CN108544113B - 一种封口焊机焊枪控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明一种封口焊机焊枪控制系统，焊枪由三轴运动平台控制，三轴运动平台由伺服驱动系统控制，其控制系统包括如下组成部分：操作系统(10)、原点检测系统(20)、保护检测系统(30)、驱动器报警检测系统(40)、PLC(50)、人机界面(60)、伺服脉冲系统(70)、伺服方向系统(80)、伺服使能系统(90)、焊枪使能系统(100)。本发明既可完成中缝焊接，又完成盖板焊接，且封口焊点均匀，焊接质量好。
Description
技术领域
本发明涉及一种对机车电容器外壳进行封口焊接的装置，特别是涉及一种封口焊机焊枪控制系统。
背景技术
在油浸式水冷大功率机车电容器的生产过程中，方形电容器外壳通常采用金属合金板扳金成型，因此，缝隙封口焊接是必不可少的工序，此封口焊接工序往往包含该电容器外壳的中缝焊接及盖板焊接，以往是采用人工焊接，即人工手持焊枪，把枪头对准电容器外壳缝隙进行焊接操作，由于技术、经验等因素 难免会出现被焊接的焊点不均匀现象，导致产品质量受影响，甚至出现次品；CN103600194A专利文献公开了一种机车电容器方形外壳中缝焊接装置，可完成中缝焊接，CN102407407A专利文献公开了一种机车电容器外壳缝隙焊接机，可完成盖板焊接，但此两种封口焊接装置对焊枪均采用仿型控制，焊枪行走均存在失步打滑现象，导致封口焊点均匀性差。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种封口焊机焊枪控制系统，焊枪由三轴运动平台控制，三轴运动平台由伺服驱动系统控制，既可完成中缝焊接，又完成盖板焊接，且封口焊点均匀，焊接质量好。
技术方案：
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种封口焊机焊枪控制系统，包括如下组成部分：
1.操作系统，所述操作系统与PLC的第一输入端电连接，用于发出操作指令，所述操作系统的指令按钮包括：启动按钮、暂停按钮、复位按钮；
2.原点检测系统，所述原点检测系统与PLC的第二输入端电连接，用于检测三轴运动平台原点位置，所述原点检测系统包括：X轴原点位置、Y轴原点位置、Z轴原点位置；
3.保护检测系统，所述保护检测系统与PLC的第三输入端电连接，用于检测三轴运动平台是否过行程，所述保护检测系统包括：X轴左保护位置、X轴右保护位置、Y轴后保护位置、Y轴前保护位置、Z轴上保护位置、Z轴下保护位置；
4.驱动器报警检测系统，所述驱动器报警检测系统与PLC的第四输入端电连接，用于检测伺服驱动器是否报警，所述驱动器报警检测系统包括：X轴驱动器报警检测、Y轴驱动器报警检测、Z轴驱动器报警检测；
5.PLC，所述PLC与人机界面双向通讯连接；所述PLC的第一输出端与伺服脉冲系统电连接，所述PLC的第二输出端与伺服方向系统电连接，所述PLC的第三输出端与伺服使能系统电连接，所述PLC的第四输出端与焊枪使能系统电连接；
6.人机界面，用于“起焊延时”、“X轴焊接长度”、“Y轴焊接长度”、“焊接速度”、“重焊长度”、“Z轴下降距离”的设置，“直线/方型”、“手动/自动”功能选择，工作状态显示；
7.伺服脉冲系统，用于向伺服驱动器提供高频脉冲；
8.伺服方向系统，用于向伺服驱动器提供方向电平；
9.伺服使能系统，用于向伺服驱动器提供使能电平；
10.焊枪使能系统，用于控制焊枪供气、供电、送丝；
进一步的，所述人机界面的“直线/方型”功能中，“直线”指焊枪只沿X轴正程运行焊接，适合于中缝焊接；“方型” 指焊枪沿X轴正程运行焊接→Y轴正程运行焊接→X轴反程运行焊接→Y轴反程运行焊接，适合于盖板焊接。
