焊接機(jī)器人的整流電源單元的工作原理

1 引言 ?

近年來(lái)，隨著科技的發(fā)展，越來(lái)越多的各類機(jī)器人投入了使用。其中用于工業(yè)生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人是最龐大的一個(gè)分支，它們具有效率高、加工質(zhì)量穩(wěn)定、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，在諸多工業(yè)領(lǐng)域扮演著越來(lái)越重要的角色。我國(guó)自80年代以來(lái)引進(jìn)了大量的工業(yè)機(jī)器人，為促進(jìn)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮了重要作用。但隨著進(jìn)口機(jī)器人使用量的增加，其維護(hù)問(wèn)題就顯得尤為重要。現(xiàn)階段關(guān)于機(jī)器人維護(hù)方面還存在很多問(wèn)題，如很多國(guó)外供應(yīng)商售后服務(wù)不及時(shí)，備件價(jià)格昂貴且采購(gòu)周期長(zhǎng)，缺少必要的維修資料等等。在這種情況下，進(jìn)行逆向工程繪制電路圖并分析其工作原理，就具有特別的意義，為以后更好地使用、維修、故障分析及改進(jìn)提供了重要保證。 ?

本文以神龍汽車有限公司的焊接機(jī)器人為例，分析該機(jī)器人系統(tǒng)中的電源電路，供同行參考。

2 電源電路分析

2.1 電源單元組成 ?

焊接機(jī)器人電源單元包括三組電源如圖1。

其中，第一組（U1，V1，W1）為三相226 V，經(jīng)三相晶閘管整流橋整流為DC 328V（L+，L-）供給軸控單元主回路。整流橋的觸發(fā)由EIN啟動(dòng)。其控制電路具有過(guò)壓報(bào)警、處理及故障復(fù)位功能。 ?

第二組（U2，V2，W2）為三相20 V，經(jīng)三相整流橋整流后，一部分給機(jī)器人其它部分（KRC，VER，INTERN，INTERFACE）提供DC 24 V電源，另一路經(jīng)7815穩(wěn)壓后給第一組（U1，V1，W1）控制電路供電。 ?

第三組（U3，V3，W3）為三相25 V，經(jīng)三相整流橋整流后給軸控單元提供抱閘電源UB；UB再經(jīng)軸控單元中的開(kāi)關(guān)電源變換為7路電源分別給軸控單元控制回路和逆變控制電路提供電源。 ?

以上三組電源中，第二、三組較簡(jiǎn)單，不加論述。在此僅對(duì)第一組作介紹。

2.2 第一組電源電路 ?

第一組電源主回路由三個(gè)晶閘管模塊組成整流橋如圖2，其中VT?1和VD?1為一模塊，輸出端（L+，L-）接濾波電容C和放電電阻R。每相波頭信號(hào)X2（1，3，16）送控制回路，經(jīng)處理得相應(yīng)晶閘管的門極觸發(fā)信號(hào)X2（9，13，11）。

2.3 控制回路 ?

第一組電源控制回路由三相觸發(fā)電路、啟動(dòng)條件、過(guò)壓報(bào)警及保護(hù)等電路組成。

2.3.1 啟動(dòng)條件 ?

電源的啟動(dòng)條件電路如圖3。當(dāng)控制器發(fā)來(lái)EIN（啟動(dòng)）信號(hào)，光耦I(lǐng)1的1端呈低電位，經(jīng)施密特非門驅(qū)動(dòng)器IC1B的3，4腳反相為高電位，通過(guò)R13給C9充電，消除信號(hào)抖動(dòng)，再經(jīng)IC1C、IC1D兩次反相仍為高電位，分別為三相觸發(fā)電路和輸出正常電路提供開(kāi)門信號(hào)SEIN。

2.3.2 三相觸發(fā)電路 ?

以U相為例，晶閘管觸發(fā)電路如圖4。取自主回路的交流波頭信號(hào)(X2(1)-L+)，經(jīng)光耦I(lǐng)C8隔離，使6腳輸出為低電位，經(jīng)達(dá)林頓反相驅(qū)動(dòng)IC5A反相為高電位。在EIN已為IC6的6腳提供開(kāi)門信號(hào)SEIN的情況下，使IC6B（4）輸出高電位，經(jīng)IC5B反相為低電位，使脈沖高壓器TC3的原邊產(chǎn)生脈沖信號(hào)，副邊輸出觸發(fā)信號(hào)GU給VT1的門極，使該晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通。當(dāng)該相波頭信號(hào)消失時(shí)，其觸發(fā)信號(hào)也消失。當(dāng)U1＜L+時(shí)，該相晶閘管被負(fù)壓關(guān)斷。這樣，各相晶閘管順序開(kāi)通與關(guān)斷，完成三相半控整流。

2.3.3 過(guò)壓報(bào)警及保護(hù)電路 ?

如圖5所示，當(dāng)整流電路輸出電壓過(guò)高時(shí)，由R29、R27組成的分壓電路使IC2的同相輸入端電位升高，而IC2的反相輸入端為一恒定電位。它先由R19，R18，R16，RP1，R20組成分壓電路，經(jīng)VD6穩(wěn)壓（9 V）后，再經(jīng)R16，RP1，R20分壓，由RP1調(diào)整設(shè)定保護(hù)電壓值。一旦3端電壓高于此設(shè)置電壓，IC2輸出為高電平，VT1導(dǎo)通，VT2，VT3導(dǎo)通，導(dǎo)致VT01導(dǎo)通，平波負(fù)載R+，R-接入整流輸出端，同時(shí)光耦I(lǐng)2的1腳呈低電位，經(jīng)IC1A反相為高電位。它一路經(jīng)IC4C反相驅(qū)動(dòng)BAL燈亮，指示已過(guò)壓并已投入平波負(fù)載；一路經(jīng)IC1?1E、IC1F兩次反相，通過(guò)VD3給C11充電并自保，經(jīng)I1A驅(qū)動(dòng)故障燈BAF亮，同時(shí)經(jīng)IC4給IC3的3端輸入低電平，正常運(yùn)行燈BTB熄滅，并由端子X(jué)1（2）告知控制器故障信息。當(dāng)過(guò)壓消失，VT01截止，斷開(kāi)平波負(fù)載，BAL燈熄滅，C11經(jīng)R25放電后，IC1A輸出低電平，故障燈BAF熄滅。此時(shí)若EIN信號(hào)仍有，正常運(yùn)行燈BTB點(diǎn)亮，電路恢復(fù)正常工作。也可在故障消失后，通過(guò)按復(fù)位鍵通知控制器，使其恢復(fù)正常工作。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文著重介紹了一種機(jī)器人的整流電源單元的工作原理，并給出了具體的電路圖。它對(duì)使用單位更好地使用和維修機(jī)器人具有重要意義，對(duì)其它相關(guān)單位也具有參考和借鑒價(jià)值。