CN207077091U - 一种基于plc精准定位的自动点焊机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于PLC精准定位的自动点焊机，包括点焊机控制系统、基于点焊机控制系统的点焊机装置、用于提醒运行出错的报警装置以及用于供电的电源模块，其中，点焊机控制系统包括PLC控制器、与PLC控制器电连接的第一伺服电机驱动器、第一伺服电机驱动器、触控屏、电磁阀驱动模块；点焊机装置包括点底座、模具固定器、第一伺服电机、第二伺服电机、焊枪、气缸、支撑杆、第一丝杆、第二丝杆。通过PLC控制器控制伺服电机在丝杆上移动、控制气缸输出气压推动点焊头移动，实现全方位精准自动点焊，并且通过更换模具对不同的焊件来进行点焊，一台点焊机对不同焊件的点焊。

Description

一种基于PLC精准定位的自动点焊机

技术领域

本实用新型涉及机电设备领域，具体的说，是一种基于PLC精准定位的自动点焊机。

背景技术

点焊机作为一种重要的工业用具，在当今的工业生产中占着很重要的位置。点焊是一种重要的焊接工艺，具有加热时间短、热量集中，故热影响区小，变形与应力也小，通常在焊后不必安排矫正和热处理工序；不需要焊条、焊丝等填充金属，以及氧、乙炔、氩等焊接材料，焊接成本低；熔核形成时，始终被塑性环包围，熔化金属与空气隔绝，冶金过程简单；操作简单，易于实现机械化和自动化，改善了劳动条件；生产率高，且无噪声及有害气体，在大批量生产中，可以和其它制造工序一起编到组装线上等特点。

然而，现有的点焊机大多控制系统自动化程度较低，常见的点焊机一般都为半自动化点焊机，需要人工辅助。对于自动化较高的一些点焊机，点焊类型又过于单一，一般一台点焊机只能对应一种焊件，导致在工业生产中增加了不小的成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于PLC精准定位的自动点焊机，不仅能够实现高度自动化的精确点焊，而且能够在同一台点焊机上通过更换模具来对不同的焊件进行点焊。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种基于PLC精准定位的自动点焊机，包括点焊机控制系统、基于点焊机控制系统的点焊机装置、用于提醒运行出错的报警装置以及用于供电的电源模块；所述点焊机控制系统包括PLC控制器、分别与PLC控制器电连接的第一伺服电机驱动器、第二伺服电机驱动器、触控屏、电磁阀驱动模块；

所述点焊机装置包括点底座、模具固定器、第一伺服电机、第二伺服电机、焊枪、气缸、支撑杆、第一丝杆、第二丝杆；所述底座为长方形或正方形；所述模具固定器安装在底座中心处；所述支撑杆数量为四个且底部通过支撑杆固定座均匀固定在底座四个角处；所述第二伺服电机数量为两个且分别套装在两个第二丝杆上，两个第二丝杆相互平行地固定在支撑杆顶部，且每两个支撑杆支撑一个第二丝杆；所述第一伺服电机套装在一根第一丝杆上，且第一丝杆的两端连接两个第二伺服电机并与两个第二丝杆垂直；所述焊枪通过螺丝固定在第一伺服电机上且焊枪顶部通过气管与气缸连接。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述焊枪包括可拆卸点焊头、电焊头固定器、伸缩弹簧装置、活塞杆、活塞空腔，所述可拆卸电焊头固定于电焊头固定器中；所述电焊头固定器连接伸缩弹簧装置；所述活塞杆设置于活塞空腔中且活塞杆的相对于设置活塞的另一端连接伸缩弹簧装置。这里选用可拆卸点焊头可以根据焊点的需要选择不同尺寸大小的点焊头；通过气缸输出气压推动活塞杆来带动点焊头上下移动，不仅动作迅速、反应快，而且工作环境适应性好、成本较低、用电磁阀控制具有较高精确度；通过伸缩弹簧装置减缓点焊头对焊件的压力，避免因压力过大造成焊件或者电焊头的损坏。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述伸缩弹簧装置由两个或两个以上伸缩弹簧组成，且均匀分布在活塞杆周围，通过均匀设置多个伸缩弹簧使电焊头工作时受力更均匀，并使结构更紧凑，运行更稳定。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述气缸为由电磁阀控制气压输出的带阀组合气缸。通过采用带阀组合气缸，省去了连接管道和管接头，减少了能量消耗，具有结构紧凑、安装方便等优点，并采用电控方式，达到高精度要求。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述电焊头固定器内部设置有与PLC控制器电连接的压力传感器，通过设置压力传感器检测电焊头的工作状态，检查电焊头是否接触焊件。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述报警装置为与PLC控制器电连接的LED红色报警灯，通过设置LED红色报警灯在检测到电焊头出现空焊或者焊点位置与设置的参数不同时进行发光报警，以提醒工作人员及时处理。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述电源模块包括分别与第一伺服电机、第二伺服电机连接的三相AC220V电源、与PLC控制器连接的单相220V电源、与触控屏连接的DC24V电源，根据不同用电设备的电压要求，提供相对应的电源供应，以保证各个设备正常稳定运行。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述第一丝杆和第二丝杆均为滚珠丝杆，这里采用滚珠丝杆，利用滚珠运动，不仅启动力矩极小，不会出现滑动运动那样的爬行现象,能保证实现精确的微进给而且摩擦损失小、传动效率高。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述一种基于PLC精准定位的自动点焊机还包括固定在模具固定器上用于放置焊件的模具，通过利用模具来放置焊件，可更换不同的模具对不同的焊件进行点焊。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述模具在相对应焊件的焊点处由导电材料制成且导电材料下连接电极，通过点焊头的电极和模具导电材料下连接电极形成电流导通从而达到点焊功能。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本实用新型通过PLC控制器控制第二伺服电机在第二丝杆上进行运动，可实现焊枪在Y轴上运动；控制第一伺服电机在第一丝杆上进行运动，可实现焊枪在X轴上运动；通过控制气缸输出气压推动活塞杆驱动点焊头可在Z轴上运动；综合实现点焊头的全方位精准移动，省去了人工辅助，达到高度自动化控制。

