專利名稱：電阻焊接方法及實(shí)現(xiàn)該方法的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用由初級(jí)交流電壓產(chǎn)生并通過脈寬調(diào)制受控以周期性半波脈動(dòng)(尤其是交流)的焊接電流進(jìn)行電阻焊接的方法。
本發(fā)明還涉及用于實(shí)現(xiàn)該方法的裝置，它具有一個(gè)靜態(tài)變頻器，所述靜態(tài)變頻器具有一個(gè)直流中間級(jí)電路以及一個(gè)用作輸出級(jí)的斬波器，該斬波器產(chǎn)生初級(jí)交流電壓并將它傳送到次級(jí)電路連接到電阻焊接機(jī)的焊接電極的焊接變壓器。
這種方法和裝置可從EP-A2-0 260 963獲知，下文將作更詳細(xì)的討論。
在用于縱向電阻縫焊保存罐或類似物之本體的搭接邊緣的一種已知縫焊裝置(EP-A1-0 261 328)中，將三相電源交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，直流電壓被平滑和轉(zhuǎn)換為有交變極性的脈沖電壓。該脈沖電壓施加于縫焊裝置的焊接電極。脈沖電壓的頻率是這樣選擇的，即所得到的焊接電流是連續(xù)的，為此在每種情況下由脈沖電壓的矩形半波之一產(chǎn)生的各個(gè)點(diǎn)焊熔核或焊點(diǎn)彼此搭接。由于焊接電流半波各自是由脈沖電壓的半波產(chǎn)生的，焊接電流的波形取決于脈沖電壓半波的持續(xù)時(shí)間。當(dāng)調(diào)節(jié)焊接電流時(shí)，如果該脈沖持續(xù)時(shí)間在半波期間內(nèi)發(fā)生變化，這導(dǎo)致焊接電流波形上相當(dāng)大的變化，這種變化必定認(rèn)為是缺點(diǎn)。假若焊接電流形式不取決于機(jī)器參數(shù)，因而不由機(jī)器參數(shù)所決定，但可以為了使焊接結(jié)果最佳而對(duì)焊接電流進(jìn)行預(yù)選，則會(huì)相當(dāng)有利。
而且，在已知的縫焊裝置中，控制每焊點(diǎn)電流的焊接電流調(diào)節(jié)器在各種情況下以先前焊點(diǎn)的已測(cè)定值工作。調(diào)節(jié)器的反應(yīng)時(shí)間(也由調(diào)節(jié)器控制的校正裝置確定)因此較長(zhǎng)(對(duì)于500Hz焊接頻率，反應(yīng)時(shí)間達(dá)1ms)。因此，調(diào)節(jié)器不能校正焊接參數(shù)的快速變化(例如，污染的金屬板表面)。為了改進(jìn)這種已知縫焊裝置的調(diào)節(jié)能力，因而要求縮短調(diào)節(jié)器的反應(yīng)時(shí)間。為此，轉(zhuǎn)換頻率可以設(shè)想增加某一個(gè)因子。但是，結(jié)果焊接電流的頻率因此也增加該因子。由于縫焊裝置的強(qiáng)電感性負(fù)載的結(jié)果，因?yàn)樽杩古c頻率成正比地增長(zhǎng)，焊接電壓減小一個(gè)因子，該因子等于開關(guān)頻率所增加的因子的倒數(shù)。為對(duì)這進(jìn)行補(bǔ)償，已知縫焊裝置的變頻器及焊接變壓器的電壓和功率必須增加與轉(zhuǎn)換頻率所增加的相同因子。此外，不會(huì)再滿足焊接頻率應(yīng)與焊接速度保持在一定比值上的要求。在該已知縫焊裝置中，由于調(diào)節(jié)器反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，焊接參數(shù)、比如例如焊點(diǎn)的接觸電阻(焊接材料的表面質(zhì)量)、焊接材料的材料性質(zhì)等不能足夠快地加以考慮，也沒有可能使焊接電流波形適應(yīng)不同的焊接條件，例如滿足處理不同材料的要求。
前述EP-A2-0 260 963提出利用高頻電流源，以便使利用較小焊接變壓器成為可能。由于這對(duì)必要的晶閘管相位控制帶來問題，通過在相位控制期間的一個(gè)半波內(nèi)使用事先已根據(jù)以前半波的測(cè)定值計(jì)算的預(yù)計(jì)算值進(jìn)行焊接電流的前饋或正向控制。從該公布文件得知的裝置也不是在所有工作狀態(tài)下都能令人滿意地工作，因?yàn)楹附与娏髟诤更c(diǎn)照樣僅接通和斷開一次。由于此處調(diào)節(jié)器在各種情況下也是以先前焊點(diǎn)的測(cè)定值操作，調(diào)節(jié)器的反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)。如果在脈寬調(diào)制期間脈沖寬度改變，焊接電流波形也改變，由于這一原因焊接電流不適于特殊材料或特殊工作狀態(tài)。
況且，為兩個(gè)已知裝置所共有的是，僅將焊接電流的二次平均值作為其實(shí)際值來測(cè)量，因此僅能夠控制焊接電流的這種平均值。由于這個(gè)原因，將焊接電流的恒定平均值預(yù)置為標(biāo)稱值。
無級(jí)控制正弦交流電流幅值的裝置已從CH-A5-668842得以了解。在交流電流的各半波的可變部分上，可將可控電路元件從阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)移到傳輸狀態(tài)。無疑，從而提供一種用電子學(xué)方法可控可調(diào)的變壓器，這種變壓器實(shí)際上是沒有延時(shí)的，但此處影響焊接電流的可能性也限制于每半波一個(gè)轉(zhuǎn)換過程。為此，在這種情況下也不可能獲得更快的調(diào)節(jié)時(shí)間。
DE-C2-30 05 083描述了制造縱向縫焊圓形物體的方法，其中為了獲得連續(xù)不間斷的焊縫，焊接電流的幾乎為矩形的一個(gè)半波的持續(xù)時(shí)間適合于傳輸焊接電極輥之間的物體所用的時(shí)間，為此焊接操作期間所需的能量可通過將高頻電流分量疊加在焊接電流上而直接進(jìn)行控制。通過疊加高頻電流分量而調(diào)節(jié)的可能性不僅對(duì)于調(diào)節(jié)范圍而且對(duì)調(diào)節(jié)時(shí)間自然是受到限制的。
最后，例如由Soudronic出版物“電阻焊接”MDI 00188D，第9和第10頁可知，專家熟悉借助于相移控制來改變焊接電流強(qiáng)度。遺憾的是，在各種情況下焊接電流波形也改變。如果在變化的負(fù)載條件下焊接電流保持不變，上述情況同樣適用，因?yàn)樵趦煞N情況下相移角度均須改變。而且，焊接變壓器初級(jí)交流電壓的相移控制產(chǎn)生中斷的焊接電流，這同樣是有害的。
本發(fā)明的目的是提供用于實(shí)現(xiàn)前述類型的過程的方法和裝置，由此可容易地使焊接電流波形適合于處理不同材料的需要。而且，旨在使該方法和裝置適宜于焊接電流的快速調(diào)節(jié)，直至保證調(diào)節(jié)。
