專利名稱：纏繞墊片專用點焊機的自動焊接控制裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種纏繞墊片專用點焊機的自動焊接控制裝置及其控制方法，屬于電子儀器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
纏繞墊片的生產(chǎn)需要使用點焊機，其專用點焊機的結(jié)構(gòu)一般由控制器、固態(tài)繼電器(或可控硅)、焊接變壓器和點焊鉗四個主要部分組成。其焊接過程分為四個步驟一、預(yù)壓，將點焊鉗的電極壓緊纏繞墊片的外邊緣并加預(yù)壓力的過程，時間大于0.1秒即可；二、通電焊接，在點焊鉗的電極與纏繞墊片的接觸處產(chǎn)生局部電阻熱形成溶核的過程，時間約為0.02至0.2秒；三、維持，切斷電源，維持點焊鉗壓力，直到溶核凝固，形成焊點的壓力維持過程，時間為0.2秒以上；四、完成，松開點焊鉗，完成一個焊點的焊接。
纏繞墊片的點焊控制過程與汽車生產(chǎn)中的點焊不同，汽車用點焊鉗是安裝在機械手上的，其“預(yù)壓”動作是由控制器下達(dá)“預(yù)壓”指令，通過氣缸動作實現(xiàn)的，“通電焊接”動作可在預(yù)壓指令下達(dá)后延時一段時間后開始執(zhí)行；而纏繞墊片的點焊中其“預(yù)壓”過程是由人工操縱的，由墊片生產(chǎn)工人手持點焊鉗與纏繞墊片的鋼帶壓實接觸后，才能通電焊接，而是否可靠實施了“預(yù)壓”，不易檢測。目前常用的控制方法是由人工控制，在生產(chǎn)工人手持點焊鉗與纏繞墊片的鋼帶壓實接觸后通過腳踏開關(guān)控制點焊機實施“通電焊接”動作。其缺點是延時時間不易控制好，如在點焊鉗未與纏繞墊片的鋼帶壓實接觸時就踩下腳踏開關(guān)實施“通電焊接”，就會在點焊鉗與纏繞墊片間產(chǎn)生拉弧，損壞纏繞墊片與點焊鉗；過遲踩下腳踏開關(guān)影響墊片生產(chǎn)效率。
目前尚無“預(yù)壓”后不用人工操作而能自動開始“通電焊接”動作的纏繞墊片專用點焊機自動焊接控制方法的公開報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種用于纏繞墊片專用點焊機自動焊接控制方法，當(dāng)要點焊時，生產(chǎn)工人手拿點焊鉗按要求進(jìn)行“預(yù)壓”操作后經(jīng)過短暫延時即自動開始“通電焊接”動作。其原理是通過檢測點焊鉗是否與纏繞墊片接觸來控制“通電焊接”動作。原理如下本發(fā)明的技術(shù)解決方案纏繞墊片專用點焊機的自動焊接控制裝置，其結(jié)構(gòu)是低頻信號發(fā)生器的輸出端接限流器的輸入端，限流器的輸出端同時接焊接變壓器的次級和高通濾波及限幅器的輸入端，高通濾波及限幅器的輸出端接整流濾波器的輸入端，整流濾波器的輸出端接延時器的輸入端，延時器的輸出端接比較器的第一輸入端，比較器的第二輸入端接閥值設(shè)定，比較器的輸出端接微分器的輸入端，微分器的輸出端接定時器的觸發(fā)輸入端，定時器的輸出端接過零觸發(fā)固態(tài)繼電器的輸入端，過零觸發(fā)固態(tài)繼電器的輸出端接焊接變壓器的初級。
