CN108290242B

CN108290242B - 用于在电阻焊接电流源的情况下进行数据传输的方法和用于执行该方法的电阻焊接电流源

Info

Publication number: CN108290242B
Application number: CN201680065330.6A
Authority: CN
Inventors: 伯恩哈德·阿特尔斯梅尔; 马丁·霍尔滕胡贝尔
Original assignee: Fronius International GmbH
Current assignee: Fronius International GmbH
Priority date: 2015-11-09
Filing date: 2016-11-07
Publication date: 2020-06-26
Anticipated expiration: 2036-11-07
Also published as: JP6499807B2; JP2018535833A; US20190340918A1; WO2017080954A1; EP3374119A1; EP3374119B1; CA3002500A1; CN108290242A; US10529227B2

Abstract

本发明涉及一种用于在电阻焊接电流源(1)的情况下进行数据传输(28)的方法以及电阻焊接电流源(1)，其中，在焊接操作(25)期间，在具有逆变器开关元件(S1、S2、S3、S4)的逆变器(8)中，以开关频率(34)和脉冲持续时间(33)周期性地产生焊接脉冲(20)，将所述焊接脉冲(20)施加至变压器(2)的初级侧(9)并在所述变压器(2)的次级侧(11)上通过整流器(12)利用整流器开关元件(S5，S6)对所述焊接脉冲(20)进行整流，以产生焊接电流(I_S)。为了能够省去功率单元(5)和变压器(2)之间的数据线路，在数据传输模式(24)中，在焊接操作(25)的间歇中，增加所述变压器(2)的初级侧(9)处的阻抗(23)，通过控制装置(26)将用于发起所述数据传输模式(24)的控制脉冲(29)施加至所述变压器(2)的初级侧(9)，在所述变压器(2)的次级侧(11)上检测所述控制脉冲(29)，其中以对应于要传输的数据的方式致动次级侧整流器(12)的整流器开关元件(S5，S6)，以便使用这些数据对所述变压器(2)的初级侧(9)上的电流(I_TR)进行调制，并因此通过所述变压器(2)传输所述数据。

Description

用于在电阻焊接电流源的情况下进行数据传输的方法和用于执行该方法的电阻焊接电流源

技术领域

本发明涉及一种在电阻焊接电流源中进行数据传输的方法，其中在焊接操作期间，在具有逆变器开关元件的逆变器中，以开关频率和脉冲持续时间周期性地产生焊接脉冲，将所述焊接脉冲施加至变压器的初级侧，并在变压器的次级侧上通过整流器使用整流器开关元件进行整流，以给出所得到的焊接电流。

此外，本发明涉及一种电阻焊接电流源，该电阻焊接电流源具有带逆变器开关元件的逆变器，该逆变器用于在焊接操作期间以开关频率和脉冲持续时间周期性地产生焊接脉冲，该逆变器连接到变压器的初级侧并且连接至与所述变压器的次级侧连接的整流器，所述整流器使用整流器开关元件来产生焊接电流。

背景技术

已知电阻焊接电流源用于提供焊接电流，该焊接电流被供应至焊枪。图1示出了连接有焊枪的已知电阻焊接电流源的示例，图1示出了现有技术的示意性框图。

该电阻焊接电流源1包含具有至少一个初级线圈3和至少一个次级线圈4的变压器2。设置功率单元5是为了产生变压器2的初级侧电流I_TR，该功率单元被设置在供电网6和变压器2之间。该功率单元5还具有联接到逆变器8的初级整流器7。在焊接操作期间，逆变器8借助于其逆变器开关元件S1、S2、S3、S4将焊接脉冲施加到变压器2的初级侧9。功率单元5的逆变器控制器10确保根据预定焊接电流Is以一定的开关频率和脉冲持续时间产生焊接脉冲。由变压器2传输的电流在该变压器2的次级侧11由具有整流器开关元件的整流器12进行整流，并且供应给电阻焊接装置16的焊枪15的焊枪臂13或电极14。设置用于控制整流器12的整流器控制器17，该整流器控制器将相应的控制信号施加至整流器开关元件。此外，从变压器2或整流器控制器17到功率单元5还有数据线路18，以便通知功率单元5诸如例如变压器2、线圈和/或整流器开关元件的温度之类的信息。在图1中，温度传感器19例如布置在初级线圈3、次级线圈4和整流开关元件上。具体而言，在发生过载或故障的情况下，可以防止对变压器2和次级侧整流器12产生高成本损坏。这种数据传输可以通过数据总线进行，但是，由于信号少和信息密度低，通常也只使用传感器和功率单元5之间的一次直接连接。

由于焊接电流Is的幅值通常在几个kA的范围内，因此尽管变压器和电极之间的线路有很大的横截面面积，但仍然发生相应高的欧姆损失。因此，变压器接近焊枪布置，有利地甚至直接布置在焊枪上。由于焊枪通常以可移动方式安装在机器人上，所以功率单元与变压器分开地布置。一方面，这样机器人就不会被甚至进一步加载功率单元的重量，在某些情况下，这将导致较低的加速度，因此较慢的运动。另一方面，尝试将焊枪设计得尽可能小，以便即使在复杂的工件几何形状的情况下，也能实现对焊点的良好可达性，而不会限制机器人的操纵性。由于这个原因，也避免了将功率单元直接布置在焊枪上。

