CN101087902B - 电泳涂漆设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于工件涂漆，特别是汽车车身涂漆的电泳涂漆设备，该设备包括至少一个里面设置至少一个电极的浸浴池、一个将工件送入浸浴池内并再从浸浴池送出的输送装置和一个供电装置，该供电装置从交流输入电压中产生输出电压，特别是直流输出电压，其一个输出电位施加到至少一个所要涂漆的工件上和其另一个输出电位施加到至少一个设置在浸浴池内的电极上，该设备可以向每个工件以简单方式施加单独的输出电位，依据本发明供电装置包括至少一个电流控制单元，它与分配给该电流控制单元的工件共同通过电泳涂漆设备的至少一个段运动并为分配给电流控制单元的工件提供输出电位。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于工件涂漆，特别是汽车车身涂漆的电泳涂漆设备，包括至少一个里面设置至少一个电极的浸浴池、一个将工件送入浸浴池内并再从浸浴池送出的输送装置和一个供电装置，该供电装置从交流输入电压中产生输出电压，特别是直流输出电压，其一个输出电位施加到至少一个所要涂漆的工件上和其另一个输出电位施加到至少一个设置在浸浴池内的电极上。
背景技术
这种电泳涂漆设备例如由DE 103 25 656 B3有所公开。
所公开的这种电泳涂漆设备的供电装置包括多个供电单元，其一个极可有选择地与多个电极组之一连接和其另一个极可与在输送装置的输送方向上依次排列的多个触轨之一连接。在通过浸浴池期间，工件各自与这些触轨之一导电接触，从而工件处于分配给该触轨的电位上。如果工件接近两个依次排列的触轨之间的过渡区，那么这些触轨通过耦合晶闸管导电连接。
通过划分成大量在输送方向上依次排列的触轨，在这种装置上，只要触轨各自短于两个依次排列的工件之间的距离，就可以向连续通过浸浴池的工件施加不同的输出电位。但工件由此不能以任意小的距离依次排列。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种开头所述类型的电泳涂漆设备，该设备可以简单方式向每个工件施加单独的输出电位。
该目的在一种用于工件涂漆的电泳涂漆设备上依据本发明由此得以实现，该电泳涂漆设备包括：至少一个浸浴池，其中设置至少一个电极；输送装置，其将工件送入浸浴池内并再从浸浴池送出；和供电装置，该供电装置从交流输入电压中产生输出电压，其一个输出电位施加到至少一个所要涂漆的工件上且其另一个输出电位施加到至少一个设置在浸浴池内的电极上。供电装置包括至少一个电流控制单元，它与分配给该电流控制单元的工件共同运动通过电泳涂漆设备的至少一个段并为分配给电流控制单元的工件提供输出电位。供电装置包括至少一个触轨，至少一个电流控制单元能够连接至该触轨。为电泳涂漆设备的至少一个浸浴池分配至少一个触轨，至少一个电流控制单元能够与该触轨连接并且该触轨无过渡地在浸浴池的长度上延伸。
依据本发明的解决方案因此以该方案为依据，即取代在传统电泳涂漆设备上使用的、沿触轨向各触轨供给恒定输出电位的固定电流控制单元，而为通过浸浴池的每个工件各自分配一个移动的电流控制单元，该单元与所分配的工件共同运动并单独为各自所分配的工件提供各自所要求的输出电位。
因此在依据本发明的电泳涂漆设备上取消了以工件时钟间隔划分触轨的必要性，而且工件原则上可以任意密度的顺序通过浸浴池运动。
原则上可以向工件施加输出电压的阴极或者阳极。
最好向工件施加输出电压的阴极。
在本发明一种优选的构成中，输送装置包括多个固定架，其上面各自设置一个所要涂漆的工件，以及为每个固定架各自分配一个电流控制单元，该单元为设置在相关固定架上的工件提供输出电位。
特别是在每个固定架上可以各自设置一个电流控制单元，该单元为设置在相关固定架上的工件提供输出电位。
为了可以为多个依次通过浸浴池的工件分别提供输出电位，最好电泳涂漆设备包括多个电流控制单元以及由各自一个电流控制单元提供的输出电位与分别由其他电流控制单元提供的输出电位无关。