进一步的，所述人机界面的“重焊长度”指工作过程中出现报警或按“暂停”按钮暂停后，焊枪回退长度，重新启动机器时从回退处重新焊接，可确保两次焊接的焊点连贯均匀。
进一步的，所述人机界面的“起焊延时”指工作过程中焊枪先启动焊接，然后启动焊枪边焊接边移动，一方面可确保焊枪预热充分，另一方面可确保电容器外壳起焊点质量。
进一步的，所述X轴原点距定位原点距离为100mm，所述Y轴原点距定位原点距离为0，这种焊枪原点偏离定位原点设置可确保电容器外壳进入定位原点时不碰撞焊枪。
优选的，所述人机界面的重焊长度设置值与焊枪已行走长度值比较，当焊枪已行走长度值大于重焊长度设置值时，焊枪回退长度按重焊长度设置值计，当焊枪已行走长度值小于重焊长度设置值时，焊枪回退长度按焊枪已行走长度值计，可确保焊枪不会回退超过无效焊接区域。
优选的，所述人机界面的“Z轴下降距离”为100mm。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1.焊枪由三轴运动平台控制，三轴运动平台由伺服驱动系统控制，焊枪行走不存在失步打滑现象，封口焊点均匀性好；
2.通过人机界面可以选择直线/方型焊接，既可完成中缝焊接，又完成方型盖板焊接；
3.通过人机界面可以设置“起焊延时”、“X轴焊接长度”、“Y轴焊接长度”、“焊接速度”、“重焊长度”，机器可以自动完成焊接，且焊接质量好。
附图说明
图1为本发明控制系统原理图。
图2为本发明焊枪原点与定位原点示意图。
图3为本发明中缝焊接示意图。
图4为本发明盖板焊接示意图。
图中：1焊枪，2中缝外壳，3盖板外壳，4焊枪原点，5定位原点，6定位块，7中缝，8方型缝隙，10操作系统，20原点检测系统，30保护检测系统，40驱动器报警检测系统，50 PLC，60人机界面，70伺服脉冲系统，80伺服方向系统，90伺服使能系统，100 焊枪使能系统。
具体实施方式
如图1-4所示，本发明一种封口焊机焊枪控制系统，包括如下组成部分：
1.操作系统(10)，所述操作系统(10)与PLC(50)的第一输入端电连接，用于发出操作指令，所述操作系统的指令按钮包括：启动按钮、暂停按钮、复位按钮；
2.原点检测系统(20)，所述原点检测系统(20)与PLC(50)的第二输入端电连接，用于检测三轴运动平台原点位置，所述原点检测系统(20)包括：X轴原点位置、Y轴原点位置、Z轴原点位置；所述X轴原点距定位原点(5)距离为100mm，所述Y轴原点距定位原点(5)距离为0，这种焊枪原点(4)偏离定位原点(5)设置可确保电容器外壳进入定位原点(5)时不碰撞焊枪(1)；
3.保护检测系统(30)，所述保护检测系统(30)与PLC(50)的第三输入端电连接，用于检测三轴运动平台是否过行程，所述保护检测系统(30)包括：X轴左保护位置、X轴右保护位置、Y轴后保护位置、Y轴前保护位置、Z轴上保护位置、Z轴下保护位置；
4.驱动器报警检测系统(40)，所述驱动器报警检测系统(40)与PLC(50)的第四输入端电连接，用于检测伺服驱动器是否报警，所述驱动器报警检测系统(40) 包括：X轴驱动器报警检测、Y轴驱动器报警检测、Z轴驱动器报警检测；
5.PLC(50)，所述PLC(50)与人机界面(60)双向通讯连接；所述PLC(50)的第一输出端与伺服脉冲系统(70)电连接，所述PLC(50)的第二输出端与伺服方向系统(80)电连接，所述PLC(50)的第三输出端与伺服使能系统(90)电连接，所述PLC(50)的第四输出端与焊枪使能系统(100)电连接；
