专利名称：电容储能式打钉机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电容储能式熔焊机(打钉机)，更具体地说，涉及用于 控制电容储能式打钉机的控制电路。
背景技术：
目前，已付诸使用的造船用打钉机如图1所示。其中，此类现有技术电容储能式打钉机的控制电路由搭铁检测5与充电可控硅3、整流桥2、变压器l、 储能电容7、放电可控硅8顺次电连接构成。打钉机依靠搭铁检测5检测枪头0 是抬起还是落下，从而控制充放电，即抬则充，落则放，并由枪机9直接手动 触发。其中，手动触发、充电以及搭铁检测之间没有严格的时序约制，并且多 绕组处同一变压器、充电控制点在该变压器次级。简单的说现有技术的特征，从其放电触发一一可控硅放电一一储能电容充 电的顺序控制与充;^丈电触发信号处理的过程上看，这种"4荅铁;险测式"触发与 充放电是"随机并行且无时序工作"。最为主要而且更为严重的是，这类产品采 用的关键技术一一搭铁检测充放电技术，是一种简单的一次延时控制，即抬起 枪头由搭铁检测5延时1秒左右充电，并且其枪头0的搭铁检测控制线以及储 能电容7、放电可控硅8的大电流放电线是一对复用线(如图l所示)，因而经 常因干扰发生同时充放电和混电现象。由于属"模拟"式触发控制，没有智能 保护控制的功能，因而线路复杂并且电路板是强弱电混排，从而造成现有技术 的这类打钉机容易损坏。此外，在造船现场，初级220V工作电压取自3相4线制电源，例如大吨位 吊车、大容量焊机类重负载很多，电源本身波动干扰就更大，并且电压值十分 不稳，220V交流电源实测取样值常常在230-270V之间，由于其变压器1的工作 绕组、控制绕组1和2都设定在同一个变压器11上，各电压值均随电网同步大 大增高，其继电器用14V常达到22V，继电器线圏发热4艮严重，以致外壳变形使其触点卡死，工作中继电器又经常因各种干扰"嗒嗒"响而吸合不良，而每 次操作调整旋钮，继电器也同样是"啪啪"响半天，而且继电器吸合产生的控 制板电源波动也很大，干扰使其触点因快速反复吸合而疲劳老化，曾经实测到其触点达16HZ的振动频率，其可靠性很低；而且，在实际使用中，还由于这种 技术制造的产品，供给能源的重要部件变压器11的次级工作绕组和多个控制绕 组l、 2等都处于同一个变压器，而且其充电控制点又取在次级端，变压器l的 初级就一直处于电网过电压的通电状态，加之其常发生如下所述的充放电同时 进行的误动作、还有工作电源误接等，加之船上工作条件恶劣，常常任务很紧， 这些综合因素使该变压器在使用 一段时间后全都无一例外的很快烧损、损坏特 征为绝缘漆脱落，进而其它部件亦随之烧毁。实际上，由于电容特性所决定，机器工作时充放电电流变化非常之巨大， 可达十几(充电)乃至上百(放电)安培，加之打钉工作时枪头弹跳是十分剧 烈的，有一系列猛烈的电磁干扰和接触不良产生，而这种种干扰产生之际，正 恰恰是该类机延时充电电路欲启动之时，凡此种种因素产生电磁干扰的结果是 使机器经常产生误动作，即继电器误动作而使充放电同时进行，此时对电源来 说等效于非常严重的短路状态，致使变压器ll、整流桥12、限流电阻R1、充电 可控硅3等严重过载，过大的电流又使变压器11绝缘及各大电流连接线等迅速 破损，甚至燃烧，反过来又形成了更为严重的短路，甚至使170V电压窜至控制 板，这一系列反馈过程常常在很短的时间内形成，致使变压器11、充电可控硅 3、搭铁检测5、整流桥12等重要元件很快烧毁。而且，若在接电源线时(每天 工作需要须重复一至多次)将220V电源线误解到380V (经常发生)那么，这个 损坏过程之快、之重，就更不用说了；而变压器ll绝缘的破损，不仅体现在绝 缘纸，而且漆包线绝缘漆大都已荡然无存，这又势必导致机体带强电，严重危 及人身安全、况且，潜在的火灾隐患也不适合在船体这种易燃易爆场合工作。