为了类型专用地优化每个工件在浸浴池内的相关于工件类型的涂层分布，每个电流控制单元根据相关于工件类型的，类型专用地预先规定的电压分布或电流分布为分配的工件控制或者调节输出电压和/或者输出电流。按照这种方式，以任意顺序通过浸浴池的不同类型工件可以各自以类型专用的优化方式涂漆。
在这种情况下，供电装置最好包括一个整流器电路，该电路从交流输入电压中产生中间输出电压，将其一个电位施加到可以连接至少一个电流控制单元的触轨上。
在这种情况下，此外中间输出电压的另一电位施加到至少一个浸浴池内的至少一个电极上。
此外，中间输出电压的其他电位施加到一个第二触轨上，该触轨最好与中间输出电压施加到其上面的第一触轨基本平行分布。
整流器电路可以包括一个最好非控制的二极管整流电桥。
此外，整流器电路包括一个用于降低中间输出电压剩余波纹度的滤波电路。
具有优点的是，至少一个浸浴池的电泳涂漆设备仅具有一个施加了中间输出电压一个电位的第一触轨并仅具有一个施加了中间输出电压另一电位的第二触轨，其中，至少一个电流控制单元可与第一和第二触轨连接。
每个浸浴池仅存在唯一的第一触轨和唯一的第二触轨简化了供电装置的结构和安装。此外，消除了工件从一个触轨向输送方向上其后续的触轨过渡带来的所有问题。传统电泳涂漆设备上为两个依次排列的触轨在工件从一个触轨向另一个更换时进行导电连接所需要的耦合晶闸管可以取消。此外，不需要检测工件接近两个依次排列的触轨之间过渡的传感器。
在本发明一种优选的构成中，与工件共同通过电泳涂漆设备的一个段运动的并为分配给该电流控制单元的工件提供输出电位的电流控制单元包括一个开关元件，该元件将输送到开关元件的开关元件输入电压转换成以一定时钟频率振荡的开关元件输出电压。
这种开关元件特别是可以包括至少一个场效应晶体管和/或者至少一个IGBT(Isolated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极晶体管)。
开关元件借助这种快速开关的晶体管可以很高的时钟频率振荡，其结果是电流控制单元所需的电子元件可以小尺寸设计，从而移动的电流控制单元仅具有很低的重量和很小的体积。
为可以简单方式为分配给电流控制单元的工件提供各自所要求的输出电位，发出节拍的开关元件输出电压可以具有可控制的占空比。
为了可以实现工件的输出电位的任意可预先规定的分布，电流控制单元可以具有一个调节电路，该电路依赖于额定输出电压而控制开关元件。
开关元件输出电压振荡的时钟频率具有优点地至少约为10kHz，最好至少约为20kHz。
为避免电磁辐射效应，有利的是脉冲重复频率最高约为200kHz，最好最高约为100kHz。
为降低电流控制单元输出电位的剩余波纹度，电流控制单元可以包括一个滤波电路。
在本发明一种特殊的构成中，电流控制单元包括一个脉冲形成电路。因此可以向工件施加例如以约1kHz-约10kHz的重复频率发出脉冲的输出电位。
这一点特别在空心体涂漆的情况下可以产生更佳的涂漆效果。
附图说明
本发明的其他特征和优点为下列说明和实施例附图的主题。附图中：
图1示出电泳涂漆设备的供电单元及与工件共同运动的电流控制单元的示意图；
图2示出电流控制单元的示意方框图；
图3示出汽车车身的示意侧视图，该汽车车身设置在电泳涂漆设备的固定架上并处于浸浴池液面的上侧；
图4示出图3中从上向固定架的示意俯视图；
图5示出具有设置在浸浴池上面的汽车车身的电泳涂漆设备的示意剖面图；
图6示出设置在电泳涂漆设备的固定架上并处于浸浴池液面下面的汽车车身的示意侧视图；以及
图7示出带有完全浸入浸浴池内的汽车车身的电泳涂漆设备的示意剖面图。
相同的或者功能相同的部件在所有附图中采用同一附图符号标注。
具体实施方式
图1-7中所示整体采用100标注用于汽车车身102涂漆的电泳涂漆设备包括至少一个浸浴槽104，它利用来自浸浴池108的漆液加注至液面106。
此外，电泳涂漆设备100包括一个输送装置110，借助该装置可以将汽车车身102完全浸入浸浴池108内，在完全浸入状态下沿水平平移方向112可通过浸浴池108运动并随后再从浸浴池108送出。
