CN108994439A - 一种自动补偿校准功能的伺服加压点焊焊接系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动补偿校准功能的伺服加压点焊焊接系统，包括中频点焊机系统、PLC控制系统、HMI系统和自动修磨系统，所述中频点焊机系统的上端一侧设有伺服电机控制系统，所述伺服电机控制系统的下端设有连接装置，所述连接装置的下端设有上电极动臂，所述上电极动臂的下端固定有上电极帽，所述中频点焊机系统的下端一侧设有电极臂夹持器，所述电极臂夹持器上固定有下电极静臂。本发明上位HMI系统可设置所有相关伺服参数，开放性强，易于操作，可以替代机器人外部轴功能，性能可靠，焊接效率高，成本可控，同时上电极动臂采用伺服加压，响应快，焊接效率高，电极自动修磨量实时计算并精确反馈，焊接过程实现闭环控制，焊接质量好。

Description

一种自动补偿校准功能的伺服加压点焊焊接系统

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种自动补偿校准功能的伺服加压点焊焊接系统。

背景技术

在汽车白车身焊接过程中，目前大部分钣金件都通过机器人带X型或C型焊钳焊接完成，但是有些零部件凹陷较深，如汽车中通道件，或机器人带X型、C型焊钳都无法触及的个别焊点，并不利于机器人自动焊接，采用固定伺服点焊机配合抓手机器人焊接或补焊此类工件效率大大提高。一般的伺服点焊系统都是六轴机器人配合外部第七轴实现此功能，成本高。

如发明专利《自动点焊机》所描述设备不具备自动修磨校准功能，不利于自动焊接过程；专利《点焊系统以及点焊方法》提供了点焊过程中加持工件的动臂与静臂的弹性形变计算量方法，没有涉及焊接过程中压力保压及修磨电极头后的修磨量计算及电极自动校准功能，为此，我们提出了一种自动补偿校准功能的伺服加压点焊焊接系统来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种自动补偿校准功能的伺服加压点焊焊接系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种自动补偿校准功能的伺服加压点焊焊接系统，包括中频点焊机系统、PLC控制系统、HMI系统和自动修磨系统，所述中频点焊机系统的上端一侧设有伺服电机控制系统，所述伺服电机控制系统的下端设有连接装置，所述连接装置的下端设有上电极动臂，所述上电极动臂的下端固定有上电极帽，所述中频点焊机系统的下端一侧设有电极臂夹持器，所述电极臂夹持器上固定有下电极静臂，所述下电极静臂的上端固定有下电极帽，所述PLC控制系统、HMI系统、伺服电机控制系统通过总线通讯。

优选地，所述自动修磨系统包括修磨器底座，所述修磨器底座的上端设有自动修磨器，所述自动修磨器的上端一侧设有修磨器浮动机构，所述修磨器浮动机构的上端设有修磨刀头，所述修磨刀头的下端设有修磨电机，所述修磨刀头的下端抵触在下电极帽上，所述修磨器底座上设有修磨器行走气缸，所述修磨器行走气缸和自动修磨器连接。

优选地，所述焊接控制器、自动修磨系统、中频点焊机系统通过IO与PLC控制系统交互信号。

优选地，所述修磨器底座上设有固定架，所述修磨器行走气缸固定在固定架上。

优选地，所述修磨器底座的下端四周均设有支撑杆。

优选地，所述上电极动臂通过连接装置与伺服电机控制系统连接。

优选地，所述电极臂夹持器上设有橡胶层。

本发明中，当伺服电机控制系统，中频点焊机系统准备就绪后，PLC控制系统收到外部启动信号后，电机按HMI系统设定速度运行，上电极动臂带动电极帽向下电极静臂运行，上电极帽到达HMI系统设定的焊接位置偏差一定量后，伺服电机控制系统由位置定位模式切换为力矩模式，当伺服电机控制系统接触到下电极帽，并有力的输出后，伺服电机控制系统以HMI系统设定的JOG速度继续加压，当达到HMI系统设定的焊接压力后，伺服电机控制系统停止运行，并反馈给PLC控制系统加压到位信号，PLC控制系统启动中频点焊机系统执行焊接程序，自动焊接板件，在收到中频点焊机系统焊接完成信号后，伺服电机控制系统驱动上电极动臂返回到HMI系统设定的焊接初始位置，等待执行下一动作循环。

