一种逆变螺柱焊机焊接电流控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及螺柱焊机领域，特别涉及一种逆变螺柱焊机焊接电流控制系统。


背景技术：

2.螺柱焊是将螺柱一端与板件(或管件)表面接触，通电引弧，待接触面熔化后，给螺柱一定压力完成焊接的方法。螺柱焊由于具有快速、可靠、操作简单和成本低廉等优点，可替代铆接、钻孔、手工电弧焊和钎焊等连接工艺。
3.参照现有公开号为cn2609702y的中国专利，其公开了逆变式自动螺柱焊机，其虽然解决了原有螺柱焊机粗放式的控制方式，采用逆变电路加多cpu控制可实现焊接电流精确输出，使焊接整体稳定性、焊接成功率接近100％。另外，具有集群控制、多路输出和自动焊接功能，特别适合于汽车制造、机械制造、造船及家用电器等行业。但是上述的这种电路依旧存在着一些缺点，如：市面上的螺柱焊机焊接超过16mm及以上直径，效果普遍都差不多，都能达到一般客户要求。可是随着型号(电流增大)增大，由于其大电流控制不稳定，对于小直径螺柱的焊接效果就凸现其缺点，如焊疤成型不饱满，偏弧严重等缺陷，为了解决上述问题，采用无极电流控制，利用其独特的引弧电路，来确保螺柱焊机在焊接引弧时，使其焊接弧压更稳定，焊接平稳，焊疤成型完整。


技术实现要素：

4.针对背景技术中提到的问题，本实用新型的目的是提供一种逆变螺柱焊机焊接电流控制系统，以解决背景技术中提到的问题。
5.本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
6.一种逆变螺柱焊机焊接电流控制系统，包括开关信号，所述开关信号上电性连接有mcu控制单元，所述mcu控制单元上电性连接有驱动单元，所述驱动单元上电性连接有控制电源单元，所述驱动单元上电性连接有可控整流单元，所述可控整流单元上电性连接有实施单元；
7.所述驱动单元由光耦耦合器u1、若干二极管和若干三极管组成的电路，所述控制电源单元中的控制变压器ac9v线圈经过二极管d1、电容c1和电容c2形成半波整流和滤波补偿，所述可控整流单元中包括有整流桥、控制变压器ac63v线圈和电感l1组成。
8.通过采用上述技术方案，本实用新型保证大机型焊机对小直径螺柱的兼容性，满足更广泛的客户要求；独立的引弧输出电路，控制结构更加简单，不破坏原有的逆变整体结构；独立的驱动，引弧，电源工作方式，保证故障率极低；且引弧是由mcu控制单元发出信号给光耦耦合器u1，四引脚和三引脚导通，四引脚电压被拉低，此时三极管q2导通工作，驱动电压经过三极管q2、电阻r6、电阻r7、二极管d2、二极管d3到达可控硅整流模块，此时可控硅整流模块工作产生直流电压，并经过电感l1电抗作用于焊机的正负极，产生引弧电压；通过单片机控制技术，使其焊接时间精确控制，驱动输出引弧电压在短周期时间内足够平稳，相较于常规螺柱焊机直接逆变输出引弧更加精准稳定，特别适合小直径螺柱，薄板的焊接；经
过改进，引弧焊接分两部分完成，能够达到ms级平稳过渡，使其焊接更稳定。
9.优选的，所述mcu控制单元中包括有时间控制模块。
10.通过采用上述技术方案，通过时间控制模块完成时间精确控制，驱动输出引弧电压在短周期时间内足够平稳，相较于常规螺柱焊机直接逆变输出引弧更加精准稳定，特别适合小直径螺柱，薄板的焊接，且引弧焊接分两部分完成，能够达到ms级平稳过渡；适用范围更广，节省使用者成本。