源于前述類型的方法，按照本發(fā)明來解決問題，其中初級(jí)交流電壓在脈寬調(diào)制期間各半波以斬波頻率進(jìn)行斬波，該頻率是焊接電壓頻率的倍數(shù)，以便產(chǎn)生確定的焊接電流波形。
源于前述類型的裝置，按照本發(fā)明利用控制裝置進(jìn)一步解決該問題，借助于該控制裝置可控制斬波器對(duì)初級(jí)交流電壓的多次斬波。
因此，雖然在以上提出的現(xiàn)有技術(shù)中，在脈寬調(diào)制期間的各半波上初級(jí)交流電壓僅被斬波一次，但是按照本發(fā)明，可對(duì)初始交流電壓斬波n次，其中n＞1。如果按最佳方式實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，可獲得短的調(diào)節(jié)時(shí)間，因?yàn)榭稍诿堪氩▽?shí)現(xiàn)焊接電流的若干標(biāo)稱-實(shí)際值比較并因此可在脈寬調(diào)制過程中重復(fù)地影響占空系數(shù)。由于斬波頻率相應(yīng)地是焊接電流頻率的倍數(shù)，在各焊點(diǎn)過程獲得快速調(diào)節(jié)。這使得調(diào)節(jié)器能夠校正焊接參數(shù)的快速變化(例如，從污染的金屬板表面)。對(duì)初級(jí)交流電壓進(jìn)行斬波形成的脈沖的形式在各半波上近似為矩形。占空系數(shù)、即脈沖寬度/脈沖間隔可在寬的范圍內(nèi)變化。由此可直接影響初級(jí)交流電壓的平均值，且可按要求預(yù)設(shè)并由此可變地形成電流波形，這在現(xiàn)有技術(shù)中是不可能的。如以上所說明的，在那里它被系統(tǒng)所影響(例如，在相移控制期間)或被確定。盡管以上闡述的現(xiàn)有技術(shù)中的斬波頻率或者被確實(shí)(例如在相移控制期間)，或至多等于焊接頻率，但在按照本發(fā)明方法和裝置中它是焊接頻率的倍數(shù)。然而通過簡(jiǎn)單控制斬波無需調(diào)節(jié)也能產(chǎn)生簡(jiǎn)單選擇所要求的焊接電流波形的優(yōu)點(diǎn)。盡管調(diào)節(jié)仍為最佳。
在一個(gè)最佳裝置中，存儲(chǔ)器至少含有焊接電流曲線每半波的n個(gè)標(biāo)稱值，在焊接電流的調(diào)節(jié)期間這n個(gè)標(biāo)稱值與每半波確定的n個(gè)電流實(shí)際值中的每個(gè)進(jìn)行比較，以便獲得在脈寬調(diào)制期間能夠影響占空系數(shù)的設(shè)定值。
因此該方法和裝置具有下列優(yōu)點(diǎn)，尤其對(duì)于最佳的具體實(shí)施例而言焊接頻率是可變的，斬波頻率是焊接頻率的可選倍數(shù);
電流波形是可以預(yù)選的，因而是可變的，并且基本上不被焊接電流調(diào)節(jié)過程中占空系數(shù)的修正所改變;
如果工作期間不要保持預(yù)選的焊接電流波形，則通過調(diào)節(jié)程序、即通過對(duì)占空系數(shù)的影響相應(yīng)地校正電流波形;
保存在存儲(chǔ)器中的焊接電流波形可按要求選擇，即以矩形、正弦或梯形形式，例如具有傾斜脈沖頂部的梯形或帶駝峰或凹谷的梯形(取決于一個(gè)焊點(diǎn)內(nèi)需要的熱能平衡，一個(gè)焊點(diǎn)內(nèi)的加熱相及冷卻相能控制得越好，焊接操作即可控制得越好，以致以前認(rèn)為不可焊接的材料、比如例如鍍鉻部件現(xiàn)在借助于本發(fā)明也可進(jìn)行焊接);
調(diào)節(jié)器的反應(yīng)時(shí)間明顯比現(xiàn)有技術(shù)中更短，因?yàn)樵谝粋€(gè)半波內(nèi)焊接發(fā)生n次，并在各種情況下均對(duì)電流進(jìn)行調(diào)節(jié)。
用按照本發(fā)明選擇成對(duì)應(yīng)于焊接頻率倍數(shù)的高斬波頻率來獲得這些優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的有益設(shè)計(jì)構(gòu)成所附權(quán)利要求書的主題。
在根據(jù)本發(fā)明的一種設(shè)計(jì)中，將斬波頻率選擇為焊接電流頻率的20倍，例如，產(chǎn)生500Hz的焊接頻率，10KHz的斬波頻率。固定地預(yù)選該斬波頻率然后保持其不變。在焊接電流的調(diào)節(jié)期間僅僅改變占空系數(shù)。在根據(jù)本發(fā)明上述設(shè)計(jì)的實(shí)例中，對(duì)初級(jí)交流電壓的每半波斬波10次。
在借助于標(biāo)稱值表預(yù)選焊接電流形式的本發(fā)明另一設(shè)計(jì)方案中，以可選擇的標(biāo)稱值表記下各焊接電波形。因此，例如，為正弦電流波形存儲(chǔ)一個(gè)標(biāo)稱值表，為矩形電流波形以及梯形電流波形等也各存儲(chǔ)一個(gè)標(biāo)稱值表。
在變頻器的斬波器包含用晶體管作為電路元件且續(xù)流二極管并聯(lián)于晶體管的電橋電路的本發(fā)明再一設(shè)計(jì)中，可最容易地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的調(diào)節(jié)方法，因?yàn)橛糜谧鳛殡娐吩木w管具有特別短的開關(guān)時(shí)間。
在本發(fā)明的又一些設(shè)計(jì)方案中，可在存儲(chǔ)器中獲得可通過輸入端選擇的各要求的焊接電流波形的標(biāo)稱值表;或者通過，可調(diào)焊接頻率輸入可在存儲(chǔ)器的各標(biāo)稱值表中為各焊接頻率(fs)選擇子表;或者在存儲(chǔ)器中可獲得各焊接頻率的對(duì)應(yīng)于所要求的焊接電流波形的標(biāo)稱值表。特定子表或標(biāo)稱值表適用于各焊接電流波形和/或頻率。因此，較低焊接頻率比起較高焊接頻率每半波可獲得更多標(biāo)稱值。
在本發(fā)明的其它一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，調(diào)節(jié)器包含PID調(diào)節(jié)電路，該P(yáng)ID調(diào)節(jié)電路配備有前饋回路，對(duì)表中的各電流標(biāo)稱值存儲(chǔ)著向后續(xù)電流標(biāo)稱值的變化值，并將其提供給PIP調(diào)節(jié)電路的輸出作為前饋值?？梢詷O其充分地利用調(diào)節(jié)器的短反應(yīng)時(shí)間，因?yàn)殡娏鳂?biāo)稱值及相鄰電流標(biāo)稱值之間的相應(yīng)變化能夠預(yù)先方便地算出并存儲(chǔ)在表中。最好將焊接電流曲線的一次導(dǎo)數(shù)存儲(chǔ)作為相鄰電流標(biāo)稱值之間的變化量。這給它帶來如下優(yōu)點(diǎn)，調(diào)節(jié)可預(yù)先出現(xiàn)，即可從開始就基本上避免調(diào)節(jié)過程中的過調(diào)，因?yàn)楦鶕?jù)存儲(chǔ)的變化量事先就知道下一電流標(biāo)稱值位于何處。
