)Fb從ON信號(hào)F(ON)切換為一PWM信號(hào)F(PWM)，其為高頻(10kHz)，其操作方式與前述相同(步驟S5)。
接著，直到第二焊接周期TA2結(jié)束，只有開關(guān)裝置14的負(fù)極側(cè)的開關(guān)件18和22在反饋脈沖寬度控制之下持續(xù)在高頻(10kHz)切換(步驟S5至S9)。在此期間，正極側(cè)開關(guān)件16和20保持?jǐn)嚅_。這允許基本上等于用于恒定電流控制的設(shè)定電流值IC2的電流I1(IW)以負(fù)方向流過(guò)焊接變壓器24的初級(jí)電路和次級(jí)電路。
當(dāng)?shù)诙附又芷赥A2結(jié)束時(shí)(步驟S8)，控制器40停止為負(fù)極側(cè)開關(guān)件18和22輸送PWM信號(hào)F(PWM)，同時(shí)停止從電流測(cè)量值計(jì)算電路36讀取電流測(cè)量值[I1]。相反，控制器40從電流傳感器34讀取電流檢測(cè)信號(hào)<I1>，以監(jiān)視初級(jí)電流I1或焊接電流IW的降低(步驟S10)。
然后，當(dāng)電流I1(IW)達(dá)到電流監(jiān)視值IK(步驟S12)時(shí)，控制器40結(jié)束監(jiān)視周期或停止周期，并執(zhí)行切換到下一設(shè)定電流值(IF3,IC3)(步驟13)，以開始正極側(cè)的第三焊接周期TA3(S14)。
依此方式，焊接周期TA在正極側(cè)和負(fù)極側(cè)交替重復(fù)，并且當(dāng)達(dá)到焊接時(shí)間TG的結(jié)束時(shí)間時(shí)，焊接控制操作完成(步驟S10)。由于在此實(shí)施例中，焊接時(shí)間Tg被定義為表示焊接周期TA乘以偶數(shù)的循環(huán)次數(shù)，焊接電流供給在某一時(shí)刻結(jié)束，在此時(shí)刻，用于對(duì)焊接時(shí)間進(jìn)行設(shè)定的計(jì)數(shù)器已經(jīng)計(jì)數(shù)到一預(yù)設(shè)的值。
應(yīng)當(dāng)理解，在如圖4A和4B所示的焊接周期包括較多數(shù)目的焊接周期的情況下，在電流供給開始之后，電流I1(IW)或焊接能量在預(yù)定數(shù)目(例如5)的焊接周期TA1至TA5期間以一上升斜率增加；而在之后的焊接周期TA5,TA6等期間，電流保持為某一值(常數(shù)值)。
在本實(shí)施例的電阻焊控制裝置中，依此方式，逆變器14在奇數(shù)的焊接周期TA1、TA3、TA5等期間在正側(cè)供給電流，允許電流I1(IW)正向流動(dòng)；而逆變器14在偶數(shù)的焊接周期TA2、TA4、TA6等期間在負(fù)側(cè)供給電流，允許電流I1(IW)負(fù)向流動(dòng)。在每一焊接周期TA之內(nèi)，在電流供給剛一開始之后在相關(guān)極性側(cè)的開關(guān)件16和20(或18或22)就持續(xù)保持在ON狀態(tài)，電流I1(IW)很快增加到一預(yù)定的設(shè)定電流值IF，之后，切換到反饋脈沖寬度控制，以提供對(duì)那些開關(guān)件16和18(18和22)的高頻開關(guān)控制，允許電流I1(IW)的流動(dòng)與設(shè)定電流值IC一致。
根據(jù)上述的電流建立控制，有可能縮窄電阻發(fā)熱或焊接能量隨極性切換的中斷(降低)，以提高熱產(chǎn)生效率和縮短焊接時(shí)間，確保較高的焊接質(zhì)量。
而且，在此實(shí)施例中，在從一個(gè)焊接周期TAi切換到下一個(gè)焊接周期TA(i+1)時(shí)，逆變器14的切換操作在焊接周期TAi結(jié)束就停止，以監(jiān)視電流I1(IW)下降，從而電流I1(IW)剛一達(dá)到預(yù)定的監(jiān)視值IK就開始下一次焊接周期TA(i+1)。
利用這種焊接開始(啟始)控制，焊接能量隨極性切換的中斷(降低)可變得盡可能窄，同時(shí)避免開關(guān)件16至22的任何可能的短路擊穿，以便進(jìn)一步促進(jìn)發(fā)熱效率的改進(jìn)和焊接時(shí)間的縮短，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步改進(jìn)焊接質(zhì)量。