输送装置110包括一个导向装置114，该装置具有两个导轨116a、116b，其中各自的一个导轨在浸浴池108左侧或右侧上与平移方向112平行延伸。
如从图5最清楚看到的那样，两个导轨116a、116b设置在浸浴池108的液面106上面。
此外，输送装置110包括多个固定架118(图3-7中仅分别示出其中一个)，这些固定架沿输送装置110的导向装置114可单独和彼此无关移动并沿导向装置114以一定距离彼此相随。
每个固定架118如从图4最清楚看到的那样，包括一个在导向装置114上引导的基架120，它基本上具有矩形框架的形状。
在其(平移方向112上所见)的后端上，基架120具有两个传动导轮122，它们在各自所分配的导轨116a、116b的水平的上面分别滚动。
两个传动导轮122之一借助一个设置在基架120上的平移驱动电机124可直接进行旋转运动，该运动借助联结轴126传递到对面的、间接传动的导轮122上。
通过传动导轮122一边与导轨116a、116b另一边之间的摩擦，固定架118的基架120可沿平移方向112移动。在其(平移方向112上所见)前端上，基架120借助两个非传动的导轮128支承在导轨116a或116b的上面。
基架120在导向装置114上的侧面导向通过多对导向轮130得到保证，这些导向轮在导轨116a、116b的一个彼此相对的垂直导向面上滚动。
基架120此外包括一个几乎设置在中心的连接梁132，它携带两个与平移方向112垂直的、彼此分离的轴承座134，内旋轴136的末端可环绕一个水平的并垂直于平移方向112的内旋轴线138转动支承于这些轴承座。
如从图3最清楚看到的那样，内旋轴136上固定一个转台140，在其前端和其后端上各自携带一个轴承座142，其中，轴承座142上旋转轴144可环绕一个与内旋轴线138垂直的旋转轴线146转动支承。
旋转轴144上固定一个支架148，该支架携带夹紧装置150，借助该装置携带汽车车身的滑动框架152可松开固定在固定架118上。
滑动框架152包括两个与汽车车身的纵轴线平行延伸的滑板154，它们通过横梁156相互连接。夹紧装置150作用于多个这种横梁156上，以便将滑动框架152保持在固定架118上。
此外，滑动框架152的多个横梁156具有止动装置158，汽车车身102借助其可固定在滑动框架152上。
图3对汽车车身102本身示出多个可选择的彼此可能的外部轮廓。
内旋轴136与转台140和轴承座142共同形成固定架118整体采用160标注的转动部分，该部分与基架120沿平移方向112共同运动并相对于基架120环绕内旋轴线138借助基架120上具有的内旋轴驱动电机162与其共同运动以及通过传动齿轮箱与内旋轴136连接，可以任意角度在任意旋转方向上转动。
旋转轴144、支架148和夹紧装置150共同形成整体采用164标注的固定架118的固定部分，该部分与转动部分160并因此与基架120沿平移方向112共同运动并相对于转动部分160环绕旋转轴线146借助这里没有详细示出，但DE 102 58 132 A1中公开的旋转驱动装置扭转。
用于将汽车车身102送入浸浴池108并将其送出的上述输送装置110工作原理如下：
汽车车身102首先处于图3所示的标准位置上，在该位置上，汽车车身的车窗口设置在汽车车身底板组的上面。
随后固定架118借助平移驱动电机124沿导向装置114一直运动到浸浴池108的开始区。
在浸浴池108的开始区内，将汽车车身102浸入浸浴池108内，其中转动部分160以180°的角度环绕内旋轴线138相对于基架120转动，。
在转动部分160相对于基架120的旋转运动结束后，汽车车身102从原来的标准位置转移到图6所示的车头调转位置，在该位置上，汽车车身102的车窗口设置在汽车车身底板组的下面。
在转动部分160的旋转运动结束后所达到的该浸入位置上，汽车车身102完全浸入浸浴池108内。
固定架118的基架120在汽车车身102的浸入位置上完全处于液面106的上面。在完全浸入状态下，汽车车身102沿平移方向112通过浸浴池108运动其中由平移驱动电机124驱动的基架120的平移运动继续进行。。