在本發(fā)明的另外一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，一個(gè)乘法器連接于存儲(chǔ)器，該乘法器用能通過調(diào)節(jié)器的可調(diào)電流標(biāo)稱值輸入端輸入的選擇因子乘以表的標(biāo)稱值;該乘法器還有另外的輸入端，通過這些另外輸入端可以手動(dòng)或由疊加的焊接機(jī)控制系統(tǒng)來輸入其它因子?？梢院?jiǎn)單的方式即通過用表的已存儲(chǔ)標(biāo)稱值乘以可按要求饋給的相應(yīng)因子來獲得焊接電流的所要求幅值。
本發(fā)明還涉及用以周期半波脈動(dòng)的電流尤其是交變焊接電流進(jìn)行電阻焊接的方法。至今，這種焊接用正弦電流的已經(jīng)出現(xiàn)。在白鐵皮焊接中，對(duì)非常薄的金屬板和/或很輕微鍍錫的金屬板的焊接日益出現(xiàn)問題。特別是在罐(白鐵皮容器)的焊接中，這些金屬板可能帶來其生產(chǎn)技術(shù)難于控制的問題。該方法也應(yīng)用于未涂錫的黑鋼板，特別是鍍層金屬薄板，更具體地說即鍍鉻金屬薄板的焊接。至今，已濃度用正弦焊接電流的不同焊接電流幅值和焊接電流頻率來克服這些問題，但結(jié)果一直不能令人滿意。
因此，作為本發(fā)明基礎(chǔ)的問題是要使薄和/或輕微鍍錫的金屬薄板及其它金屬薄板的焊接成為可能。在非常窄的容許帶寬內(nèi)，特別要使焊接期間的能量供應(yīng)成為可能，以便避免濺射(太高的能量供應(yīng))或搭接縫隙(太低的能量供應(yīng))。
按照本發(fā)明，這可用前面所述的、其中的焊接電流不同于正弦形的方法來達(dá)到。
因?yàn)楹附与娏鞯母鱾€(gè)半波可具有任何形狀，對(duì)最佳焊接的焊接部位的確實(shí)必需的能量供應(yīng)是可能的。通過電流的變化過程，為了在焊接部位形成所需要的電阻而對(duì)焊接部位的必要加熱和冷卻可得到很好地控制，至今這一直是不可能的。
下面參見附圖更為詳細(xì)地描述本發(fā)明的典型實(shí)施例。


圖1示出具有用于調(diào)節(jié)焊接電流的本發(fā)明裝置的電阻縫焊機(jī)的電路圖，圖2示出本發(fā)明裝置在虛線Ⅱ-Ⅱ以上所示的部分的更詳細(xì)的電路圖，圖3示出如圖1中方塊所示的調(diào)節(jié)器的詳圖，圖4示出脈寬調(diào)制的焊接變壓器初級(jí)交流電壓以及出現(xiàn)的正弦焊接電流的第一實(shí)例，圖5示出以不同于圖4的方式斬波的脈寬調(diào)制的初級(jí)交流電壓的第二實(shí)例，圖6示出產(chǎn)生梯形焊接電流用的脈寬調(diào)制的初級(jí)交流電壓的第三實(shí)例，圖7a-7c示出具有傾斜的脈沖的頂部的預(yù)選梯形焊接電流的各種演變，圖8a-8c示出脈沖頂部有一個(gè)或多個(gè)駝峰的可預(yù)選梯形焊接電流的各種實(shí)例，圖9a-9c1示出脈沖頂部有一個(gè)或多個(gè)駝峰的可預(yù)選梯形焊接電流的各種實(shí)例，圖10示出可預(yù)選的三角形焊接電流的實(shí)例，圖11示出可獲得要求的焊接電流波形的電阻縫焊機(jī)的電路圖，
圖12示出圖11中線Ⅱ-Ⅱ之上所示調(diào)節(jié)器的更詳細(xì)的圖示，圖13示出如圖11中方塊所示的調(diào)節(jié)器的詳細(xì)圖示，圖14至40示出各種最佳電流波形。
圖1示出用于縱向縫焊輥狀焊接電極10和12之間未示出之圓形罐體的電阻縫焊機(jī)的簡(jiǎn)化電路圖。該電阻縫焊機(jī)具有一個(gè)靜態(tài)變頻器14，靜態(tài)變頻器14由線路L1-L3表示的電源供電，以及具有一個(gè)通過常規(guī)直流中間級(jí)電路14C連接到設(shè)計(jì)作為斬波器的輸出級(jí)14b的輸入級(jí)14a。輸出級(jí)14b連接到焊接電流變壓器16的初級(jí)電路，將初級(jí)交流電壓Up輸送至初級(jí)電路。焊接變壓器16的次級(jí)電路連接到焊接電極10和12。
按照?qǐng)D2中的擴(kuò)展電路圖，靜態(tài)變頻器14的輸入級(jí)14a具有一個(gè)三相整流器，其同時(shí)構(gòu)成直流中間級(jí)電路14c的輸入，直流中間級(jí)電路14c一般是已知的，因?yàn)樗鼘?duì)本發(fā)明各種情況而言是不重要的，故無需進(jìn)行詳細(xì)描述。如圖2所示，變頻器14(圖1)的輸出級(jí)14b中的斬波器包含以晶體管T1-T4作為開關(guān)元件且續(xù)流二極管F1-F4與這些晶體管并聯(lián)的電橋電路。四個(gè)選通驅(qū)動(dòng)器以圖2所示方式連接到晶體管和續(xù)流二極管，并由調(diào)節(jié)器18(圖1)通過線路15加以控制。在焊接變壓器16的初級(jí)電路中設(shè)置有一個(gè)檢測(cè)流入焊接變壓器16初級(jí)電路的電流的實(shí)際值的電流互感器20。
如已經(jīng)指出的，甚至用產(chǎn)生所要求電流波形的所需占空系數(shù)的簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)就能夠獲得本發(fā)明的重要優(yōu)越性。但是由于本發(fā)明首次真正使快速調(diào)節(jié)成可能，以下將參照調(diào)節(jié)來進(jìn)行說明。
按照?qǐng)D1的電路圖，來自電流互感器20的電流實(shí)際值通過A/D轉(zhuǎn)換器22傳輸?shù)皆O(shè)計(jì)為過程計(jì)算機(jī)的調(diào)節(jié)器18的輸入端。在調(diào)節(jié)器18上，可通過電位器24和26設(shè)定焊接電流的標(biāo)稱值Isoll或焊接頻率fs。在電位器24和26上建立的模擬電壓通過A/D轉(zhuǎn)換器25或27施加于過程計(jì)算機(jī)。另外可將焊接電流源值IF通過標(biāo)志為“手動(dòng)”的輸入端或通過焊接機(jī)控制系統(tǒng)19饋入調(diào)節(jié)器18。所述值與標(biāo)稱焊接電流Isoll結(jié)合以便允許例如罐體上的電流為非恒定。這樣，準(zhǔn)確地知曉各時(shí)刻被焊罐體位置的焊接機(jī)控制系統(tǒng)19也因此能夠改變?cè)O(shè)定的標(biāo)稱值Isoll，從而在罐體各點(diǎn)發(fā)生的焊接具有適當(dāng)?shù)暮附与娏鞣?。調(diào)節(jié)器18通過焊接電流的標(biāo)稱-實(shí)際值比較而確定設(shè)定值，它通過A/D轉(zhuǎn)換器28和線路15將該設(shè)定值輸送給變頻器14(圖1)的輸出級(jí)14b中的選通驅(qū)動(dòng)器(圖2)。該設(shè)定值影響輸出級(jí)14b中的斬波器對(duì)來自直流中間級(jí)電路14c的各半波中平滑直流電壓進(jìn)行斬波所形成的矩形脈件的占空系數(shù)，以便借此通過初級(jí)交流電壓以受影響的占空系數(shù)的脈寬調(diào)制調(diào)節(jié)焊接電流，如以下參照?qǐng)D3更為詳細(xì)描述的。
