专利名称：螺柱焊机电源控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种电容储能放电式螺柱焊机的电源控制装置。
电容储能式螺柱焊机在我国使用目前还不普遍，但在国外使用较多。国外有些该类焊机的电源控制装置较为简单，性能还不够理想。如日产“DI－700Z型”螺柱焊机。在其控制电路中仅具有设定控制电压充电控制功能。
为了改善电容储能式螺柱焊机的性能，本实用新型除具有设定电压充电控制电路外，还设有电容充电过压保护，放电控制电路，放电短路保护，状况指示电路等。
装置具体工作原理见附图1所示的原理方框图。
主回路由启动开关电路1，变压器2，晶闸管电路3，整流电路4，电容器组5，放电晶闸管电路6组成。6的输出即去接焊枪及焊接母材。Vι为交流输入电源。控制回路中有基准电压源7，过压保护电路8，设定电压充电控制电路9，状况指示电路10，放电控制电路11，电源电路12组成。W为设定电压调整电路，主回路还能接成如图2的型式，仅是晶闸管电路3接在整流电路4后的直流侧，而不是如图1所示，接在整流电路4前的交流侧。但其控制方式也是相同的。图1中3所用的晶闸管是双向的，图2中3所用的晶闸管是单向。
各电路工作过程如下所述启动前，电容器组5无电压，过压保护电路8允许启动开关电路1工作，当按下启动开关电路1的启动按钮(图中未画)，变压器2接电，这时电容器组5上电压与基准电压源7的电压进入设定电压充电控制电路9中的电压比较器中进行比较，这时电容器组5上电压尚未达到W所设定的电压，电路9中的比较器的输出信号使9中触发电路输出脉冲串送入晶闸管电路3，打开晶闸管，使电容器组5中电压逐渐升高，当达到设定值时，电路9中比较器输出信号就关闭触发电路，晶闸管电路3也关闭，由于漏电，当电容电压下降到设定值以下时，电路9又输出脉冲串，打开晶闸管电路3进行充电，如此周而复始。为使电容不处于频繁充放电状态，电路9中电压比较器有一较小的回差，使电容器上电压能维持在设定值的某一允许误差范围内。
放电控制电路11同电路9一样，也有一电压比较器，其回差的设置比电路9中电压比较器的回差略大，其比较器翻转设定电压比电路9中的设定电压略小，这样保证电容器组5电压第一次达到设定值略低时(允许误差范围内)放电控制电路11就接通放电控制开关，且以后一直保持接通状态，这时按下放电控制开关，即能获得所设定的放电能量，否则，按下放电开关将不起作用，这样保证了每次的焊接质量。在电路11中还设有放电防短路保护，即在电容器组5放电过程中，能使电路9中触发电路处于关断状态，且有一段延迟时间，以防止异常放电时，放电晶闸管尚未关断，而充电晶闸管又打开所造成的短路现象。
为提高生产率，要加快充电速度，故变压器2输出电压的峰值常大大超过电容器的最大危险电压。一旦晶闸管电路3发生击穿故障或者控制电路其它故障，电容器组5上电压将达到危险值，造成电容器击穿。所以本装置设置了过压保护电路8。内设电压比较器。基准电压源7输出电压，电容器组5电压均送入电路8，当电容器组5上电压一旦超过某一临界值(内部设定)电路8即输出一信号到启动开关电路1中，启动开关电路1切断电源保护了电容器组5。
状况指示电路10从电路9获得电容器处于充电过程还是已充电达到设定值的状况信息，并用指示灯显示出来，从电路11获得焊枪充许放电的信息，并把该信息通过直接安装于焊枪上的指示灯显示出来，告知操作者，电容电压已达到设定值可以进行焊接工作。调整设定电压调整电路W中的电位器，即能获得各种所需要的放电能量。
电源电路12为电路7，8，9，10，11提供工作电源。
图3是螺柱焊机电源控制装置电路的具体线路。
其中熔丝RD1，继电器J3，二极管D5，启动按钮AN1，关断按钮AN2，J3的两组触点组成了启动开关电路1。
变压器B1即为图1中变压器2。
晶闸管G1组成了晶闸管电路3，D1～D4二极管为整流电路4。
电容器C1，电阻R1，继电器触点J3组成了电容器组5，J3的作用是关机时接通电容放电回路。