执行完循环后，PLC控制系统计数功能累加一次，达到HMI系统设定的焊接次数后，PLC控制系统自动判断，之后PLC控制系统发送给自动修磨系统启动信号，执行自动修磨例程，修磨器行走气缸带动自动修磨器从初始位移动到修磨位到达修磨位后，PLC控制系统发送自动修磨指令给伺服电机控制系统，上电极动臂在伺服电极驱动下自动下压，达到HMI系统设定的修磨压力后，PLC控制系统控制修磨刀头自动旋转执行修磨过程，修磨器浮动机构在修磨过程中起到均衡上电极帽与下电极帽修磨量的功能，修磨结束后，伺服电机控制系统自动驱动上电极动臂返回到HMI系统设定的焊接初始位等待位置，自动修磨器从修磨位返回到初始位，修磨完成后，PLC控制系统发送自动修磨补偿指令给伺服电机控制系统，上电极动臂自动以HMI系统设定的校准力矩校准下电极静臂，上电极动臂触碰到下电极静臂，并达到HMI系统设定的校准力矩后，伺服电机控制系统自动记忆当前位置值，并与上次记忆的位置值做差值，修磨补偿量结果反馈给PLC控制系统，反应到HMI系统，修磨补偿量值最终由PLC控制系统发送给外部第三方设备(如机器人或自动专机等)，整个系统工作过程都由上位HMI系统全程监控，方便操作人员快速更改参数、排查设备故障。本发明上位HMI系统可设置所有相关伺服参数，开放性强，易于操作，可以替代机器人外部轴功能，性能可靠，焊接效率高，成本可控，同时上电极动臂采用伺服加压，响应快，焊接效率高，电极自动修磨量实时计算并精确反馈，焊接过程实现闭环控制，焊接质量好，没有焊接飞溅与炸点，自动化程度高，并且焊接、自动修磨、自动校准一气呵成，减少工人操作面板时间，提高工作效率，在进行焊接、修磨及自动校准过程，全程监控，上电极动臂对下电极静臂冲击力完全可控，对机械结构也没有因为焊接不稳定带来破坏性的冲击。

附图说明

图1为本发明提出的一种自动补偿校准功能的伺服加压点焊焊接系统的结构示意图图；

图2为本发明提出的一种自动补偿校准功能的伺服加压点焊焊接系统的正视图；

图3为本发明提出的一种自动补偿校准功能的伺服加压点焊焊接系统的A处放大图；

图4为本发明提出的一种自动补偿校准功能的伺服加压点焊焊接系统的B处放大图；

图5为本发明提出的一种自动补偿校准功能的伺服加压点焊焊接系统的控制流程示意图。

图中：1中频点焊机系统、2伺服电机控制系统、3自动修磨器、4HMI系统、5修磨器行走气缸、6修磨器底座、7上电极动臂、8上电极帽、9修磨刀头、10下电极帽、11下电极静臂、12电极臂夹持器、13修磨电机、14修磨器浮动机构、15PLC控制系统、16焊接控制器、17自动修磨系统、18固定架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-5，一种自动补偿校准功能的伺服加压点焊焊接系统，包括中频点焊机系统1、PLC控制系统15、HMI系统4和自动修磨系统17，PLC控制系统15自动记忆当前焊点数，在达到HMI系统4设定焊点数量后，自动修磨系统执行电极修磨程序，HMI系统4可设置所有相关伺服参数，开放性强，易于操作，执行完自动修磨过程后，PLC控制系统15控制上电极臂7自动校准下电极臂11，计算当前修磨量，位移信息实时补偿给机器人系统，中频点焊机系统1的上端一侧设有伺服电机控制系统2，伺服加压过程分为位移模式与力矩模式，位移模式下上电极快速定位，移动焊接位移后，自动切换为力矩模式；

伺服电机控制系统2的下端设有连接装置，连接装置的下端设有上电极动臂7，上电极动臂7通过连接装置与伺服电机控制系统2连接，上电极动臂7的下端固定有上电极帽8，中频点焊机系统1的下端一侧设有电极臂夹持器12，电极臂夹持器12上设有橡胶层，橡胶层对下电极静臂11进行保护，电极臂夹持器12上固定有下电极静臂11，下电极静臂11固定在下电极座上，上电极动臂7通过伺服电机控制系统2带动下，根据上位PLC控制系统15指令，执行上下焊接动作，下电极静臂11的上端固定有下电极帽10，PLC控制系统15、HMI系统4、伺服电机控制系统2通过总线通讯，焊接控制器16、自动修磨系统17通过IO信号形式与PLC控制系统15交互信息，整体通讯状态稳定、可靠、实时，焊接控制器16、自动修磨系统17、中频点焊机系统1通过IO与PLC控制系统15交互信号，通过HMI系统4可设置焊接压力、修磨压力、自动校准压力，通过伺服实时压力反馈，精确调整实时压力，保证力稳定在设定值，通过HMI系统4可设置焊接位移、修磨位移、自动校准位移，位移偏差量，通过伺服实时位置反馈，精确调整实时压力，保证定位快速平稳。

本发明中，自动修磨系统17包括修磨器底座6，修磨器底座6的上端设有自动修磨器3，自动修磨器3的上端一侧设有修磨器浮动机构14，修磨器浮动机构14在修磨过程中起到均衡上电极帽8与下电极帽10修磨量的功能，修磨器浮动机构14的上端设有修磨刀头9，PLC控制系统21控制修磨刀头9自动旋转执行修磨过程，修磨刀头9的下端设有修磨电机13，修磨刀头9的下端抵触在下电极帽10上，修磨器底座6上设有修磨器行走气缸5，修磨器行走气缸5和自动修磨器3连接，修磨器底座6上设有固定架18，修磨器行走气缸5固定在固定架18上，行走气缸5可以对自动修磨器3进行调节，方便调节到合适的位置，修磨器底座6的下端四周均设有支撑杆，支撑杆对修磨器底座6进行支撑，整个焊接过程稳定可控，电极修磨量参数实时反馈，自动调试加压焊接位置。