在圖4-6中示出了通過將平滑的直流電壓斬波成矩形脈沖而產(chǎn)生初級(jí)交流電壓的各種方式。在圖4實(shí)例中，平滑的直流電壓被斬波成極性從半波到半波改變的矩形脈沖，從而產(chǎn)生平均來說(in the mean)為正弦初級(jí)交流電壓UP和基本上為正弦形式的焊接電流I。
同樣的方法應(yīng)用于圖5的實(shí)例，將平滑的直流電壓斬波成等高的矩形脈沖，該高度在各種情況下等于平均來說為正弦波的初級(jí)交流電壓之峰值的兩倍。
在按照?qǐng)D6的實(shí)例中，根據(jù)與圖4相同的原理但以產(chǎn)生梯形焊接電流I的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)平滑的直流電壓的斬波。
圖3更詳細(xì)地示出了調(diào)節(jié)器18。如以上已指出的，將調(diào)節(jié)器18設(shè)計(jì)為過程計(jì)算機(jī)，圖3中僅示出了為本發(fā)明所必需的部分并在下文中加以描述。它包含PID調(diào)節(jié)電路50以及存儲(chǔ)器形式的焊接電流參考元件52，存儲(chǔ)器52含有各斬波間隔的對(duì)應(yīng)于焊接電流波形、用于各斬波間隔內(nèi)所確定的各電流實(shí)際值進(jìn)行比較的電流標(biāo)稱值。對(duì)于各焊接電流波形(正弦波、三角波、梯形波等)，存儲(chǔ)器52包含可通過輸入端WTab選擇的標(biāo)稱值表。存儲(chǔ)器52的一個(gè)輸出端連接到乘法器54的一個(gè)輸入端。乘法器54的輸出端連接到求和點(diǎn)56。求和點(diǎn)56將從乘法器54接收的輸入信號(hào)與電流實(shí)際值結(jié)合。通過標(biāo)稱-實(shí)際值比較形成的求和點(diǎn)56的輸出信號(hào)施加于PID調(diào)節(jié)電路50的輸入端。
PID調(diào)節(jié)電路50在其輸出端將設(shè)定信號(hào)傳輸給求和點(diǎn)58的一個(gè)輸入端。存儲(chǔ)器52的另一輸出端通過前饋或正向驅(qū)動(dòng)回路60連接到求和點(diǎn)58的另一輸入端。通過前饋回路，存儲(chǔ)器把從傳輸給乘法器54的實(shí)際電流標(biāo)稱值到下一標(biāo)稱值的變化值、即在實(shí)際電流標(biāo)稱值的焊接電流曲線在下一電流標(biāo)稱值方向上的一階導(dǎo)數(shù)dI/dt或增量傳輸給求和點(diǎn)58。將該方向數(shù)據(jù)與PID調(diào)節(jié)電路50的輸出信號(hào)互相結(jié)合，因此求和點(diǎn)58的輸出信號(hào)構(gòu)成一設(shè)定信號(hào)，用該信號(hào)可以正確的方向及比例設(shè)定焊接電流，從而在調(diào)節(jié)電流的過程中不存在過調(diào)。
在與各焊接電流波形配合的標(biāo)稱值表內(nèi)，有特別可對(duì)各焊接頻率fs選擇的子表，這在下面進(jìn)一步作更為詳細(xì)的描述。將通過輸入信號(hào)WTab選擇的電流曲線的標(biāo)稱值以及它的一階導(dǎo)數(shù)存儲(chǔ)在各標(biāo)稱值表中。對(duì)于各測(cè)量和斬波間隔，來自該表的相應(yīng)標(biāo)稱值在乘法器54中與所要求的電流幅值相乘，然后作為標(biāo)稱值饋送給求和點(diǎn)56。所要求的電流幅值作為信號(hào)Isoll通過A/D轉(zhuǎn)換器25饋入乘法器54并在其中與來自存儲(chǔ)器52的電流標(biāo)稱值相乘。所要求的電流幅值Isoll還可通過“手動(dòng)”輸入或由焊接機(jī)控制系統(tǒng)19(圖1)交替地或輔助地予以影響，例如，以便在一個(gè)焊接點(diǎn)內(nèi)給焊接電流I某一確定的變化過程，從而在初級(jí)交流電壓的一個(gè)半波之內(nèi)，例如越來越傾斜脈沖頂部，如圖7a-7c所示，或者給它提供更多或更少的駝峰或凹谷，如圖8a-8c或9a-9c所示。
如前所述，對(duì)應(yīng)每種電流波形存儲(chǔ)器52包含一個(gè)標(biāo)稱值表，在所示的示范實(shí)施例中為四個(gè)標(biāo)稱值表。在各表中，以預(yù)先選定的若干電流標(biāo)稱值存儲(chǔ)所要求的焊接電流波形。在本實(shí)例中，每個(gè)焊接電流周期存儲(chǔ)256個(gè)標(biāo)稱值。利用500Hz的焊接頻率和10KHz的斬波頻率，每半波分別可獲得100μs的10個(gè)斬波或轉(zhuǎn)換間隔。因此焊接電流每半波可被斬波10次，亦即接通并斷開10次。在256個(gè)可獲得的焊接電流標(biāo)稱值中，每周期因此可選出20個(gè)焊接電流標(biāo)稱值，亦就是說，每半波10個(gè)標(biāo)稱值，并用于調(diào)節(jié)器18中的標(biāo)稱-實(shí)際值比較。如果焊接頻率僅達(dá)到50Hz，那么焊接電流每周期可選出200個(gè)標(biāo)稱值，因此每半波為100個(gè)標(biāo)稱值。根據(jù)所選焊接頻率fs，通過A/D轉(zhuǎn)換器27選擇對(duì)應(yīng)于焊接電流波形的標(biāo)稱值表中的適宜子表。
在標(biāo)稱值表中還存儲(chǔ)從一個(gè)焊接電流標(biāo)稱值到下一電流標(biāo)稱值的變化量，即，256個(gè)預(yù)置焊接電流標(biāo)稱值序列中的dI/dt值。如果用35與40Hz之間的焊接頻率工作，則利用標(biāo)稱-實(shí)際值比較中的所有256個(gè)點(diǎn)。然而，通常使用的是500Hz的焊接頻率，因此在標(biāo)稱-實(shí)際值比較中焊接電流每周期僅用到20個(gè)焊點(diǎn)。因此，如果不用含有256個(gè)標(biāo)稱值的標(biāo)稱值表，而是選擇超過fs的更高焊接頻率的子表，計(jì)算機(jī)就自動(dòng)地使變化量適應(yīng)它，使得該變化量對(duì)應(yīng)于焊接電流標(biāo)稱值之間所選的分級(jí)。另一可能性是并非從開頭即用每焊接電流周期256個(gè)點(diǎn)來預(yù)置標(biāo)稱值表隨后用較少焊接電流標(biāo)稱值選擇子表，而是預(yù)先計(jì)算這些子表，并使它們可與從標(biāo)稱值到標(biāo)稱值的變化量一起選作存儲(chǔ)器52中的標(biāo)稱值表。
存儲(chǔ)器52傳輸?shù)臉?biāo)稱電流值精確對(duì)應(yīng)于所要求的焊接電流形式，但仍不對(duì)應(yīng)于所要求的幅值。如所說明的，借助于可通過上述另三個(gè)輸入端饋入乘法器54的獨(dú)立因子來選定所要求的幅值。