单向晶闸管G2和电阻R2组成了放电晶闸管电路6电阻R3，R4，R5，R6，R7，R8，电压比较器IC1，驱动模块QM1，二极管D6，继电器J1组成了过压保护电路7。驱动模块QM1功能是当输入为低电平，输出则为高电平，否则反之。所以当电容电压未达允许最大值时电压比较器IC1输出为高电平，QM1输出低电平，所以继电器J1吸合。可以看出机器一接电，J1即吸合，这样就为启动开关电路1提供了电源，使焊机能正常启动，当电容C1上电压达到危险值时，IC1翻转输出为低电平，则QM1输出为高电平，继电器J1失电，由此启动开关电路1中J3失电，变压器B1电源被切断，起到了保护电容器的作用。
电阻R9，R10，R11，R12，R13，电压比较器IC2，触发模块CM组成了设定电压充电控制电路9。触发模块CM的功能是当a，b，e输入端只有全部为高电平时，CM才有触发脉冲串输出，当a，b，e任一为低电平，CM就停止输出脉冲。CM脉冲输出端与内部电路呈电气绝缘状态，但有着磁或者光的耦合关系。该电路工作原理是当设定电压调整电路W上来的电压未达到设定值时，电压比较器IC2输出高电位，而这时b，e端为高电平，J2不吸合(后叙将介绍)，这时CM输出脉冲，打开晶闸管G1，电容C1开始充电，电压逐渐升高，当达到设定值时电压比较器IC2翻转输出低电平，CM则中断输出脉冲，G1关断。当电容电压低于设定值时，CM又输出脉冲，打开G1，使电容电压C1恢复到设定值。如前所述，电阻R12的设置，使电压比较器IC3有一较小的回差。
当改变电位器W阻值时，设定电压将跟着改变。
电阻R14，R15，R16，R17，R18，R19，R20，R21，R22，R23，R27，电容C2，C3，二极管D7，D8，D9，D14，继电器J2，驱动模块QM2，单稳模块DM，电压比较器IC3，放电开关K组成了放电控制电路11。驱动模块QM2功能与QM1相同。单稳模块DM功能是当输入负跳变时，DM输出一定时间宽度的负脉冲，否则一直输出高电平。也即前述CM输入端b端始终为高电平。从图中可以看出由于电压比较器IC3的基准电压输入端有一分压电阻R19、R20，使得IC3的翻转电压比IC2略小，达到前述的目的。
该电路的工作原理是当电位器W上来的电压未达到设定值时，IC3输出高电位，QM2输出低电位，这时放电开关K合上，J2也不吸合，也即放电晶闸管G2不能打开。当输入电压达到IC3设定值时，IC3输出低电位，QM2就输出高电位，这时合上放电开关K，J2吸合，同时电容C2充上的电通过J2常开触点、R22、D9向放电晶闸管G2控制极放电，晶闸管G2打开，电容C1对螺柱与焊接母材间的接点放电，完成焊接工作。在J2吸合同时，触发模块CMc点失电，这时停止脉冲输出，防止短路。电容C3上的电压也通过J2触点对地放电，使单稳模块DM得到一负向脉冲，DM输出由高变低，使CM输入端b端变为低电平，由于放电瞬间电容C1电压迅速下跌，IC3立即翻转，QM2输出由高变低，J2失电，CM的c端又接通电源。由于单稳模块DM的单稳延时作用，b端仍保持一段时间的低电平，使CM仍无脉冲输出，防止电容C1放电未结束，充电晶闸管G1又打开所造成的短路现象，此即为放电短路保护。
R27的功能使放电开关K上端在未合上时处于高电位，这样e端为高电位，当操作者长时间按住K不放，e点为低电位，则CM不输出脉冲串，防止了焊枪未提起而放电晶闸管G2又再次触发的事故。D14起隔离作用。
状况指示电路10是由驱动模块QM3(功能同前QM1、QM2)，电阻R24、R25、R26，发光二极管LED1、LED2、LED3组成。
当电容C1充电时IC2输出a点为高电平，QM3输出为低电平，LED1亮。停止充电时IC2输出a点为低电平，QM3输出高电平，则LED2亮。当允许放电时QM2输出高电平，安装于焊枪上的LED3亮。
稳压模块MW即为基准电压源7，其输出的电压作为电压比较器的基准电源。
变压器B2，熔丝RD2，二极管D10～D13，电容C4组成了电源电路12。
由于本实用新型采取了多种措施，提高了螺柱焊机的性能。例如过压保护电路8能保护价格昂贵的放电电容不致过压击穿。放电控制电路11能使每次放电能量保持一致，使焊接质量稳定可靠。状况指示电路10在焊枪上设有允许放电指示，使操作者使用更为方便。
图1 原理方框图1.启动开关电路2.变压器3.晶闸管电路4.整流电路5.电容器组6.放电晶闸管电路7.基准电压源8.过压保护电路9.设定电压充电控制电路10.状况指示电路11.放电控制电路12.电源电路W.设定电压调整电路V～.交流电源输入out输出端接焊枪和焊接母材图2 另一种形式的主回路图示标号与图1相同。