发明内容本实用新型针对上述问题，提供了一种时序脉沖控制具过压保护功能的电 容储能式熔焊机7打钉机的控制电路，从而解决现有技术的此类打钉机存在强弱 电混电现象易损坏机体的问题，以及解决了变压器易损、变压器绝缘易遭到破 坏从而危及人身安全造成生产事故的问题。为了解决上述问题，本实用新型提供的一种电容储能式打钉机，包括充电支路、放电支路。其中，充电支路包括依次串联的充电部件、变压器、整流桥以及储能电容；放电支路包括储能电容、放电可控硅。充电支路和放电支路连 接充放电控制器接收来自两个引脚充放电控制信号；而充放电控制器连接触发 开关并接收触发信号。本实用新型的电容储能式打钉机，其进一步改进在于，为充放电控制器独 立设置电源输入，例如通过独立的变压器实现电源输入。而电路中还设置有过 压保护电路和充电指示控制电路，分别通过连接充放电控制器实现工作。在上述电容储能式打钉机中，充放电控制器可以选用通用数字集成电路实 现，也可选用单片机、GAL可编程器件或者通用电路模拟构成。其中选用的电路 或单片机、逻辑器件固化有"串行时序脉冲控制程序"。本实用新型储能式打钉机，由触发开关独立触发充放电控制器的时序脉沖 分端子顺次扫描输出，去"串行顺次"控制触发、放电、充电、充电指示整个 过程，充放电控制器存储有抗干扰及焊接工艺所要求的程序并具控制电源过电 压和电压误接保护功能。而充放电控制器由触发开关独立触发输出一串"特定 串行时序控制脉冲"连续控制上述一周期妁充放电循环过程并以并行移位多端 子输出形式体现，这种触发方式与枪头是否搭铁无关。通过上述技术方案，本实用新型储能式打钉机是与现有产品在控制电路和 充电器件类型以及变压器等结构、充电连接点、抗干扰形式、充电和放电控制 方式、电源误接过压保护等电路上完全不同的控制技术，其严格采用时序脉冲 分端子顺次扫描输出的技术实现充放电的控制，以彻底解决现有产品易损坏、 可靠性低、安全性差的、而且成本非常高之缺点。由于采用上述方案，改"并行随机控制"为"串行时序控制"，没有使用现 有产品所采用的检测枪体是否搭铁控制充放电的技术，且采取变压器工作绕组、 控制绕组分开设置为两个变压器、充电控制点未设在常规的次级整流部位、而 独设在打钉机工作绕组变压器的交流电源输入端子，以及特有的"时基基准工 作点"时序扫描充放电控制器工作方式等技术方法，使本发明彻底实现强弱电 分离；因而不仅可以监控工作绕组变压器的工作电压，并可实施完善保护并且 避免因受干扰导致充放电同时进行而带来的严重后果，分时输出使各流程的工 作点不会处在同一个时间层面上，使充电、放电不会同时发生，因而从根本上 解决了现有产品变压器、充电可控硅、电路板等贵重电路元件易损、继电器可 靠性低的弊端，也消除了因变压器、导线绝缘不良带来的人身、火险等安全隐患，熔焊工艺调整更加灵活方^f更，并且可靠性、安全性大大增强，凡此种种措 施综合利用，进而达到发明目的。
下面结合具体实施例、参考附图进一步说明本实用新型图1是现有技术电容储能式打钉机的控制电路原理示意图； 图2是本发明电容储能式打钉机的控制电路原理示意图。
具体实施方式
