[發明專利]基于高頻逆變直流電阻焊電源用于鋁點焊的系統及方法

在審

• 申請號: 201910650233.9
• 申請日: 2019-07-18
• 公開（公告）號: CN110253129A
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 路向琨;高忠林;劉翥寰;翟寶亮;尹戈
• 申請（專利權）人: 天津七所高科技有限公司
• 主分類號: B23K11/24
• 分類號: B23K11/24;B23K11/25;B23K11/11
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張曉媛

一種基于高頻逆變直流電阻焊電源用于鋁點焊的系統及方法，其特征在于：包括電阻焊電源、高頻變壓器、高頻次級整流單元、電極單元、壓力監控單元、電壓反饋單元、電流反饋單元；所述壓力監控單元與主控板連接，實現對壓力的檢測反饋以及控制焊鉗伺服電機對工件按照設定壓力進行加壓；所述主控板與壓力監控單元、電壓反饋單元、電流反饋單元連接，實現對焊接壓力、次級電壓、次級電流的采集。逆變頻率為10KHz，根據采集次級電流輸出波形可以實現每秒采集20000組數據點，提高了系統的采集速率，可以更加精確的控制焊接過程。

技術領域

本發明涉及電阻焊領域，具體涉及一種基于高頻逆變直流電阻焊電源用于鋁點焊的系統及方法。

背景技術

當今社會隨著人們對環保和節能減排的需求提高，汽車輕量化作為實現降低油耗和氣體排放量最有效直接的方法，已經成為了世界汽車制造的潮流。鋁合金以其突出的性能和優勢在輕量化材料中大放光彩，被眾多廠家所青睞并應用于部分車型中。電阻點焊作為汽車車身連接工藝之一，以其質量可靠，效率高，經濟性以及易于利用機器人進行自動化焊接等特點而被廣泛應用。但是由于鋁合金本身具有高導電率，高導熱率，熔點低，易氧化等物理化學特性，使鋁合金電阻點焊相較于傳統的鋼材電阻點焊有較大區別，主要表現為需要短的焊接時間，大的焊接電流，高的焊接壓力等，雖然國內外從不同方向對此進行了相關研究，但大部分仍然停留在實驗室階段，進入實用階段的鋁點焊技術效果也不盡理想，主要問題有變壓器體積大，焊鉗由于要承受很大壓力對焊鉗的載荷結構設計提出了更高的要求，控制器或焊接電源功率大、成本高，電極修磨頻率高，需要專用的電極帶或電極結構等。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的提出的一種基于高頻逆變的直流電阻焊電源進行鋁點焊的方法和系統，逆變頻率為10KHz，根據采集次級電流輸出波形可以實現每秒采集20000組數據點，提高了系統的采集速率，可以更加精確的控制焊接電流。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種基于高頻逆變直流電阻焊電源用于鋁點焊的系統，其特征在于：包括電阻焊電源、高頻變壓器、高頻次級整流單元、電極單元、壓力監控單元、電壓反饋單元、電流反饋單元；所述壓力監控單元與主控板連接，實現對壓力的檢測反饋以及控制焊鉗伺服電機對工件按照設定壓力進行加壓；所述主控板與壓力監控單元、電壓反饋單元、電流反饋單元連接，實現對焊接壓力、次級電壓、次級電流的采集。

進一步，所述電阻焊電源包括主控板、驅動板、功率單元。

進一步，所述功率單元包括初級整流模塊、濾波電容、IGBT。

進一步，所述主控板上的MCU型號型號為STM32F103，實現對次級信號采集時間的精確控制。

進一步，所述電極單元的上下電極采用鉻鋯銅材質，電極直徑d1為12-18mm的電極帽，電極端面為半徑R1大于40mm的圓弧。

進一步，所述功率單元10的IGBT和高頻次級整流單元是與高頻逆變頻率相適應的高頻IGBT模塊和高頻整流模塊。

進一步，所述電阻焊電源為高頻逆變電阻焊電源，驅動板為高頻IGBT驅動板，主控板與驅動板連接實現控制驅動板對IGBT進行高頻率的開關控制，逆變頻率達到10KHz。

進一步，所述高頻變壓器采用中間抽頭形式，鐵芯采用鐵氧體材料；所述電流反饋單元采用環形羅氏線圈，套在所述高頻次級整流單元的輸出端。

一種基于高頻逆變的直流電阻焊電源進行鋁點焊方法，其特征在于：包括以下步驟

(1)根據次級電流波動曲線，在一個焊接周期，焊接電流會經過2次焊接電流的有效值，將電流過有效值時刻的信號接入主控板中斷引腳中；

(2)在過有效值的終端時刻對壓力監控單元、電壓反饋單元、電流反饋單元的輸出信號進行采樣；