功率单元和变压器之间的距离可以高达20米，这取决于整个系统和使用现场，并且数据线路所产生的费用也不容忽视。此外，这些数据线路至少部分地暴露在焊接环境的恶劣操作条件下，这可能导致传输错误、损坏，结果导致系统停机。

发明内容

因此，本发明的目的是从开始说明的现有技术出发，创建一种用于在电阻焊接电流源中进行传输数据的方法和用于执行该方法的电阻焊接电流源，本发明可以省去功率单元和变压器之间的数据线路，并且仍然确保高的操作可靠性。

关于所述方法，本发明实现所设置的目的在于，在数据传输模式中，在焊接操作的间歇中，增加所述变压器的初级侧处存在的阻抗，通过控制装置将用于发起所述数据传输模式的控制脉冲施加至所述变压器的初级侧，在所述变压器的次级侧上检测所述控制脉冲，其中根据将要传输的数据致动次级侧整流器的整流器开关元件，以便使用这些数据在所述变压器的初级侧上对电流进行调制，并因此通过所述变压器传输所述数据。

如果在数据传输模式中，在焊接操作的间歇中增加所述变压器的初级侧上存在的阻抗，则用于所述焊接电流的传输路径，即变压器和初级侧线路也可以用于数据传输。由于所述变压器的初级侧上存在的阻抗的增加，有效地防止了在数据传输模式中产生大电流，由此在数据传输模式中排除了由于过大电流而对电阻焊接电流源造成的损坏。此外，如果由控制装置将用于发起数据传输模式的控制脉冲施加至所述变压器的初级侧，并且在所述变压器的次级侧上检测到所述控制脉冲，则可以在所述次级侧上确定应该向数据传输模式改变。因此，可以省去用于将变压器或整流器控制器到功率单元之间的数据传输同步的信号或控制线路。如果随后根据要传输的数据致动次级侧整流器的整流器开关元件，从而使用这些数据在所述变压器的初级侧上调制电流并因此而通过所述变压器传输数据，则可以很容易地在电阻焊接电流源中实现数据传输，而不需要额外的数据线路。因此，整流器开关元件的同时致动会产生次级侧短路，而次级侧短路可以根据初级侧上的电流增加来检测到。由于根据本发明增加的初级侧上存在的阻抗，这种次级侧短路不会产生如此高的电流，以致于该电流会导致电阻焊接电流源的损坏甚至毁坏。这种对诸如整流器开关元件之类的可用部件以及用于焊接电流的可用传输路径即变压器和初级侧线路的使用由于省去了数据线路而能够同时以高操作可靠性简化电阻焊接电流源的设计，为此变压器或整流器控制器和功率单元之间的数据传输代表先决条件。

通常，可以确认，从焊接操作到数据传输模式的改变通常是通过控制装置发起的。这可以是电阻焊接电流源的控制器，特别是逆变器控制器，也可能是上级系统控制器，该上级系统控制器控制电阻焊接电流源和焊枪。

如果通过致动至少一个逆变器开关元件来形成控制脉冲，则可以进一步改进该方法。使用至少一个逆变器开关元件既用来形成焊接脉冲又用来形成控制脉冲，可以减少根据本发明的电阻焊接电流源的部件费用，其结果是可以利用数据传输实现更简单、更节约成本的设计和高的操作可靠性。

如果通过连接至少一个线圈来增加所述变压器的初级侧上的阻抗，则可以在数据传输模式中限制最大电流。在这种情况下，线圈在制造方面提供了阻抗的简单的可生产性，即使对于大电流也是如此。此外，所述线圈降低了最大电流增加速度，其结果是，即使在数据传输模式下，也能够确保高的操作可靠性，特别是如果通过次级侧短路通过整流器开关元件进行数据传输的话。

如果在所述数据传输模式中，一个接一个地多次致动所述次级侧整流器的开关元件来形成将要传输的数据，则得到该方法的一个有利设计。这可以使得能够传输数据包，而不是传输单个比特(0或1)的简单二进制信息。在这种情况下，整流器开关元件的致动可以在控制脉冲内发生多次，但是将要传输的数据分割成多个控制脉冲也是可行的。例如，可以用开始位和停止位异步地实现串行数据传输，但是也可以想到使用同步串行数据传输，其中对控制脉冲进行同步。

当用于发起所述数据传输模式的控制脉冲的开关频率与所述焊接脉冲的开关频率相比增加，特别是增加至20kHz到50kHz时，可以在次级侧上容易地检测到向数据传输模式的改变。特别地，如果数据传输模式中的开关频率表示不是在焊接操作中使用的开关频率，则可以可靠地检测到数据传输模式。因此，这可以防止对电阻焊接电流源造成损坏，由于在焊接操作期间将整流器开关元件不正确地同时致动以进行数据传输可能造成这种损坏。