图2中，充放电控制器26具有多输出端子，其中的主要的PA、 PB、 PC…等端子与各支路相连接并使之受其顺次控制。为达到由时序脉冲控制并可靠工作的目的对电路作如下具体设计 其中，充电部件25、变压器21、整流桥23、储能电容24构成充电支路A;放电可控硅27、储能电容24为放电支路B，触发开关28配合充放电控制器26构成控制支路C。'l.变压器选取本发明工作绕组、控制绕组分为两个变压器21和22,由于 电路效率高，各自功率都较小，控制变压器仅需5W单一9V绕组，经稳压供控 制板工作，只有5V，线路十分简洁、可靠。根据需要，充放电控制器26的供电 电源可以直接选用5V电压的电源实现。2. 电容充电的连接点本发明储能电容24直接接在整流桥23输出端，好处是效率很高、输出电 压压降很小，与计算值十分相符，且充电快、对电源污染很小3. 控制充电的连接点本发明充电部件2 5可以选用现有技术的充电可控硅模块，但是这类充电可 控硅模块较为贵重。因此，该充电部件可以采用新型电子器件，并且接在工作 电源一次侧，即变压器21的初级，即交流电源输入端子，这样做解决的问题是 对变压器和整个贵重电器元件能够实行实时保护，可彻底切断变压器等工作电 源，平时主电路完全处于断电状态，可靠性、安全性增加，发热也大大减小， 延长了元件使用寿命。4. ;改电触发本发明由触发开关28独立触发充放电控制器26,由该充放电控制器26经过"智能"处理后，再由充放电控制器26触发放电可控硅27,流过触发线的仅 仅是弱触发信号。5. 充放电控制电路的"连续串行顺次控制方式本发明充放电时，由电路智能检测触发开关28信号的"相对"位置，该触 发与搭铁与否无关，同时根据电路状态、焊接工艺要求，经处理后由充放电控 制器26的PA、 PB、 PC…(PG等未标出)多引脚以一定时基脉冲为基准分时顺 序发出一系列的"串行时序控制"的时序脉冲，来分别顺次按时序控制触发一 放电一充电 一指示--停止等控制过程。换句话说上述这样一个工作循环整体控制过程是包含于由触发开关28独 立触发而出的上述"串行时序控制脉沖，，之中的，与枪头的搭铁检测起落没有 任何联系，充放电控制器26以"串行脉沖"并行移位输出形式体现。而且，这一方案，非常容易添加各种检测及保护电路，硬件成本低，大多 数情况下，更改电路及焊接工艺参数仅需更改程序就可实现，成本很低，电路 设计灵活；具体控制工作过程略。6. 保护电路设置本发明充放电控制器26以及主要控制过压保护类元件单独由5—IOW左右 控制变压器供电，与熔焊负载使用工作绕组变压器21分开供给，过压以及电源 误接380V由充放电控制器26配合软件实现，且重要易损部件均按380V电源指 标设计，从根本杜绝失控现象发生。本发明选用一种由触发开关28独立触发的时序脉冲分端子扫描输出的充放 电控制器26，从而控制充电、放电、指示等全过程。充放电控制器26有多个输 出端子，其中主要的端子分别与下述三支路采用时序脉冲控制充电端子PC通 过充放电控制器26控制新型的电子元件——充电部件25来控制充电支路A，充 电控制点则取在了降压变压器21的初级——电源220V，即打钉机工作电源端子， 而非常规的整流端一一 变压器次级，没有使用继电器充电也没有使用可控硅或 者用其在同次级控制的移相调压方式。变压器21所降压的工作绕组、供电路板 工作的控制绕组变压器22也是分开设置的两个变压器，并在充放电控制器26 设置了电压误接380V和过电压保护，这样做的根本目的是使电路需要截止或 保护电路工作时能迅速彻底整个切断220V工作绕组的的大负载供电电源，达到 真正的保护贵重元件和安全的目的，并使控制以及保护电路能可靠工作，而且， 充电速度快、效率高、对电源污染小。而放电控制，则系由触发开关28触发该充放电控制器26,再由充放电控制 器26通过一系列熔焊工艺、抗干扰处理后经端子PB控制放电可控硅来完成。其中充放电控制器26最主要特征是以一系列时序脉冲分端子扫描输出形式 工作，并连续控制整个充电、放电、指示等全工作过程，它存储有焊接工艺参 数且提供以避免充放电同时进行而产生贵重电子元件烧毁的程序，并避免工作 现场电压剧烈波动产生的干扰且包含了前述降压工作绕组变压器及控制电路所 有保护功能等，而充放电控制器26的其余1到6个端子PC-PH也可兼用于充电 指示、保护等控制或部分空置，而PA端子为过电压、电源误接保护。