纏繞墊片專用點焊機的自動焊接控制方法，其特征是用一個低頻信號發(fā)生器，產(chǎn)生適當(dāng)頻率的低頻信號，通過限流器后加在焊接變壓器的次級，并在焊接變壓器的次級建立起一個接觸狀態(tài)指示電壓，在接觸狀態(tài)指示電壓正常時點焊機的控制器不作點焊動作，每當(dāng)檢測到接觸狀態(tài)指示電壓為零時即在經(jīng)短暫延時后作一次點焊動作，在接觸狀態(tài)指示電壓持續(xù)為零期間不再進(jìn)行第二次及以上的點焊動作，只有接觸狀態(tài)指示電壓恢復(fù)正常后再次為零時才作一次點焊動作，實現(xiàn)點焊機的自動焊接控制。
用一個低頻信號發(fā)生器產(chǎn)生一個頻率遠(yuǎn)高于50Hz的低頻信號，通過限流器后加在焊接變壓器的次級，在焊接變壓器的次級上會建立起一個工作電壓，因為此電壓的大小取決于點焊鉗與纏繞墊片是否接觸，故將此電壓稱為接觸狀態(tài)指示電壓，此電壓具有如下特點1、在“預(yù)壓”之前，因固態(tài)繼電器處于關(guān)斷狀態(tài)、點焊鉗也沒有接觸纏繞墊片，焊接變壓器的初、次級負(fù)載均相當(dāng)于開路，焊接變壓器的次級具有較大的感抗，接觸狀態(tài)指示電壓值取決于低頻信號發(fā)生器的輸出電壓和低頻信號發(fā)生器的內(nèi)阻、限流電阻及焊接變壓器的次級感抗之間的分壓關(guān)系，為一個固定值；也沒有經(jīng)焊接變壓器初級耦合過來的交流電源電壓；2、在“預(yù)壓”期間，因點焊鉗與纏繞墊片的鋼帶壓實接觸，其接觸電阻近似為零，而使接觸狀態(tài)指示電壓為零；3、在“通電焊接”期間，接觸狀態(tài)指示電壓為焊接變壓器次級輸出的50Hz焊接電壓；4、在“維持”期間，因點焊鉗仍與纏繞墊片的鋼帶壓實接觸，固態(tài)繼電器處于關(guān)斷狀態(tài)，接觸狀態(tài)指示電壓仍為零；5、在“完成”以后，與在“預(yù)壓”之前相同。
即一旦點焊鉗與纏繞墊片的鋼帶壓實接觸，接觸狀態(tài)指示電壓即為零；一旦點焊鉗離開纏繞墊片的鋼帶，接觸狀態(tài)指示電壓即為一個低頻的固定值；“通電焊接”期間為50Hz的焊接電壓。根據(jù)檢測接觸狀態(tài)指示電壓的大小變化就可知道點焊鉗是否與纏繞墊片接觸，是否已實施“預(yù)壓”動作，并決定是否開始點焊動作。
本發(fā)明的優(yōu)點具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、動作可靠、操作便捷、可提高纏繞墊片生產(chǎn)效率等優(yōu)點。


附圖1是纏繞墊片專用點焊機的自動焊接控制裝置的原理框圖。
附圖2是本發(fā)明的實施例電路圖；圖中的ZDQ是低頻信號發(fā)生器；XLQ是限流器；GTXF是高通濾波及限幅器；ZLRB是整流濾波器；YSQ是延時器；BJQ是比較器；FZ是閥值設(shè)定；WFQ是微分器；DSQ是定時器；SSR是過零觸發(fā)固態(tài)繼電器；B是焊接變壓器；DHQ是點焊鉗；u是接觸狀態(tài)指示電壓。
具體實施例方式
對照附圖1，纏繞墊片專用點焊機的自動焊接控制裝置，其結(jié)構(gòu)是低頻信號發(fā)生器ZDQ的輸出端接限流器XLQ的輸入端，限流器XLQ的輸出端同時接焊接變壓器B的次級和高通濾波及限幅器GTXF的輸入端，高通濾波及限幅器GTXF的輸出端接整流濾波器ZLRB的輸入端，整流濾波器ZLRB的輸出端接延時器YSQ的輸入端，延時器YSQ的輸出端接比較器BJQ的第一輸入端，比較器BJQ的第二輸入端接閥值設(shè)定FZ，比較器BJQ的輸出端接微分器WFQ的輸入端，微分器WFQ的輸出端接定時器DSQ的觸發(fā)輸入端，定時器DSQ的輸出端接過零觸發(fā)固態(tài)繼電器SSR的輸入端，過零觸發(fā)固態(tài)繼電器SSR的輸出端接焊接變壓器B的初級。