在汽车车身102由于基架120沿导向装置114的平移运动达到浸浴池108结束区的情况下，重新将汽车车身102从浸浴池108送出，其中转动部分160以180°的角度环绕内旋轴线138相对于基架120转动。
转动部分160的这种外旋运动可以采用与内旋运动相同的旋转方向或者采用与内旋运动相反的旋转方向进行。
为使浸浴池108的漆液中含有的油漆粒子沉积在汽车车身102所要涂漆的表面上，汽车车身102在其通过浸浴槽104期间处于电场的阴极电位上，该电场在一方面的汽车车身102与另一方面的电极166之间产生，该电极设置在浸浴池108内汽车车身102输送行程两侧(未示出)的渗析室内并处于电场的阳极电位上。
为在汽车车身102与电极166之间产生这种电位差，使用图1和2中所示的电泳涂漆设备100的供电装置168。
如从图1可看到的那样，供电装置168包括一个三相变压器170，它在初级侧通过一个初级侧开关172连接在振幅例如约为10kV的电网三相电压上和次级侧通过一个次级侧开关174连接在一个不控制的三相二极管整流电桥电路B6(采用附图符号176标注)的三个输入端上。
整流电桥电路176后置连接一个滤波电路178，以便对整流电桥电路176的同向输出电压预滤波。
该滤波电路178特别是可以包括一个扼流圈180和一个电容器182。
滤波电路178的输出电压最大约为500V。滤波电路178的输出电流最大约为4000A。
如从图1可看到的那样，作为供电装置168中间输出电压使用的滤波电路178输出电压的阴极与浸浴槽104的金属外壳连接并与其共同接地。
同一极此外与第一触轨184连接，该触轨沿平移方向112从浸浴池108的输入区到浸浴池108的输出区基本上通过浸浴池108的整个长度。
中间输出电压的阳极与设置在浸浴池108内由此处于阳极上的电极166连接。
同一极此外与第二触轨185连接，该触轨沿平移方向112从浸浴池108的输入区到浸浴池108的输出区基本上通过浸浴池108的整个长度并基本上与第一触轨184平行分布。
为将阴极电位提供给各自保持在固定架118上的汽车车身，每个固定架118包括一个电流控制单元186，该单元设置在固定架118的基架120上并例如通过第一滑动触点188与第一触轨184和通过第二滑动触点189与第二触轨185导电连接。
如从图4和5可看到的那样，例如第一触轨184可以设置在固定架118输送行程的右侧和第二触轨185可以设置在固定架118输送行程的左侧。
第一滑动触点188通过一个绝缘子204保持在基架120上并包括多个(例如炭质触点的)触点座206，它们沿第一触轨184滑动并通过柔性电缆或者柔性印制电路板208与第一触轨184保持接触并与同样保持在基架120上的电流控制单元186导电连接。
电流控制单元186通过其与第二触轨185导电连接的第二滑动触点189与第一滑动触点188结构相同并特别是包括多个触点座206和一条柔性电缆或者一块柔性印制电路板208。
下面参照图2的方框电路图介绍电流控制单元186的详细内容。
每个电流控制单元186包括一个开关元件190，其第一输入端与滑动触点188和其第二输入端与滑动触点189连接，还包括一个调节电路192，该调节电路输出端与开关元件190的控制输入端连接并利用控制电压触发开关元件，该控制电压由重复频率例如约为20kHz和可变宽度并因此可变占空比的矩形脉冲组成。
开关元件190以由控制电压预先规定的时钟切断输送到相同输入端的中间输出电压并具有由控制电压预先规定的脉冲宽度，从而开关元件的输出电压为一种采用控制电压的重复频率的脉冲电压。
开关元件190的输出电压通过一个整流器194后置连接的滤波电路196滤波，该电路例如包括具有一个扼流圈和一个电容器的LC-构件，从而滤波电路196的输出电压为一种具有例如约为1％范围内非常低的剩余波纹度的基本上恒定的直流电压。
该输出电压作为实际值输送到调节电路192的第一输入端。
调节电路192对比于实际值的额定值由一个额定值发送器198输送到调节电路192的第二输入端。
由调节电路192发送给开关元件190的控制电压的占空比由调节电路192依赖于于实际值与输出电压额定值之间的差值而确定。
