用于直流电阻点焊的可编程极性模块制造技术

本发明专利技术公开了用于直流电阻点焊的可编程极性模块。所公开的可编程极性模块允许依需求快速控制分配给保持在焊枪上的焊接电极的极性。可编程极性模块能电连接到焊枪和直流电源单元以提高直流电流给焊接电极，用于点焊期间的交换。可编程极性模块的第一可互换极性输出接线片和第二可互换极性输出接线片允许焊接电极的极性被切换，而不必从焊枪断开模块的电连接。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了用于直流电阻点焊的可编程极性模块。所公开的可编程极性模块允许依需求快速控制分配给保持在焊枪上的焊接电极的极性。可编程极性模块能电连接到焊枪和直流电源单元以提高直流电流给焊接电极，用于点焊期间的交换。可编程极性模块的第一可互换极性输出接线片和第二可互换极性输出接线片允许焊接电极的极性被切换，而不必从焊枪断开模块的电连接。【专利说明】用于直流电阻点焊的可编程极性模块本申请要求于2013年3月7提交的美国临时专利申请N0.61/774，227的益处，其全部内容通过引用结合到本文。
本公开的
总的涉及可编程极性模块，其能够连接到直流(“DC”)电源用于电阻点焊枪。该可编程极性模块允许焊枪电极的极性根据需要被控制，以便最佳地适应当时实行的电阻点焊工艺。
技术介绍
电阻点焊是很多行业使用的以将两个或更多金属工件结合在一起的工艺。例如，汽车行业，在车辆门、引擎盖、后备箱盖、或升降门等的制造期间经常使用电阻点焊将预制的片金属工件结合在一起。许多焊点典型地沿着金属工件的外围边缘或一些其他结合区域形成以确保该部件在结构上合理。今天在汽车行业用的最普通的金属工件是那些由钢和铝合金制成的工件。将铝合金结合到车辆中的期望已经使得将铝合金工件点焊到另一铝合金工件或替代地点焊到钢工件是值得羡慕的。电阻点焊工艺由包括两个臂的自动机器人或台座式焊枪来执行。这些臂的每一个握持典型地由合适铜合金组成的焊接电极。焊枪臂能够定位在工件叠堆的相反侧上，并且在直接的(diametrically)共同焊点处被夹持以压这两个电极抵着他们各自的金属工件。瞬间电流然后从一个电极穿过金属工件到另一个电极。通过金属工件和他们的交界面(即，金属工件的接触界面)的电流流动的电阻在交界面处产生热量。这热量形成熔融焊池，该熔融焊池由于电流流动停止而固化成焊点熔核。在点焊点形成后，焊接臂释放他们的夹持力，并且该点焊工艺在另一焊点位置重复。在相对电极之间传递并通过金属工件的电流从由焊枪携带的直流电源接收。直流电源例如可以是中间频率集成变压器和整流器包，其构造成根据规定的焊点计划传递高直流电流强度(amperage)。这种类型直流电源，以及其他类似类型，提供相对电极，相对电极在电连接到焊枪时具有固定相反极性，即，在直流电源已经安装后，一个电极总是正电极，而另一个总是负电极。分配给焊接电极的极性并不是无足轻重的。例如，已经发现当点焊(I)铝合金工件到另一铝合金工件上，以及(2)铝合金工件到钢工件上时极性偏压存在。较不明显的极性偏压也存在点焊钢工件到另一钢工件上时，以及存在于某些凸焊实践中。控制哪个电极具有正/负极性同时焊枪和直流电源保持电连接的能力一包括在任何时间切换电极极性的能力一将允许操作上更有效的点焊实践在至少这些情况下以及可能其他情况下被开发。这样的电极极性控制用常规直流电源不能实现。事实上，当常规直流电源被采用时，改变电极的极性的唯一方法是从焊枪物理断开电源的连接，并且然后在反向极性取向中再连接电源，这是耗时并且费力的过程。
技术实现思路
所公开的可编程极性模块允许依需求快速控制分配给保持在焊枪上的焊接电极的极性。可编程极性模块以任何已知的方式能电连接到直流电源的固定极性输出接线片以提供多部件直流电源单元。通过第一可互换极性输出接线片和第二可互换极性输出接线片，它还能电连接到焊枪，并且因此电连接到焊接电极。第一可互换极性输出接线片和第二可互换极性输出接线片能够将正极或负极分配给他们的关联焊接电极。第一可互换极性输出接线片和第二可互换极性输出接线片的每一个与一对高电流强度的可控硅整流器(SCR)关联。在每对可控硅整流器内，一个可控硅整流器与正极关联，并且另一个可控硅整流器与负极关联。这些对的可控硅整流器因此能够被控制以给每个可互换极性输出接线片——和与每个接线片关联的焊接电极——分配正极或负极。这种类型的控制允许两个焊接电极的极性分配以任何可想到的方式支配，使得各种点焊工艺的特点能够得到适应。每个焊接电极的极性甚至能够被迅速地切换，而不必从焊枪断开直流电源的连接。如本文所使用的，术语“高电流强度可控硅整流器”及其缩写，“ SCR”，意指广泛涵盖单个晶闸管或一个或多个协作作用的晶闸管的装置。