調(diào)節(jié)過程操作如下參照上面引用的實(shí)例，假定以500Hz的焊接頻率fs和10KHz的斬波頻率工作。焊接電流I為正弦波形并以圖4所示方式通過初級(jí)交流電壓U的脈寬調(diào)制獲得。標(biāo)稱值表在焊接電流I的每半波包含10個(gè)標(biāo)稱值。以10KHz對(duì)直流中間級(jí)電路14c傳輸?shù)钠交绷麟妷哼M(jìn)行斬波，由此產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于電流標(biāo)稱值的焊接電流曲線。從電流互感器20測(cè)定焊接電流實(shí)際值的測(cè)量頻率等于斬波頻率。因此對(duì)于各焊接電流標(biāo)稱值測(cè)出焊接電流實(shí)際值。在每一標(biāo)稱-實(shí)際值的比較中，確定所測(cè)得的實(shí)際值是否等于標(biāo)稱值表中所存在的焊接電流標(biāo)稱值。如果情況非如此，求和點(diǎn)56和PID調(diào)節(jié)電路50傳輸誤差信號(hào)，由該信號(hào)以上述方式借助于前饋信號(hào)形成對(duì)應(yīng)占空系數(shù)的設(shè)定信號(hào)。利用該設(shè)定信號(hào)以下述方式對(duì)占空系數(shù)施加影響，即在初級(jí)交流電壓的脈寬調(diào)制期間脈沖持續(xù)時(shí)間與脈沖間隔之間的比值以消除焊接電流實(shí)際值與焊接電流標(biāo)稱值之間差異的方式予以修正。
因此，在焊接電流的一個(gè)半波內(nèi)，即在一個(gè)焊點(diǎn)內(nèi)能以極其短的調(diào)節(jié)時(shí)間來調(diào)節(jié)焊接電流。該調(diào)節(jié)方法的另一特殊優(yōu)點(diǎn)是可另外以標(biāo)稱值表的形式來存儲(chǔ)各所要求的電流波形并按需要加以選擇?？稍谝欢ㄏ拗苾?nèi)任意選擇焊接電流波形，該限制實(shí)際上僅由機(jī)器所設(shè)定(例如，若存在焊接電流曲線的最大可能增幅，由于存在各種物理因素等不能超過該增幅)。
在上部與下部焊接輥(如同這里所示出的焊接電極10和12)之間的罐體的所謂完全正弦焊接中，焊接輥與金屬板之間總接觸長(zhǎng)度上的加熱距離劃分為六個(gè)相，這些相是由60米/分鐘的焊接速度和500Hz的焊接頻率以及3mm的總接觸長(zhǎng)度造成的，并產(chǎn)生三個(gè)半波，這些相被分為三個(gè)冷期和三個(gè)熱期(見“Soudronic”公司期刊，第一年出版物第一號(hào)，1985年6月，第3頁)。焊接輥之間各焊點(diǎn)的產(chǎn)生因此包括加熱與冷卻之間的三次交替作用。按照本發(fā)明的調(diào)節(jié)方法允許對(duì)一個(gè)焊點(diǎn)內(nèi)加熱和冷卻相的最優(yōu)控制。圖7-9示出為此目的的適當(dāng)焊接電流形式。因此本發(fā)明適應(yīng)不同材料的焊接情況。至今一直僅可利用濺射焊接的金屬板現(xiàn)在可以用無電流峰值的平頂焊接電流脈沖進(jìn)行良好的焊接。
圖14示出最初焊接電流在各半波中正弦增長(zhǎng)，而在達(dá)到正弦波峰之前下降并再次增長(zhǎng)然后下降到零交叉的電流變化過程。對(duì)于本發(fā)明的這一具體實(shí)施例而言，對(duì)焊點(diǎn)成形熱(無流體相)獲得非常有效的有目的影響。在滾縫焊中有可能例如以500Hz的焊接頻率、3700A的焊接電流以及60米/分鐘的焊接速度工作，甚至對(duì)通常難于進(jìn)行控制的金屬板品質(zhì)也具有非常良好的結(jié)果。
圖15和16示出在半波中央存在焊接電流的反復(fù)下降的其它最佳電流波形;圖15從零交叉起初始作正弦增長(zhǎng);圖16則朝著處在高于兩個(gè)后續(xù)峰值位置的第一幅峰作線性增長(zhǎng)。對(duì)于這些電流波形，可用低焊接頻率獲得最大焊接速度，這防止焊接設(shè)備過熱并產(chǎn)生小的能量損耗。例如，對(duì)輥縫焊可指定頻率250Hz、電流3780A、速度60米/分鐘。
圖17示出在各種情況下各半波的中間具有緩慢下降的電流變化過程的最佳電流波形。依據(jù)金屬板的質(zhì)量用該過程可獲得較大焊接范圍(在粘合與濺射極限之間)。
圖18示出電流的三角波變化過程。此處，尤其可獲得在有非常規(guī)鍍層(非鍍錫)的金屬板焊接中的優(yōu)點(diǎn)。
圖19示出對(duì)被焊接材料進(jìn)行較慢能量供應(yīng)的類似電流波形。
圖20至28示出各種情況下在半波內(nèi)某些時(shí)間保持焊接電流恒定的電流波形。在具體焊接情況下，這產(chǎn)生對(duì)焊接區(qū)尤為良好的能量供應(yīng)。
圖29、30和31示出半波期間焊接電流或多或少慢慢下降的變化過程。
圖32至39示出各種情況下通過將電流減小為零值使半波期間能量供應(yīng)顯著減少、或者在半波期間使電流短時(shí)間發(fā)生倒相的電流波形。
圖40示出具有幾個(gè)恒定部分的電流波形，其中第一恒定部分具有比后續(xù)恒定部分大的振幅。
所示出的電流波形和另外的電流波形可用以下描述的裝置產(chǎn)生。圖11示出用于縱向縫焊輥狀焊接電極10和12之間未示出的圓形罐體的電阻縫焊機(jī)的簡(jiǎn)化電路圖。該電阻縫焊機(jī)含有一個(gè)具有由線路L1-L3表示的電源供電的輸入級(jí)14a的靜態(tài)變頻器14，所述輸入級(jí)通過常規(guī)直流中間級(jí)電路14c連接到設(shè)計(jì)為斬波器的輸出級(jí)14b。輸出級(jí)14b連接到焊接電流變壓器16的初級(jí)電路，將初級(jí)交流電壓Up傳輸給該電路，焊接變壓器16的次級(jí)電路連接到焊接電極10和12。
按照?qǐng)D12所示的擴(kuò)展電路圖，靜態(tài)變頻器14的輸入級(jí)14a有一個(gè)三相整流器，其同時(shí)構(gòu)成直流中間級(jí)電路14c的輸入，直流中間級(jí)電路14c一般是公知的，因?yàn)樗鼘?duì)本發(fā)明各種情況而言不重要故無需進(jìn)行詳細(xì)描述。如圖12所示，變頻器14(圖11)的輸出級(jí)14b中的斬波器包含以晶體管T1-T4作為電路元件且續(xù)流二極管F1-F4與這些晶體管并聯(lián)的電橋電路。四個(gè)選通驅(qū)動(dòng)器以圖12所示方式連接到晶體管和續(xù)流二極管，并由調(diào)節(jié)器18(圖11)通過線路15加以控制。在焊接變壓器16的初級(jí)電路中設(shè)置有一個(gè)檢測(cè)焊接變壓器16初級(jí)電路中電流實(shí)際值的電流互感器20。