在额定值发送器198上可以存在一个存储器，从中预先规定的时间上的输出电压分布作为时间上变化的额定值被调用。
按照这种方式可以借助电流控制单元186产生跟随预先规定的、时间上的输出电压分布的调节输出电压。
按照这种方式，汽车车身102与电泳涂漆设备100的电极166之间存在的电位差在汽车车身102通过浸浴池108期间，可以为相关的汽车车身102单独以预先规定的方式在时间上进行改变。
特别是电流控制单元186输出电压时间上的分布可以依赖于各自分配给该电流控制单元186的汽车车身102类型进行控制，方法是由额定值发送器198从寄存在其存储器内的多个输出电压分布中选择出一个分配给各自类型的输出电压分布，并相应在时间上改变发送给调节电路192的额定值。
有关各自分配给设置在固定架118上的汽车车身102的类型信息，可以通过中心计算机的数据总线传送给额定值发送器198。
另外的选择也是可能的，即电流控制单元186也可以具有一个传感器，它通过与一个安装在汽车车身102上的识别器相互作用确定汽车车身102的类型。
电流控制单元186滤波电路196的输出端可以直接与各自的汽车车身102连接，以便向汽车车身施加无脉冲的直流电压。
但也可以如图2所示，电流控制单元186包括一个脉冲形成器200，该形成器连接在滤波电路196的后面并从滤波电路196的滤波输出电压中产生例如处于约1kHz-约10kHz范围内重复频率的矩形脉冲序列。脉冲形成器200的输出端与汽车车身102连接，从而向汽车车身200施加这种脉冲的输出电压。
这种脉冲的输出电压特别是在空心体涂漆的情况下可以产生更好的涂漆效果。
适用的脉冲形成器本身公知，因此在这里对这种电路不再赘述。
脉冲形成器200的输出端与汽车车身102的导电连接例如可以通过保持在固定架118的基架侧面并与平移方向112平行延伸的触轨210实现，该触轨通过绝缘子212保持在基架上并通过(未示出的)电缆与脉冲形成器200的输出端连接。
内旋轴136对着该触轨210的末端一直延长到触轨210的附近并在其靠近触轨210的端面上通过一个绝缘子214、多个抗扭设置在绝缘子214并因此设置在内旋轴136上的触点座216与触轨210导电连接，并在内旋轴136环绕内旋轴线138旋转运动时在触轨210的靠近触点座216的表面上导出。
触点座216与(未示出的)电缆导电连接，该电缆穿过绝缘子214导入内旋轴136的内部空间并穿过内旋轴136一直延伸到旋转部分160的纵向中心平面。在旋转部分160的纵向中心平面区域内，该电缆从内旋轴136外壳上的孔穿出并从那里一直延伸到汽车车身102上的一个触点上。该电缆由于其柔性在汽车车身102偏转时，能够同样跟随环绕旋转轴线146。
作为开关元件190内的电子开关最好使用大功率晶体管。
这种大功率晶体管特别是可以作为场效应晶体管或者IGBT(Isolated Gate Bipolar Transistor)构成。
开关元件190此外包括一个自振荡二极管202。
在浸浴池108内汽车车身102与电极166之间产生的电场内，油漆粒子迁移到汽车车身102上并沉积在其表面上。
通过为每个固定架118并因此每个汽车车身102分配一个各自的、与各自的固定架118同时运动的电流控制单元186，可以单独为每个单独的汽车车身102分别提供输出电压，从而每个汽车车身102的输出电压和/或者输出电流时间上的分布可以单独被编程。
因为借助同时运动的电流控制单元186为每个汽车车身102产生单独的输出电压，所以不需要将第一触轨184或者第二触轨185沿平移方向112分成多个电流上彼此分离的段。
因此也消除了汽车车身102从一个触轨段向下个触轨段过渡所带来的所有问题。
特别是为了在平移方向112上使依次排列的触轨段在汽车车身102从一个触轨段向后续的触轨段的过渡期间相互导电连接，不需要可开关的接触元件例如耦合晶闸管。
在传统的电泳涂漆设备上为控制两个依次排列的触轨段之间的过渡而用于检测汽车车身102接近一个触轨段末端所需的传感器也可以取消。
Claims (21)