晶闸管是电开关装置，包括交替的P-型和η-型半导体层，其能够被控制以基于施加到控制终端(也已知作为门)的电压的幅值(magnitude)(或缺失)允许或堵住电流流。应用在每个SCR中的晶闸管的数目取决于需要被管理通过第一可互换极性输出接线片和第二可互换极性输出接线片的电流的幅值。如，在与第一可互换极性输出接线片和第二可互换极性输出接线片关联的SCR对中的每个SCR可以是单个晶闸管，或者，如果单个晶闸管的电流容量对于任何原因是不足够的，那么并联连接的一些晶闸管的装置能够一起适应需要被控制的电流的幅值。可编程极性模块能够被用来治愈存在于电阻点焊工艺内的电极极性偏压的影响。例如，当用一对铜合金电极来点焊铝合金工件到另一个铝合金工件上时，由于电子流跨过铝合金-铜合金接合点的缘故，在焊接电极之间交换的电流可以在电极/工件界面处产生热量差。具体地，在正焊接电极处可以比在负焊接电极处产生更多热量，这导致正焊接电极以更快的速率磨损。可编程极性模块可以用在这里以偶尔切换两个电极的极性，优选地在每个点焊点之后，以阻止一个电极比另一个电极磨损更快。作为另一个示例，当用一对铜合金电极来点焊不类似的金属工件时，电极极性偏压可能存在。不类似的金属工件可以是一对具有相当不同厚度的铝合金片金属层，或者铝合金片金属层与铝合金铸件，或者铝合金工件和钢工件，等等。这样的不类似的金属工件的点焊，就像之前的一样，可以在电极/工件界面处产生热量失衡，其中，在正焊接电极处产生较多的热量，而在负焊接电极处产生较少的热量。通过使用这种热量差来补偿不类似金属工件的导电性和/或熔融点的差别，通常能够取得更好质量的点焊点。可编程极性模块能够用在这里以确保焊接电极被分配极性，导致最佳焊点质量。一种可编程极性模块，所述可编程极性模块能电连接到直流电源和焊枪，所述焊枪携带第一焊接电极和第二焊接电极，所述可编程极性模块包括: 固定正极输入接线片和固定负极输入接线片，所述固定正极输入接线片和固定负极输入接线片能够分别电连接到直流电源的固定正极输出接线片和固定负极输出接线片； 第一可互换极性输出接线片和第二可互换极性输出接线片，所述第一可互换极性输出接线片和第二可互换极性输出接线片能够电连接到携带第一焊接电极和第二焊接电极的焊枪； 第一对可控硅整流器(SCR)，其与所述第一可互换极性输出接线片关联，所述第一对可控硅整流器包括正向正可控硅整流器和反向负可控硅整流器，所述正向正可控硅整流器也与所述固定正极输入接线片关联，所述反向负可控硅整流器也与所述固定负极输入接线片关联; 第二对可控硅整流器，其与所述第二可互换极性输出接线片关联，所述第二对可控硅整流器包括正向负可控硅整流器和反向正可控硅整流器，所述正向负可控硅整流器也与所述固定负极输入接线片关联，所述反向正可控硅整流器也与所述固定正极输入接线片关联；以及 控制器，所述控制器控制所述第一对可控硅整流器和第二对可控硅整流器以将正极或负极分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可编程极性模块，所述可编程极性模块能电连接到直流电源和焊枪，所述焊枪携带第一焊接电极和第二焊接电极，所述可编程极性模块包括：固定正极输入接线片和固定负极输入接线片，所述固定正极输入接线片和固定负极输入接线片能够分别电连接到直流电源的固定正极输出接线片和固定负极输出接线片；第一可互换极性输出接线片和第二可互换极性输出接线片，所述第一可互换极性输出接线片和第二可互换极性输出接线片能够电连接到携带第一焊接电极和第二焊接电极的焊枪；第一对可控硅整流器（SCR）,其与所述第一可互换极性输出接线片关联，所述第一对可控硅整流器包括正向正可控硅整流器和反向负可控硅整流器，所述正向正可控硅整流器也与所述固定正极输入接线片关联，所述反向负可控硅整流器也与所述固定负极输入接线片关联；第二对可控硅整流器,其与所述第二可互换极性输出接线片关联，所述第二对可控硅整流器包括正向负可控硅整流器和反向正可控硅整流器，所述正向负可控硅整流器也与所述固定负极输入接线片关联，所述反向正可控硅整流器也与所述固定正极输入接线片关联；以及控制器，所述控制器控制所述第一对可控硅整流器和第二对可控硅整流器以将正极或负极分配给第一可互换极性输出接线片，以及将正极或负极分配给第二可互换极性输出接线片，所述第一可互换极性输出接线片和第二可互换极性输出接线片的极性彼此相反。...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：MJ卡拉古利斯，DR西勒，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US