焊接机器人系统中的电源电路分析

liyf · 发表于 2014-10-5 12:25:33

焊接机器人系统中的电源电路分析

摘  要  分析了焊接机器人系统中的电源电路，详细论述了其启动电路、触发电路、过压报警及保护电路工作原理，并给出了具体电路图。 关键词  电源  机器人  过压保护  1 引言
  近年来，随着科技的发展，越来越多的各类机器人投入了使用。其中用于工业生产的工业机器人是最庞大的一个分支，它们具有效率高、加工质量稳定、环境适应性强等特点，在诸多工业领域扮演着越来越重要的角色。我国自80年代以来引进了大量的工业机器人，为促进我国的经济发展发挥了重要作用。但随着进口机器人使用量的增加，其维护问题就显得尤为重要。现阶段关于机器人维护方面还存在很多问题，如很多国外供应商售后服务不及时，备件价格昂贵且采购周期长，缺少必要的维修资料等等。在这种情况下，进行逆向工程绘制电路图并分析其工作原理，就具有特别的意义，为以后更好地使用、维修、故障分析及改进提供了重要保证。
  本文以神龙汽车有限公司的焊接机器人为例，分析该机器人系统中的电源电路，供同行参考。
2 电源电路分析
2.1 电源单元组成
  焊接机器人电源单元包括三组电源如图1。

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其中，第一组（U1，V1，W1）为三相226 V，经三相晶闸管整流桥整流为DC 328V（L+，L-）供给轴控单元主回路。整流桥的触发由EIN启动。其控制电路具有过压报警、处理及故障复位功能。
  第二组（U2，V2，W2）为三相20 V，经三相整流桥整流后，一部分给机器人其它部分（KRC，VER，INTERN，INTERFACE）提供DC 24 V电源，另一路经7815稳压后给第一组（U1，V1，W1）控制电路供电。
  第三组（U3，V3，W3）为三相25 V，经三相整流桥整流后给轴控单元提供抱闸电源UB；UB再经轴控单元中的开关电源变换为7路电源分别给轴控单元控制回路和逆变控制电路提供电源。
  以上三组电源中，第二、三组较简单，不加论述。在此仅对第一组作介绍。
2.2 第一组电源电路
  第一组电源主回路由三个晶闸管模块组成整流桥如图2，其中VT1和VD1为一模块，输出端（L+，L-）接滤波电容C和放电电阻R。每相波头信号X2（1，3，16）送控制回路，经处理得相应晶闸管的门极触发信号X2（9，13，11）。

2.3 控制回路
 第一组电源控制回路由三相触发电路、启动条件、过压报警及保护等电路组成。

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2.3.1 启动条件
 电源的启动条件电路如图3。当控制器发来EIN（启动）信号，光耦I1的1端呈低电位，经施密特非门驱动器IC1B的3，4脚反相为高电位，通过R13给C9充电，消除信号抖动，再经IC1C、IC1D两次反相仍为高电位，分别为三相触发电路和输出正常电路提供开门信号SEIN。
2.3.2 三相触发电路
 以U相为例，晶闸管触发电路如图4。取自主回路的交流波头信号(X2(1)-L+)，经光耦IC8隔离，使6脚输出为低电位，经达林顿反相驱动IC5A反相为高电位。在EIN已为IC6的6脚提供开门信号SEIN的情况下，使IC6B（4）输出高电位，经IC5B反相为低电位，使脉冲高压器TC3的原边产生脉冲信号，副边输出触发信号GU给VT1的门极，使该晶闸管触发导通。当该相波头信号消失时，其触发信号也消失。当U1＜L+时，该相晶闸管被负压关断。这样，各相晶闸管顺序开通与关断，完成三相半控整流。

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2.3.3 过压报警及保护电路
 如图5所示，当整流电路输出电压过高时，由R29、R27组成的分压电路使IC2的同相输入端电位升高，而IC2的反相输入端为一恒定电位。它先由R19，R18，R16，RP1，R20组成分压电路，经VD6稳压（9 V）后，再经R16，RP1，R20分压，由RP1调整设定保护电压值。一旦3端电压高于此设置电压，IC2输出为高电平，VT1导通，VT2，VT3导通，导致VT01导通，平波负载R+，R-接入整流输出端，同时光耦I2的1脚呈低电位，经IC1A反相为高电位。它一路经IC4C反相驱动BAL灯亮，指示已过压并已投入平波负载；一路经IC11E、IC1F两次反相，通过VD3给C11充电并自保，经I1A驱动故障灯BAF亮，同时经IC4给IC3的3端输入低电平，正常运行灯BTB熄灭，并由端子X1（2）告知控制器故障信息。当过压消失，VT01截止，断开平波负载，BAL灯熄灭，C11经R25放电后，IC1A输出低电平，故障灯BAF熄灭。此时若EIN信号仍有，正常运行灯BTB点亮，电路恢复正常工作。也可在故障消失后，通过按复位键通知控制器，使其恢复正常工作。
3 结束语
 本文着重介绍了一种机器人的整流电源单元的工作原理，并给出了具体的电路图。它对使用单位更好地使用和维修机器人具有重要意义，对其它相关单位也具有参考和借鉴价值。

参考文献
1 KUKA Automatisme + Robotique Service & Formation Version，1994，6
2 电子工程师手册编辑委员会电子工程师手册北京：机械工业出版社，1995，4

李小路 · 发表于 2021-6-30 15:52:39

谢谢分享！

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