臺灣博碩士論文加值系統

電阻點銲是一種簡潔且有效率的銲接技術，但其中的缺點是銲接條件對於銲接品質相當敏感。為了確保銲接品質優良，必須建立一個可監控的系統。本論文研製具有監控系統的直流電阻點銲機，因應不同銲接板材的厚度及材質，其具備可調整銲接電流大小、銲接時間長短等控制，並且可在銲接過程記錄銲接電流及電壓，以作為後續銲接品質鑑別的依據。電路架構採用全橋式轉換電路為直流電阻點銲機的功率級電路，使用一顆微處理器及PWM控制IC來實現電流控制以及保護功能。監控系統利用微處理器收集銲接資料，藉由UART回傳資料給電腦達到監控品質的功能。最後，本論文製作一台輸出電流900A的直流點銲機以驗證其可行性。

Resistance spot welding is a simple and efficient welding technique, but the disadvantage is that the welding condition is quite sensitive to the welding quality. In order to ensure good welding quality, a monitoring system is necessary. This thesis presents the design and implementation of a DC resistance spot welding machine with a monitoring system. This is capable of adjusting the welding current and welding time to accord with the various thickness and material of metals. Also, the welding current and voltage can be recorded in welding process as the basis for identification of the welding quality. The developed spot welding system consists of a power stage circuit and a control circuit. The power stage is a full-bridge converter. A microcontroller and PWM control IC are used to implement the welding current control and some protection. The microcontroller collects the data and send it by UART for monitoring system to check on the welding quality. Finally, A DC spot welding machine with 900A output current has been implemented to verify its feasibility.

摘要........i
Abstract...ii
誌謝........iii
目錄........iv
表目錄....vi
圖目錄....vii
第一章 緒論...........1
1.1 研究背景及目的..............1
1.2 文獻探討..........1
1.3 論文架構..........3
第二章 銲接介紹...4
2.1電阻銲介紹.......4
2.2電阻點銲...........5
第三章 直流電阻點銲機系統架構.......6
3.1 直流點銲機之系統架構..6
3.2 功率級電路操作原理......7
3.3 功率開關與驅動電路......11
3.4 緩衝器...............12
第四章 系統控制電路與軟體規劃.......14
4.1 控制器使用IC介紹...........15
4.1.1 微處理器簡介[24].........15
4.1.2 PWM控制IC[25].............16
4.1.3 數位/類比轉換器[28]....18
4.2 電壓、電流回授電路與保護電路設計..........19
4.2.1 過電流保護電路...........20
4.2.2 負載電流偵測電路.......21
4.2.3 電壓偵測電路...............22
4.3 程式規劃..........23
4.3.1主程式規劃....23
4.3.2 人機介面副程式...........24
4.3.3點銲機之銲接副程式....25
4.3.4監控介面規劃................26
第五章 實驗結果與討論.......28
5.1直流點銲機定電流實測結果...........29
5.2輸出開路電壓對輸出電流的影響...30
5.3輸出電感的影響...............33
5.3.1輸出電感對輸出電流的影響........33
5.3.2輸出電感對輸出電流上升時間之影響.........35
5.3.3輸出電感對點銲之影響................36
5.4 點銲實測結果與討論.......37
5.4.1拉力測試及銲點外觀觀測............37
5.4.2點銲時間對銲點外觀之影響........39
5.4.3動態電阻與點銲品質之關係........39
第六章 結論與未來展望........44
參考文獻..............45
附錄.......47
Extended Abrstract...49

