TWM526452U - 手持主動控制式植釘點焊機 - Google Patents

Description

手持主動控制式植釘點焊機

本創作涉及植釘焊機與點焊機，具體涉及一種手持主動控制式植釘點焊機。

如今的汽車工藝，為了追求省油、節能、減碳，輕量化的發展是大勢所趨，各車廠無不在新型車款中，使用鋁合金或是超高張力鋼來降低車重，而上述兩種新型材料的使用也給汽車修護設備帶來全新的挑戰。超高張力鋼的進步，能以更薄更輕的板金，獲得比傳統鐵車身相同或更高的車身強度，這種材料在焊接時由於板材厚度的降低，而必須減少入熱量，來避免板材因為過熱而變形，一旦入熱量過高，板材也很容易氧化，在焊接後容易產生銹蝕問題。目前傳統鐵車身的板金厚度約在0.7~0.8mm左右，而日產汽車公司於2013年宣佈要在2017年前將上市新車的超高張力鋼應用比例提升至25%，屆時將有望降低車重達15%，而在2014年的德國法蘭克福汽車展，關於德國大眾公司新一代的超高張力鋼的傳言也甚囂塵上，其稱未來的板金厚度將可達0.3mm厚。針對變薄的車身板材，傳統焊接方法將面臨極大的挑戰，在對付這樣新一代的材料時，焊接時的時間必須盡可能短，以減少入熱量和輸出電流，否則易使板材熱影響區大、過熱、變質、銹蝕，破壞板材剛性與車身安全性。

目前，常用的焊接設備包括電阻式點焊機(用於鐵車身修復)和電容式植釘焊機(用於鋁車身修復)。

參閱第一圖，電阻式點焊機包括電源輸入端、功率模組、控制模組、主變壓器11，主變壓器11的兩個輸出端分別作為焊槍12和地線13，其中，功率模組可使用交流接觸器或雙向可控矽等開關器件來實現主變壓器11一次側的導通與斷開，若使用交流接觸器，則主變壓器11可使用抽頭式變壓器搭配波段開關來調整輸出電流；控制模組部分，由使用者設定焊接電流與焊接時間參數後，給予功率輸出觸發指令，則控制模組給功率模組驅動信號。目前市面上的電阻式點焊機的缺點如下：1.體積大，重量重，集成度低，無法手持，便攜性差；2.除了主機還需要焊槍12與地線13，焊槍12與地線13的電纜粗且重，不僅成本高，操作的活動範圍也受電纜長度限制；3.瞬間輸入電流大，對電網要求較高，因此基本無法用於110V單相使用；4.單位時間內的輸出能量較低，因此焊接時間長，對母材的入熱量大，焊接後的熱影響區大，易使板材熱影響區大、過熱、變質、銹蝕，破壞板材剛性與車身安全性，該現象在薄板焊接時更為突出，難以在超高張力鋼板製作的車身上進行應用；5.交流輸出，交流阻抗耗損大；6.受限於瞬間輸出功率較低，難以進行鋁植釘焊接，因此無法修復鋁車身。

參閱第二圖，目前的電容式植釘焊機包括電源輸入端、充電變壓器21、整流器22、充電用可控矽23及充電電阻24、電解電容器25、放電用可控矽26、控制模組，電解電容器25的兩個輸出端分別連接焊槍27和地線28，放電用可控矽26設置在電解電容器25和焊槍27之間，控制模組由使用者設定充電電壓，控制模組驅動充電用可控矽23給電解電容器25充電 ，控制模組具備電壓偵測電路，若電解電容器25未達設定電壓，則給予充電，若超過設定值，則使用放電電阻進行放電，若接收到功率輸出觸發指令，則停止充電，並改由放電用可控矽26進行放電。目前市面上的電容式植釘焊機的缺點有：1.體積大，重量重，集成度低，無法手持，便攜性差；2.除了主機還需要焊槍27與地線28，焊槍27與地線28的電纜粗且重，不僅成本高，操作的活動範圍也受電纜長度限制；3.瞬間輸出電流大，輸出時間極短，但因為使用可控矽這樣的半控元件作為放電開關器件，使得輸出時間不可控，在進行薄板焊接，如超高張力鋼板焊接時，要不輸出功率過大造成打黑打穿，要不輸出功率過低造成焊接不牢，成功率低；4.為了抵消焊槍27、地線28等輸出電纜的消耗，必須採用多顆大型電解電容並聯，電容量大，由於充放電時輸入與輸出電流大，因此充放電電阻體積大且發熱量高，能耗大；5.受限於輸出時間不可控，難以進行鐵介子點焊功能，因此無法修復鐵車身。

由於電容式植釘焊機的輸出電流可達數千安培，遠大於目前常用的全控元件之場效電晶體(MOSFET)的最大電流，若採用場效電晶體進行控制，必須將多個場效電晶體並聯分流，但現有的焊機結構及工藝不能實現場效電晶體的均衡分流，易使場效電晶體燒毀，因此，現有的電容式植釘焊機只採用可控矽控制電解電容器充放電。

