ATOP点焊机焊接检测数据超范围导致报警的处理

博深工具股份有限公司 （河北 050035） 尹向光

1. 概述

我公司专业生产钻机、电钻等电动工具，有一台意大利进口ATOP品牌转子点焊机（型号为ACF21S/M）已经使用5年，运行一直良好。但最近出现在焊接过程中突然报警，屏幕显示工件不合格弹出的故障。为此，我们选取其中两次的焊接数据检测画面，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

转子由步进电动机带动旋转，每焊接一次，转子旋转一个角度，每个转子共焊接24次，焊接过程则是由两电极短时间短路产生的大电流将漆包线焊接完成，如图1所示。

图1

2. 故障分析与处理

故障刚出现时报警可能发生在24次焊接中的任意一次，而反复尝试后报警则集中在前一两次焊接。这时如果将工作过程改为“NO POWER”方式，电极运动接触转子的过程可以恢复，只是因没有电流，不能实现焊接。再根据检测数据判断，确定故障原因与Ierr（电流误差）、Perr（功率误差）的值突然变大有关，从而导致REJECT报警标志的出现。检查设定的参数，完全正确。查说明书，Reg（Regulation）为11号报警，含义为在焊接时检测值与设定值的误差超过10%，给出的故障可能性为电极与工件间接触不良，需要进行打磨去除表面氧化层，然而照此去做并不能消除报警。但是，当切断机器电源十几分钟后，故障消失，可以重新焊接转子，可是在焊接几十个转子后，报警再次出现。

该点焊机的工作过程是，由电容储能式高频电源（内有8个500V，1600uf电解电容）通过短时间的充电、放电，经过A、B驱动板带动两个IGBT管（型号为Semikron公司产SKM200GB123D）的交替通断输入到1000Hz水冷变压器（型号是ET60.0.G-1000， 60kVA， 产地德国），再经过两个二极管整流，变为DC3V左右的直流电输出，产生大电流完成焊接过程。焊接时通过反馈信号传至ELC900主控板比较理论值与实际值的差异，超出范围则报警。电路如图2所示。

图2

因为“NO POWER”方式时焊接的动作都可实现，因此上图电路PLC的输入输出、步进电动机驱动、工控机硬盘部分应为正常。根据故障的突发性与不确定性，将故障点确定在EC900主板、电源、以及变压器3部分。由于只有这一台设备，无法进行替代法排除故障，但是根据电源切断一段时间后可以恢复工作这一线索，当故障再次出现时，设想将这三部分分别断开电源，如果哪部分通电后可以使点焊机恢复工作，就可以确定这部分为故障位置。

故障具体排除方法：首先，在图2中5L1处加装断路器，报警后断开220V电源，20min后，合上断路器接通220V电源，焊接转子时立刻报警。接下来保持220V供电，切断为ELC900板供电的GS3的输出直流15V，20min后恢复15V供电，可以继续焊接转子。从图2可知，DC15V进入ELC900主板后，也通过一条25芯JA1电缆连接到电源内部的驱动板A（5芯接口）、驱动板B（5芯接口）、以及变压器（15芯接口）上，所以上文提到切断220V电源后，可以排除电源充放电电容性能、IGBT模块通断能力，以及变压器输入输出回路故障的可能，却并不能排除电源上驱动板、变压器与ELC900板连接部位有故障的可能。于是再出现报警时，保持DC15V的供电，逐一拔下变压器、驱动板A、驱动板B与JA1电缆的连接依次试验，结果只有拔下驱动板B的5芯插头后，20min后插上，焊接过程恢复。于是判断驱动板B为故障源。

两驱动板作为IGBT管的前端驱动，上面有两个关键元件，CD4081芯片（四2输入端与门），直接驱动IGBT管的驱动元件（Semikron公司产SKHI22A）以及若干电阻、电容组成。CD4081、电阻、电容经测试正常，查阅SKIH22A资料，它有电流、电压异常时切断电路的保护作用。更换SKHI22A模块，故障排除。（介绍该模块资料上的照片显示为SKHI22B，其外形与引脚功能与SKIH22A相同），如图3所示。

图3

3. 结语

在没有替换元件以及缺乏测试手段的情况下，将可能存在问题的单元分割开来判断故障位置在本次故障处理过程中起到了至关重要的作用。由于国外的设备维修价格非常昂贵，该电源的报价近7000欧元，而更换SKHI22A模块仅500多元人民币，因此本次故障处理既锻炼了维修能力，又极大节约了成本。