11.优选的，所述驱动单元中的半波整流和滤波补偿中的二极管d1一侧电性连接有避雷器f1，所述避雷器f1的另一端与所述控制变压器ac9v线圈的一端电性连接。
12.通过采用上述技术方案，避雷器f1的设定，能够有效的保护电路的安全性，并且通过控制变压器ac9v线圈实现驱动供电。
13.优选的，所述二极管d1的另一端电性连接有并联连接的所述电容c1和所述电容c2，所述二极管d1还通过串联连接的电阻r3和电阻r2与所述光耦耦合器u1的四引脚电性连接。
14.通过采用上述技术方案，通过二极管d1、电容c1和电容c2实现半波整流和滤波补偿，保持电路的稳定输出和运行，且电阻r3和电阻r2的设定保护电压的稳定性输出。
15.优选的，所述光耦耦合器u1的一引脚上通过电阻r1电性连接有5v接入端，所述光耦耦合器u1的二引脚上电性连接有三极管q1的集电极，所述三极管q1的基极与所述mcu控制单元电性连接，所述三极管q1的发射极电性接地，所述光耦耦合器u1的三引脚与所述可控整流单元电性连接，所述电容c1和所述电容c2的另一端均与所述光耦耦合器u1的三引脚与所述整流桥的连接线路电性连接。
16.通过采用上述技术方案，通过5v输入端实现对系统进行信号供电，便于光耦耦合器u1进行传输信号运行，且实现对后续的整流桥进行控制调节。
17.优选的，所述光耦耦合器u1的三引脚与所述整流桥的连接线路上电性连接有电阻r4和电阻r5，所述电阻r4的另一端电性连接有二极管d3，所述电阻r5的另一端电性连接有二极管d2，所述二极管d3和所述二极管d2分别与所述整流桥电性连接，所述二极管d3和所述二极管d2分别通过电阻r9和电阻r8与所述光耦耦合器u1的三引脚和所述整流桥的连接线路电性连接，所述电阻r3和电阻r2之间与三极管q2的基极电性连接，所述三极管q2的发射极与所述二极管d1和所述电阻r3之间电性连接，所述三极管q2的集电极上电性连接有并联连接的电阻r6和电阻r7，所述电阻r6和所述电阻r7分别与所述电阻r5和所述电阻r4电性连接。
18.通过采用上述技术方案，通过上述的电子元器件的设置，便于实现将驱动电压传输给可控整流单元，实现对系统进行引弧和驱动控制。
19.优选的，所述控制变压器ac63v线圈与所述整流桥电性连接，所述整流桥的两端分别与焊机输出正端和焊机输出负端电性连接，所述焊机输出负端和所述整流桥之间电性连接有所述电感l1。
20.通过采用上述技术方案，控制变压器ac63v线圈实现对系统进行焊接供电，且电感l1作用于焊机的正负极，产生引弧电压。
21.综上所述，本实用新型主要具有以下有益效果：
22.本实用新型保证大机型焊机对小直径螺柱的兼容性，满足更广泛的客户要求；独
立的引弧输出电路，控制结构更加简单，不破坏原有的逆变整体结构；独立的驱动，引弧，电源工作方式，保证故障率极低；且引弧是由mcu控制单元发出信号给光耦耦合器u1，四引脚和三引脚导通，四引脚电压被拉低，此时三极管q2导通工作，驱动电压经过三极管q2、电阻r6、电阻r7、二极管d2、二极管d3到达可控硅整流模块，此时可控硅整流模块工作产生直流电压，并经过电感l1电抗作用于焊机的正负极，产生引弧电压；通过单片机控制技术，使其焊接时间精确控制，驱动输出引弧电压在短周期时间内足够平稳，相较于常规螺柱焊机直接逆变输出引弧更加精准稳定，特别适合小直径螺柱，薄板的焊接；经过改进，引弧焊接分两部分完成，能够达到ms级平稳过渡，使其焊接更稳定。
附图说明
23.图1是本实用新型的系统结构示意图；
24.图2是本实用新型的电路结构示意图。
具体实施方式