如果以预定脉冲持续时间产生用于发起所述数据传输模式的控制脉冲，该预定脉冲持续时间特别地为2μs到25μs，则这可以用作向数据传输模式改变的又一个信号。此外，在数据传输模式下，可以通过短脉冲持续时间来限制最大电流或最大能量。

如果在所述数据传输模式中进行数据传输之前针对次级侧电流是否低于极限值进行检查，则可以防止在焊接操作期间不期望地改变为数据传输模式。因此，可以防止由于不期望地改变至数据传输模式而对电阻焊接电流源造成损坏。

如果在数据传输模式中，将测量值和/或制造商数据从所述变压器的次级侧传输到所述变压器的初级侧，则用于在电阻焊接电流源中进行数据传输的方法可以将其自身区分出来。例如，这可以使得能够识别变压器或焊枪，因为变压器通常附装至焊枪。在机械臂可以配备不同焊枪的系统中，可以在系统控制中以有益方式使用使用这种焊枪的唯一识别。通过传输测量值，当焊接电流源控制器接收到关于系统特别是关于变压器和二次侧整流器的附加测量数据时，电阻焊接电流源的操作可靠性能够附加地增加。

如果在数据传输模式中将在所述变压器的次级侧上测量的温度值传输到所述变压器的初级侧，则可以防止变压器和整流器的过热和过载，其结果是能够防止电阻焊接电流源的使用寿命降低。因此，还可以记录次级侧上的温度曲线，特别是变压器和整流器开关元件的温度曲线，以便得出关于装置状态的结论。能够早期检测到冷却体和待监测的变压器整流器开关元件之间的任何被阻塞的冷却通道或不良机械或热连接。

关于所述电阻焊接电流源，本发明实现所设定的目标在于，设置用于在焊接操作的间歇中在数据传输模式中增加所述变压器的初级侧上存在的阻抗的设备，设置用于产生控制脉冲的控制装置以发起所述数据传输模式，并且在所述变压器的次级侧上设置用于检测所述控制脉冲的装置，其中所述次级侧整流器的整流器开关元件能够根据要传输的数据来致动，从而能够使用这些数据调制所述变压器的初级侧上的电流，并且因此能够通过所述变压器传输所述数据。

以这种方式构建的电阻焊接电流源可以相对容易且节约成本生产。关于由此可实现的优点，参考根据本发明的方法的上述描述。

如果所述控制装置连接至所述逆变器，从而能够通过致动至少一个逆变器开关元件而产生所述控制脉冲，则可以进一步改进所述电阻焊接电流源。如果设置至少一个开关元件和一个线圈来在所述数据传输模式中增加所述变压器的初级侧上存在的阻抗，则可以在所述数据传输模式中限制最大电流。如果用于发起所述数据传输模式的控制脉冲的开关频率与所述焊接脉冲的开关频率相比增加，特别是增加至20kHz到50kHz，则可以容易地区分焊接操作和数据传输模式。用于发起所述数据传输模式的控制脉冲具有预定脉冲持续时间，特别是2μs到25μs的脉冲持续时间。这可以用来区分焊接操作和数据传输模式，如上所述，这可以抑制会对电阻焊接电流源造成损坏的故障。

如果在所述变压器的次级侧上设置用于将所述变压器的次级侧上的电流与极限值相比较的装置，则可以防止在焊接操作过程中不期望地改变为数据传输模式并由此防止对电阻焊接电流源造成损坏。

在从所述功率单元向所述变压器或整流器控制器传输数据期间，电阻焊接电流源可以有利地更为出色，其中所述控制装置被构造成用于在数据传输模式中形成不同脉冲持续时间的控制脉冲，以将数据从所述变压器的所述初级侧传输到所述次级侧。在所述变压器的次级侧上可以检测到不同脉冲持续时间的控制脉冲，所述控制脉冲可以用于将信息传输至所述变压器的次级侧。在这种情况下，所述信息可以通过脉冲持续时间进行编码，例如，通过用于脉冲持续时间的两个不同值进行编码，其中将逻辑0分配给一个脉冲持续时间，而将逻辑1分配给另一个脉冲持续时间。任何类型的二进制数据都可以以这种方式传输。同样，还可以想到，利用用于所述脉冲持续时间的多个不同值对所述数据进行编码，所述多个不同值可以具有不同含义或者可以用来进行握手。因此，能够将数据和/或命令传输至所述变压器的次级侧。

如果在所述变压器的次级侧设置温度敏感开关，则所述电阻焊接电流源还能够更为出色。这些开关可以在温度过高的情况下响应，并且在数据传输模式下可以将对应的信息传输至所述变压器的初级侧以供所述控制装置使用。特别是在温度敏感开关的情况下，要传输的信息特别小，即只有一个比特，并且可以通过两个整流开关元件中的单个致动来发送。在这种指示温度过高的情况下，初级侧控制装置可以阻止新的焊接操作，并且保护电阻焊接电流源不受损坏。