目前的電阻式點焊機和電容式植釘焊機分別存在各自的缺點，難以相容於鐵、鋁、超高張力鋼板等材料，即難以滿足汽修行業未來的要求，因此，開發一種能適應鐵、鋁、超高張力鋼板焊接的新型焊機，是汽修領域亟待解決的問題。

為了解決上述問題，本創作的目的在於提供一種手持主動控制式植釘點焊機，可實現大電流焊接，主動控制焊接電流輸出時間，有效提高焊接效果。

本創作解決其技術問題所採用的技術方案是：一種手持主動控制式植釘點焊機，包括有電源模組、操作手柄，所述操作手柄上固定設置有主控制板、充放電電路、功率輸出板和焊接頭；所述電源模組用於將市電轉換成主控制板與充放電電路充電時所需的電壓；所述主控制板接收外部給予的輸出時間設定、充電電壓設定、槍開關信號與內部的電解電容電壓，比對後對充放電電路進行充電，以及對功率輸出板進行控制；充放電電路包括充電開關和複數個並聯設置的充放電單元，所述充放電單元包括一個電解電容器和一個放電開關，充電開關和放電開關為場效電晶體(MOSFET)可控開關，充電開關、放電開關分別控制電解電容器進行充電和放電；所述功率輸出板依照主控制板給予的信號，以控制放電開關對電解電容進行放電，而輸出焊接電流到焊接頭。

進一步，所述電源模組為變壓器式電源或逆變開關式電源。

進一步，所述充放電單元還包括一個二極體。

進一步，所述焊接頭上設置有具備阻尼效果的彈性槍頭以及接地支架。焊機利用具有阻尼效果的彈性槍頭以及接地支架時，能確保焊點壓力保 證導電良好，而接地支架可幫助焊接件與母材垂直固定，並兼具地線導電功能，大大縮短焊點與地線的距離。

本創作的手持主動控制式植釘點焊機具有以下優點：1、整個焊機集成在操作手柄上，集成度高，體積小，便於手持操作；2、去除了不必要的輸出電纜和地線，減少成本，並可降低電解電容的容值；3、採用電容式充電，輸入電流低，對電網要求低；4、採用電容式放電，瞬間輸出電流大，進行鐵介子點焊時焊點極小，背面不過熱、發黑、生銹，進行鋁釘植釘焊時充足的輸出功率使焊接牢靠，成功率極高，實現了鐵鋁車兼修；5、充電開關、放電開關都採用主控元件場效電晶體，進一步減少體積，並實現充電時間和焊接電流輸出時間的主動控制，節省能源，有效提高焊接成功率；6、電容與場效電晶體組成充放電單元，多個充放電單元並聯分流，並且場效電晶體與電解電容為一對一控制，避免因均流問題燒毀場效電晶體，可用於大電流控制。

31‧‧‧電源模組

32‧‧‧主控制板

33‧‧‧充放電單元

331‧‧‧電解電容器

332‧‧‧放電開關

333‧‧‧二極體

334‧‧‧充電開關

34‧‧‧功率輸出板

41‧‧‧操作手柄

42‧‧‧焊接頭

421‧‧‧彈性槍頭

422‧‧‧接地支架

第一圖是現有的電阻式點焊機的結構模組方塊圖；第二圖是現有的電容式植釘焊機的結構模組方塊圖；第三圖是本創作的手持主動控制式植釘點焊機的結構模組方塊圖；第四圖是本創作的充放電電路的電路圖；第五圖是本創作的手持主動控制式植釘點焊機的立體圖。

請參閱第三圖至第五圖，本創作提供的一種手持主動控制式植釘點焊機，包括有電源模組31和操作手柄41，操作手柄41上固定設置有主控制板32、充放電電路、功率輸出板34和焊接頭42。

所述充放電電路包括一個充電開關334以及複數個並聯設置的充放電單元33，充放電單元33包括電解電容器331和放電開關332，每個電解電容器331對應設置一個放電開關332，充電開關334和放電開關332都為場效電晶體(MOSFET)可控開關。

所述電源模組31用於將市電轉換成主控制板32與充放電電路充電時所需的電壓，電源模組31可為傳統的變壓器式電源或逆變開關式電源。

所述主控制板32連接充放電電路中的充電開關334，以及連接功率輸出板34。主控制板32操控充電開關334，以對電解電容器331進行充電控制：主控制板32接收外部給予的輸出時間設定、充電電壓設定、槍開關信號，並接收內部電解電容器331的電壓，將內部電解電容器331的電壓與充電電壓設定值比對後，若電解電容器331的電壓低於充電電壓設定值，則主控制板32控制充電開關334打開，以對電解電容器331進行充電。由於電解電容器331進行充電的電流和電壓可由主控制板32設定為較低值，使一個場效電晶體(MOSFET)充電開關334即可滿足多個電解電容器331的充電電流通過，能對充電過程進行控制。