（2）本实用新型针对不同的焊件通过更换不同的模具来进行点焊，真正实现一机多焊，在工业生产中极大程度上节省了成本。

（3）本实用新型通过设置压力传感器，一方面在点焊过程中实时反馈信息，检测是否有空焊，另一方面检测电焊头Z轴焊点位置与设置的参数是否相符，若有故障情况发生通过报警装置及时提醒工作人员进行处理，以免设备受损。

附图说明

图1为本实用新型的焊枪的结构示意图。

图2为本实用新型的主视图。

图3为本实用新型的俯视图。

图4为本实用新型的控制系统原理框图。

图5为本实用新型的原理框图。

图6为本实用新型的伺服驱动器与伺服电机连接电路图。

其中：1、气管；2、螺丝；3、活塞腔；4、第一伺服电机；5、伸缩弹簧装置；6、电焊头固定器；7、可拆卸点焊头；8、第二伺服电机；9、支撑杆；10、支撑杆固定座；11、模具固定器；12、底座；13、第二丝杆；14、活塞杆；15、第一丝杆；20、触控屏；30、PLC控制器；40、第一伺服电机驱动器；50、第二伺服电机驱动器；60、电磁阀驱动模块；61、电磁阀；70、电源模块。

具体实施方式

实施例1：

本实施例的一种基于PLC精准定位的自动点焊机，包括点焊机控制系统、基于点焊机控制系统的点焊机装置、用于提醒运行出错的报警装置以及用于供电的电源模块70其中，如图2和图3所示：其点焊机装置包括有底座12、多个模具固定器11、四个支撑杆9固定器、四个支撑杆9、两个第二伺服电机8、一个第一伺服电机4、两个第二丝杆13、一个第一丝杆15。其中，底座12可以为长方形或者矩形，用于放置模具、焊件以及点焊设备。

底座12上安装有四个支撑杆9固定器和多个模具固定器11，其中，多个模具固定器11安装在底座12的中心区域以便于点焊头可以覆盖焊件的点焊区域；四个支撑杆9固定器分别均匀安装在底座12的四个边角附近。

四个支撑杆9可拆卸地安装在支撑杆9固定器上，且支撑杆9可以伸缩。如图3所示：两个第二丝杆13相互平行且固定在支撑杆9顶部，且每两个支撑杆9支撑一个第二丝杆13，每个第二丝杆13上套装有一个第二伺服电机8。第一伺服电机4套装在一根第一丝杆15上，且第一丝杆15的两端连接两个第二伺服电机8并与两个第二丝杆13垂直；焊枪则通过四个螺丝2固定在第一伺服电机4上且焊枪顶部通过气管1与气缸连接。

其中，如图4所示：点焊机控制系统，包括用于控制伺服电机、电磁阀61、以及触控屏20的PLC控制器30、用于驱动焊枪在X轴上运动的第一伺服电机驱动器40、用于驱动焊枪在Y轴上运动的第二伺服电机驱动器50、用于设置参数和监控点焊机运行状态的触控屏、用于控制气缸输出气压来控制电焊头在Z轴运动的电磁阀驱动模块60，第一伺服电机驱动器40、第一伺服电机驱动器50、触控屏20、电磁阀驱动模块60分别与PLC控制器30电性连接。

