ATOP點(diǎn)焊機(jī)焊接檢測數(shù)據(jù)超范圍導(dǎo)致報(bào)警的處理

博深工具股份有限公司 （河北 050035） 尹向光

1. 概述

我公司專業(yè)生產(chǎn)鉆機(jī)、電鉆等電動工具，有一臺意大利進(jìn)口ATOP品牌轉(zhuǎn)子點(diǎn)焊機(jī)（型號為ACF21S/M）已經(jīng)使用5年，運(yùn)行一直良好。但最近出現(xiàn)在焊接過程中突然報(bào)警，屏幕顯示工件不合格彈出的故障。為此，我們選取其中兩次的焊接數(shù)據(jù)檢測畫面，如下所示。

REJECT

Armature Welding Result

Bar Ic1 Ic2 Pw1 Pw2 Ierr Perr Fh1 Fh2 Xc Energy

1 2524 2902 2383 2566 10.0 -3.2 177 202 1.03 662

2 2486 2647 2282 2260 6.5 -7.0 191 208 1.02 607

3 2409 2709 2224 2393 7.4 -3.1 194 210 1.01 618

4 2364 2660 2194 2363 6.1 -3.2 1 92 210 1.05 610

5 1294 1540 617 810 -39.4 -68.9 190 207 0.90 190

REJECT

Armature Welding Result

Bar Ic1 Ic2 Pw1 Pw2 Ierr Perr Fh1 Fh2 Xc Energy

1 2559 2886 2389 2568 10.4 -3.0 174 200 1.00 663

2 1948 1596 1482 813 -26.4 -52.8 195 202 0.84 303

轉(zhuǎn)子由步進(jìn)電動機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)，每焊接一次，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，每個(gè)轉(zhuǎn)子共焊接24次，焊接過程則是由兩電極短時(shí)間短路產(chǎn)生的大電流將漆包線焊接完成，如圖1所示。

圖1

2. 故障分析與處理

故障剛出現(xiàn)時(shí)報(bào)警可能發(fā)生在24次焊接中的任意一次，而反復(fù)嘗試后報(bào)警則集中在前一兩次焊接。這時(shí)如果將工作過程改為“NO POWER”方式，電極運(yùn)動接觸轉(zhuǎn)子的過程可以恢復(fù)，只是因沒有電流，不能實(shí)現(xiàn)焊接。再根據(jù)檢測數(shù)據(jù)判斷，確定故障原因與Ierr（電流誤差）、Perr（功率誤差）的值突然變大有關(guān)，從而導(dǎo)致REJECT報(bào)警標(biāo)志的出現(xiàn)。檢查設(shè)定的參數(shù)，完全正確。查說明書，Reg（Regulation）為11號報(bào)警，含義為在焊接時(shí)檢測值與設(shè)定值的誤差超過10%，給出的故障可能性為電極與工件間接觸不良，需要進(jìn)行打磨去除表面氧化層，然而照此去做并不能消除報(bào)警。但是，當(dāng)切斷機(jī)器電源十幾分鐘后，故障消失，可以重新焊接轉(zhuǎn)子，可是在焊接幾十個(gè)轉(zhuǎn)子后，報(bào)警再次出現(xiàn)。

該點(diǎn)焊機(jī)的工作過程是，由電容儲能式高頻電源（內(nèi)有8個(gè)500V，1600uf電解電容）通過短時(shí)間的充電、放電，經(jīng)過A、B驅(qū)動板帶動兩個(gè)IGBT管（型號為Semikron公司產(chǎn)SKM200GB123D）的交替通斷輸入到1000Hz水冷變壓器（型號是ET60.0.G-1000， 60kVA， 產(chǎn)地德國），再經(jīng)過兩個(gè)二極管整流，變?yōu)镈C3V左右的直流電輸出，產(chǎn)生大電流完成焊接過程。焊接時(shí)通過反饋信號傳至ELC900主控板比較理論值與實(shí)際值的差異，超出范圍則報(bào)警。電路如圖2所示。

圖2

因?yàn)椤癗O POWER”方式時(shí)焊接的動作都可實(shí)現(xiàn)，因此上圖電路PLC的輸入輸出、步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動、工控機(jī)硬盤部分應(yīng)為正常。根據(jù)故障的突發(fā)性與不確定性，將故障點(diǎn)確定在EC900主板、電源、以及變壓器3部分。由于只有這一臺設(shè)備，無法進(jìn)行替代法排除故障，但是根據(jù)電源切斷一段時(shí)間后可以恢復(fù)工作這一線索，當(dāng)故障再次出現(xiàn)時(shí)，設(shè)想將這三部分分別斷開電源，如果哪部分通電后可以使點(diǎn)焊機(jī)恢復(fù)工作，就可以確定這部分為故障位置。

故障具體排除方法：首先，在圖2中5L1處加裝斷路器，報(bào)警后斷開220V電源，20min后，合上斷路器接通220V電源，焊接轉(zhuǎn)子時(shí)立刻報(bào)警。接下來保持220V供電，切斷為ELC900板供電的GS3的輸出直流15V，20min后恢復(fù)15V供電，可以繼續(xù)焊接轉(zhuǎn)子。從圖2可知，DC15V進(jìn)入ELC900主板后，也通過一條25芯JA1電纜連接到電源內(nèi)部的驅(qū)動板A（5芯接口）、驅(qū)動板B（5芯接口）、以及變壓器（15芯接口）上，所以上文提到切斷220V電源后，可以排除電源充放電電容性能、IGBT模塊通斷能力，以及變壓器輸入輸出回路故障的可能，卻并不能排除電源上驅(qū)動板、變壓器與ELC900板連接部位有故障的可能。于是再出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，保持DC15V的供電，逐一拔下變壓器、驅(qū)動板A、驅(qū)動板B與JA1電纜的連接依次試驗(yàn)，結(jié)果只有拔下驅(qū)動板B的5芯插頭后，20min后插上，焊接過程恢復(fù)。于是判斷驅(qū)動板B為故障源。

兩驅(qū)動板作為IGBT管的前端驅(qū)動，上面有兩個(gè)關(guān)鍵元件，CD4081芯片（四2輸入端與門），直接驅(qū)動IGBT管的驅(qū)動元件（Semikron公司產(chǎn)SKHI22A）以及若干電阻、電容組成。CD4081、電阻、電容經(jīng)測試正常，查閱SKIH22A資料，它有電流、電壓異常時(shí)切斷電路的保護(hù)作用。更換SKHI22A模塊，故障排除。（介紹該模塊資料上的照片顯示為SKHI22B，其外形與引腳功能與SKIH22A相同），如圖3所示。

圖3

3. 結(jié)語

在沒有替換元件以及缺乏測試手段的情況下，將可能存在問題的單元分割開來判斷故障位置在本次故障處理過程中起到了至關(guān)重要的作用。由于國外的設(shè)備維修價(jià)格非常昂貴，該電源的報(bào)價(jià)近7000歐元，而更換SKHI22A模塊僅500多元人民幣，因此本次故障處理既鍛煉了維修能力，又極大節(jié)約了成本。