按照?qǐng)D11中的電路圖，來自電流互感器20的電流實(shí)際值通過A/D轉(zhuǎn)換器22傳輸?shù)皆O(shè)計(jì)為過程計(jì)算機(jī)的調(diào)節(jié)器18的輸入端。在調(diào)節(jié)器18上，可通過電位器24和26設(shè)定焊接電流的標(biāo)稱值Isoll或焊接頻率fs。在電位器24和26上建立的模擬電壓通過A/D轉(zhuǎn)換器25或27施加于過程計(jì)算機(jī)。另外可將焊接電流源值IF通過標(biāo)志為“手動(dòng)”的輸入端或通過焊接機(jī)控制系統(tǒng)19饋入調(diào)節(jié)器18。該值與標(biāo)稱焊接電流Isoll結(jié)合以便允許例如在一個(gè)罐體上的電流為非恒定。這樣，知曉各個(gè)時(shí)刻被焊罐體位置的焊接機(jī)控制系統(tǒng)19也因此能夠改變?cè)O(shè)定的標(biāo)稱值Isoll，從而在罐體各點(diǎn)發(fā)生的焊接具有適當(dāng)?shù)暮附与娏鞣怠Ｕ{(diào)節(jié)器18通過焊接電流的標(biāo)稱-實(shí)際值比較確定設(shè)定值，它通過A/D轉(zhuǎn)換器28和線路15將該設(shè)定值輸送給變頻器14(圖11)的輸出級(jí)146中的選通驅(qū)動(dòng)器(圖12)。該設(shè)定值影響輸出級(jí)14b中的斬波器對(duì)來自直流中間級(jí)電路14c的各半波中平滑直流斬波形成的矩形脈件的占空系數(shù)，以便借此通過初級(jí)交流電壓以受影響的占空系數(shù)的脈寬調(diào)制來調(diào)節(jié)焊接電流，如以下參照?qǐng)D13更為詳細(xì)描述的。
在圖14-30中示出了通過將平滑的直流電壓斬波成矩形脈沖而產(chǎn)生初級(jí)交流電壓的各種方式。
圖13更詳細(xì)地示出了調(diào)節(jié)器18。如以上已指出的，將該調(diào)節(jié)器18設(shè)計(jì)為過程計(jì)算機(jī)，圖3中僅示出了為本發(fā)明所必需的部分并在下文中加以描述。它包含PID調(diào)節(jié)電路50以及存儲(chǔ)器形式的焊接電流參考元件52，存儲(chǔ)器52含有各斬波間隔的對(duì)應(yīng)于焊接電流波形、用于與各斬波間隔內(nèi)所確定的各電流實(shí)際值進(jìn)行比較的電流標(biāo)稱值。對(duì)于各焊接電流波形(正弦波、三角波、梯形波等)，存儲(chǔ)器52包含可通過輸入端WTab選擇的標(biāo)稱值表。存儲(chǔ)器52的一個(gè)輸出端連接到乘法器54的一個(gè)輸入端。乘法器54的輸出端連接到求和點(diǎn)56。求和點(diǎn)56將從乘法器54接收的輸入信號(hào)與電流實(shí)際值相互結(jié)合。通過標(biāo)稱-實(shí)際值比較形成的求和點(diǎn)56的輸出信號(hào)施加于PID調(diào)節(jié)電路50的輸入端。
PID調(diào)節(jié)電路50在其輸出端將設(shè)定信號(hào)傳輸給求和點(diǎn)58的一個(gè)輸入端。存儲(chǔ)器52的另一輸出端通過前饋或正向驅(qū)動(dòng)回路60連接到求和點(diǎn)58的另一輸入端。通過前饋回路，存儲(chǔ)器將傳輸給乘法器54的從實(shí)際電流標(biāo)稱值到下一標(biāo)稱值的變化量、即在實(shí)際電流標(biāo)稱值的焊接電流曲線在下一電流標(biāo)稱值方向上的一階導(dǎo)數(shù)dI/dt或增量傳輸給求和點(diǎn)58。將該方向數(shù)據(jù)與PID調(diào)節(jié)電路50的輸出信號(hào)互相結(jié)合，因此求和點(diǎn)58的輸出信號(hào)表示一設(shè)定信號(hào)，用該信號(hào)可沿正確的方向及比例設(shè)定焊接電流，從而在調(diào)節(jié)電流的過程中不存在過調(diào)。
在與各焊接電流波形相配合的標(biāo)稱值表內(nèi)，特別可對(duì)各焊接頻率fs選擇另一子表，這在下面作更為詳細(xì)的描述。將通過輸入信號(hào)WTab選擇的電流曲線的標(biāo)稱值以及它的一階導(dǎo)數(shù)存儲(chǔ)在各標(biāo)稱值表中。對(duì)于各測(cè)量和斬波間隔，來自該表的相應(yīng)標(biāo)稱值在乘法器54中與所要求的電流幅值相乘，然后作為標(biāo)稱值饋送給求和點(diǎn)56。所要求的電流幅值作為信號(hào)Isoll通過A/D轉(zhuǎn)換器25傳輸給乘法器54并在其中與來自存儲(chǔ)器52的電流標(biāo)稱值相乘。所要求的電流幅值Isoll還可通過“手動(dòng)”輸入或由焊接機(jī)控制系統(tǒng)19(圖11)交替地或輔助地予以影響，例如，以便在一個(gè)焊接點(diǎn)內(nèi)給焊接電流I某一確定的變化過程，從而在初級(jí)交流電壓的一個(gè)半波之內(nèi)，例如越來越傾斜脈沖頂部，如圖7a-7c所示，或者給它提供更多或更少的駝峰或凹谷。
如前文已描出的，對(duì)應(yīng)每種電流波形存儲(chǔ)器52都包含一個(gè)標(biāo)稱值表，在所示出的示范實(shí)施例中為四個(gè)標(biāo)稱值表。通過預(yù)先選定的若干電流標(biāo)稱值在各表中存儲(chǔ)所要求的焊接電流波形。在本實(shí)例中，每個(gè)焊接電流周期存儲(chǔ)256個(gè)標(biāo)稱值。利用500Hz的焊接頻率和10KHz的斬波頻率，每半波可獲得各為100μs的10個(gè)斬波或轉(zhuǎn)換間隔。因此焊接電流每半波可被斬波10次，亦即接通并斷開10次。在256個(gè)可獲得的焊接電流標(biāo)稱值中，每周期因此可選出20個(gè)焊接電流標(biāo)稱值，亦就是說，每半波10個(gè)標(biāo)稱值，并用于調(diào)節(jié)器18中的標(biāo)稱一實(shí)際值比較。如果焊接頻率僅達(dá)到50Hz，那么每焊接電流周期可選出200個(gè)標(biāo)稱值，因此每半波為100個(gè)標(biāo)稱值。根據(jù)所選焊接頻率fs，通過A/D轉(zhuǎn)換器27選擇對(duì)應(yīng)于焊接電流波形的標(biāo)稱值表中的適當(dāng)子表。在標(biāo)稱值表中還存儲(chǔ)從一個(gè)焊接電流標(biāo)稱值到下一電流標(biāo)稱值的變化情況，即，256個(gè)預(yù)設(shè)焊接電流標(biāo)稱值序列中的dI/dt值。如果用35與40Hz之間的焊接頻率工作，則會(huì)利用標(biāo)稱-實(shí)際值比較中的所有256個(gè)點(diǎn)。
然而，通常使用的是500Hz的焊接頻率，因此在標(biāo)稱-實(shí)際值比較中每焊接電流周期僅用到20個(gè)焊點(diǎn)。因此，如果不用有256個(gè)標(biāo)稱值標(biāo)稱值表，而選擇超過fs的更高焊接頻率的子表，計(jì)算機(jī)就自動(dòng)地使該變化量適應(yīng)它，使得變化量對(duì)應(yīng)于焊接電流標(biāo)稱值之間所選的分級(jí)。另一可能性是并非從開頭即預(yù)設(shè)每焊接電流周期256個(gè)點(diǎn)的標(biāo)稱值表隨后選擇較少焊接電流標(biāo)稱值選擇子表，而是預(yù)先計(jì)算這些子表，并使它們可與從標(biāo)稱值到標(biāo)稱值的變化量一起選作存儲(chǔ)器52中的標(biāo)稱值表。存儲(chǔ)器52傳輸?shù)臉?biāo)稱電流值精確對(duì)應(yīng)于所要求的焊接電流波形，但仍不對(duì)應(yīng)于所要求的幅值。如所說明的，借助于可通過上述另三個(gè)輸入端饋入乘法器54的獨(dú)立因子來選定所要求的幅值。
