一种具有改变极性功能的次高频直流电阻焊焊接变压器

文档序号:1877051 发布日期:2021-11-23 浏览:14次 >En<

阅读说明:本技术 一种具有改变极性功能的次高频直流电阻焊焊接变压器 (Secondary high-frequency direct current resistance welding transformer with polarity changing function ) 是由 沈建 陈公明 于 2021-08-20 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种具有改变极性功能的次高频直流电阻焊焊接变压器,属于次高频直流电阻焊焊接变压器技术领域,包括外壳体和数据采集模组壳体,其中外壳体的底部安装有数据采集模组壳体,并在数据采集模组壳体的内侧设有焊接数据采集处理模组和可变极性逻辑控制模组,且在焊接数据采集处理模组的外侧设有数据接口和焊接信号和数据反馈接口,该变压器内部拥有焊接极性切换信号接收转换模块,可接收来自次高频电阻焊接控制器的极性切换信号实现直流焊接极性切换,周期性切换极性的直流焊接特性在铝材料电阻焊时有效避免“极性效应”产生,延长焊接电极寿命且有助于提高焊点熔核的稳健性,并增强铝材焊接工艺的可靠性。(The invention discloses a sub-high frequency direct current resistance welding transformer with a polarity changing function, belonging to the technical field of sub-high frequency direct current resistance welding transformers, comprising an outer shell and a data acquisition module shell, wherein the bottom of the outer shell is provided with the data acquisition module shell, the inner side of the data acquisition module shell is provided with a welding data acquisition processing module and a variable polarity logic control module, the outer side of the welding data acquisition processing module is provided with a data interface, a welding signal and a data feedback interface, the transformer is internally provided with a welding polarity switching signal receiving and converting module which can receive a polarity switching signal from a sub-high frequency resistance welding controller to realize direct current welding polarity switching, the direct current welding characteristic of periodically switching polarity effectively avoids the generation of &#39;polarity effect&#39; during aluminum material resistance welding, prolongs the service life of a welding electrode and is beneficial to improving the robustness of a welding spot, and the reliability of the aluminum welding process is enhanced.)

一种具有改变极性功能的次高频直流电阻焊焊接变压器

技术领域

本发明涉及一种次高频直流电阻焊焊接变压器,特别是涉及一种具有改变极性功能的次高频直流电阻焊焊接变压器,属于次高频直流电阻焊焊接变压器技术领域。

背景技术

随着汽车制造行业对轻量化高强度车身的需求日趋增长,目前车身闭合件上已经集中成功使用以铝材取代传统钢件材料。然而汽车行业仍在寻求如何扩大铝材或铝合金材料在白车身中应用中的占比目前仅为4%。

在汽车制造业铝材的电阻焊接是比较常见的焊接方式,通过特殊交流控制系统中频逆变直流就可以成功焊接,这一功能在当今许多高端制造场合航空航天铝材电阻焊点焊成功使用,但是该系统体积过于庞大不适合机器人型和自动化型设备使用,因此无益于大规模产线应用。

中频逆变直流固定极性型电阻焊焊接系统因为系统结构紧凑体积小、电能转换效率高因此被大量应用于各行各业需要电阻焊焊接工艺的自动化设备场合,由于固定极性型直流电阻焊存在“极性效应”特性造成正负焊接电极自身发热量和蚀除速度不同致使焊接电极损耗不一致且正极损耗较快。

在将“中频逆变直流固定极性型电阻焊接系统”应用于铝材焊接场合会出现“电极粘粘”、“熔核偏移”现象,这些都是“极性效应”导致的结果,极大地影响了铝及铝合金材料在汽车制造行业的应用推广,为此设计一种具有改变极性功能的次高频直流电阻焊焊接变压器来优化改进上述问题。

发明内容

本发明的主要目的是为了提供一种具有改变极性功能的次高频直流电阻焊焊接变压器,结构轻便省去了原本笨重的变频器和交流焊接变压器;

该变压器内部拥有焊接极性切换信号接收转换模块,可接收来自次高频电阻焊接控制器的极性切换信号实现直流焊接极性切换,周期性切换极性的直流焊接特性在铝材料电阻焊时有效避免“极性效应”产生,延长焊接电极寿命且有助于提高焊点熔核的稳健性,并增强铝材焊接工艺的可靠性。