此外，充放电控制器26的实现可以选用单片机或者GAL可编程器件实现， 也可选用通用数字集成电路或者通用电路模拟构成。其中，在单片机或者GAL 可编程器件中固化有"串行时序脉冲控制程序"。因此，充放电控制器26由触 发开关28独立触发输出一串"特定串行时序控制脉冲，，来控制上述一个连续充 》文电工作循环过程并以并行移位输出形式体现。这种以"数字"方式产生时序控制脉冲的充放电控制器26,其"时基基准 工作点，，可以取自交流电源本身或时基振荡电路本身，而非现有技术中以电源 220V电压或者次级的电压数值大小为基准、因而只与相对很稳定的频率因素有 关，由于与剧烈变动的现场电网电压大小没有了关联，也就没有了一般"模拟" 控制电路的"电压基准工作点"漂移现象，彻底解决现有技术因电流巨大变化 带来的不稳定电压导致的误动作。综上所述，简单概括的说，与现有技术显著不同的是在放电触发一可控 硅放电一储能电容充电的控制信号处理过程上看，本发明的触发与充放电是严 格"连续串行顺次工作"的。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本 发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护 范围之内。
权利要求1、一种电容储能式打钉机，包括充电支路、放电支路，其特征在于，所述充电支路包括依次串联的充电部件(25)、变压器(21)、整流桥(23)以及储能电容(24)；所述放电支路包括所述储能电容(24)、放电可控硅(27)；其中，所述充电支路和放电支路连接充放电控制器(26)的两个引脚接收充放电控制信号；所述充放电控制器(26)连接触发开关(28)接收触发信号。
2、 根据权利要求l所述的电容储能式打钉机，其特征在于，所述充放电控 制器(26)设置有独立的电源输入。
3、 根据权利要求2所述的电容储能式打钉机，其特征在于，设置变压器(22 ) 实现所述的电源输入。
4、 根据权利要求2所述的电容储能式打钉机，其特征在于，所述充放电控 制器(26)通过引脚连接过压保护电路。
5、 根据权利要求4所述的电容储能式打钉机，其特征在于，所述充放电控 制器(26)通过引脚连接充电指示控制电路。
6、 根据权利要求l-5任一所述的电容储能式打钉机，其特征在于，所述充 放电控制器(26)选用固化有"串行时序脉冲控制程序"的通用数字集成电路 或者单片机或者GAL可编程器件，或者由通用电路模拟构成。
专利摘要公开了一种电容储能式打钉机，其充电支路包括串联的充电部件(25)、变压器(21)、整流桥(23)和储能电容(24)；放电支路包括储能电容、放电可控硅(27)。充电支路和放电支路连接充放电控制器(26)；充放电控制器连接触发开关(28)。本储能式打钉机由触发开关独立触发的时序脉冲分端子扫描输出的充放电控制器的多个输出端子分别控制充电、放电、触发、过压保护、充电指示等支路，因而实现了强弱电彻底完全分离；可以实施完善保护并且避免因受干扰导致充放电同时进行而带来的严重后果，解决了现有产品变压器、充电可控硅、继电器、电路板等贵重电路元件易损的弊端，也消除了因变压器、导线绝缘不良带来的安全隐患。
文档编号H02J15/00GK201109140SQ200720015519
公开日2008年9月3日 申请日期2007年10月24日 优先权日2007年10月24日
发明者李洪建, 邵金波 申请人:大连威嘉船舶配件有限公司