調(diào)節(jié)過程操作如下參照上面引用的實(shí)例，假定以500Hz的焊接頻率fs和10KHz的斬波頻率工作。焊接電流I為正弦形并以圖14所示方式通過初級(jí)交流電壓U的脈寬調(diào)制獲得。標(biāo)稱值表在焊接電流I的每半波包含10個(gè)標(biāo)稱值。以10KHz對(duì)直流中間級(jí)電路14c傳輸?shù)钠交绷麟妷哼M(jìn)行斬波，由此產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于電流標(biāo)稱值的焊接電流曲線。由電流互感器20測(cè)定焊接電流實(shí)際值的測(cè)量頻率等于斬波頻率。因此為各焊接電流標(biāo)稱值測(cè)出焊接電流實(shí)際值。在每一標(biāo)稱-實(shí)際值的比較中，確定所測(cè)得的實(shí)際值是否等于標(biāo)稱值表中預(yù)設(shè)的焊接電流標(biāo)稱值。如果情況非如此，求和點(diǎn)56和PID調(diào)節(jié)電路50傳輸誤差信號(hào)，由該信號(hào)以上述方式借助于前饋信號(hào)形成對(duì)于該占空系數(shù)的設(shè)定信號(hào)。利用該設(shè)定信號(hào)以下述方式對(duì)占空系數(shù)施加影響，即在初級(jí)交流電壓的脈寬調(diào)制期間脈沖持寬度與脈沖間隔之間的比值以消除焊接電流實(shí)際值與焊接電流標(biāo)稱值之間差異的方式予以修正。
因此，在焊接電流的一個(gè)半波內(nèi)，即在一個(gè)焊點(diǎn)內(nèi)能以極其短的調(diào)節(jié)時(shí)間來重新調(diào)節(jié)焊接電流。該調(diào)節(jié)方法的另一特殊優(yōu)點(diǎn)是可另外以標(biāo)稱值表的形式來存儲(chǔ)各所要求的電流波形式按需要加以選擇?？稍谝欢ㄏ拗苾?nèi)任意選擇焊接電流波形，該限制實(shí)際上僅由機(jī)器所設(shè)定(例如，若存在焊接電流曲線的最大可能增幅，由于存在各種物理因素等不能超過該增幅)。
在上部與下部焊接輥(如同這里所示出的焊接電極10和12)之間的罐體的所謂完全正弦焊接中，焊接輥與金屬板之間總接觸長(zhǎng)度上的加熱距離劃分為六個(gè)相，這些相是由60米/分鐘的焊接速度和500Hz的焊接頻率以及3mm的總接觸長(zhǎng)度造成的，并產(chǎn)生三個(gè)半波，這些相被分為三個(gè)冷期和三個(gè)熱期(見“Soudronic”公司期刊，第一年出版物第一號(hào)，1985年6月，第3頁)。焊接輥之間各焊點(diǎn)的產(chǎn)生因此由加熱與冷卻之間的三次交替作用所構(gòu)成。按照本發(fā)明的調(diào)節(jié)方法允許對(duì)一個(gè)焊點(diǎn)的加熱和冷卻相的最優(yōu)控制。因此本發(fā)明可以適應(yīng)不同材料的焊接情況。至今一直僅可利用濺射焊接的金屬板現(xiàn)在可以用無電流峰值的平頂焊接電流脈沖進(jìn)行良好的焊接。
權(quán)利要求
1.利用由初級(jí)交流電壓產(chǎn)生并通過脈寬調(diào)制加以控制的以周期性半波脈動(dòng)尤其是交流的焊接電流進(jìn)行電阻焊接的方法，其特征在于在各半波內(nèi)以斬波頻率對(duì)脈寬調(diào)制過程中的初級(jí)交流電壓進(jìn)行斬波，所述斬波頻率是焊接電流頻率的倍數(shù)，以產(chǎn)生特定的焊接電流波形。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于選擇斬波頻率為焊接電流頻率的20倍。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于通過按照脈寬調(diào)制影響占空系數(shù)，根據(jù)標(biāo)稱-實(shí)際值比較在半波內(nèi)控制焊接電流。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于對(duì)初級(jí)交流電壓的各半波斬波n次，實(shí)現(xiàn)焊接電流的n次標(biāo)稱-實(shí)際值比較，以及對(duì)占空系數(shù)影響n次。
5.如權(quán)利要求1到4中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于可借助于標(biāo)稱值表預(yù)選焊接電流的波形。
6.用于實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至5中任何一項(xiàng)所述的方法的裝置，該裝置含有一個(gè)靜態(tài)變頻器(14)，所述靜態(tài)變頻器具有一個(gè)直流中間級(jí)電路(14c)以及一個(gè)用作輸出級(jí)的斬波器(14b)，該斬波器產(chǎn)生初級(jí)交流電壓(Up)并將Up傳送到次級(jí)電路連接到電阻焊接機(jī)之焊接電極(10和12)的焊接變壓器(16)，其特征在于含有一個(gè)控制裝置，借助于該控制裝置可控制斬波器對(duì)初級(jí)交流電壓各半波的多次斬波。
7.如權(quán)利要求6所述用于實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求3所述方法的裝置，其特征在于控制裝置具有一個(gè)調(diào)節(jié)器(18)，所述調(diào)節(jié)器(18)連接到變頻器(14)的斬波器(14b)，用于通過初級(jí)交流電壓的脈寬調(diào)制來控制焊接電流(I)，并具有一個(gè)焊接電流參考元件，調(diào)節(jié)器(18)的焊接電流參考元件是含有對(duì)應(yīng)于各斬波間隔的焊接電流波形、用于與每斬波間隔確定的各電流實(shí)際值進(jìn)行比較的電流標(biāo)稱值的存儲(chǔ)器(52)。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，變頻器(14)的斬波器(14b)包含用晶體管(T1-T4)作為電路元件、續(xù)流二極管(F1-F4)并聯(lián)于晶體管(T1-T4)的電橋電路。
9.如權(quán)利要求7或8所述的裝置，其特征在于可通過輸入端(WTab)選擇的各所要求的焊接電流波形的標(biāo)稱值表可在存儲(chǔ)器(52)中獲得。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于通過各焊接頻率(fs)的可調(diào)焊接頻率輸入可在存儲(chǔ)器(52)的各標(biāo)稱值表中選擇子表。