本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到:

一种具有改变极性功能的次高频直流电阻焊焊接变压器,包括外壳体和数据采集模组壳体,其中外壳体的底部安装有数据采集模组壳体,并在数据采集模组壳体的内侧设有焊接数据采集处理模组和可变极性逻辑控制模组,且在焊接数据采集处理模组的外侧设有数据接口和焊接信号和数据反馈接口,可变极性逻辑控制模组上方设有第二矩形固定架,并在第二矩形固定架上方放置有次高频电磁转换模组,次高频电磁转换模组上方设有第一矩形固定架,并在第一矩形固定架上方设有可变极性整流模组,且可变极性整流模组上方设有电极模组,次高频电磁转换模组和可变极性整流模组都位于外壳体内部,电极模组凸出在外壳体外侧并在外壳体外侧盖设有顶板,可变极性整流模组与顶板之间、第一矩形固定架与第二矩形固定架之间以及可变极性逻辑控制模组、焊接数据采集处理模组和第二矩形固定架之间通过限位固定杆组件固定连接;

可变极性整流模组电性连接可变极性逻辑控制模组,且可变极性逻辑控制模组电性连接DSP核心主控板,该DSP核心主控板还电性连接焊接数据采集处理模组、变压器温度保护模块、HDMI界面、逆变控制器输出电流互感器和次高频直流电阻焊逆变控制模块;

次高频直流电阻焊逆变控制模块包括半控整流模块、滤波模块和IGBT逆变模块组合而成,半控整流模块输入端电性连接交流380V电源,且交流380V电源也与DSP核心主控板连接,半控整流模块输出端电性连接滤波模块,滤波模块输出端电性连接IGBT逆变模块,IGBT逆变模块输出端电性连接次高频电磁转换模组,并在次高频电磁转换模组与IGBT逆变模块之间设有逆变控制器输出电流互感器,可变极性整流模组的输出端电性连接电极模组,并通过电极模组电性连接次高频电阻焊焊接机构,并在次高频电阻焊焊接机构上设有多组检测传感器通过数据接口和焊接信号和数据反馈接口传输信号至焊接数据采集处理模组。

优选的,半控整流模块包括三只可控焊接二极管和三只二极管,一只可控焊接二极管的阳极与一只二极管的阴极串联构成三组,然后将三组可控焊接二极管阴极与阴极之间二极管阳极与阳极之间进行并联,三只可控焊接二极管的阳极分别电性连接电源R、S、T端。

优选的,滤波模块包括有极电容C1、有极电容C2、电阻R2、电阻R3、电容C5和电容C6;

其中有极电容C1的阳极电性连接可控焊接二极管阴极、电阻R2的一端、电容C5的一端和电容C6的一端以及IGBT逆变模块,有极电容C1的阴极电性连接有极电容C2的阳极、电阻R2的另一端和电阻R3的一端,有极电容C2的阴极电性连接二极管的阳极、电阻R3的另一端、电容C5的另一端和电容C6的另一端以及IGBT逆变模块。

优选的,IGBT逆变模块包括四只绝缘栅双极型晶体管,一只绝缘栅双极型晶体管的C接线端与另一只绝缘栅双极型晶体管的E接线端电性连接并构成一组,将四只绝缘栅双极型晶体管分成两组并联以绝缘栅双极型晶体管的C接线端与另一组绝缘栅双极型晶体管C接线端连接,绝缘栅双极型晶体管的E接线端与另一组绝缘栅双极型晶体管E接线端连接;

其中四只绝缘栅双极型晶体管的G接线端与DSP核心主控板电性连接,电容C6的一端与一组的绝缘栅双极型晶体管C接线端连接,电容C6的另一端与一组的绝缘栅双极型晶体管E接线端连接。