在焊接時(shí)間包括較大數(shù)目的焊接周期的情況下，特別是如圖4A和4B所示，極性切換和電流建立重復(fù)很多次，從而根據(jù)本發(fā)明中斷時(shí)間減少的效果非常明顯，使得有可能改進(jìn)焊接電流的發(fā)熱效率，以縮短上升時(shí)間TU，從而取得總體焊接時(shí)間TG的顯著減少。
盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是本發(fā)明并不希望受到上述實(shí)施例的限制，而是還可以在這些技術(shù)構(gòu)思的范圍內(nèi)作出各種各樣的變型和修改。
例如，在上述實(shí)施例的電流建立控制時(shí)，ON信號(hào)F(ON)完全保持在高電平，從而逆變器14在正極側(cè)或負(fù)極側(cè)持續(xù)保持在ON狀態(tài)。但是可替代地，如圖3中的虛線所示，此ON信號(hào)F(ON)可以在中間過(guò)程暫時(shí)切換到低電平，以暫時(shí)停止逆變器14，因?yàn)镺N狀態(tài)保持為基本上連續(xù)的方式，從而可以獲得與上述相同的建立特性。
另外，根據(jù)上述實(shí)施例，通過(guò)檢測(cè)在最近焊接周期中的電流降低到在焊接開始控制中的預(yù)定監(jiān)視值IK的時(shí)間，可以在最佳時(shí)間開始下一次焊接周期的電流供給。盡管優(yōu)選采用這種焊接開始控制方法，但另一種焊接開始控制方法也是可行的，即，下一次焊接周期的電流供給開始于最近的焊接周期結(jié)束時(shí)間tE之后并已過(guò)去某一停止周期的時(shí)刻。
盡管在前述實(shí)施例中在構(gòu)成焊接時(shí)間的多個(gè)焊接周期中，奇數(shù)的周期處在正側(cè)而偶數(shù)的周期處在負(fù)側(cè)，但是也可以反過(guò)來(lái)將奇數(shù)的周期放在負(fù)側(cè)而偶數(shù)的周期放在正側(cè)。另外，焊接時(shí)間可以由時(shí)間(秒)定義以替代整數(shù)乘以焊接周期。也可以根據(jù)需要在中途將所需的(例如最后的)焊接周期停下來(lái)，或者分別定義各個(gè)焊接周期為不同的長(zhǎng)度，或者對(duì)其進(jìn)行可變的控制。
盡管在上述實(shí)施例中是將三相市電頻率的交流電轉(zhuǎn)換成直流電并送至開關(guān)機(jī)構(gòu)14，但是也可將具有市電頻率的單相交流電轉(zhuǎn)換成直流電流。逆變器14的電路結(jié)構(gòu)也是僅為舉例而作出的，其可以有各種變型結(jié)構(gòu)。另外，電流傳感器34在此實(shí)施例中系設(shè)置在初級(jí)電路上，但也可以將其設(shè)置在次級(jí)電路上。
上述實(shí)施例采取在每一焊接周期實(shí)行用于恒定電流控制的脈寬控制。然而，也可以采用電流尖峰值(極限)控制方法，在每一逆變器頻率循環(huán)中檢測(cè)初級(jí)或次級(jí)側(cè)電流的瞬時(shí)值或波形，當(dāng)電流瞬時(shí)值達(dá)到一預(yù)定的尖峰值(極限值)的時(shí)刻，逆變器切斷。
本發(fā)明的電阻焊控制裝置允許將焊接周期和焊接時(shí)間設(shè)定為任何值，其也可以用于焊接很小的零件等，對(duì)此僅需一個(gè)正側(cè)焊接周期加上僅一個(gè)負(fù)側(cè)焊接周期即可。
本發(fā)明不限于上述實(shí)施例。在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以作出各種修改。
權(quán)利要求