图3 具体线路B1、B2是是变压器；RD1、RD2是熔丝；G1、G2是晶闸管；D1～D14是二极管；LED1～LED3是发光二极管；C1是充电电容器组；C2～C4是电容；R1～R27是电阻；J1～J3是继电器；W是电位器；AN1、AN2是按钮；K是放电开关；IC1～IC3是电压比较器；QM1～QM3是驱动模块；CM是触发模块；DM是单稳模块；WM是稳压模块。
a、b、e是触发模块CM的输入端，c是触发模块CM的电源端。
权利要求1.一种用于电容储能放电式螺柱焊机的电源控制装置，其特征在于均带有电压比较器的过压保护电路8、设定电压充电控制电路9、放电控制电路11组成了电源控制装置的主要部分，基准电压源7为上述三电路提供电压比较器使用的基准电压源，状况指示电路10指示电源控制装置的工作状况，其工作状况信息是由设定电压充电控制电路9、放电控制电路11来提供。设定电压调整电路W从主回路中电容器组5获得电容充电电压大小的信息，然后把该信息送往设定电压充电控制电路9，从而使电路9中触发电路去控制主回路中的晶闸管电路3的开通，同时该信息还送往放电控制电路11，使电路11对主回路中的放电晶闸管电路6进行控制，调整设定电压调整电路W能获得各种放电能量，过压保护电路8从主回路中电容器组5获得充电电压过压信号，从而去控制主回路中启动开关电路1，切断电源，放电控制电路11在控制电容器组5放电时，把其信息还送往设定电压充电控制电路9，关断电路9中触发电路，放电结束后且有一段关断延迟时间，电源电路12提供了电源控制装置的工作电源。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征是放电控制电路11是由电压比较器IC3，驱动模块QM2，单稳模块DM，放电开关K，电阻R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R27，电容C2、C3，二极管D7、D8、D9、D14，继电器J2组成，其电连接是设定电压调整电路W中来的电压信号通过输入电路R15、R16进入电压比较器IC3负输入端，基准电压源7中稳压模块WM的基准电压信号通过输入电路R14、R19、R20进入IC3正输入端，R17为IC3的正反馈电阻，R18是IC3的负载电阻。IC3输出信号进入驱动模块QM2，QM2输出接继电器J2，并通过二极管D14，放电开关K接地。D7为J2续流二极管，R27为D14负极提供正电压，正电源电压通过电阻R21、二极管D8、继电器J2常闭触点对电容C2充电，另一常开触点则通过R22、D9接到放电晶闸管G2的控制极，正电源电压通过J2的另一对中的常闭触点对电容C3充电，电容C3的另一端与单稳模块DM输入端相连，R23是DM的输入电阻及C3的充放电通路，C3通过J2的常闭触点对地放电，DM输出信号进入触发模块CM的b输入端，D14的负极端也与触发模块CM的e相连，驱动模块QM2的输出信号还进入状况指示电路10。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征是状况指示电路10是由驱动模块QM3，电阻R24、R25、R26，发光二极管LED1、LED2、LED3组成，其电连接是设定电压充电控制电路9中比较器IC2输出与驱动模块QM3输入相连，LED1与R24相串后接QM3输出，另一端与正电源相连，显示充电工作状况。LED2与R25相串后接QM3输出，另一端接地，显示充电停止工作状况，LED3与R26相串后接放电控制电路11中驱动模块QM2的输出端，显示允许放电工作状况，其中允许放电的指示灯LED3是直接安装在焊枪上的。
专利摘要本实用新型是一种电容储能放电式螺柱焊机的电源控制装置。该装置通过一控制电路使充电晶闸管对电容进行充电，当其电压达到所设定的范围，另一控制回路接通放电开关的供电回路，按下开关，触发放电晶闸管，完成焊接工作。该装置能保证每次放电能量都达到所设定的范围，使焊接质量稳定可靠。装置中还设有电容充电过压保护，放电短路保护，状况指示等电路，使焊机工作起来更方便可靠。
文档编号B23K9/10GK2048411SQ8821571
公开日1989年11月29日 申请日期1988年11月2日 优先权日1988年11月2日
发明者杨见智, 杨时英 申请人:杨时英, 杨见智