所述功率輸出板34分別連接主控制板32和充放電電路中的放電開關332。功率輸出板34主要對電解電容器331進行放電控制：由主控制板32接收槍開關打開的信號，並把信號回饋到功率輸出板34，功率輸出板34控 制放電開關332打開，輸出電解電容器331中儲存的電量，形成焊接電流，焊接電流的輸出時間由外部給予的輸出時間設定值決定。電解電容器331放電時，短時間內輸出電容內存儲的所有電量，電流較大，輸出的電流匯流後形成更大的焊接電流，並流向焊接頭42用於焊接。

為了實現充電時間和焊接電流輸出時間的主動可控，充電開關334和放電開關332都採用可主動控制的場效電晶體(MOSFET)，而為了解決現有的場效電晶體(MOSFET)不能通過焊接用的大電流的問題，本創作提出將一個二極體333、一個放電開關332與一個電解電容器331組成一個充放電單元33，再由多個充放電單元33並聯的方案。由於每個充放電單元33內設置有一個電解電容器331和一個場效電晶體(MOSFET)放電開關332，可控制電解電容器331的容量，使流經每個放電開關332的放電電流不超過場效電晶體的上限，而多個充放電單元33並聯匯流後可得到焊接用的大電流。通過全控元件之場效電晶體(MOSFET)，可實現充電時間和焊接電流輸出時間的控制，而多個放電開關332與電解電容器331一一對應，可保證各個場效電晶體均衡分流，即便任一放電開關332損毀也不會影響其它組電容的輸出，使放電開關332適用於大電流控制。

進一步，焊接頭42上可設置有具備阻尼效果的彈性槍頭421以及接地支架422。利用具有阻尼效果的彈性槍頭421時，能夠調整彈性確保焊點壓力保證導電良好，而接地支架422可選用固定無彈性或者有彈性，以幫助焊接件與母材垂直固定，並兼具地線導電功能，大大縮短焊點與地線的距離。

本創作的手持主動控制式植釘點焊機具有以下優點： 1、整個焊機集成在操作手柄上，集成度高，體積小，便於手持操作；2、去除了不必要的輸出電纜和地線，減少成本，並可降低電解電容的容值；3、採用電容式充電，輸入電流低，對電網要求低；4、採用電容式放電，瞬間輸出電流大，進行鐵介子點焊時焊點極小，背面不過熱、發黑、生銹，進行鋁釘植釘焊時充足的輸出功率，使焊接牢靠成功率極高，實現了鐵鋁車兼修；5、充電開關、放電開關都採用主控元件場效電晶體，進一步減少體積，並實現充電時間和焊接電流輸出時間的主動控制，節省能源，有效提高焊接成功率；6、電容與場效電晶體組成充放電單元，多個充放電單元並聯分流，並且場效電晶體與電解電容為一對一控制，避免因均流問題燒毀場效電晶體，可用於大電流控制。

以上所述僅為本創作的優先實施方式，只要以基本相同手段實現本創作目的的技術方案都屬於本創作的保護範圍之內。

31‧‧‧電源模組

32‧‧‧主控制板

331‧‧‧電解電容器

332‧‧‧放電開關

34‧‧‧功率輸出板

41‧‧‧操作手柄

42‧‧‧焊接頭

421‧‧‧彈性槍頭

422‧‧‧接地支架

Claims (4)

1. 一種手持主動控制式植釘點焊機，包括有電源模組、操作手柄，所述操作手柄上固定設置有主控制板、充放電電路、功率輸出板和焊接頭；所述電源模組用於將市電轉換成主控制板與充放電電路充電時所需的電壓；所述主控制板接收外部給予的輸出時間設定、充電電壓設定、槍開關信號與內部的電解電容電壓，比對後對充放電電路進行充電，以及對功率輸出板進行控制；充放電電路包括充電開關和複數個並聯設置的充放電單元，所述充放電單元包括一個電解電容器和一個放電開關，充電開關和放電開關為場效電晶體(MOSFET)可控開關，充電開關、放電開關分別控制電解電容器進行充電和放電；所述功率輸出板依照主控制板給予的信號，以控制放電開關對電解電容器進行放電，而輸出焊接電流到焊接頭。
2. 如申請專利範圍第1項所述的手持主動控制式植釘點焊機，其中所述電源模組為變壓器式電源或逆變開關式電源。
3. 如申請專利範圍第1項所述的手持主動控制式植釘點焊機，其中所述充放電單元還包括一個二極體。
4. 如申請專利範圍第1項所述的手持主動控制式植釘點焊機，其中所述焊接頭上設置有具備阻尼效果的彈性槍頭以及接地支架。