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(dòng)工具，有一臺(tái)意大利進(jìn)口ATOP品牌轉(zhuǎn)子點(diǎn)焊機(jī)（型號(hào)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(guò)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(cè)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(dòng)機(jī)帶動(dòng)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(guò)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(guò)程改為“NO POWER”方式，電極運(yùn)動(dòng)接觸轉(zhuǎn)子的過(guò)程可以恢復(fù)，只是因沒(méi)有電流，不能實(shí)現(xiàn)焊接。再根據(jù)檢測(cè)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(shuō)明書，Reg（Regulation）為11號(hào)報(bào)警，含義為在焊接時(shí)檢測(cè)值與設(shè)定值的誤差超過(guò)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(guò)程是，由電容儲(chǔ)能式高頻電源（內(nèi)有8個(gè)500V，1600uf電解電容）通過(guò)短時(shí)間的充電、放電，經(jīng)過(guò)A、B驅(qū)動(dòng)板帶動(dòng)兩個(gè)IGBT管（型號(hào)為Semikron公司產(chǎn)SKM200GB123D）的交替通斷輸入到1000Hz水冷變壓器（型號(hào)是ET60.0.G-1000， 60kVA， 產(chǎn)地德國(guó)），再經(jīng)過(guò)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(guò)程。焊接時(shí)通過(guò)反饋信號(hào)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(dòng)作都可實(shí)現(xiàn)，因此上圖電路PLC的輸入輸出、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、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(tái)設(shè)備，無(wú)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(kāi)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(kāi)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(lái)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(guò)一條25芯JA1電纜連接到電源內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)板A（5芯接口）、驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)板A、驅(qū)動(dòng)板B與JA1電纜的連接依次試驗(yàn)，結(jié)果只有拔下驅(qū)動(dòng)板B的5芯插頭后，20min后插上，焊接過(guò)程恢復(fù)。于是判斷驅(qū)動(dòng)板B為故障源。

兩驅(qū)動(dòng)板作為IGBT管的前端驅(qū)動(dòng)，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(dòng)IGBT管的驅(qū)動(dòng)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(cè)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(yǔ)

在沒(méi)有替換元件以及缺乏測(cè)試手段的情況下，將可能存在問(wèn)題的單元分割開(kāi)來(lái)判斷故障位置在本次故障處理過(guò)程中起到了至關(guān)重要的作用。由于國(guó)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。