优选的,次高频电磁转换模组包括变压器Tr,变压器Tr的L1接线端电性连接靠近电容C6的一组绝缘栅双极型晶体管的两只绝缘栅双极型晶体管连接端,变压器Tr的L2电性连接另一组绝缘栅双极型晶体管的两只绝缘栅双极型晶体管连接端,且在变压器Tr的L2于另一组绝缘栅双极型晶体管之间导线上套设有逆变控制器输出电流互感器。

优选的,可变极性整流模组包括四只正反向可控焊接二极管,其中两只正反向可控焊接二极管收尾串联构成环形连接结构并为一组,两组收尾串联的正反向可控焊接二极管其串联处相互并联并连接变压器Tr的输出端,两组收尾串联的正反向可控焊接二极管并联处电性连接电极模组。

优选的,电极模组包括负电极接口和正电极接口,两组收尾串联的正反向可控焊接二极管一并联处电性连接正电极接口,两组收尾串联的正反向可控焊接二极管另一并联处电性连接负电极接口,负电极接口和正电极接口输出端电性连接次高频电阻焊焊接机构。

优选的,次高频电阻焊焊接机构上设有焊接电极电压检测传感器、焊接电极位移传感器和焊接电极回路电路检测传感器,且焊接电极电压检测传感器、焊接电极位移传感器和焊接电极回路电路检测传感器皆通过数据接口和焊接信号和数据反馈接口与焊接数据采集处理模组电性连接。

优选的,限位固定杆组件包括第三限位固定杆、第二限位固定杆、第一限位固定杆和固定螺栓,第一限位固定杆安装在焊接数据采集处理模组内侧顶部四角处并贯穿可变极性逻辑控制模组固定在第二矩形固定架底部四角处,第二矩形固定架顶部四角处安装有第二限位固定杆,且第二限位固定杆的另一端安装在底部四角处,顶部四角处安装有第三限位固定杆,第三限位固定杆另一端贯穿顶板通过固定螺栓固定。

本发明的有益技术效果:

本发明提供的一种具有改变极性功能的次高频直流电阻焊焊接变压器,

结构轻便省去了原本笨重的变频器和交流焊接变压器;

该变压器内部拥有焊接极性切换信号接收转换模块,可接收来自次高频电阻焊接控制器的极性切换信号实现直流焊接极性切换,周期性切换极性的直流焊接特性在铝材料电阻焊时有效避免“极性效应”产生,延长焊接电极寿命且有助于提高焊点熔核的稳健性,并增强铝材焊接工艺的可靠性。

附图说明

图1为按照本发明的一种具有改变极性功能的次高频直流电阻焊焊接变压器的一优选实施例的装置整体第一视角立体结构示意图;

图2为按照本发明的一种具有改变极性功能的次高频直流电阻焊焊接变压器的一优选实施例的装置整体第二视角立体结构示意图;

图3为按照本发明的一种具有改变极性功能的次高频直流电阻焊焊接变压器的一优选实施例的装置整体立体结构分解图;

图4为按照本发明的一种具有改变极性功能的次高频直流电阻焊焊接变压器的一优选实施例的控制电路图;

图5为按照本发明的一种具有改变极性功能的次高频直流电阻焊焊接变压器的一优选实施例的正反向可控焊接二极管电路图;

图6为按照本发明的一种具有改变极性功能的次高频直流电阻焊焊接变压器的一优选实施例的正向焊接电流输出原理图;

图7为按照本发明的一种具有改变极性功能的次高频直流电阻焊焊接变压器的一优选实施例的反向焊接电流输出原理图;

图8为按照本发明的一种具有改变极性功能的次高频直流电阻焊焊接变压器的一优选实施例的可改变记性逻辑控制模块电气原理图。

图中:1-负电极接口,2-正电极接口,3-外壳体,4-第一矩形固定架,5-数据接口,6-焊接信号和数据反馈接口,7-数据采集模组壳体,8-第三限位固定杆,9-可变极性整流模组,10-次高频电磁转换模组,11-可变极性逻辑控制模组,12-焊接数据采集处理模组,13-固定螺栓,14-顶板,15-第二限位固定杆,16-第一限位固定杆,17-第二矩形固定架。

具体实施方式

为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案,下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。

