ATOP點焊機焊接檢測數據超范圍導致報警的處理

博深工具股份有限公司 （河北 050035） 尹向光

1. 概述

我公司專業生產鉆機、電鉆等電動工具，有一臺意大利進口ATOP品牌轉子點焊機（型號為ACF21S/M）已經使用5年，運行一直良好。但最近出現在焊接過程中突然報警，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據檢測畫面，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

轉子由步進電動機帶動旋轉，每焊接一次，轉子旋轉一個角度，每個轉子共焊接24次，焊接過程則是由兩電極短時間短路產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

故障剛出現時報警可能發生在24次焊接中的任意一次，而反復嘗試后報警則集中在前一兩次焊接。這時如果將工作過程改為“NO POWER”方式，電極運動接觸轉子的過程可以恢復，只是因沒有電流，不能實現焊接。再根據檢測數據判斷，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，從而導致REJECT報警標志的出現。檢查設定的參數，完全正確。查說明書，Reg（Regulation）為11號報警，含義為在焊接時檢測值與設定值的誤差超過10%，給出的故障可能性為電極與工件間接觸不良，需要進行打磨去除表面氧化層，然而照此去做并不能消除報警。但是，當切斷機器電源十幾分鐘后，故障消失，可以重新焊接轉子，可是在焊接幾十個轉子后，報警再次出現。

該點焊機的工作過程是，由電容儲能式高頻電源（內有8個500V，1600uf電解電容）通過短時間的充電、放電，經過A、B驅動板帶動兩個IGBT管（型號為Semikron公司產SKM200GB123D）的交替通斷輸入到1000Hz水冷變壓器（型號是ET60.0.G-1000， 60kVA， 產地德國），再經過兩個二極管整流，變為DC3V左右的直流電輸出，產生大電流完成焊接過程。焊接時通過反饋信號傳至ELC900主控板比較理論值與實際值的差異，超出范圍則報警。電路如圖2所示。

圖2

因為“NO POWER”方式時焊接的動作都可實現，因此上圖電路PLC的輸入輸出、步進電動機驅動、工控機硬盤部分應為正常。根據故障的突發性與不確定性，將故障點確定在EC900主板、電源、以及變壓器3部分。由于只有這一臺設備，無法進行替代法排除故障，但是根據電源切斷一段時間后可以恢復工作這一線索，當故障再次出現時，設想將這三部分分別斷開電源，如果哪部分通電后可以使點焊機恢復工作，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，報警后斷開220V電源，20min后，合上斷路器接通220V電源，焊接轉子時立刻報警。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15V供電，可以繼續焊接轉子。從圖2可知，DC15V進入ELC900主板后，也通過一條25芯JA1電纜連接到電源內部的驅動板A（5芯接口）、驅動板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動板、變壓器與ELC900板連接部位有故障的可能。于是再出現報警時，保持DC15V的供電，逐一拔下變壓器、驅動板A、驅動板B與JA1電纜的連接依次試驗，結果只有拔下驅動板B的5芯插頭后，20min后插上，焊接過程恢復。于是判斷驅動板B為故障源。

兩驅動板作為IGBT管的前端驅動，上面有兩個關鍵元件，CD4081芯片（四2輸入端與門），直接驅動IGBT管的驅動元件（Semikron公司產SKHI22A）以及若干電阻、電容組成。CD4081、電阻、電容經測試正常，查閱SKIH22A資料，它有電流、電壓異常時切斷電路的保護作用。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重要的作用。由于國外的設備維修價格非常昂貴，該電源的報價近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，又極大節約了成本。