纏繞墊片專用點焊機的自動焊接控制方法，用一個低頻信號發(fā)生器ZDQ，產(chǎn)生適當(dāng)頻率的低頻信號，通過限流器XLQ后加在焊接變壓器B的次級，并在焊接變壓器B的次級建立起一個接觸狀態(tài)指示電壓u。因低頻信號發(fā)生器ZDQ所產(chǎn)生的信號頻率遠(yuǎn)高于50Hz，此時在焊接變壓器B的初級未通電(固態(tài)繼電器SSR未導(dǎo)通)、次級開路(“預(yù)壓”以前及“完成”之后)的情況下焊接變壓器B的次級具有較大的感抗，雖然經(jīng)過限流器XLQ，但仍能在焊接變壓器B的次級上會建立起一較大的接觸狀態(tài)指示電壓u，即接觸狀態(tài)指示電壓u值較大；經(jīng)高通濾波及限幅器GTXF及整流濾波器ZLRB后得到較大的直流電壓，此電壓高于比較器BJQ的閥值FZ，比較器BJQ輸出高電平，定時器DSQ不被觸發(fā)，輸出為低電平，過零觸發(fā)固態(tài)繼電器SSR不導(dǎo)通，點焊機不作點焊動作。
在開始“預(yù)壓”時，因點焊鉗DHQ與纏繞墊片的鋼帶壓實接觸，其接觸電阻近似為零，而使接觸狀態(tài)指示電壓u立即為零，由于整流濾波器ZLRB中包含濾波電容，使得整流濾波后的直流電壓不能立即為零，經(jīng)過一段時間的放電，在此電壓低于比較器BJQ的閥值FZ時，比較器BJQ輸出低電平，經(jīng)微分器WFQ的作用后輸出一個低電平脈沖，觸發(fā)定時器DSQ進(jìn)入延時過程，定時器DSQ立即輸出高電平，使過零觸發(fā)固態(tài)繼電器SSR在下一個交流電源過零時導(dǎo)通，點焊機進(jìn)入“通電焊接”過程，焊接變壓器B通電，其次級輸出低電壓大電流，在點焊鉗DHQ的電極與纏繞墊片的接觸處產(chǎn)生局部電阻熱形成溶核將纏繞墊片的二層鋼帶焊接在一起；當(dāng)定時器DSQ達(dá)到設(shè)定的時間(約為0.02至0.2秒)后，定時器DSQ的輸出恢復(fù)為低電平，過零觸發(fā)固態(tài)繼電器SSR被關(guān)斷，“通電焊接”動作結(jié)束，再經(jīng)過短暫的“維持”階段，維持點焊鉗DHQ的壓力，直到溶核凝固、成焊點后(時間約為0.2秒以上)即完成一個焊點的焊接。
在“通電焊接”期間，接觸狀態(tài)指示電壓u為焊接變壓器B次級輸出的50Hz焊接電壓，約為6V左右，由于此時的頻率遠(yuǎn)低于低頻信號發(fā)生器的工作頻率，在高通濾波及限幅器的作用下，只能使整流濾波器ZLRB中濾波電容上的直流電壓有微小上升，無法達(dá)到高于比較器BJQ的閥值FZ，比較器YSQ不改變工作狀態(tài)，仍輸出低電平，而微分器只在比較器BJQ的輸出從高電平向低電平轉(zhuǎn)換的瞬間才能輸出一個低電平脈沖去觸發(fā)定時器DSQ進(jìn)入延時過程，而在比較器BJQ持續(xù)輸出低電平的期間是不能觸發(fā)定時器DSQ重新進(jìn)入延時過程的，故在“通電焊接”期間定時器DSQ只工作一個完整的延時過程，確保點焊機完成一個焊點的焊接。
