CN201161330Y - 储能点焊机 - Google Patents
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Abstract
一种储能点焊机，包括电源接头、储能装置和焊接触头，所述储能装置包括稳压稳流开关电源充电器、超级电容器组、焊接控制部分以及焊接通断开关部分；所述稳压稳流开关电源充电器的输入端为所述电源接头端，所述稳压稳流开关电源充电器的输出端与所述超级电容器组相并联，对所述超级电容器组充电；所述焊接通断开关部分与所述超级电容器组和所述焊接触头串接，以及，所述焊接控制部分与所述焊接通断开关部分相连，以控制所述储能装置与所述焊接触头之间的导通或关断。本实用新型的储能点焊机体积小、重量轻、成本低，且提高了效率，具有节能效果，又与传统采用机械触点的传统点焊机相比电磁辐射小、使用寿命明显更长。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种点焊机，尤其涉及一种体积小型化的储能点焊机。
背景技术
点焊机是工业上常用的焊接设备，其广泛应用于多种金属板、片、箔、丝的焊接，是许多金属加工企业、电子元器件及整机企业不可缺少的焊接设备。
目前较为常用的点焊机为一种采用电容贮能，利用瞬间释放大电流的原理对工件进行焊接的储能点焊机，储能点焊机具有焊接时间短、能量集中，能对有色金属及黑色金属进行良好焊接，并且工件不易氧化的优点。传统的储能点焊机采用的储能器件为铝电解电容器，由于电解电容器的容量只有几百至数千微法，因此其所能存储的电能很低，为提高其储能能力，以达到焊接时的储能要求，则必须将许多个电解电容器串并联(几十至数百个)，以增加其总体的容量。然而，许多个电解电容器的串并联就必然会带来输出端的高电压，如果直接使用其高压输出进行点焊操作的话，容易产生高压电弧，影响焊接质量，对操作人员也不安全，因此必须配备输出变压器，通过输出变压器，将电容器中储存的电能变成低压大电流作用在被焊接的工件上，实现焊接，其电路原理图可参见图1所示。由于电路中使用了体积较大的输出变压器，所以造成了传统的电容储能点焊机体积大、重量大、成本高。
发明内容
本实用新型的主要目的在于，提供一种体积小、重量轻、成本低且焊接效率高的储能点焊机。
为了实现上述的目的，本实用新型提供一种储能点焊机，包括电源接头、储能装置和焊接触头，所述储能装置包括稳压稳流开关电源充电器、超级电容器组、焊接控制部分以及焊接通断开关部分，所述稳压稳流开关电源充电器的输入端为所述电源接头端，所述稳压稳流开关电源充电器的输出端与所述超级电容器组相并联，以所设定的电流对所述超级电容器组充电，所述的焊接通断开关部分与所述超级电容器组和所述焊接触头串接，以及，所述焊接控制部分与所述的焊接通断开关部分相连，以控制所述储能装置与所述焊接触头之间的导通或关断。
所述的焊接通断开关部分包括功率开关器件和驱动单元；所述焊接控制部分包括操作指令输入与处理模块和焊接输出控制模块；所述操作指令输入与处理模块根据操作指令通过所述焊接输出控制模块产生驱动指令，使所述驱动单元产生偏压，以控制所述功率开关器件的通断。
所述的储能装置还包括与所述超级电容器组相并联的泄电单元；所述的焊接控制部分还包括泄电控制模块，所述泄电控制模块分别与所述泄电单元以及所述操作指令输入与处理模块相连，以在焊接结束后根据所述操作指令输入与处理模块的指令驱动所述泄电单元释放电能。
所述的焊接控制部分还包括与所述超级电容器组相连的超级电容器组工作状态监控模块；以使所述操作指令输入与处理模块对该超级电容器组的工作电压进行监控，并在过压时输出控制信号。
所述的焊接控制部分还包括与所述稳压稳流开关电源充电器相连的充电电源控制模块，以使所述操作指令输入与处理模块驱动所述稳压稳流开关电源充电器输出稳定的电压电流。
所述功率开关器件为IGBT功率器件；所述IGBT功率器件的门极与所述驱动单元相连，漏极与所述超级电容器组的一端相连，源极与所述焊接触头相连。
所述功率开关器件为大功率MOSFET管；所述MOSFET管的栅极与所述驱动单元相连，漏极与所述超级电容器组的一端相连，源极与所述焊接触头相连。
所述超级电容器组为10只容量为500F的超级电容器单体串联组成。
所述超级电容器组为20只容量为2000F的超级电容器单体串联组成。
所述超级电容器单体为双电层超级电容器、电化学超级电容器或者混合超级电容器。
