淺談中頻焊卷芯點焊機應用及優化改進措施

張禮 羅二欄

摘要：中頻點焊機由觸摸屏、PLC、各類傳感器組成的閉環控制系統控制。智能自動，抗干擾能力強，可擴展性好。運動部件采用精密滑軌，確保運動靈活，定位精準。在冷軋廠焊卷芯應用后，極大的降低了人工，焊接質量好，可提高后續工序的生產效率。

關鍵詞：點焊機；自動控制；優化改進

一、中頻逆變式點焊機組成

1、電氣控制系統

電控系統主要由觸摸屏、臺達PLC、西門子PLC、伺服控制器、中頻逆變器，中頻焊接變壓器、電極加壓裝置組成。觸摸屏可以完成參數設置、原點標定、設備手動控制，報警輸出記錄。臺達PLC負責設備運動控制，西門子PLC主要負責控制中頻變壓器的整流逆變控制。中頻逆變器是本機電氣部件，將三相50/60Hz的380V交流電輸入轉變為一個高電位的直流電源，直流電源連有電容以作濾波，中頻逆變器根據通過大功率開關電子元件IGBT和控制輸入的設置及反饋電流而輸出一個適量的1KHz PWM方波。再經過中頻焊接變壓器輸出低壓進行焊接，總體過程是：交流→直流→交流→直流。變壓器過熱保護且帶有工作常用參數設定，控制箱中安裝有逆變器模組，取代可控硅進行能量轉換且不會導致三相不平衡。另外，操作面板有自動、半自動、手動操作功能。

2、氣動系統

主要由氣缸、氣缸座、電極推動主軸、電極連接座等組成，主要用于電極加壓和鋼卷卷芯支撐防止塌卷。

3、冷卻系統

冷卻水通過部分包括中頻焊接變壓器次級、逆變器、上下電極座、上下電極握桿及上下電極頭。冷卻水通過Y型水過濾器后，經分流器對次級回路進行冷卻。防止長期使用設備損壞和電極損壞。

二、控制原理

1、整流濾波電路部分是由二極管、電容、電感組成。整流電路就是利用二極管單向導通的特性將交流電變成了脈動的直流電，經過濾波（電解電容組）電路存儲能量并濾除漣波將脈動的直流電變成平滑的直流電。其功能是將電網輸入的三相交流電經橋式整流和濾波后得到平穩的直流電。（如圖1）

2、逆變電路部分該部分是由大功率開關器件IGBT和變壓器T組成的逆變電路，是將直流電壓逆變成1000HZ的恒流中頻交流電（中頻方波）并由變壓器T輸出。逆變器通常采用電流反饋脈寬調制（PWM）獲得穩定的恒電流輸出。交流電經過變壓器T降壓后，變壓器二次輸出的低壓交流電經單相全波整流后產生脈動很小的直流電用于焊接。（圖1）

三、優化改進措施

點焊機在我廠應用時間不長，點焊機還存在些問題急需解決。安全聯鎖保護功能缺失，操作畫面凌亂復雜，頻繁發生設備故障和碰撞事故，無獨立的冷卻水系統，使用外部循環水容易堵塞變壓器及電極冷卻管路，造成重大的故障。點焊機與線上無留有通訊接口，目前只能通過硬線傳輸信號。點焊機軟連接銅帶極易被撞變形，端頭也無可靠的防撞檢測，容易對設備和作業人員造成傷害。焊接變壓器在封閉的狹小空間內，一旦出問題，非常難以檢查處理。坦克鏈內部線路經常出現問題導致伺服控制異常報警。

因此重新編寫了安全聯鎖程序（部分展示，如圖2）

增加維修模式（部分展示，如圖3）

一鍵回原點功能，點焊機與軋機步進梁的原位的聯鎖功能。（如圖4，部分展示）

完善點焊機全自動、半自動控制功能。重新設計人機交互界面，增加點焊機工作狀態運行指示。改進后點焊機與步進梁聯鎖功能完善，點焊機在狀態異常時，可以及時停止報警，防止發生碰撞損壞設備安全的事故，安全可靠。點焊機觸摸屏界面更加簡潔明了，操作簡單快捷易于操作人員操作和檢修維護人員處理檢查故障。點焊機設備故障時間降低，提高卷芯焊接率，避免進行人工焊接。

四、結語

雖然還存在不少問題，但點焊機在冷軋廠的成功應用是比較成功的，提高了后續工序的作業率，降本增效，同時也成為了我廠的一個技術亮點。

參考文獻：

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[5]郝彥俠.電焊機控制電器的安全運用及其維護[C].寧夏：科技展望，2017.27（12）.

作者簡介：

張禮（1993-），男，本科學歷，助理工程師，主要從事工廠設備及自動化控制.

羅二欄（1992-），男，本科學歷，助理工程師，主要從事工廠設備及自動化控制.