6.人机界面(60)，用于“起焊延时”、“X轴焊接长度”、“Y轴焊接长度”、“焊接速度”、“重焊长度”、“Z轴下降距离”的设置，“直线/方型”、“手动/自动”功能选择，工作状态显示；所述人机界面(60)的“直线/方型”功能中，“直线”指焊枪(1)只沿X轴正程运行焊接，适合于中缝焊接；“方型” 指焊枪(1)沿X轴正程运行焊接→Y轴正程运行焊接→X轴反程运行焊接→Y轴反程运行焊接，适合于盖板焊接；所述人机界面(60)的“重焊长度”指工作过程中出现报警或按“暂停”按钮暂停后，焊枪(1)回退长度，重新启动机器时从回退处重新焊接，可确保两次焊接的焊点连贯均匀，所述人机界面(60)的重焊长度设置值与焊枪(1)已行走长度值比较，当焊枪(1)已行走长度值大于重焊长度设置值时，焊枪(1)回退长度按重焊长度设置值计，当焊枪(1)已行走长度值小于重焊长度设置值时，焊枪(1)回退长度按焊枪(1)已行走长度值计，可确保焊枪(1)不会回退超过无效焊接区域；所述人机界面(60)的“起焊延时”指工作过程中焊枪(1)先启动焊接，然后启动焊枪(1) 边焊接边移动，一方面可确保焊枪(1)预热充分，另一方面可确保电容器外壳起焊点质量；所述人机界面(60)的“Z轴下降距离”为100mm
7.伺服脉冲系统(70)，用于向伺服驱动器提供高频脉冲；
8.伺服方向系统(80)，用于向伺服驱动器提供方向电平；
9.伺服使能系统(90)，用于向伺服驱动器提供使能电平；
10.焊枪使能系统(100)，用于控制焊枪供气、供电、送丝；
一、本发明中缝焊接：
1.将待焊接中缝外壳(2)放置于定位块(6)上使中缝外壳(2)一角定位于定位原点(5)处；
2.在人机界面(60)上设置X轴焊接长度、Y轴焊接长度、起焊延时、重焊长度等参数；
3.在人机界面(60)上“直线/方型”功能中选择直线功能；
4.按“启动”按钮启动机器，系统控制焊枪(1)由焊枪原点(4)沿X轴运行至定位原点(5)，再沿Y轴运行至人机界面(60)上设置的Y轴焊接长度的1/2处，即到达中缝(7)起焊处，焊枪(1)沿Z轴下降，当焊枪(1)沿Z轴下降到位时，系统控制焊枪使能系统(100)启动焊枪(1)焊接，当起焊延时到达时，系统控制焊枪(1)边焊接边沿X轴正程运行人机界面(60)上设置的X轴焊接长度；
5.当按“暂停”按钮暂停机器时，系统停止焊枪使能系统(100)焊接停止，焊枪(1)沿Z轴上升，焊枪(1)沿Z轴上升到位时，系统控制焊枪(1)沿X轴反程回退，当焊枪(1)沿X轴正程运行的距离大于人机界面(60)上设置的重焊长度值时，焊枪(1)沿X轴反程回退距离按人机界面(60)上设置的重焊长度值计，当焊枪(1)沿X轴正程运行的距离小于人机界面(60)上设置的重焊长度值时，焊枪(1)沿X轴反程回退距离按焊枪(1)已行走长度值计；
6.当重新启动机器时，焊枪(1)沿Z轴下降，当焊枪(1)沿Z轴下降到位时，系统控制焊枪使能系统(100)启动焊枪(1)焊接，当起焊延时到达时，系统控制焊枪(1)边焊接边沿X轴正程运行，其反程回退的部分重新焊接，焊枪(1)反程回退的长度系统会自动扣除，即机器最终的焊接长度依然等于人机界面(60)上设置的X轴焊接长度；
7.当焊接长度达到人机界面(60)上设置的X轴焊接长度时，系统停止焊枪使能系统(100)焊接停止，焊枪(1)沿Z轴上升，焊枪(1)沿Z轴上升到位时，系统控制焊枪(1)沿Y轴回归原点，焊枪(1)沿Y轴回归原点到位时，系统控制焊枪(1)沿X轴回归原点，焊枪(1)沿X轴回归原点到位时，焊枪(1)处在焊枪原点(4)，中缝焊接周期结束。
二、本发明盖板焊接：
1.将待焊接盖板外壳(3)放置于定位块(6)上使盖板外壳(3)一角定位于定位原点(5)处；
2.在人机界面(60)上设置X轴焊接长度、Y轴焊接长度、起焊延时、重焊长度等参数；
3.在人机界面(60)上“直线/方型”功能中选择方型功能；