如果在所述变压器的次级侧上设置温度传感器，则可以将当前的温度值以及所记录的温度的最大值传输至初级侧控制装置。

附图说明

下面参照附图更详细地说明本发明，这些图以示例、示意性和非限制方式示出了本发明的有利实施方式。在图中：

图1示出了现有技术的电阻焊接装置的示意性框图；

图2示出了根据本发明的示例性电阻焊接电流源的框图；

图3示出了电阻焊接电流源的功率单元的另选设计变型的框图；

图4示出了焊接操作期间的焊接脉冲和数据传输模式下的控制脉冲；以及

图5示出了根据本发明的示例性方法过程的流程图。

具体实施方式

在图2中示出了根据本发明的示例性电阻焊接电流源1的框图。如能够看到的，与根据图1的现有技术相比，省略了功率单元5和变压器2或整流器控制器17之间的数据线路18。在电阻焊接电流源1的功率单元5的框图中可以看到逆变器8的原理结构。以桥式电路布置四个带有续流二极管的逆变器开关元件S1、S2、S3、S4，以便产生焊接脉冲20，如图4所示，以便利用焊枪15产生焊点。在这种情况下，需要多个焊接脉冲20来产生焊点。此外，在各个焊点的产生之间提供间歇，以便将焊枪15定位到下一个焊点。用于限制最大电流增加速度的电感线圈L1和检测最新初级变压器电流I_TR的测量装置21位于通往变压器2的电流路径中。另外两个二极管D1、D2完成桥式电路，以便能够在开关过程后接受电感线圈L1的电流。

此外，与现有技术的图1相比，根据图2，提供了用于增加变压器2的初级侧9存在的阻抗23的设备22。在这种情况下，仅象征性地理解在图2中以虚线绘制的阻抗23，因此在本公开的过程中表示变压器2的初级侧9的电流路径中的阻抗。在根据图2所示的示例性实施方式中，在变压器2的初级侧9存在的阻抗23对应于功率单元5的初始阻抗。在焊接操作25的间歇中在数据传输模式24中发生阻挡增加。在图4中举例说明了焊接操作25和数据传输模式24的时间过程。通常，数据传输模式24由控制装置26发起。在根据图2或图3的所示示例中，电阻焊接电流源1的控制装置26同时是逆变器控制器10。然而，还可以想到，上级系统控制器一起控制电阻焊接电流源1、焊枪15和机器人(该机器人有可能存在)，并发起数据传输模式24。随着变压器2的初级侧9上存在的阻抗23的增加，用于焊接电流Is的传输路径，即变压器2和初级侧线路27，也可用于在焊接操作25的间歇中进行数据传输28。该阻抗增加防止数据传输模式24中的大电流，其结果是增加了电阻焊接电流源1的使用寿命。此外，控制装置26能够产生在图4中示出的用于发起数据传输模式24的控制脉冲29。这些控制脉冲29由用于在变压器2的次级侧11检测控制脉冲29的装置30检测。因此，在变压器2的次级侧11上，可以检测到改变为数据传输模式24，而不需要在变压器2或整流器控制器17到功率单元5之间同步数据传输28所需的信号或控制线路。因而，在数据传输模式24中，根据要传输的数据来致动次级侧整流器12的整流器开关元件S5、S6。整流器开关元件S5、S6的致动一般通过整流器控制器17进行，并使变压器2的初级侧9上的电流I_TR用这些数据进行调制，从而通过变压器2传输数据。因此，进行从变压器2的次级侧11到初级侧9或到连接到该初级侧的功率单元5的数据传输28，而无需专用数据线路18。在这种情况下，整流器开关元件S5、S6的同时致动会使次级侧产生短路，这在初级侧9的电流增加中有所反映。在初级侧9上可选地使用用于检测初级侧焊接电流I_TR的测量装置21(已经存在)或者使用专门为此设置的测量装置31(如图3所示)来检测该电流增加，并且将该电流增压供应至控制装置26。控制装置26根据电流测量值确定由次级侧11发送的数据。由于根据本发明在初级侧19上增加的阻抗23，次级侧短路不会引起如此高以致于损坏或者甚至摧毁电阻焊接电流源1的电流。由于使用了本发明的部件，如整流器开关元件S5、S6和本发明的用于焊接电流Is的传输路径即变压器2和初级侧线路27，简化了电阻焊接电流源1的结构，同时提供了高的操作可靠性。在这种情况下，电阻焊接电流源1的高操作可靠性和稳定性主要是通过变压器2或整流器控制器17和功率单元5之间的数据传输28来实现的，因为这样的结果是可以及时地检测和防止变压器2和整流器12的过载和过热。

