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焊接機(jī)器人的整流電源單元的工作原理
1 引言 ?
近年來，隨著科技的發(fā)展，越來越多的各類機(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 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)域扮演著越來越重要的角色。我國自80年代以來引進(jìn)了大量的工業(yè)機(jī)器人，為促進(jìn)我國的經(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)方面還存在很多問題，如很多國外供應(yīng)商售后服務(wù)不及時(shí)，備件價(jià)格昂貴且采購周期長(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ein（啟動(dòng)）信號(hào)，光耦i1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門信號(hào)sein。
2.3.2 三相觸發(fā)電路
以u(píng)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ic8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，各相晶閘管順序開通與關(guān)斷，完成三相半控整流。
2.3.3 過壓報(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i2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，指示已過壓并已投入平波負(fù)載；一路經(jīng)ic1?1e、ic1f兩次反相，通過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x1（2）告知控制器故障信息。當(dāng)過壓消失，vt01截止，斷開平波負(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，通過按復(fù)位鍵通知控制器，使其恢復(fù)正常工作。
3 結(jié)束語
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。
(來源：電子工程世界）
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