具体地，如图5所示：PLC控制器30分别通过第一伺服电机驱动器40与第一伺服电机4连接、通过第二伺服电机驱动器50与第二伺服电机8连接、通过电磁阀驱动模块60与电磁阀61相连接，电源模块70分别与第一伺服电机4、第二伺服电机8、电磁阀61、触控屏20以及PLC控制器30连接，且为这些设备供电。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上做进一步优化，如图1所示：所述焊枪包括可拆卸点焊头7、电焊头固定器6、伸缩弹簧装置5、活塞杆14、活塞空腔，所述可拆卸电焊头固定于电焊头固定器6中；所述电焊头固定器6连接伸缩弹簧装置5一端；所述活塞杆14设置于活塞空腔中且活塞杆14的相对于设置活塞的另一端连接伸缩弹簧装置5另一端。

这里选用可拆卸点焊头7可以根据焊点的需要选择不同尺寸大小的点焊头；通过气缸输出气压推动活塞杆14来带动点焊头上下移动，不仅动作迅速、反应快，而且工作环境适应性好、成本较低、用电磁阀61控制具有较高精确度；通过伸缩弹簧装置5减缓点焊头对焊件的压力，避免因压力过大造成焊件或者电焊头的损坏。

所述伸缩弹簧装置5由两个或两个以上伸缩弹簧组成，且均匀分布在活塞杆14周围，通过均匀设置多个伸缩弹簧使电焊头工作时受力更均匀，并使结构更紧凑，运行更稳定。

所述气缸为由电磁阀61控制气压输出的带阀组合气缸。通过采用带阀组合气缸，省去了连接管道和管接头，减少了能量消耗，具有结构紧凑、安装方便等优点，并采用电控方式，达到高精度要求。

所述电焊头固定器6内部设置有与PLC控制器30电连接的压力传感器，通过设置压力传感器检测电焊头的工作状态，检查电焊头是否接触焊件。

所述报警装置为与PLC控制器30电连接的LED红色报警灯，通过设置LED红色报警灯在检测到电焊头出现空焊或者焊点位置与设置的参数不同时进行发光报警，以提醒工作人员及时处理。

所述电源模块70包括分别与第一伺服电机4、第二伺服电机8连接的三相AC220V电源、与PLC控制器30连接的单相220V电源、与触控屏20连接的DC24V电源，根据不同用电设备的电压要求，提供相对应的电源供应，以保证各个设备正常稳定运行。

所述第一丝杆15和第二丝杆13均为滚珠丝杆，这里采用滚珠丝杆，利用滚珠运动，不仅启动力矩极小，不会出现滑动运动那样的爬行现象，能保证实现精确的微进给而且摩擦损失小、传动效率高。

所述一种基于PLC精准定位的自动点焊机还包括固定在模具固定器11上用于放置焊件的模具，通过利用模具来放置焊件，可更换不同的模具对不同的焊件进行点焊。

所述模具在相对应焊件的焊点处由导电材料制成且导电材料下连接电极，通过点焊头的电极和模具导电材料下连接电极形成电流导通从而达到点焊功能。

本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例中的一种基于PLC精准定位的自动点焊机，如图6所示：其伺服驱动器与伺服电机连接关系为：一条CN0口通讯线用来脉冲和方向的输入、一条CN1（RS485）口通讯线，用来编码器反馈，高速脉冲计数、一条CN2口伺服驱动器和编码器通讯线。这里的驱动器选用DS2-21P5-AS驱动器，此驱动器可提供位置、速度、扭矩三种基本操作模式，位置模式包括外部位置控制与内部位置控制两种，外部位置控制的命令是利用外部脉冲列指令来进行位置控制，内部位置控制则是利用伺服单元内部寄存器的预设值进行位置控制。这里举例说明此驱动器的工作原理，若是需要伺服驱动器接受位置命令，控制伺服电机运动至目标位置，位置命令由PLC端子输入，信号型态为脉冲，故选择外部位置控制，在伺服驱动器中把P0-01中的参数设定为6，外部位置控制方式中还分为3种方式，根据需求我们选择脉冲+方向的控制方式。

焊枪工作原理是利用焊机的高电流，高电压产生的热量聚集在焊枪终端，融化焊丝，融化的焊丝渗透到需焊接的部位，冷却后，被焊接的物体牢固的连接成一体。

实施例4：

本实施例中一种基于PLC精准定位的自动点焊机，其工作原理为：首先安装所需点焊焊件的所相应模具，把模具稳定固定在模具固定器11上。

然后统计被控设备对输入、输出点的总需求量，其次把被控设备的信号源一一列出，认真分析输入、输出点的信号类型。例如：要是输入点共8个(X轴信号输入、Y轴信号输入、Z轴信号输入、一次启动按钮等)，输出点7个（X轴脉冲、Y轴脉冲等）。根据分析，对PLC来说，需要提供8个输入点和7个输出点。除了以上的输入输出点以外，PLC与计算机、触摸屏等设备连接，需要用专用接口，也应计算在内。考虑到在实际安装、调试和应用中，还有可能发现一些估算中未预见到的因素，要根据实际情况增加一些输入、输出信号，再通过触控屏20设置所需参数。