25.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.实施例
27.参考图1-2，一种逆变螺柱焊机焊接电流控制系统，包括开关信号，所述开关信号上电性连接有mcu控制单元，所述mcu控制单元上电性连接有驱动单元，所述驱动单元上电性连接有控制电源单元，所述驱动单元上电性连接有可控整流单元，所述可控整流单元上电性连接有实施单元；
28.所述驱动单元由光耦耦合器u1、若干二极管和若干三极管组成的电路，所述控制电源单元中的控制变压器ac9v线圈经过二极管d1、电容c1和电容c2形成半波整流和滤波补偿，所述可控整流单元中包括有整流桥、控制变压器ac63v线圈和电感l1组成。
29.本实用新型保证大机型焊机对小直径螺柱的兼容性，满足更广泛的客户要求；独立的引弧输出电路，控制结构更加简单，不破坏原有的逆变整体结构；独立的驱动，引弧，电源工作方式，保证故障率极低；且引弧是由mcu控制单元发出信号给光耦耦合器u1，四引脚和三引脚导通，四引脚电压被拉低，此时三极管q2导通工作，驱动电压经过三极管q2、电阻r6、电阻r7、二极管d2、二极管d3到达可控硅整流模块，此时可控硅整流模块工作产生直流电压，并经过电感l1电抗作用于焊机的正负极，产生引弧电压；通过单片机控制技术，使其焊接时间精确控制，驱动输出引弧电压在短周期时间内足够平稳，相较于常规螺柱焊机直接逆变输出引弧更加精准稳定，特别适合小直径螺柱，薄板的焊接；经过改进，引弧焊接分两部分完成，能够达到ms级平稳过渡，使其焊接更稳定。
30.本实施例中，优选的，所述mcu控制单元中包括有时间控制模块。效果为通过时间控制模块完成时间精确控制，驱动输出引弧电压在短周期时间内足够平稳，相较于常规螺柱焊机直接逆变输出引弧更加精准稳定，特别适合小直径螺柱，薄板的焊接，且引弧焊接分两部分完成，能够达到ms级平稳过渡；适用范围更广，节省使用者成本。
31.本实施例中，优选的，所述驱动单元中的半波整流和滤波补偿中的二极管d1一侧电性连接有避雷器f1，所述避雷器f1的另一端与所述控制变压器ac9v线圈的一端电性连接。效果为，避雷器f1的设定，能够有效的保护电路的安全性，并且通过控制变压器ac9v线圈实现驱动供电。
32.本实施例中，优选的，所述二极管d1的另一端电性连接有并联连接的所述电容c1和所述电容c2，所述二极管d1还通过串联连接的电阻r3和电阻r2与所述光耦耦合器u1的四引脚电性连接。效果为，通过二极管d1、电容c1和电容c2实现半波整流和滤波补偿，保持电路的稳定输出和运行，且电阻r3和电阻r2的设定保护电压的稳定性输出。
33.本实施例中，优选的，所述光耦耦合器u1的一引脚上通过电阻r1电性连接有5v接入端，所述光耦耦合器u1的二引脚上电性连接有三极管q1的集电极，所述三极管q1的基极与所述mcu控制单元电性连接，所述三极管q1的发射极电性接地，所述光耦耦合器u1的三引脚与所述可控整流单元电性连接，所述电容c1和所述电容c2的另一端均与所述光耦耦合器u1的三引脚与所述整流桥的连接线路电性连接。效果为，通过5v输入端实现对系统进行信号供电，便于光耦耦合器u1进行传输信号运行，且实现对后续的整流桥进行控制调节。