在根据图2示出的示例性实施方式中，控制装置26同时是逆变器控制器10，因此连接至逆变器8。因此，在数据传输模式24中，可以通过致动逆变器开关元件S1、S2、S3和S4来生成控制脉冲29。在根据图2的示例性实施方式中，所有四个逆变器开关元件S1、S2、S3和S4都用于产生焊接脉冲20和产生控制脉冲29。相反，在根据图3的另选功率单元3中，用于增加变压器2的初级侧9上存在的阻抗23的设备22与逆变器8的半桥S3、S4一起使用以在数据传输模式24中产生控制脉冲29。在每一种情况下，附加半桥的一个开关元件S7、S8与逆变器8的开关元件S3、S4同时地将控制脉冲29切换到变压器2的初级侧9。由于在数据传输模式24中至少部分地使用了逆变器开关元件S1、S2、S3和S4，用于数据传输28的部件的总费用保持在较低的水平。即使在根据图3的功率单元5中，这种布置也使得可以不在焊接脉冲20的电流路径中布置用于检测电流增加的测量装置31。因此，不必针对高初级侧焊接电流而设计测量装置31，因此可以更加灵敏地构造该测量装置31。这实现了电流检测期间的更高分辨率和数据传输28期间的误差的减少。

为了在数据传输模式24中增加变压器2的初级侧9上存在的阻抗23，根据图2，设置了开关元件S9和线圈L2。在这种情况下，开关元件S9用于在焊接操作25期间将线圈L2桥接或短路。然而，也可以使用根据图3的电路布置，其中，在数据传输模式24中，通过附加半桥的两个开关元件S7、S8将线圈L2切换到当前路径中。即使根据图3的电路看起来比图2中所示的电路更复杂，但是由于附加半桥的有益开关元件S7、S8，图3的电路可能是令人信服的。由于在数据传输模式24中的较小电流，也就是可以使用比在图2中使用的逆变器8或用于桥接线圈L2的开关元件S9的情况下功率更小的开关元件S7、S8，其结果是抵消了较高的部件费用。在这两种电路变型中，在任何情况下都减小了数据传输模式24中的最大电流。在这种情况下，用于增加阻抗23的线圈L2在制造方面提供了生产性简单的优点，即使对于大电流也是如此。此外，可连接线圈L2降低了最大电流增加速度，这甚至可以在数据传输模式24中确保高的操作可靠性，特别是如果数据传输28通过整流器开关元件S5、S6或通过次级侧短路发生的话。

变压器2的初级侧9上的电压U_TR和电流I_TR(虚线)的时间曲线在图4中示出。在这种情况下，所图示出的电流和电压曲线示出了在焊接操作25期间的焊接脉冲20和在数据传输模式24期间的控制脉冲29的示例性时序。在这个简化的图示中，当然没有示出瞬变，因为这些与本发明无关。

在焊接操作25期间，由逆变器8产生焊接脉冲20。在这种情况下，在导通的逆变器元件S1和S4或S2和S3的情况下，变压器2的初级侧9上的电压U_TR以阶梯方式增加。这种阶梯是由于线圈L1处的电压下降，而电流I_TR增加所致，直到变压器2中的磁场建立起来。在该电流增加之后，变压器2的电压U_TR几乎与中间电路电压U_ZK相当，并且电流I_TR只根据变压器2的主电感线圈的磁化电流而进一步增加。相应地，以虚线示出的电流I_TR增加，通过变压器2传输并且作为整流好的焊接电流I_S供应至电极。通过脉冲持续时间33调制整流的焊接电流I_S的强度。如果逆变器开关元件S1、S4或S2、S3随着脉冲持续时间33的结束而断开，则电流I_TR减小并在变压器2的初级侧9上感应出负电压。接下来，对其它逆变器开关元件S2和S3或S1和S4进行控制和并使其导通，由此，所描述的曲线以反向符号重复，然后开关周期T_SCH完成。用于焊接操作25的典型的周期持续时间T_SCH大约是100μs，这对应于大约10kHz的开关频率34。

在两个焊点的焊接之间，可以在数据传输模式24中在焊接操作25的间歇中发生数据传输28。数据传输模式24的控制脉冲29在图4中相应地示出。当在数据传输模式24中连接线圈L2时，根据L1、L2和变压器2的主电感线圈进行电流增加I_TR。变压器2上的电压U_TR取决于线圈L1和L2的大小。例如，一种可能的尺寸大小将是大约以变压器2的漏电感的数量级来选择L1。相反，L2例如比L1大因子30，并且大约对应于变压器2的主电感线圈的三分之一。这里，在整流器开关元件S5、S6断开的情况下，在变压器2的暂态结束后产生电压U_TR，该电压近似对应于中间电路电压U_ZK。例如，在控制脉冲35的情况下就是这种情况。相比之下，在控制脉冲36的情况下，变压器2的次级侧11借助于整流器开关元件S5、S6而短路，这导致更大的电流增加。同时，变压器2的电压U_TR相当小，这是因为变压器2的主电感线圈通过整流器开关元件S5、S6而被短路。在所示的示例性实现中，电压U_TR约为中间电路电压U_ZK的30％。电流I_TR由控制器使用测量装置21或31来检测。通过评估这些测量值，可以恢复从变压器2的次级侧11发送的数据，并且进行数据传输28而无需附加数据线路18。