[1] 鄭守益，“以類神經網路鑑別點焊品質之研究”，國立雲林科技大學機械工程系碩士論文，2004。
[2] 吳冠賜，楊慶隆，林志鴻，“點焊品質監測裝置及其方法”，中華民國專利149828號，民國91年。
[3] Y. Cho and S. Rhee, “Primary circuit dynamic resistance monitoring and its application to quality estimation during resistance spot welding,” Welding Journal, 2002, pp. 104-111.
[4] D. Subramanian, G.K Dongarkar, M. Das, V. Fernandez and G. Gradzinsky, “Real time monitoring and quality control of resistance spot welds using voltage, current, and force data,” 2004 IEEE Electro/Information Technology Conference, 2004, pp. 211-220
[5] Herman A. Nied, Stanley J. Godwin, Robert K. Cohen, Robert V. Klint and Hsin-Pang Wang, “Resistance Spot Welder Process Monitor,” US Patent 4596917,1986.
[6] D. Zhao, Y. Wang, Z, Lin and S. Shaeng, “Quality Monitoring Research of Small Scale Resistance Spot Welding Based on Voltage Signal,” ISIJ International, Vol. 53, No.2, 2013, pp. 240-244.
[7] Y.J. Won, H.S. Cho, C.W. Lee, “A microprocessor-based control system for resistance spot welding process, ” 1983 American Control Conference, 1983, pp.734-738.
[8] A.S. Baskoro, M.R. Trianda, J. Istiyanto, S. SUpriyadi, D.A. Sumarsono and G. Kiswanto, “Effects of welding time and welding current to weld nugget and sgear load on electrical resistance spot welding of cold rolled sheet for body construction,” 2014 IEEE International Conference on Elecrical Engineering and Computer Science, 2014, pp. 289-293.
[9] D.W. Dickinson, J.E. Franklin and A. Stanya, “Characterization of spot welding behavior by dynamic lectrical parameter monitoring,” Welding Journal, 1980, pp. 170-176.
[10] John Broomhead, “Monitoring the quality of resistance apot welding,” Production Engineer, Vol. 58, No.2, 1979, pp.27-28.
[11] 俞朝鈞，“基於SOM的電阻焊接的線上品質監控系統”，逢甲大學自動控制工程學系碩士論文，2011。
[12] 張珀懷，“電阻焊接電流量測的取樣頻率設計方法”，逢甲大學自動控制工程學系碩士論文，2012。
[13] 王振欽，“銲接學”，高立圖書有限公司，1999。
[14] 王萬全，“銲接學”，台灣復文興業股份有限公司，1994。
[15] 陳志鵬，“銲接學”，全華圖書股份有限公司，2009。
[16] 周興中，“焊接方法與設備”，機械工業出版社，1989。
[17] 劉宥鑫，“直流變頻式電阻焊接機人機介面之設計及焊接電流量測”，逢甲大學自動控制工程學系碩士論文，2012。
[18] 吳義利，”切換式電源轉換器原理與實用技術設計(實例設計導向)”，文笙書局，2015。
[19] EPARC，”電力電子學綜論”，全華科技圖書股份有限公司，2007。
[20] Journal of Database Marketing & Customer Strategy Management, www.palgrave-journals.com.
[21] 洪偉哲，“直流微電網之雙向直流/直流轉換器研製”，國立虎尾科技大學飛機工程系碩士論文，2013。
[22] “IGBT的介紹及應用”，晴軒電子有限公司，http://www.sz-sunny.com/DYNEX/DataSheet/SUNNY-IGBT-TOTAL.pdf。
[23] Deshang Sha and Xioaxhong Liao, “Digital Control of Switch-mode Pulsed GMAW Welding Power,” IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, 2009, pp.2746-2749。
[24] “Microchip PIC18F87K22 Family Data Sheet”，Microchip，2011。
[25] “SG3526 Data Sheet”，Microsemi，2014。
[26] 范晉源，“無刷直流馬達吊扇之驅動系統研製”， 國立虎尾科技大學飛機工程系碩士論文，2018。
[27] “開關轉換器之回授控制 - OTA Type II/III之相位提升”，立錡科技，https://www.richtek.com/zh-TW/Design%20Support/Technical%20Document/AN052
[28] “LTC2644 Data Sheet”，Linear Technology，2014。
[29] 邱顯智，“交流/交流轉換器應用於動態電壓恢復器之系統研製”，國立虎尾科技大學電子工程系碩士論文，2015。
[30] “IL300 Data Sheet”，VISHAY，2005。
[31] 歐勝源，“電力電子學”，台灣東華書局股份有限公司，2013。
[32] 梁適安，“高頻交換適電源供應器原理與設計”，全華圖書股份有限公司，1995。
[33] 中國機械工程學會焊接學會，“電阻焊理論與實踐”，機械工業出版社，1994。