如图1-图4所示,本实施例提供的一种具有改变极性功能的次高频直流电阻焊焊接变压器,包括外壳体3和数据采集模组壳体7,其中外壳体3的底部安装有数据采集模组壳体7,并在数据采集模组壳体7的内侧设有焊接数据采集处理模组12和可变极性逻辑控制模组11,且在焊接数据采集处理模组12的外侧设有数据接口5和焊接信号和数据反馈接口6,可变极性逻辑控制模组11上方设有第二矩形固定架17,并在第二矩形固定架17上方放置有次高频电磁转换模组10,次高频电磁转换模组10上方设有第一矩形固定架4,并在第一矩形固定架4上方设有可变极性整流模组9,且可变极性整流模组9上方设有电极模组,次高频电磁转换模组10和可变极性整流模组9都位于外壳体3内部,电极模组凸出在外壳体3外侧并在外壳体3外侧盖设有顶板14,可变极性整流模组9与顶板14之间、第一矩形固定架4与第二矩形固定架17之间以及可变极性逻辑控制模组11、焊接数据采集处理模组12和第二矩形固定架17之间通过限位固定杆组件固定连接;

可变极性整流模组9电性连接可变极性逻辑控制模组11,且可变极性逻辑控制模组11电性连接DSP核心主控板,该DSP核心主控板还电性连接焊接数据采集处理模组12、变压器温度保护模块、HDMI界面、逆变控制器输出电流互感器和次高频直流电阻焊逆变控制模块;

次高频直流电阻焊逆变控制模块包括半控整流模块、滤波模块和IGBT逆变模块组合而成,半控整流模块输入端电性连接交流380V电源,且交流380V电源也与DSP核心主控板连接,半控整流模块输出端电性连接滤波模块,滤波模块输出端电性连接IGBT逆变模块,IGBT逆变模块输出端电性连接次高频电磁转换模组10,并在次高频电磁转换模组10与IGBT逆变模块之间设有逆变控制器输出电流互感器,可变极性整流模组9的输出端电性连接电极模组,并通过电极模组电性连接次高频电阻焊焊接机构,并在次高频电阻焊焊接机构上设有多组检测传感器通过数据接口5和焊接信号和数据反馈接口6传输信号至焊接数据采集处理模组12。

R、S、T输入端接通AC380V电源经过半控整流模块整流成直流DC530V电源,滤波模块消除系统干扰杂波将洁净的直流电源输送至IGBT逆变模块,直流DC530V经过IGBT逆变模块逆变输出PWM500V频率:1K-10K次高频电源通过导线输送至次高频电磁转换模组10,次高频电磁转换模组10接收来自可变极性逻辑控制模组11的极性切换信号自动改变可变极性整流模组9输出极性输送至次高频电阻焊焊接机构,焊接数据采集处理模组12依据次高频电阻焊焊接机构上的焊接电极电压检测传感器、焊接电极位移传感器和焊接电极回路电路检测传感器反馈信号,然后发送至DSP核心主板进行智能运算控制焊接机构自动对工件实施次高频直流电阻焊焊接,次高频可变极性电阻焊工艺参数通过HDMI界面自动编程输入至逆变控制器内部DSP核心主板。

电阻焊逆变控制器依据各个传感器数据反馈对焊接加压机构、焊接功率、焊接安全防护系统进行闭环控制保证焊接过程安全且质量稳定。

在本实施例中,半控整流模块包括三只可控焊接二极管和三只二极管,一只可控焊接二极管的阳极与一只二极管的阴极串联构成三组,然后将三组可控焊接二极管阴极与阴极之间二极管阳极与阳极之间进行并联,三只可控焊接二极管的阳极分别电性连接电源R、S、T端。

通过三只可控焊接二极管和三只二极管的组合成三组来实现对AC380V电源整流成直流DC530V电源的功能,其中三只可控焊接二极管可通过DSP核心主板对对AC380V电源整流成直流DC530V电源的电流特性进行调控。

在本实施例中,滤波模块包括有极电容C1、有极电容C2、电阻R2、电阻R3、电容C5和电容C6;