如图所示，与焊接脉冲20的周期持续时间T_SCH相比，控制脉冲29的周期持续时间T_ST缩短。在示出的示例中，控制脉冲29得到了约20kHz的增加开关频率37。特别是在发起数据传输模式24时，增加开关频率37有助于区分焊接操作25和数据传输模式24。即，如果在数据传输模式24中的开关频率37示出了例如在20kHz至50khz之间的范围内的、未在焊接操作25中使用的开关频率，则可以清楚地检测到数据传输模式24。因此，可以防止在焊接操作25期间由用于数据传输28的整流器开关元件S5、S6同时致动而会对电阻焊接电流源1造成的损坏。

由于控制脉冲29的脉冲持续时间38具有用于发起数据传输模式24的预定值，优选在2μs和25μs之间的范围内，因此这是用于在焊接操作25和数据传输模式24之间进行区分的进一步特征。如前所述，通过在变压器2的次级侧11上进行该检测可以防止整流器开关元件S5、S6的错误开关，这种错误开关会导致电阻焊接电流源1损坏。

一般来说，L1和L2的尺寸或大小自然也取决于开关频率34、37和各自的脉冲持续时间33、38。根据期望的电流增加速度和中间电路电压，可以按照U＝Ldi/dt确定L1和L2的大小。

此外，在变压器2的次级侧11上设置了用于将变压器2的次级侧11上的电流I_GL与极限值进行比较的装置39。为此目的，通过电流测量装置52来检测电流I_GL的实际值，并且将该实际值供应至装置39。在根据图2所示的示例性实施方式中，该装置39被集成到整流器控制器17中。只有在没有超过该极限值的情况下，才对次级侧11的整流器控制器17的数据传输模式24引入改变。这构成了附加安全措施，以防止在焊接操作25期间意外改变至数据传输模式24以及由此对电阻焊接电流源1造成的损坏。

对于从功率单元5到变压器2或整流器控制器17的数据传输28，由控制装置26产生不同脉冲持续时间38的控制脉冲29。因此，在数据传输模式24中，从变压器2的初级侧9到次级侧11的数据传输也是可能的。在变压器2的次级侧11上检测不同脉冲持续时间38的控制脉冲29，并且该控制脉冲29用于向变压器2的次级侧11传送信息。在这种情况下，该信息可以通过脉冲持续时间38来编码，例如，使用脉冲持续时间38的两个不同的值来编码，其中将逻辑0分配给一个脉冲持续时间38，并且将逻辑1被分配给另一个脉冲持续时间38。这允许传输任何类型的二进制数据。同样，可以想到利用用于脉冲持续时间38的多个不同值对数据进行编码，这些不同值可以具有不同的含义，或者被用作握手。例如，将诸如“发送序列号”、“发送最高温度值”、“重置最大温度值”、配置数据等命令发送到变压器2的次级侧11。

另外，在变压器2的次级侧11上设置温度敏感开关40。这些温度敏感开关优选地布置在变压器绕组的区域中，或者也布置在整流器开关元件S5、S6上。在数据传输模式24中，开关40在温度过高的情况下作出响应，并且对应的信息被发送到变压器2的初级侧9，以供控制装置26使用。有利的是，在温度敏感开关40的情况下，要发送的信息特别小，即只有一个比特，并且可以通过致动两个整流器开关元件S5、S6中的单个开关元件来发送。在指示的过高温度的情况下，初级侧控制装置26可以阻止新的焊接操作25并相应地保护电阻焊接电流源1免受损坏。

同样，在整流器开关元件S5、S6上设置温度传感器19。当然，这些温度传感器19也可以在变压器绕组的区域中使用。温度传感器19允许将当前温度值以及记录的最大温度值传输到初级侧控制装置26。因此，还可以评估次级侧11上的温度曲线，以便得出关于变压器2和/或整流器开关元件S5、S6的状态的结论。通过温度传感器19早期检测要监视的冷却体与整流器开关元件S5、S6和变压器2之间的任何阻塞冷却通道或不良机械连接或热连接。因此，可以防止永久性损坏。