在“維持”階段，點焊鉗仍與纏繞墊片接觸，接觸狀態(tài)指示電壓u仍為零，整流濾波器ZLRB中濾波電容上的電壓亦為零，比較器BJQ不改變工作狀態(tài)，仍輸出低電平，不能觸發(fā)定時器DSQ進(jìn)入延時過程，過零觸發(fā)固態(tài)繼電器SSR不導(dǎo)通，不會進(jìn)行點焊動作。
在完成一個焊點的焊接過程后，松開點焊鉗DHQ，接觸狀態(tài)指示電壓u恢復(fù)為正常值，進(jìn)入下一個點焊前的等待過程。
在“預(yù)壓”、“通電焊接”及“維持”階段，點焊鉗與纏繞墊片接觸時，對低頻信號發(fā)生器ZDQ來講相當(dāng)于所接負(fù)載短路，限流器XLQ的作用是限制流過的電流，保護(hù)低頻信號發(fā)生器ZDQ不被損壞。
高通濾波及限幅器GTXF的作用，其中高通濾波是為了讓低頻信號發(fā)生器所產(chǎn)生的信號通過、阻止50Hz焊接電壓的通過；因接觸狀態(tài)指示電壓u的值較小、而焊接電壓較高，限幅器的作用就是讓接觸狀態(tài)指示電壓u全幅值通過、限制過高的尖峰脈沖干擾電壓的通過。高通濾波及限幅器GTXF總的作用就是盡量降低“通電焊接”期間50Hz焊接電壓及尖峰脈沖干擾電壓對后續(xù)電路的干擾作用，確保點焊機只完成一個焊點的焊接。
實施例。
對照圖2，電路的電源電壓為12V。低頻信號發(fā)生器ZDQ由電阻R1、R2、電容C1、C2、C3、時基集成電路U1及二極管D1、D2組成，這是一個常見的低頻信號發(fā)生器電路，電阻R1為1KΩ、R2為15KΩ、電容C1為0.01uF、電容C2為0.1uF、電容C3為1uF、時基集成電路U1選用NE555N，二極管D1、D2均為1N4148，可輸出頻率為4.6KHz、電壓為5V、電流可達(dá)200mA的低頻信號；限流器XLQ實際上就是一個電阻R3，為51Ω，此時低頻信號發(fā)生器ZDQ的最大實際輸出電流約為100mA；以上信號加到焊接變壓器次級上，在點焊鉗未接觸纏繞墊片時可產(chǎn)生有效值約為1.5V的接觸狀態(tài)指示電壓u；高通濾波及限幅器GTXF由電容C4、電阻R4、R5及穩(wěn)壓二極管D3組成，其中電容C4、電阻R5構(gòu)成高通濾波電路，電容C4為0.1uF，R5為8.2KΩ，此高通濾波器的下限截止頻率約為200Hz，工作頻率為4.6KHz的接觸狀態(tài)指示電壓u可基本不受限制的通過，而50Hz的焊接電壓被大量衰減；電阻R4及穩(wěn)壓二極管D3組成限幅電路，電阻R4為2KΩ、穩(wěn)壓二極管D3的穩(wěn)定電壓為5V，有效值約為1.5V的接觸狀態(tài)指示電壓u可不受限制通過，而尖峰脈沖干擾電壓被限制通過；整流濾波器ZLRB由二極管D4、電容C5組成，將交流的接觸狀態(tài)指示電壓u轉(zhuǎn)換為直流電壓，二極管D4為1N4148，電容C5為10uF的電解電容，有效值約為1.5V的接觸狀態(tài)指示電壓經(jīng)整流濾波后在電容C5上得到約為1V的直流電壓；電容C5還與電阻R6組成延時器YSQ，當(dāng)開始“預(yù)壓”時，接觸狀態(tài)指示電壓u立即為零，電容C5上的電壓通過電阻R6放電而逐漸降低，電阻R6為39KΩ，與電容C5組成的放電回路時間常數(shù)約為0.4秒；閥值設(shè)定FZ由電阻R7、R8組成，電阻R7為12KΩ、電阻R8為430Ω，可得到比較器所用的0.4V的閥值電壓；比較器BJQ由集成運算放大器U2、電阻R9、R10、R11、三極管Q1組成，電容C5接