1．一種電阻焊控制裝置，其用于通過(guò)一焊接變壓器的次級(jí)電壓實(shí)現(xiàn)對(duì)待焊材料的電阻焊，其免于對(duì)所述次級(jí)電壓整流而通過(guò)一焊接電極提供給所述待焊材料，所述裝置包括一整流電路，用于將市電頻率的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?；一逆變器，其輸入端電連接至所述整流電器的輸出端，而其輸出端電連接至所述焊接變壓器的初級(jí)側(cè)的端子；焊接次序控制裝置，用于控制所述逆變器以這樣的方式工作在每一次電阻焊中，構(gòu)成焊接時(shí)間的多個(gè)焊接周期之中，在奇數(shù)焊接周期的電流供給是以第一極進(jìn)行的，而在偶數(shù)焊接周期的電流供給是以與所述第一極相反極性的第二極進(jìn)行的；電流檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)所述焊接變壓器初級(jí)或次級(jí)側(cè)的電流，以發(fā)出代表所述檢測(cè)到的電流值的一電流檢測(cè)信號(hào)；電流建立控制裝置，用于通過(guò)所述逆變器建立所述電流，在每一所述焊接周期中電流供給開始之后，該電流以基本上持續(xù)的方式保持在所述第一極或所述第二極，直至所述電流檢測(cè)信號(hào)達(dá)到一預(yù)定的設(shè)定電流值；以及開關(guān)控制裝置，用于在所述電流達(dá)到所述設(shè)定電流值之后以一預(yù)定的高頻對(duì)所述第一極或所述第二極連續(xù)提供一開關(guān)控制，直到電流供給結(jié)束。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻焊控制裝置，其中，所述焊接次序控制裝置包括電流監(jiān)視裝置，在每一焊接周期結(jié)束后根據(jù)來(lái)自所述電流檢測(cè)裝置的電流檢測(cè)信號(hào)監(jiān)視所述電流，所述電流監(jiān)視裝置檢測(cè)所述電流達(dá)到一預(yù)定監(jiān)視值的時(shí)間；以及焊接開始控制裝置，用于響應(yīng)于由所述電流監(jiān)視裝置檢測(cè)到的所述時(shí)間開始下一次所述的焊接周期。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻焊控制裝置，其中，所述電流建立控制裝置包括電流設(shè)定裝置，用于為每個(gè)焊接周期分別限定所述設(shè)定電流值。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻焊控制裝置，其中，所述電流建立控制裝置包括電流設(shè)定裝置，用于以如下方式為每一焊接周期限定所述設(shè)定電流值在初始的預(yù)定數(shù)的所述焊接周期中，所述設(shè)定電流值逐漸增大，而在后續(xù)的所述焊接周期中，所述的設(shè)定電流值保持恒定。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻焊控制裝置，其中，所述開關(guān)控制裝置包括電流測(cè)量裝置，用于根據(jù)來(lái)自所述電流檢測(cè)裝置的一電流檢測(cè)信號(hào)，計(jì)算電流測(cè)量值，該電流測(cè)量值表示對(duì)每一開關(guān)周期所述電流的有效值或平均值；以及脈沖寬度控制裝置，用于將來(lái)自所述電流測(cè)量裝置的所述電流測(cè)量值與一用來(lái)恒定電流控制的設(shè)定電流值比較，以響應(yīng)于所述比較誤差確定在下一次開關(guān)周期中來(lái)自所述逆變器的輸出脈沖的脈寬。
全文摘要
當(dāng)每一次焊接周期開始時(shí),控制器將例如高電平導(dǎo)通信號(hào)(on)饋送至逆變器的具有相應(yīng)極性的開關(guān)元件,使開關(guān)元件繼續(xù)工作并保持,這使得電流流動(dòng)并以較大的梯度在焊接變壓器的初級(jí)和次極線圈側(cè)上升。當(dāng)來(lái)自傳感器的電流檢測(cè)信號(hào)I
文檔編號(hào)B23K11/25GK1234307SQ99104729
公開日1999年11月10日 申請(qǐng)日期1999年4月2日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月2日
發(fā)明者城地敞 申請(qǐng)人:宮地技術(shù)株式會(huì)社