其中有极电容C1的阳极电性连接可控焊接二极管阴极、电阻R2的一端、电容C5的一端和电容C6的一端以及IGBT逆变模块,有极电容C1的阴极电性连接有极电容C2的阳极、电阻R2的另一端和电阻R3的一端,有极电容C2的阴极电性连接二极管的阳极、电阻R3的另一端、电容C5的另一端和电容C6的另一端以及IGBT逆变模块。

采用极电容C1、有极电容C2、电阻R2、电阻R3、电容C5和电容C6的组合实现了对整流后的电流进行良好的滤波功能。

在本实施例中,IGBT逆变模块包括四只绝缘栅双极型晶体管,一只绝缘栅双极型晶体管的C接线端与另一只绝缘栅双极型晶体管的E接线端电性连接并构成一组,将四只绝缘栅双极型晶体管分成两组并联以绝缘栅双极型晶体管的C接线端与另一组绝缘栅双极型晶体管C接线端连接,绝缘栅双极型晶体管的E接线端与另一组绝缘栅双极型晶体管E接线端连接;

其中四只绝缘栅双极型晶体管的G接线端与DSP核心主控板电性连接,电容C6的一端与一组的绝缘栅双极型晶体管C接线端连接,电容C6的另一端与一组的绝缘栅双极型晶体管E接线端连接。

直流DC530V经过IGBT逆变模块逆变输出PWM500V频率:1K-10K次高频电源通过导线输送至次高频电磁转换模组10。

在本实施例中,次高频电磁转换模组10包括变压器Tr,变压器Tr的L1接线端电性连接靠近电容C6的一组绝缘栅双极型晶体管的两只绝缘栅双极型晶体管连接端,变压器Tr的L2电性连接另一组绝缘栅双极型晶体管的两只绝缘栅双极型晶体管连接端,且在变压器Tr的L2于另一组绝缘栅双极型晶体管之间导线上套设有逆变控制器输出电流互感器。

在本实施例中,可变极性整流模组9包括四只正反向可控焊接二极管,其中两只正反向可控焊接二极管收尾串联构成环形连接结构并为一组,两组收尾串联的正反向可控焊接二极管其串联处相互并联并连接变压器Tr的输出端,两组收尾串联的正反向可控焊接二极管并联处电性连接电极模组。

在本实施例中如图4所示,为可控焊接二极管,其中G为控制极、K为阴极、A为阳极。

在本实施例中,电极模组包括负电极接口1和正电极接口2,两组收尾串联的正反向可控焊接二极管一并联处电性连接正电极接口2,两组收尾串联的正反向可控焊接二极管另一并联处电性连接负电极接口1,负电极接口1和正电极接口2输出端电性连接次高频电阻焊焊接机构。

在本实施例中,次高频电阻焊焊接机构上设有焊接电极电压检测传感器、焊接电极位移传感器和焊接电极回路电路检测传感器,且焊接电极电压检测传感器、焊接电极位移传感器和焊接电极回路电路检测传感器皆通过数据接口5和焊接信号和数据反馈接口6与焊接数据采集处理模组12电性连接。

在本实施例中,限位固定杆组件包括第三限位固定杆8、第二限位固定杆15、第一限位固定杆16和固定螺栓13,第一限位固定杆16安装在焊接数据采集处理模组12内侧顶部四角处并贯穿可变极性逻辑控制模组11固定在第二矩形固定架17底部四角处,第二矩形固定架17顶部四角处安装有第二限位固定杆15,且第二限位固定杆15的另一端安装在4底部四角处,4顶部四角处安装有第三限位固定杆8,第三限位固定杆8另一端贯穿顶板14通过固定螺栓13固定。

在本实施例中,如图5所示,全波整流可控焊接二极管G1和G2模组导通状态同时G3和G4模组关断;

在本实施例中,如图6所示,全波整流可控焊接二极管G3和G4模组导通状态同时G1和G2模组关断;

综上所述,由于电力电子器件自身固有的物理性能缺陷在正反向电流切换时功率器件可控焊接二极管不能做到无缝切换,需要有切换间隔时间因此在持续焊接时会出现焊接电流断续现象,但这并不会影响该电阻焊变压器焊接效果。

以上,仅为本发明进一步的实施例,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所公开的范围内,根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变,都属于本发明的保护范围。

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