打开电源，焊枪在原点位置等待。当按下一次启动按钮，PLC分别发送1000HZ的脉冲给X、Y轴，X、Y轴开始运动，当寄存器中的脉冲数到设定的脉冲数时，脉冲停止。焊枪接触器KM导通，焊枪开始工作，定时2S后，焊枪停止工作，X、Y分别回到设定的等待位置。当按下二次启动按钮，PLC发送1000HZ的脉冲给Z轴，当寄存器中的脉冲数到设定的脉冲数时，脉冲停止，Z轴定位完成。定位完成后，PLC分别发送1000HZ的脉冲给X、Y轴，X、Y轴开始运动，当寄存器中的脉冲数到设定的脉冲数时，脉冲停止。焊枪接触器KM导通，焊枪开始工作，定时2S后，焊枪停止工作，X、Y分别回到设定的等待位置。第三次焊接和第二次焊接一样动作。最后工作台转到初始位置，整个加工流程结束。若是有空焊或者与参数不符的动作出现，则启动报警装置。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于PLC精准定位的自动点焊机，其特征在于：包括点焊机控制系统、基于点焊机控制系统的点焊机装置、用于提醒运行出错的报警装置以及用于供电的电源模块（70）；所述点焊机控制系统包括PLC控制器（30）、分别与PLC控制器（30）电连接的第一伺服电机驱动器（40）、第二伺服电机驱动器（50）、触控屏（20）、电磁阀驱动模块（60）；

所述点焊机装置包括底座（12）、模具固定器（11）、第一伺服电机（4）、第二伺服电机（8）、焊枪、气缸、支撑杆（9）、第一丝杆（15）、第二丝杆（13）；所述底座（12）为长方形或正方形；所述模具固定器（11）安装在底座（12）中心处；所述支撑杆（9）数量为四个且底部通过支撑杆固定座（10）均匀固定在底座（12）四个角处；所述第二伺服电机（8）数量为两个且分别套装在两个第二丝杆（13）上，两个第二丝杆（13）相互平行地固定在支撑杆（9）顶部，且每两个支撑杆（9）支撑一个第二丝杆（13）；所述第一伺服电机（4）套装在一根第一丝杆（15）上，且第一丝杆（15）的两端连接两个第二伺服电机（8）并与两个第二丝杆（13）垂直；所述焊枪通过螺丝（2）固定在第一伺服电机（4）上且焊枪顶部通过气管（1）与气缸连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于PLC精准定位的自动点焊机，其特征在于：所述焊枪包括可拆卸点焊头（7）、电焊头固定器（6）、伸缩弹簧装置（5）、活塞杆（14）、活塞空腔，所述可拆卸电焊头（7）固定于电焊头固定器（6）中；所述电焊头固定器（6）连接伸缩弹簧装置（5）；所述活塞杆（14）设置于活塞空腔中且活塞杆（14）的相对于设置活塞的另一端连接伸缩弹簧装置（5）。

3.根据权利要求2所述的一种基于PLC精准定位的自动点焊机，其特征在于：所述伸缩弹簧装置（5）由两个或两个以上伸缩弹簧组成，且均匀分布在活塞杆（14）周围。

4.根据权利要求1所述的一种基于PLC精准定位的自动点焊机，其特征在于：所述气缸为由电磁阀（61）控制气压输出的带阀组合气缸。

5.根据权利要求2或3所述的一种基于PLC精准定位的自动点焊机，其特征在于：所述电焊头固定器（6）内部设置有与PLC控制器（30）电连接的压力传感器。

6.根据权利要求1所述的一种基于PLC精准定位的自动点焊机，其特征在于：所述报警装置为与PLC控制器（30）电连接的LED红色报警灯。

7.根据权利要求1所述的一种基于PLC精准定位的自动点焊机，其特征在于：所述电源模块（70）包括分别与第一伺服电机（4）、第二伺服电机（8）连接的三相AC220V电源、与PLC控制器（30）连接的单相220V电源、与触控屏（20）连接的DC24V电源。

8.根据权利要求1所述的一种基于PLC精准定位的自动点焊机，其特征在于：所述第一丝杆（15）和第二丝杆（13）均为滚珠丝杆。

9.根据权利要求1所述的一种基于PLC精准定位的自动点焊机，其特征在于：还包括固定在模具固定器（11）上用于放置焊件的模具。

10.根据权利要求9所述的一种基于PLC精准定位的自动点焊机，其特征在于：所述模具在相对应焊件的焊点处由导电材料制成且导电材料下连接电极。