本发明中，当伺服电机控制系统2，中频点焊机系统1准备就绪后，PLC控制系统15收到外部启动信号后，电机按HMI系统4设定速度运行，上电极动臂7带动电极帽8向下电极静臂11运行，上电极帽8到达HMI系统4设定的焊接位置偏差一定量后，伺服电机控制系统2由位置定位模式切换为力矩模式，当伺服电机控制系统2接触到下电极帽10，并有力的输出后，伺服电机控制系统2以HMI系统4设定的JOG速度继续加压，当达到HMI系统4设定的焊接压力后，伺服电机控制系统2停止运行，并反馈给PLC控制系统15加压到位信号，PLC控制系统15启动中频点焊机系统1执行焊接程序，自动焊接板件，在收到中频点焊机系统1焊接完成信号后，伺服电机控制系统2驱动上电极动臂7返回到HMI系统4设定的焊接初始位置，等待执行下一动作循环。

执行完循环后，PLC控制系统15计数功能累加一次，达到HMI系统4设定的焊接次数后，PLC控制系统15自动判断，之后PLC控制系统15发送给自动修磨系统17启动信号，执行自动修磨例程，修磨器行走气缸5带动自动修磨器从初始位移动到修磨位到达修磨位后，PLC控制系统15发送自动修磨指令给伺服电机控制系统2，上电极动臂7在伺服电极驱动下自动下压，达到HMI系统4设定的修磨压力后，PLC控制系统15控制修磨刀头9自动旋转执行修磨过程，修磨器浮动机构14在修磨过程中起到均衡上电极帽8与下电极帽10修磨量的功能，修磨结束后，伺服电机控制系统2自动驱动上电极动臂7返回到HMI系统4设定的焊接初始位等待位置，自动修磨器从修磨位返回到初始位，修磨完成后，PLC控制系统15发送自动修磨补偿指令给伺服电机控制系统2，上电极动臂7自动以HMI系统4设定的校准力矩校准下电极静臂11，上电极动臂7触碰到下电极静臂11，并达到HMI系统4设定的校准力矩后，伺服电机控制系统2自动记忆当前位置值，并与上次记忆的位置值做差值，修磨补偿量结果反馈给PLC控制系统15，反应到HMI系统4，修磨补偿量值最终由PLC控制系统15发送给外部第三方设备(如机器人或自动专机等)，整个系统工作过程都由上位HMI系统4全程监控，方便操作人员快速更改参数、排查设备故障。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种自动补偿校准功能的伺服加压点焊焊接系统，包括中频点焊机系统(1)、PLC控制系统(15)、HMI系统(4)和自动修磨系统(17)，其特征在于：包所述中频点焊机系统(1)的上端一侧设有伺服电机控制系统(2)，所述伺服电机控制系统(2)的下端设有连接装置，所述连接装置的下端设有上电极动臂(7)，所述上电极动臂(7)的下端固定有上电极帽(8)，所述中频点焊机系统(1)的下端一侧设有电极臂夹持器(12)，所述电极臂夹持器(12)上固定有下电极静臂(11)，所述下电极静臂(11)的上端固定有下电极帽(10)，所述PLC控制系统(15)、HMI系统(4)、伺服电机控制系统(2)通过总线通讯。

2.根据权利要求1所述的一种自动补偿校准功能的伺服加压点焊焊接系统，其特征在于，所述自动修磨系统(17)包括修磨器底座(6)，所述修磨器底座(6)的上端设有自动修磨器(3)，所述自动修磨器(3)的上端一侧设有修磨器浮动机构(14)，所述修磨器浮动机构(14)的上端设有修磨刀头(9)，所述修磨刀头(9)的下端设有修磨电机(13)，所述修磨刀头(9)的下端抵触在下电极帽(10)上，所述修磨器底座(6)上设有修磨器行走气缸(5)，所述修磨器行走气缸(5)和自动修磨器(3)连接。

3.根据权利要求1所述的一种自动补偿校准功能的伺服加压点焊焊接系统，其特征在于，所述焊接控制器(16)、自动修磨系统(17)、中频点焊机系统(1)通过IO与PLC控制系统(15)交互信号。

4.根据权利要求2所述的一种自动补偿校准功能的伺服加压点焊焊接系统，其特征在于，所述修磨器底座(6)上设有固定架(18)，所述修磨器行走气缸(5)固定在固定架(18)上。

5.根据权利要求1所述的一种自动补偿校准功能的伺服加压点焊焊接系统，其特征在于，所述修磨器底座(6)的下端四周均设有支撑杆。

6.根据权利要求1所述的一种自动补偿校准功能的伺服加压点焊焊接系统，其特征在于，所述上电极动臂(7)通过连接装置与伺服电机控制系统(2)连接。

7.根据权利要求1所述的一种自动补偿校准功能的伺服加压点焊焊接系统，其特征在于，所述电极臂夹持器(12)上设有橡胶层。