基于图5中的流程图来描述用于电阻焊接电流源1的数据传输28的方法的示例性过程。为了在焊接操作25期间能够给焊枪15提供必要的大电流I_S，向逆变器8供应整流的输入电压。在焊接操作25期间，逆变器8产生具有开关频率34和脉冲持续时间33的焊接脉冲20，所述焊接脉冲20被施加至变压器2的初级侧9。在这种情况下，开关频率34通常在1kHz到15kHz的范围内移动，而脉冲持续时间33取决于要焊接的工件或所需的焊接电流I_S。然后，通过整流器12的整流器开关元件S5、S6在变压器2的次级侧11上对传输的焊接脉冲20进行整流，以产生焊接电流I_S。在这种情况下，焊接过程由控制装置26监视和控制，在所示的示例性实施方式中，该控制装置26布置在电阻焊接电流源1内，并且同时实现逆变器控制器10。然而，根据系统配置，该焊接过程也可以使用上级系统控制器来控制，该上级系统控制器与逆变器控制器10交换数据和命令。如果当前焊点完成，该控制装置26可以在焊接操作25的间歇中启动到数据传输模式24的过渡。为此，执行关于是否应由变压器2的次级侧11或次级侧整流器控制器17检测数据的查询42。如果应发送数据，则在步骤43中增加变压器2的初级侧9上存在的阻抗23，以过渡到数据传输模式24。此外，在进一步的步骤44中，由控制装置26将用于发起数据传输模式24的控制脉冲29施加到变压器2的初级侧9。随后，在变压器2的次级侧11上检测控制脉冲29。在所示的示例性实施方式中，这通过次级整流器控制器17进行。例如，可以通过开关频率37和/或脉冲持续时间38来执行数据传输模式24的检测45。然而，使用变压器电压U_TR的幅值作为焊接操作25的区分标准也是可以想象的。在可选查询46中，还可以检查下面更详细地描述的各种其它标准，以确保电阻焊接电流源1处于数据传输模式24。如果满足这些条件，则根据要传输的数据，在步骤47中致动次级侧整流器12的整流器开关元件S5、S6以用于数据传输28。整流器开关元件S5、S6的同时致动使变压器2的次级侧实现短路。这利用要传输的数据来调制变压器2的初级侧9上的电流I_TR，从而通过变压器2传输数据。在这种情况下，初级侧9上存在的根据本发明增加的阻抗23防止过大电流，这种过大电流会导致电阻焊接电流源1的损坏甚至毁坏。初级侧9上的电流增加在下一个步骤48中检测和评估。在查询49中，检测来自变压器2的次级侧11或整流器控制器17的可能错误通知，并且相应地执行错误处理。这可能构成对操作者的警告50，但同样也可以想到阻止返回到焊接操作25并保持在错误状态51。否则，将返回到焊接操作25，并且电阻焊接电流源1已经为下一个焊接点做好了准备。因此，该方法允许使用现有部件，例如整流器开关元件S5、S6和焊接电流I_S的当前传输路径，即变压器2和初级侧线路27进行数据传输28。整个结构相应地得以简化，这是因为在变压器2的次级侧整流器控制器17或次级侧11与功率单元5之间可以省去数据线路18。

为了传输数据包，一个接一个地多次致动次级侧整流器12的开关元件S5、S6以形成将要传输的数据。在这种情况下，整流器开关元件S5、S6的致动可以在控制脉冲35、36内发生多次，但是将待传输的数据分割成多个控制脉冲35、36也是可能的。根据本发明，由于只有一个现有线路27可用于数据传输28，所以数据包的数据传输28必须串行进行。例如，可以用开始位和停止位异步地实现串行数据传输28，但是也可以使用同步串行数据传输28，在该同步串行数据传输28中，例如对某些控制脉冲35、36进行同步。因此，在根据图4的示例性实施方式中，可以看到具有4个比特的数据传输28。在此之前，使用用于检测和同步数据传输模式24的2个控制脉冲35。当然，该方法也可用于任何期望的其它比特长度或数据包大小。同样，可以想象第一控制脉冲36与致动的整流器开关元件S5、S6一起使用以进行同步。

如上所述，通过对各种查询46进行检查，也可以在次级侧11上检测到向数据传输模式24的改变。如果与焊接脉冲20的开关频率34相比，用于发起数据传输模式24的控制脉冲29的开关频率37增加，则这可以通过整流器控制器17在次级侧11上检测到。例如，焊接脉冲20的通常开关频率34位于1kHz到15kHz之间。为了发起数据传输模式24，开关频率37例如增加到20kHz到50kHz之间的范围内。如果增加的开关频率37构成了在焊接操作25中不使用的开关频率，则可以容易地检测到改变至数据传输模式24。因此，确保了对数据传输模式24的可靠检测，其结果是防止了对电阻焊接电流源1的损坏，在焊接操作25期间同时致动整流器开关元件S5、S6进行数据传输28会引起这种损坏。

具有预定脉冲持续时间38的控制脉冲29也适用于引发数据传输模式24。这种预定脉冲持续时间38可用作改变到数据传输模式24的进一步标准。

此外，在数据传输模式24中进行数据传输之前进行检查，以确定次级侧电流I_GL是否低于极限值。因此，抑制了在焊接操作25期间由于故障而改变至数据传输模式24，从而防止对电阻焊接电流源1造成损坏。

优选地，在数据传输模式24中，从变压器2的次级侧11向变压器2的初级侧9传输测量值和/或制造商数据。例如，制造商数据可以能够识别变压器2或焊枪15，因为变压器2通常连接到焊枪15。在机械臂可以配备不同焊枪15的系统中，焊枪15的这种唯一识别在系统控制中可能是有用的。通过传输测量值，额外地增加了电阻焊接电流源1的操作可靠性，这是因为控制装置26因此接收关于系统特别是关于变压器2和次级侧整流器12的附加测量值和数据。