1.用于工件涂漆的电泳涂漆设备，包括：至少一个浸浴池(108)，其中设置至少一个电极(166)；输送装置(110)，其将工件送入浸浴池(108)内并再从浸浴池(108)送出；和供电装置(168)，该供电装置从交流输入电压中产生输出电压，其一个输出电位施加到至少一个所要涂漆的工件上且其另一个输出电位施加到至少一个设置在浸浴池(108)内的电极(166)上，
其中，供电装置(168)包括至少一个电流控制单元(186)，它与分配给该电流控制单元(186)的工件共同运动通过电泳涂漆设备(100)的至少一个段并为分配给电流控制单元(186)的工件提供输出电位，
其中，供电装置(168)包括至少一个触轨(184、185)，至少一个电流控制单元(186)能够连接至该触轨，
其中，为电泳涂漆设备(100)的至少一个浸浴池(108)分配至少一个触轨(184、185)，至少一个电流控制单元(186)能够与该触轨连接并且该触轨无过渡地在浸浴池的长度上延伸。
2.按权利要求1所述的电泳涂漆设备，其中，所述工件是汽车车身(102)。
3.按权利要求1所述的电泳涂漆设备，其中，所述输出电压是直流输出电压。
4.按权利要求1所述的电泳涂漆设备，其中，输送装置(110)包括多个固定架(118)，其上面各自设置一个所要涂漆的工件，以及为每个固定架(118)各自分配一个电流控制单元(186)，该单元为设置在相关固定架(118)上的工件提供输出电位。
5.按权利要求4所述的电泳涂漆设备，其中，每个固定架(118)上各自设置一个电流控制单元(186)，该单元为设置在相关固定架(118)上的工件提供输出电位。
6.按权利要求1所述的电泳涂漆设备，其中，电泳涂漆设备(100)包括多个电流控制单元(186)，以及由各个电流控制单元提供的输出电位与由各自其他电流控制单元提供的输出电位无关。
7.按权利要求1所述的电泳涂漆设备，其中，每个电流控制单元(186)根据依赖于工件类型的类型专用预先规定的电压分布或电流分布，为分配给其的工件控制或者调节输出电压和/或者输出电流。
8.按权利要求1所述的电泳涂漆设备，其中，供电装置(168)包括整流器电路(176)，该电路从交流输入电压中产生中间输出电压，该电压一个电位施加到能够与至少一个电流控制单元(186)连接的触轨(184)上。
9.按权利要求8所述的电泳涂漆设备，其中，中间输出电压的其他电位施加到至少一个浸浴池(108)内的至少一个电极(166)上和/或能够与至少一个电流控制单元(186)连接的另一触轨(185)上。
10.按权利要求8或9所述的电泳涂漆设备，其中，整流器电路(176)包括非控制的二极管整流电桥。
11.按权利要求8所述的电泳涂漆设备，其中，整流器电路(176)包括用于降低中间输出电压剩余波纹度的滤波电路(178)。
12.按权利要求1所述的电泳涂漆设备，其中，电流控制单元(186)包括开关元件(190)，该开关元件将输送到开关元件(190)的开关元件输入电压转换成以时钟频率振荡的开关元件输出电压。
13.按权利要求12所述的电泳涂漆设备，其中，开关元件(190)包括至少一个场效应晶体管和/或者至少一个IGBT。
14.按权利要求12或13所述的电泳涂漆设备，其中，振荡的开关元件输出电压具有可控制的占空比。
15.按权利要求12所述的电泳涂漆设备，其中，电流控制单元(186)具有调节电路(192)，该电路依赖于额定输出电压触发开关元件(190)。
16.按权利要求12所述的电泳涂漆设备，其中，时钟频率至少为10kHz。
17.按权利要求12所述的电泳涂漆设备，其中，时钟频率至少为20kHz。
18.按权利要求12所述的电泳涂漆设备，其中，时钟频率最高为200kHz。
19.按权利要求12所述的电泳涂漆设备，其中，时钟频率最高为100kHz。
20.按权利要求1所述的电泳涂漆设备，其中，电流控制单元(186)包括滤波电路(196)。
21.按权利要求1所述的电泳涂漆设备，其中，电流控制单元(186)包括脉冲形成电路(200)。
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