本实用新型具有以下有益效果，本实用新型的储能点焊机采用了超级电容器组为储能器件，无需在电路中设置输出变压器也能满足点焊时低压大电流的要求，从而使得该储能点焊机具有体积小、重量轻、成本低的优点；且由于是将储能器件上的低压大电流电能直接用于点焊，所以提高了效率，具有节能效果；又由于采用IGBT或者大功率MOSFET管作为焊接通断开关，所以与传统采用机械触点的传统点焊机相比电磁辐射小，使用寿命明显更长。
附图说明
图1是现有的传统储能点焊机的电路原理图；
图2是本实用新型的储能点焊机的电路原理图；
图3是本实用新型的储能点焊机的焊接控制部分的原理框图。
具体实施方式
为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
请参阅图2所示，本实用新型的储能点焊机包括依次连接的电源接头300、储能装置100和焊接触头200，其中该储能装置100包括稳压稳流开关电源充电器1、超级电容器组2、泄电单元3、焊接通断开关部分4以及焊接控制部分5。
该稳压稳流开关电源充电器1的输入端为该电源接头300，通过该电源接头300该稳压稳流开关电源充电器可与外部电源相连接，从而输出稳定的电流和电压。
该超级电容器组2可由1至200个超级电容器的单体串并联形成，超级电容器是介于充电电池与传统电容器之间的一种新型储能器件，其本身具有很好的低压大电流能力，它兼有常规电容器功率密度大、充电电池功率密度高的优点，可快速充放电，而且寿命长、工作温限宽、电压记忆性好、免维护。该超级电容器组1中的超级电容器的单体可为双电层超级电容器、电化学超级电容器以及混合超级电容器中的任何一种。该超级电容器组2与该稳压稳流开关电源充电器1的输出端相并联。
该泄电单元3与该超级电容器组2的两端相连。当每次焊接工作结束或者当该储能电焊机长时间不用以及需要检修时，关闭电源开关，该泄电单元3可将该超级电容器组2内的电能缓慢释放，以保证安全。
该焊接通断开关部分4包括功率开关器件41和驱动单元42，该功率开关器件41可为一IGBT功率器件或者大功率MOSFET管，该功率开关器件41设置在该超级电容器组2与该焊接触头200之间，且该功率开关器件41的漏极以及源极分别与该超级电容器组2的一端以及该焊接触头200相连。该功率开关器件41可控制每次焊接的放电时间和焊接波形。该驱动单元42与该IGBT功率器件的门极或者该大功率MOSFET管的栅极相连，以驱动该功率开关器件41导通或关断，并可控制该导通和关断时间。
请配合参阅图3所示，该焊接控制部分5包括操作指令输入与处理模块51、充电电源控制模块52、泄电控制模块53、超级电容器组工作状态监控模块54以及焊接输出控制模块55。该操作指令输入与处理模块51与其余的四个模块相连，以接收其余四个模块反馈的信息以及人工操作指令并进行处理。该充电电源控制模块52的输出端与该稳压稳流开关电源充电器1相连接，该操作指令输入与处理模块51控制该充电电源控制模块52输出充电电压调节信号以及充电电流调节信号，从而驱动该稳压稳流开关电源充电器1的输出端输出一定数值的稳定电流，并将电压限制在一定范围内。该泄电控制模块53的输出端与该泄电单元3相连，从而在该储能电焊机的焊接工作结束或者需要检修时，该操作指令输入与处理模块51控制该泄电控制模块53输出一泄电控制信号使该泄电单元3导通，以将该超级电容器组2储存的电能缓慢的释放。该超级电容器组工作状态监控模块54与该超级电容器组2相连接，以对该超级电容器组2的工作电压进行监控并反馈给该操作指令输入与处理模块51，以在过压时输出控制信号。该焊接输出控制模块55的输出端与该驱动单元42相连，该操作指令输入与处理模块51根据操作指令通过该焊接输出控制模块55产生驱动指令，该驱动单元42收到该驱动指令后产生偏压，从而控制该功率开关器件41的通断，进而控制焊接动作的起止以及焊接的时间。
实施例一：
在本实施例中，该超级电容器组2为10只容量为500F的超级电容器单体串联组成，其余各部分的结构以及连接关系请参照图2至图3所示。使用时，先根据所焊接的工件材质及厚度，通过调整该焊接控制部分5使得该稳压稳流开关电源充电器1调整至适当的输出电压，该功率开关器件41获得适当的导通和关断时间，然后接通外部电源开始对该超级电容器组2充电，该超级电容器组2的电压充至所需电压后即可进行焊接工作。每次焊接后，该超级电容器组2的电压会有一定的降低，该焊接触头200会抬起，此时该稳压稳流开关电源充电器1会继续对该超级电容器组2进行充电。焊接过程中，根据焊点的质量可以对该稳压稳流开关电源充电器1的充电电压、该功率开关器件41的导通时间再进行适当调整，以达到较佳的焊接质量。焊接工作结束后，关闭电源开关，该泄电单元3自动对该超级电容器组2进行放电，以保证安全。