4.按“启动”按钮启动机器，系统控制焊枪(1)由焊枪原点(4)沿X轴运行至定位原点(5)处，即到达方型缝隙(8)起焊处，焊枪(1)沿Z轴下降，当焊枪(1)沿Z轴下降到位时，系统控制焊枪使能系统(100)启动焊枪(1)焊接，当起焊延时到达时，系统控制焊枪(1)边焊接边沿X轴正程运行焊接人机界面(60)上设置的X轴焊接长度，当X轴正程焊接长度达到时；系统控制焊枪(1)边焊接边沿Y轴正程运行焊接人机界面(60)上设置的Y轴焊接长度，当Y轴正程焊接长度达到时；系统控制焊枪(1)边焊接边沿X轴反程运行焊接人机界面(60)上设置的Y轴焊接长度，当X轴反程焊接长度达到时；系统控制焊枪(1)边焊接边沿Y轴反程运行焊接人机界面(60)上设置的Y轴焊接长度，当Y轴反程焊接长度达到时，焊枪(1)沿X轴回归原点，当焊枪(1)沿X轴回归原点到位时，焊枪(1)处在焊枪原点(4)，盖板焊接周期结束；
5当按“暂停”按钮暂停机器时，焊枪(1)回退过程及原理与中缝焊接流程相同。
Claims (1)
1.一种利用封口焊机焊枪控制系统进行焊接的方法，其特征在于，
A、所述焊枪控制系统包括如下硬件组成部分：
1).操作系统(10)，所述操作系统(10)与PLC(50)的第一输入端电连接，用于发出操作指令，所述操作系统的指令按钮包括：启动按钮、暂停按钮、复位按钮；
2).原点检测系统(20)，所述原点检测系统(20)与PLC(50)的第二输入端电连接，用于检测三轴运动平台原点位置，所述原点检测系统(20)包括：X轴原点位置、Y轴原点位置、Z轴原点位置；
3).保护检测系统(30)，所述保护检测系统(30)与PLC(50)的第三输入端电连接，用于检测三轴运动平台是否过行程，所述保护检测系统(30)包括：X轴左保护位置、X轴右保护位置、Y轴后保护位置、Y轴前保护位置、Z轴上保护位置、Z轴下保护位置；
4).驱动器报警检测系统(40)，所述驱动器报警检测系统(40)与PLC(50)的第四输入端电连接，用于检测伺服驱动器是否报警，所述驱动器报警检测系统(40) 包括：X轴驱动器报警检测、Y轴驱动器报警检测、Z轴驱动器报警检测；
5).PLC(50)，所述PLC(50)与人机界面(60)双向通讯连接；所述PLC(50)的第一输出端与伺服脉冲系统(70)电连接，所述PLC(50)的第二输出端与伺服方向系统(80)电连接，所述PLC(50)的第三输出端与伺服使能系统(90)电连接，所述PLC(50)的第四输出端与焊枪使能系统(100)电连接；
6).人机界面(60)，用于“起焊延时”、“X轴焊接长度”、“Y轴焊接长度”、“焊接速度”、“重焊长度”、“Z轴下降距离”的设置、“直线/方型”、“手动/自动”功能选择、工作状态显示；
7).伺服脉冲系统(70)，用于向伺服驱动器提供高频脉冲；
8).伺服方向系统(80)，用于向伺服驱动器提供方向电平；
9).伺服使能系统(90)，用于向伺服驱动器提供使能电平；
10).焊枪使能系统(100)，用于控制焊枪供气、供电、送丝；
B、所述人机界面(60)的：
1).“直线/方型”功能选择,“直线”指焊枪只沿X轴正程运行焊接，适合于中缝焊接；“方型”指焊枪沿X轴正程运行焊接→Y轴正程运行焊接→X轴反程运行焊接→Y轴反程运行焊接，适合于盖板焊接；
2).“重焊长度”设置,指工作过程中出现报警或按“暂停”按钮暂停后，焊枪回退长度，且重焊长度设置值与焊枪已行走长度值比较，当焊枪已行走长度值大于重焊长度设置值时，焊枪回退长度按重焊长度设置值计，当焊枪已行走长度值小于重焊长度设置值时，焊枪回退长度按焊枪已行走长度值计；
3).“起焊延时”设置,指工作过程中焊枪先启动焊接，然后延时启动焊枪边焊接边移动；
4).“Z轴下降距离”设置为100mm；