反相輸入端、閥值接同相輸入端，三極管Q1的作用是倒相用，當(dāng)電容C5上的電壓低于閥值時，運算放大器就輸出高電平，三極管Q1的集電極就輸出低電平，電阻R9為15KΩ，電阻R10、電阻R11均為10KΩ，三極管Q1可選用9013三極管；微分器WFQ由電容C6、電阻R12組成，其作用是將比較器輸出的高電平或低電平轉(zhuǎn)換成正、負(fù)脈沖，其負(fù)脈沖用于觸發(fā)后面的定時器，電容C6為0.22uF，電阻R12為24KΩ，該微分器的時間常數(shù)約為5.3ms；定時器DSQ由時基集成電路U3、電阻R13、R14、電容C7、C8、電位器W1組成，電位器W1用于調(diào)整“通電焊接”時間的長短，電阻R13為10KΩ、R14為1KΩ、電容C7為2uF、C8為0.1uF、電位器W1為100KΩ、時基集成電路U2選用NE555N，定時時間范圍為0.02～0.2S，由電位器W1調(diào)整確定，該定時器由時基集成電路U3的腳2得到低電平脈沖時觸發(fā)，在進(jìn)入延時階段后腳3輸出高電平，其余時間腳3輸出低電平；過零觸發(fā)固態(tài)繼電器SSR可選用JGJ19型200A/660VAC過零觸發(fā)型；焊接變壓器B及點焊鉗DHQ為本發(fā)明的控制對象。
低頻信號發(fā)生器ZDQ產(chǎn)生的4.6KHz、5V的低頻信號，經(jīng)過限流器XLQ加到焊接變壓器的次級上，在點焊鉗未接觸纏繞墊片時可產(chǎn)生有效值約為1.5V的接觸狀態(tài)指示電壓u，一旦點焊鉗與纏繞墊片的鋼帶壓實接觸，u即為0；工作頻率為4.6KHz的接觸狀態(tài)指示電壓u可基本不受限制的通過高通濾波及限幅器GTXF，而50Hz的焊接電壓被大量衰減，并且限制尖峰脈沖干擾電壓的通過，整流濾波器ZLRB將交流的接觸狀態(tài)指示電壓u轉(zhuǎn)換為直流電壓，在“預(yù)壓”以前，在點焊鉗未與纏繞墊片接觸，可在電容C5上得到約為1V的直流電壓，此電壓高于比較器BJQ 0.4V的閥值電壓，比較器BJQ輸出高電平，定時器DSQ不被觸發(fā)，輸出為低電平，過零觸發(fā)固態(tài)繼電器SSR不導(dǎo)通，點焊機不作點焊動作。當(dāng)開始“預(yù)壓”時，接觸狀態(tài)指示電壓u立即為零，電容C5上的電壓通過R6放電而逐漸降低，經(jīng)過約0.4秒的延時而小于比較器BJQ的0.4V閥值電壓時，集成運算放大產(chǎn)器U2就輸出高電平，三極管Q1的集電極就輸出低電平，經(jīng)微分器WFQ后得到一個其負(fù)脈沖用于觸發(fā)后面的定時器DSQ進(jìn)入延時狀態(tài)，定時器輸出高電平，使過零觸發(fā)固態(tài)繼電器SSR導(dǎo)通，焊接變壓器通電，其次級輸出低電壓大電流，在點焊鉗的電極與纏繞墊片的接觸處產(chǎn)生局部電阻熱形成溶核將纏繞墊片的二層鋼帶焊接在一起；當(dāng)定時器達(dá)到設(shè)定的時間(約為0.02至0.2秒)后，定時器的輸出恢復(fù)為低電平，過零觸發(fā)固態(tài)繼電器被關(guān)斷，“通電焊接”動作結(jié)束，再經(jīng)過短暫的“維持”階段，維持點焊鉗的壓力，直到溶核凝固、形成焊點后(時間約為0.2秒以上)即完成一個焊點的焊接。
權(quán)利要求