11.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于可在存儲(chǔ)器(52)中獲得各焊接頻率的對(duì)應(yīng)于所要求的焊接電流波形的標(biāo)稱值表。
12.如權(quán)利要求9至11中任何一項(xiàng)所述的裝置，其中調(diào)節(jié)器(18)含有PID調(diào)節(jié)電路(50)，該P(yáng)ID調(diào)節(jié)電路配備有前饋回路，其特征在于對(duì)于表中的各電流標(biāo)稱值，存儲(chǔ)有向后續(xù)電流標(biāo)稱值的變化值，并將該變化值提供給PID調(diào)節(jié)電路(50)的輸出作為前饋值。
13.如權(quán)利要求7至12中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于一個(gè)乘法器(54)連接于存儲(chǔ)器(52)，該乘法器用能通過調(diào)節(jié)器(18)的可調(diào)電流標(biāo)稱值輸入端(Isoll)輸入的選擇因子乘以所述表的標(biāo)稱值。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于乘法器(54)還有另外的輸入端，通過這些輸入端可以手動(dòng)或由疊加的焊接機(jī)控制系統(tǒng)(19)來輸入其它一些因子。
15.具有如權(quán)利要求6至14中之一所述的裝置的電阻焊接機(jī)。
16.利用以周期半波脈動(dòng)的電流尤其是交變焊接電流進(jìn)行電阻焊接的方法，其特征在于所述焊接電流與正弦波形有區(qū)別。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于零交點(diǎn)之后焊接電流一開始主要正弦地增長(zhǎng)，在達(dá)到正弦波峰值之前下降并再次增長(zhǎng)，然后主要正弦地下降到零交點(diǎn)。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于焊接電流在零交點(diǎn)之后最初主要正弦增長(zhǎng)，然后重復(fù)采取下降然后增長(zhǎng)的變化過程，然后主要正弦地下降到零交點(diǎn)。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于焊接電流遵循在主要正弦變化部分之間下降和增長(zhǎng)兩次的變化過程。
20.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于焊接電流變化過程首先陡峭增長(zhǎng)，然后緩慢下降，再后又陡峭地下降。
21.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于焊接電流總體上從零交點(diǎn)開始線性增長(zhǎng)，在半波的峰值區(qū)域內(nèi)再次重復(fù)地下降并增長(zhǎng)，隨后總體上線性下降至零交點(diǎn)。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于焊接電流變化過程在總體上為線性的部分之間下降和增長(zhǎng)兩次。
23.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于焊接電流遵循三角波變化過程。
24.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于焊接電流遵循梯形波變化過程。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于在較長(zhǎng)梯形變化過程的肩部之間出現(xiàn)另一種梯形電流變化。
26.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于在較長(zhǎng)梯形變化過程的肩部之間出現(xiàn)多種類似的梯形電流變化。
27.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于焊接電流最初總的以線性方式增長(zhǎng)，然后總的以線性方式下降并接著增長(zhǎng)，然后再次以線性方式下降。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于半波內(nèi)電流的下降主要發(fā)生在電流的零值。
29.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于半波內(nèi)電流的下降發(fā)生在電流的零值以下。
30.權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于半波內(nèi)電流的下降發(fā)生于直至零值。
31.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于半波內(nèi)電流的下降發(fā)生在電流的零值以下。
32.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于梯形電流變化具有比所述多個(gè)變化的隨后變化或各隨后變化的水平部分高的水平部分。
33.如權(quán)利要求16至32中之一所述的方法，其特征在于焊接頻率為500Hz或250Hz。
34.在接頭滾縫焊接中采用如權(quán)利要求16至33中之一所述方法。
35.在點(diǎn)焊中采用如權(quán)利要求16至33中之一所述方法。
36.在金屬板坯焊(sheet-metal blank welding)中采用如權(quán)利要求16至33中之一所述方法。
全文摘要
利用由初級(jí)交流電壓產(chǎn)生并通過脈寬調(diào)制受控的、以半波脈動(dòng)尤其是交流的焊接電流進(jìn)行電阻焊接的方法，在各半波內(nèi)以斬波頻率對(duì)脈寬調(diào)制過程中的初級(jí)交流電壓斬波，斬波頻率是焊接電流頻率的倍數(shù)，以產(chǎn)生特定的焊接電流波形。實(shí)現(xiàn)該方法的裝置具有一個(gè)靜態(tài)變頻器，所述靜態(tài)變頻器具有一個(gè)直流中間級(jí)電路以及一個(gè)用作輸出級(jí)的斬波器，該斬波器產(chǎn)生初級(jí)交流電壓并將它傳送到次級(jí)電路連接到電阻焊接機(jī)的焊接電極的焊接變壓器。
文檔編號(hào)B23K11/24GK1071359SQ92101508
公開日1993年4月28日 申請(qǐng)日期1992年3月6日 優(yōu)先權(quán)日1991年3月6日
發(fā)明者H·許曼, W·蘇特, H·韋伯 申請(qǐng)人:埃爾帕特朗尼股份公司