CN102896389A - 白车身顶盖激光钎焊工艺控制装置 - Google Patents

白车身顶盖激光钎焊工艺控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种白车身顶盖激光钎焊工艺控制装置，该工艺控制装置包括焊接机器人、激光器、焊接头、功率计、工艺控制柜，所述工艺控制柜包括PLC控制器；该PLC控制器通过DEVICENET总线分别与远程控制柜、焊接机器人、焊接头、激光器连接，传递控制信号，进行数据交换；所述功率计与该PLC控制器连接，通过模拟量I/O转换，将测得的功率传递给该PLC控制器；该PLC控制器通过以太网与输入显示器连接，用于工艺参数的设置、设备控制及设备状态监控。本发明白车身顶盖激光钎焊工艺控制装置能将汽车白车身顶盖激光钎焊生产线中的各个控制功能集成，保证焊接质量和设备的稳定性。同时实现了故障显示、故障报警、故障停机功能。

Description

白车身顶盖激光钎焊工艺控制装置
技术领域
本发明涉及一种白车身顶盖激光钎焊工艺控制装置，特别涉及到汽车白车身顶盖激光钎焊生产线的工艺控制装置。
背景技术
中国轿车年产已经达到2000万辆，以塑料基的顶盖装饰条为例，每台车成本价在单车50元以上，那么每年至少需要10亿元的制造成本。某些高档车的铝基装饰条为单车180元左右。使用激光钎焊进行顶盖焊接仅需要焊丝及水、气、电的费用，除了前期设备投入，后期的使用、维护费用非常低廉。汽车白车身顶盖激光钎焊生产线在汽车主机厂的应用呈现越来越多的趋势。
白车身顶盖激光钎焊生产线涉及的设备单元较多，工艺控制比较复杂，影响焊接质量的因素较多。工业生产中引起故障的原因主要有：设备故障、工艺参数的设置、车身零件尺寸的偏差、自动化系统的不稳定等。高节拍高强度的工业生产对设备以及工艺的稳定性要求极高，因此需要建立功能完善的工艺控制系统。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种白车身顶盖激光钎焊工艺控制装置，能将汽车白车身顶盖激光钎焊生产线中的各个控制功能集成，保证焊接质量和设备的稳定性。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：一种白车身顶盖激光钎焊工艺控制装置，所述工艺控制装置包括焊接机器人、激光器、焊接头、功率计、工艺控制柜，所述工艺控制柜包括PLC控制器；其中，所述PLC控制器通过DEVICENET总线分别与远程控制柜、所述焊接机器人、焊接头、激光器连接，传递控制信号，进行数据交换；所述PLC控制器与所述功率计连接，通过模拟量I/O转换，所述功率计将测得的功率传递给所述PLC控制器；所述PLC控制器通过以太网与输入显示器连接，用于工艺参数的设置、设备控制及设备状态监控。
作为优选方案，PC通过以太网分别与所述PLC控制器、焊接头和激光器连接，进行上传/下载PLC控制程序以及设置焊接头、激光器的参数。
作为优选方案，所述PLC控制器通过硬连接线分别与所述焊接机器人、激光器、主控制柜连接，传递安全信号；送丝机、热丝机的控制信号通过硬连接线经过远程控制接线盒中转与远程控制柜连接，进行数据交换。
作为优选方案，所述功率计、送丝机、焊接头、远程控制柜及远程接线盒由所述工艺控制柜供电控制，所述热丝机由所述远程接线盒供电控制。
作为优选方案，所述输入显示器是触摸屏。
作为优选方案，所述触摸屏安装于所述工艺控制柜上。
作为优选方案，所述PLC控制器通过模拟量I/O转换与辅助气流量传感器、冷却水流量传感器连接，用于检测焊接辅助气和焊接头冷却水的流量大小。
本发明达到的技术效果如下：本发明白车身顶盖激光钎焊工艺控制装置，能将汽车白车身顶盖激光钎焊生产线中的各个控制功能集成，通过工艺控制柜实现对激光器、激光钎焊头、送丝机、热丝机等的逻辑顺序控制。能够对激光器的功率进行手动、自动检测，有效的减少了设备的故障停机率。同时保证了焊接的质量和设备的稳定性，实现故障显示、故障报警、故障停机功能。
附图说明
图1是本发明白车身顶盖激光钎焊工艺控制装置的设备连接图。
其中：
Figure BDA00002197755900021
表示通过DEVICENET总线连接；
Figure BDA00002197755900022
表示通过以太网连接；
Figure BDA00002197755900023
表示通过硬连接线连接；
Figure BDA00002197755900024
表示电源连接；
Figure BDA00002197755900025
表示通过模拟量I/O连接。
具体实施方式
如图1所示为本发明白车身顶盖激光钎焊工艺控制装置的设备连接图，工艺控制装置包括工艺控制柜1，工艺控制柜1根据焊接工艺要求，使焊接机器人6、送丝机7、热丝机8、激光器11和焊接头13、功率计5等相关外围设备有序地完成各自的动作。