C、所述封口焊机焊枪的焊枪原点(4)的 X轴原点距定位原点(5)距离为100mm、Y轴原点距定位原点(5)距离为0mm；
D、具体焊接步骤如下：
1).中缝焊接：
1.1).将待焊接中缝外壳(2)放置于定位块(6)上使中缝外壳(2)一角定位于定位原点(5)处；
1.2).在人机界面(60)上设置X轴焊接长度、Y轴焊接长度、起焊延时、重焊长度、Z轴下降距离；
1.3).在人机界面(60)上“直线/方型”功能中选择直线功能；
1.4).按“启动”按钮启动机器，系统控制焊枪(1)由焊枪原点(4)沿X轴运行至定位原点(5)，再沿Y轴运行至人机界面(60)上设置的Y轴焊接长度的1/2处，即到达中缝(7)起焊处，焊枪(1)沿Z轴下降，当焊枪(1)沿Z轴下降到位时，系统控制焊枪使能系统(100)启动焊枪(1)焊接，当起焊延时到达时，系统控制焊枪(1)边焊接边沿X轴正程运行人机界面(60)上设置的X轴焊接长度；
1.5).当按“暂停”按钮暂停机器时，系统停止焊枪使能系统(100)焊接停止，焊枪(1)沿Z轴上升，焊枪(1)沿Z轴上升到位时，系统控制焊枪(1)沿X轴反程回退，当焊枪(1)沿X轴正程运行的距离大于人机界面(60)上设置的重焊长度值时，焊枪(1)沿X轴反程回退距离按人机界面(60)上设置的重焊长度值计，当焊枪(1)沿X轴正程运行的距离小于人机界面(60)上设置的重焊长度值时，焊枪(1)沿X轴反程回退距离按焊枪(1)已行走长度值计；
1.6).当重新启动机器时，焊枪(1)沿Z轴下降，当焊枪(1)沿Z轴下降到位时，系统控制焊枪使能系统(100)启动焊枪(1)焊接，当起焊延时到达时，系统控制焊枪(1)边焊接边沿X轴正程运行，其反程回退的部分重新焊接，焊枪(1)反程回退的长度系统会自动扣除，即机器最终的焊接长度依然等于人机界面(60)上设置的X轴焊接长度；
1.7).当焊接长度达到人机界面(60)上设置的X轴焊接长度时，系统停止焊枪使能系统(100)焊接停止，焊枪(1)沿Z轴上升，焊枪(1)沿Z轴上升到位时，系统控制焊枪(1)沿Y轴回归原点，焊枪(1)沿Y轴回归原点到位时，系统控制焊枪(1)沿X轴回归原点，焊枪(1)沿X轴回归原点到位时，焊枪(1)处在焊枪原点(4)，中缝焊接周期结束；
2)、盖板焊接：
2.1).将待焊接盖板外壳(3)放置于定位块(6)上使盖板外壳(3)一角定位于定位原点(5)处；
2.2).在人机界面(60)上设置X轴焊接长度、Y轴焊接长度、起焊延时、重焊长度、Z轴下降距离；
2.3).在人机界面(60)上“直线/方型”功能中选择方型功能；
2.4).按“启动”按钮启动机器，系统控制焊枪(1)由焊枪原点(4)沿X轴运行至定位原点(5)处，即到达方型缝隙(8)起焊处，焊枪(1)沿Z轴下降，当焊枪(1)沿Z轴下降到位时，系统控制焊枪使能系统(100)启动焊枪(1)焊接，当起焊延时到达时，系统控制焊枪(1)边焊接边沿X轴正程运行焊接人机界面(60)上设置的X轴焊接长度，当X轴正程焊接长度达到时，系统控制焊枪(1)边焊接边沿Y轴正程运行焊接人机界面(60)上设置的Y轴焊接长度，当Y轴正程焊接长度达到时，系统控制焊枪(1)边焊接边沿X轴反程运行焊接人机界面(60)上设置的X轴焊接长度，当X轴反程焊接长度达到时，系统控制焊枪(1)边焊接边沿Y轴反程运行焊接人机界面(60)上设置的Y轴焊接长度，当Y轴反程焊接长度达到时，焊枪(1)沿X轴回归原点，当焊枪(1)沿X轴回归原点到位时，焊枪(1)处在焊枪原点(4)，盖板焊接周期结束；
2.5).当按“暂停”按钮暂停机器时，焊枪(1)回退过程及原理与中缝焊接流程相同。
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