经实验，本实施例的储能点焊机可以对0.4mm左右厚的铜、镍、铁、不锈钢等金属良好焊接。
实施例二：
本实施例中的该超级电容器组2为20只容量为2000F的超级电容器单体串联组成，其余各部分的结构、连接关系以及工作原理与实施例一相同，在此不再重复叙述，经实验，本实施例的储能点焊机可以对1.2mm左右厚的铜、镍、铁、不锈钢等金属良好焊接。
从上述的两实施例可以看出，该超级电容器组2内部的超级电容器单体的数量以及串并联结构可根据实际焊接的需求进行调整，在此不再一一列举叙述。
经对比，本实用新型提出的以超级电容器为储能器件的点焊机，其焊接效果优于传统点焊机，且体积减少10％以上，重量减少20％以上，节能5～10％。
本实用新型的储能点焊机采用了超级电容器组2为储能器件，无需在电路中设置输出变压器也能满足点焊时低压大电流的要求，从而使得该储能点焊机具有体积小、重量轻、成本低的优点；且由于是将储能器件上的低压大电流电能直接用于点焊，所以提高了效率，具有节能效果；又由于采用IGBT或者大功率MOSFET管作为焊接通断开关，所以与传统采用机械触点的传统点焊机相比电磁辐射小，使用寿命明显更长。
然而，以上所述仅为本实用新型的较佳可行实施例，并非限制本实用新型的保护范围，故凡运用本实用新型说明书及附图内容所做出的等效结构变化，均包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种储能点焊机，包括电源接头、储能装置和焊接触头，其特征在于：所述储能装置包括稳压稳流开关电源充电器、超级电容器组、焊接控制部分以及焊接通断开关部分，所述稳压稳流开关电源充电器的输入端为所述电源接头端，所述稳压稳流开关电源充电器的输出端与所述超级电容器组相并联，以所设定的电流对所述超级电容器组充电，所述的焊接通断开关部分与所述超级电容器组和所述焊接触头串接，以及，所述焊接控制部分与所述的焊接通断开关部分相连，以控制所述储能装置与所述焊接触头之间的导通或关断。
2.根据权利要求1所述的储能点焊机，其特征在于，所述的焊接通断开关部分包括功率开关器件和驱动单元；所述焊接控制部分包括操作指令输入与处理模块和焊接输出控制模块；所述操作指令输入与处理模块根据操作指令通过所述焊接输出控制模块产生驱动指令，使所述驱动单元产生偏压，以控制所述功率开关器件的通断。
3.根据权利要求2所述的储能点焊机，其特征在于，所述的储能装置还包括与所述超级电容器组相并联的泄电单元；所述的焊接控制部分还包括泄电控制模块，所述泄电控制模块分别与所述泄电单元以及所述操作指令输入与处理模块相连，以在焊接结束后根据所述操作指令输入与处理模块的指令驱动所述泄电单元释放电能。
4.根据权利要求2或3任一所述的储能点焊机，其特征在于，所述的焊接控制部分还包括与所述超级电容器组相连的超级电容器组工作状态监控模块；以使所述操作指令输入与处理模块对该超级电容器组的工作电压进行监控，并在过压时输出控制信号。
5.根据权利要求2或3任一所述的储能点焊机，其特征在于，所述的焊接控制部分还包括与所述稳压稳流开关电源充电器相连的充电电源控制模块，以使所述操作指令输入与处理模块驱动所述稳压稳流开关电源充电器输出稳定的电压电流。
6.根据权利要求2所述的储能点焊机，其特征在于，所述功率开关器件为IGBT功率器件；所述IGBT功率器件的门极与所述驱动单元相连，漏极与所述超级电容器组的一端相连，源极与所述焊接触头相连。
7.根据权利要求2所述的储能点焊机，其特征在于，所述功率开关器件为大功率MOSFET管；所述MOSFET管的栅极与所述驱动单元相连，漏极与所述超级电容器组的一端相连，源极与所述焊接触头相连。
8.根据权利要求1所述的储能点焊机，其特征在于，所述超级电容器组为10只容量为500F的超级电容器单体串联组成。
9.根据权利要求1所述的储能点焊机，其特征在于，所述超级电容器组为20只容量为2000F的超级电容器单体串联组成。
10.根据权利要求8或9任一所述的储能点焊机，其特征在于，所述超级电容器单体为双电层超级电容器、电化学超级电容器或者混合超级电容器。
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