工艺控制柜1又包括PLC控制器2和触摸屏3。触摸屏3主要是进行工艺参数的设置，PLC控制器2则是对外部设备逻辑控制，二者通过以太网进行数据交换。而工艺控制柜1中PLC控制器2的程序上传/下载以及焊接头13、激光器11的参数设置均通过以太网与PC 12进行连接。
工艺控制柜1通过DEVICENET总线分别与远程控制柜10、焊接机器人6连接、远程控制柜10、焊接头13、激光器11连接，传递控制信号，进行数据交换。
工艺控制柜1还通过硬连接线分别与焊接机器人6、激光器11、主控制柜4连接，传递安全信号及设备电源供电；送丝机7、热丝机8的控制信号通过硬连接线经过远程控制接线盒9中转与远程控制柜10连接，进行数据交换。此外，远程控制柜10还通过硬连接线与气体控制装置16连接。
辅助气流量传感器14和冷却水流量传感器15通过模拟量I/O分别与PLC控制器2连接。辅助气和冷却水流量开关，用于实时准确地检测焊接辅助气和焊接头13冷却水的流量大小，并对检测结果予以提醒或停机处理。
功率计5安装在焊接工位一侧，且焊接机器人5能够到达的工作区域，用于测量激光器11的功率，通过模拟量I/O转换，将测得的结果传递反馈给PLC控制器2，并对检测结果予以提示、警告或停机的处理。
工艺控制柜1能够实现手动和自动两种检测激光器11功率的方式，在非自动焊接时，按下请求按钮焊接机器人6自动移动到功率计5位置执行激光器11功率检测；在自动焊接时，如果打开自动检测功能，则焊接机器人6到达设定检测次数后自动移动到功率检测位置进行功率检测，检测完成后焊接机器人6自动返回到起始位置。功率计5通过PLC控制器2提供的24V电源，将测得结果转换成4~20mA的电流型模拟量反馈给工艺控制柜1中的PLC控制器2，PLC控制器2将检测结果与预设值进行比较并做相应的处理。
此外，送丝机7、焊接头13、远程接线盒9以及远程控制柜10都是由工艺控制柜1供电；而热丝机9则由远程接线盒9供电。
如表1所示的工艺参数数据库，触摸屏3与PLC控制器2通过以太网进行数据通讯，在触摸屏3上能够对焊接工艺参数进行设定，数据库能够存储30组工艺参数。焊接过程中，根据焊接工艺的需要在同一条焊缝里的不同位置使用不同的焊接工艺参数，焊接工艺参数数据库实现同一条焊缝里自动切换焊接工艺参数，无需人工干预。除此之外，触摸屏3还用于显示现场设备的实时状态和对设备的手动操作、故障诊断和参数设定。
表1工艺参数数据库
Figure BDA00002197755900041
在断丝过程中，由于激光钎焊的特性所致，焊接结束收弧时焊丝的干伸出长度经常不一致或有焊丝不均匀残留。如果不进行处理，在下一个循环开始，起弧焊接的时候，由于焊丝的伸出长度不一致或有焊丝不均匀残留，势必会影响激光起弧焊接的质量，出现焊料堆积或起弧烧穿等缺陷。设计一套激光自动熔断焊丝的程序，焊接完成后，焊接机器人6移动到指定位置后给工艺控制柜1发断丝程序号，PLC控制器2先控制送丝机7送一定长度的丝，然后控制激光器11发射一定时间的激光将焊丝熔化，端头的一部分焊丝在自身重力的作用下脱离本体落入接丝盘内，这样就保证了每次焊接开始时焊丝的长度一致性，从而解决了焊接起始点的质量和外观不稳定的难题。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种白车身顶盖激光钎焊工艺控制装置，所述工艺控制装置包括焊接机器人、激光器、焊接头、功率计、工艺控制柜，其特征在于，所述工艺控制柜包括PLC控制器；其中，
所述PLC控制器通过DEVICENET总线分别与远程控制柜、所述焊接机器人、焊接头、激光器连接，传递控制信号，进行数据交换；
所述PLC控制器与所述功率计连接，通过模拟量I/O转换，所述功率计将测得的功率传递给所述PLC控制器；
所述PLC控制器通过以太网与输入显示器连接，用于工艺参数的设置、设备控制及设备状态监控。
2.根据权利要求1所述的白车身顶盖激光钎焊工艺控制装置，其特征在于，PC通过以太网分别与所述PLC控制器、焊接头和激光器连接，进行上传/下载PLC控制程序以及设置焊接头、激光器的参数。
3.根据权利要求1所述的白车身顶盖激光钎焊工艺控制装置，其特征在于，所述PLC控制器通过硬连接线分别与所述焊接机器人、激光器、主控制柜连接，传递安全信号；送丝机、热丝机的控制信号通过硬连接线经过远程控制接线盒中转与远程控制柜连接，进行数据交换。
4.根据权利要求1所述的白车身顶盖激光钎焊工艺控制装置，其特征在于， 所述功率计、送丝机、焊接头、远程控制柜及远程接线盒由所述工艺控制柜供电控制，所述热丝机由所述远程接线盒供电控制。
5.根据权利要求1所述的白车身顶盖激光钎焊工艺控制装置，其特征在于，所述输入显示器是触摸屏。
6.根据权利要求5所述的白车身顶盖激光钎焊工艺控制装置，其特征在于，所述触摸屏安装于所述工艺控制柜上。
7.根据权利要求1所述的白车身顶盖激光钎焊工艺控制装置，其特征在于，所述PLC控制器通过模拟量I/O转换与辅助气流量传感器、冷却水流量传感器连接，用于检测焊接辅助气和焊接头冷却水的流量大小。
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