34.本实施例中，优选的，所述光耦耦合器u1的三引脚与所述整流桥的连接线路上电性连接有电阻r4和电阻r5，所述电阻r4的另一端电性连接有二极管d3，所述电阻r5的另一端电性连接有二极管d2，所述二极管d3和所述二极管d2分别与所述整流桥电性连接，所述二极管d3和所述二极管d2分别通过电阻r9和电阻r8与所述光耦耦合器u1的三引脚和所述整流桥的连接线路电性连接，所述电阻r3和电阻r2之间与三极管q2的基极电性连接，所述三极管q2的发射极与所述二极管d1和所述电阻r3之间电性连接，所述三极管q2的集电极上电性连接有并联连接的电阻r6和电阻r7，所述电阻r6和所述电阻r7分别与所述电阻r5和所述电阻r4电性连接。效果为，通过上述的电子元器件的设置，便于实现将驱动电压传输给可控整流单元，实现对系统进行引弧和驱动控制。
35.本实施例中，优选的，所述控制变压器ac63v线圈与所述整流桥电性连接，所述整流桥的两端分别与焊机输出正端和焊机输出负端电性连接，所述焊机输出负端和所述整流桥之间电性连接有所述电感l1。效果为，控制变压器ac63v线圈实现对系统进行焊接供电，且电感l1作用于焊机的正负极，产生引弧电压。
36.使用原理及优点：
37.驱动单元和mcu控制单元构成独立可控的引弧电路，既保证输出的稳定性，又保证短周期时间的情况下，引弧电流不至于过大，驱动单元采用高速光耦耦合器u1，保证短周期时间的精确度，还采用隔离变压器输出电压经过二极管半波整流，保证电路在简单有效的情况下发挥必要的作用；
38.整体电路设计的拓扑结构采用mcu控制单元的高精度控制加上独立驱动单元、可控整流单元的高效性，在不改变逆变焊机整体拓扑结构的情况下，特别是驱动功率模块(igbt)的电路，使电路各司其职，避免整体拓扑结构输出反馈以及控制上面的时效性跟不上造成的引弧不稳定或者引弧不能小电流过度的对小直径螺柱的兼容性。
39.可控整流单元采用整流桥加电感l1的工作方式，电感l1保证引弧的小电流平稳过度，整流桥既可作为整流元件也可以作为开关元件，把输出变为单纯的时间控制，有效的和mcu控制单元连接，减少在引弧时的爆燃造成的焊接不均匀，特别是针对小直径螺柱的焊
接；
40.并且通过mcu控制单元中时间控制模块的时间精确控制，驱动输出引弧电压在短周期时间内足够平稳，相较于常规螺柱焊机直接逆变输出引弧更加精准稳定，特别适合小直径螺柱，薄板的焊接。常规螺柱焊机的引弧和焊接都是通过驱动igbt模块来实现，中间就会有驱动电压的转换，而螺柱焊机特别是小直径螺柱的焊接通常时间很短，大概焊接时间只有5-10ms，所以引弧和焊接之间的转换就会不稳定。而经过改进，引弧焊接分两部分完成，能够达到ms级平稳过渡；适用范围更广，节省使用者成本；
41.mcu控制单元采用的是pic18f4620单片机，负责接收开关信号，并发出信号打开驱动单元，且驱动单元主要由高速光耦tlp521、三极管9013组成的控制电路，发出信号的同时，高精度计时也同时工作，驱动单元在控制电源单元的作用下，打开可控整流单元；且可控整流单元由整流桥、控制变压器ac63v线圈和电感l1组成，且控制电源单元由控制变压器ac9v线圈、若干二极管、若干电解电容等组成的电路；
42.驱动工作原理：控制变压器ac9v线圈经过二极管d1、电容c1、电容c2的半波整流和滤波补偿，产生驱动电压，当需要引弧的时候，mcu控制单元发出信号给光耦耦合器u1，此时四引脚和三引脚导通，四引脚电压被拉低，此时三极管q2导通工作，驱动电压经过三极管q2、电阻r6、电阻r7、二极管d2、二极管d3到达可控整流单元，此时可控整流单元工作产生直流电压，并经过电感l1电抗作用于焊机的正负极，产生引弧电压。
43.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。