Claims

1.一种用于在电阻焊接电流源(1)中进行数据传输(28)的方法，其中，在焊接操作(25)期间，在具有逆变器开关元件(S1、S2、S3、S4)的逆变器(8)中，以开关频率(34)和脉冲持续时间(33)周期性地产生焊接脉冲(20)，并将所述焊接脉冲(20)施加至变压器(2)的初级侧(9)，并在所述变压器(2)的次级侧(11)上通过整流器(12)利用整流器开关元件(S5，S6)对所述焊接脉冲(20)进行整流，以给出所得到的焊接电流(I_S)，其特征在于，在数据传输模式(24)中，在焊接操作(25)的间歇中，增加所述变压器(2)的初级侧(9)处存在的阻抗(23)，通过控制装置(26)将用于发起所述数据传输模式(24)的控制脉冲(29)施加至所述变压器(2)的初级侧(9)，在所述变压器(2)的次级侧(11)上检测所述控制脉冲(29)，其中根据将要传输的数据致动次级侧整流器(12)的整流器开关元件(S5，S6)，以便使用这些数据在所述变压器(2)的初级侧(9)上对电流(I_TR)进行调制，并因此通过所述变压器(2)传输所述数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制脉冲(29)是通过致动至少一个逆变器开关元件(S1、S2、S3、S4)形成的。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过连接至少一个线圈(L2)来增加所述变压器(2)的初级侧(9)上存在的阻抗(23)。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述数据传输模式(24)中，一个接一个地多次致动次级侧的所述整流器(12)的开关元件(S5、S6)，以形成将要传输的数据。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，用于发起所述数据传输模式(24)的控制脉冲(29)的开关频率(37)与所述焊接脉冲(20)的开关频率(34)相比增加，并且/或以预定脉冲持续时间(38)产生用于发起所述数据传输模式(24)的控制脉冲(29)。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，用于发起所述数据传输模式(24)的控制脉冲(29)的开关频率(37)增加至20kHz到50kHz。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该预定脉冲持续时间(38)为2μs到25μs。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述数据传输模式(24)中进行数据传输(28)之前针对次级侧电流(I_GL)是否低于极限值进行检查。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在数据传输模式(24)中，将测量值和/或制造商数据从所述变压器(2)的次级侧(11)传输到所述变压器(2)的初级侧(9)。

10.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，在数据传输模式(24)中，将在所述变压器(2)的次级侧(11)上测量的温度值传输到所述变压器(2)的初级侧(9)。

11.一种电阻焊接电流源(1)，该电阻焊接电流源(1)具有带有逆变器开关元件(S1、S2、S3、S4)的逆变器(8)，该逆变器(8)用于在焊接操作(25)期间以开关频率(34)和脉冲持续时间(33)周期性地产生焊接脉冲(20)，该逆变器(8)连接至变压器(2)的初级侧(9)并且连接至与所述变压器(2)的次级侧(11)相连的整流器(12)，该整流器(12)使用整流器开关元件(S5、S6)来产生焊接电流(I_S)，其特征在于，设置用于在焊接操作(25)的间歇中在数据传输模式(24)中增加所述变压器(2)的初级侧(9)上存在的阻抗(23)的设备(22)，设置用于产生控制脉冲(29)的控制装置(26)以发起所述数据传输模式(24)，并且在所述变压器(2)的次级侧(11)上设置用于检测所述控制脉冲(29)的装置(30)，其中所述次级侧整流器(12)的整流器开关元件(S5、S6)能够根据要传输的数据来致动，从而能够使用这些数据调制所述变压器(2)的初级侧(9)上的电流(I_TR)，并且因此能够通过所述变压器传输所述数据。

12.根据权利要求11所述的电阻焊接电流源(1)，其特征在于，所述控制装置(26)连接至所述逆变器(8)，从而能够通过致动至少一个逆变器开关元件(S1、S2、S3、S4)而产生所述控制脉冲(29)。

13.根据权利要求11或12所述的电阻焊接电流源(1)，其特征在于，设置有至少一个开关元件(S7、S8、S9)和一个线圈(L2)来在所述数据传输模式(24)中增加所述变压器(2)的初级侧(9)上存在的阻抗(23)。

14.根据权利要求11或12所述的电阻焊接电流源(1)，其特征在于，用于发起所述数据传输模式(24)的控制脉冲(29)的开关频率(37)与所述焊接脉冲(20)的开关频率(34)相比增加，并且/或用于发起所述数据传输模式(24)的控制脉冲(29)具有预定脉冲持续时间(38)。

15.根据权利要求14所述的电阻焊接电流源(1)，其特征在于，用于发起所述数据传输模式(24)的控制脉冲(29)的开关频率(37)增加至20kHz到50kHz。

16.根据权利要求14所述的电阻焊接电流源(1)，其特征在于，该预定脉冲持续时间(38)为2μs到25μs。

17.根据权利要求11或12所述的电阻焊接电流源(1)，其特征在于，在所述变压器(2)的次级侧(11)上设置用于将所述变压器(2)的次级侧(11)上的电流(I_GL)与极限值相比较的装置(39)。

18.根据权利要求11或12所述的电阻焊接电流源(1)，其特征在于，所述控制装置(26)被构造成用于在数据传输模式(24)中形成不同脉冲持续时间(38)的控制脉冲(29)，以将数据从所述变压器(2)的所述初级侧(9)传输到所述次级侧(11)。

19.根据权利要求11或12所述的电阻焊接电流源(1)，其特征在于，在所述变压器(2)的次级侧(11)上设置温度敏感开关(40)和/或温度传感器(19)。