1.纏繞墊片專用點焊機的自動焊接控制裝置，其特征是低頻信號發(fā)生器的輸出端接限流器的輸入端，限流器的輸出端同時接焊接變壓器的次級和高通濾波及限幅器的輸入端，高通濾波及限幅器的輸出端接整流濾波器的輸入端，整流濾波器的輸出端接延時器的輸入端，延時器的輸出端接比較器的第一輸入端，比較器的第二輸入端接閥值設(shè)定，比較器的輸出端接微分器的輸入端，微分器的輸出端接定時器的觸發(fā)輸入端，定時器的輸出端接過零觸發(fā)固態(tài)繼電器的輸入端，過零觸發(fā)固態(tài)繼電器的輸出端接焊接變壓器的初級。
2.纏繞墊片專用點焊機的自動焊接控制方法，其特征是用一個低頻信號發(fā)生器，產(chǎn)生適當(dāng)頻率的低頻信號，通過限流器后加在焊接變壓器的次級，并在焊接變壓器的次級建立起一個接觸狀態(tài)指示電壓，在接觸狀態(tài)指示電壓正常時點焊機的控制器不作點焊動作，每當(dāng)檢測到接觸狀態(tài)指示電壓為零時即在經(jīng)短暫延時后作一次點焊動作，在接觸狀態(tài)指示電壓持續(xù)為零期間不再進(jìn)行第二次及以上的點焊動作，只有接觸狀態(tài)指示電壓恢復(fù)正常后再次為零時才作一次點焊動作，實現(xiàn)點焊機的自動焊接控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纏繞墊片專用點焊機的自動焊接控制裝置，其特征是高通濾波的下限截止頻率為200Hz。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纏繞墊片專用點焊機的自動焊接控制裝置，其特征是低頻信號發(fā)生器輸出頻率為4.6KHz、電壓為5V、電流可達(dá)200mA的低頻信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纏繞墊片專用點焊機的自動焊接控制裝置，其特征是整流濾波器由二極管D4、電容C5接成，電容C5還與電阻R6接成延時器。
全文摘要
本發(fā)明是自動焊接控制裝置及其控制方法，控制裝置的結(jié)構(gòu)是低頻信號發(fā)生器的輸出端接限流器，限流器的輸出端接焊接變壓器的次級和高通濾波及限幅器的輸入端，高通濾波及限幅器接整流濾波器，整流濾波器接延時器，延時器的輸出端接比較器的第一輸入端，比較器的第二輸入端接閥值設(shè)定，比較器的輸出端接微分器，微分器與定時器、過零觸發(fā)固態(tài)繼電器串接，過零觸發(fā)固態(tài)繼電器的輸出端接焊接變壓器的初級。用一個低頻信號發(fā)生器產(chǎn)生一個頻率遠(yuǎn)高于50Hz的低頻信號，通過限流器后加在焊接變壓器的次級，在焊接變壓器的次級上會建立起一個工作電壓，該取決于點焊鉗與纏繞墊片是否接觸，根據(jù)該電壓的大小決定是否開始點焊動作。優(yōu)點具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、動作可靠、操作便捷、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。
文檔編號B23K11/11GK1923423SQ20061009632
公開日2007年3月7日 申請日期2006年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月20日
發(fā)明者孫世榮 申請人:南京工業(yè)大學(xué)