压焊方法及设备 第五章电阻焊设备

第5章电阻焊设备第5章电阻焊设备５.４.３点焊机器人的应用电阻焊设备的组成1.机械装置

２.供电装置

３.控制装置图５-１电阻焊设备根本组成示意图

ａ)点(凸)焊机1—加压机构2—焊接回路3—阻焊变压器4—主电力开关5—控制器6—功率调节机构7—冷却系统8—机身ｂ)缝焊机1—加压机构2—焊接回路3—阻焊变压器4—机身5—功率调节机构6—主电力开关7—控制设备8—传动机构9—冷却系统ｃ)对焊机1—控制器2—机身3—焊接回路4—固定座板5—夹紧机构6—活动座板7—送进机构8—冷却系统9—阻焊变压器10—功率调节机构11—主电力开关

ａ)点(凸)焊机

1—加压机构2—焊接回路

3—阻焊变压器4—主电力开关

5—控制器6—功率调节机构

7—冷却系统8—机身

ｂ)缝焊机

1—加压机构2—焊接回路

3—阻焊变压器4—机身

5—功率调节机构

6—主电力开关

7—控制设备8—传动机构

9—冷却系统

ｃ)对焊机

1—控制器2—机身

3—焊接回路4—固定座板

5—夹紧机构6—活动座板

7—送进机构8—冷却系统

9—阻焊变压器

10—功率调节机构

11—主电力开关1.机械装置(1)加压机构常用点(凸)焊机为适应焊接工艺要求，加压机构类型及应用范围见表５-２。

(2)传动机构缝焊机传动方式有三种：上滚轮电极为主动，多用于纵向缝焊机和万能缝焊机；下滚轮电极为主动，多用于横向缝焊机；上、下滚轮电极皆为主动，电极由滚花轮(修整轮)带动，主要用于缝焊镀层钢板。

(３)夹紧和送进机构对焊机的夹紧机构和送进机构的类型取决于焊机功率大小和使用要求不同，见表５-４。③焊接时工作状态：ＤＦ１通电工作，接通该阀B口，压缩空气由Ｗ３过滤调压后ｐ１＞ｐ２，气缸主活塞向下推动并压紧工件，通电流焊接时电磁阀ＤＦ4通电工作转向B口，此时迅速把残留在下气室的压缩空气从B口中排除。这突变的压力差，增加其在焊接时的压力，焊接开始。

④ϕ２５０ｍｍ薄膜气缸主要结构：在气缸的出杆上前后各安装一根直线导轨(两个滑块)，上下运动灵活，同时确保气缸的良好导向性；辅助行程由油路控制，精确方便，易于操作。图５-２联体式悬挂点焊机(ＤＮ２-２５)加压机构

a)主机组成简图１—固定臂２—回转吊盘３—控制手柄４—气缸５—变压器６—活动臂７—电极８—电极握杆b)气压传动机构１—固定臂２—连杆３—活塞杆４—气缸５—活动臂６—焊件

a)主机组成简图

１—固定臂２—回转吊盘３—控制手柄

４—气缸５—变压器６—活动臂

７—电极８—电极握杆

b)气压传动机构

１—固定臂２—连杆３—活塞杆

４—气缸５—活动臂６—焊件图５-３气路系统图504.tif05KB2.eps图５-６连续转动的双轮传动机构

１—电动机２—减速器３—可变换

齿轮组４—锥齿轮５—万向轴

６—修正轮７—滚轮电极507.tif508.tif图５-９夹紧机构示意图

ａ)有顶座系统ｂ)无顶座系统图５-１０气压式夹紧机构图５-１１气—液压夹紧机构２.供电装置(１)供电装置有以下特点

(２)阻焊变压器是电阻焊机供电装置的核心，在工作原理上与一般电力变压器没有什么不同，但在结构和使用条件方面却有其特点，在此作较为详细介绍。

(３)焊接回路是指电阻焊机中焊接电流流经的回路，又称二次回路，它是供电装置中重要组成之一。(１)供电装置有以下特点１)可输出大电流、低电压。

２)功率大并可方便地进行调节。

３)主电源(阻焊变压器)一般无空载运用及负载持续率较低。

４)可提供多种焊接电流波形。

５)焊机功率的选择。图５-１２单相工频交流电阻焊机电气框图及焊接电流波形

ａ)电气框图ｂ)焊接电流波形5013.tif5014.tif5015.tif5016.tif5017.tif１)阻焊变压器构造。

２)阻焊变压器的功率调节机构。

①调节原理：从变压器理论可知，变压器一、二次电压比(近似)等于其绕组的匝数比。即

②调节方式：通常采用分段串——并联法来改变一次绕组匝数。

③调节机构：阻焊变压器功率调节机构又称级数换接器，其结构形式有搭片式、插刀式、鼓筒式和转换开关式等。图５-１８阻焊变压器简图

ａ)壳型变压器整体图ｂ)芯型变压器构造ｃ)壳型变压器构造ｄ)环形变压器构造

１—铁心２—一次绕组３—引出线４—冷却水管５—二次绕组

６—接触块７—框架８—螺栓９—电极１０—焊件(管子)图５-１９DN２-７５点焊机变压器绕组接线图

ａ)一次绕组接线图ｂ)２１１位置时的绕组接线图１)焊接回路结构特点。

２)焊接回路电气特点。5020.tif图５-２１ＤＮ２-２００型

点焊机的水冷系统图５-２２点焊机焊接回路等效电路图

Ｒ、Ｘ—焊件有效电阻、感抗、—焊接回路构件的有效电阻、感抗

、—变压器二次绕组的有效电阻、感抗(包括初级折算到二次的)图５-２３与回路面积的关系曲线图５-２４点焊机焊接回路电参数矢量图３.控制装置(１)控制装置的主要功能１)提供信号控制电阻焊机动作。

２)接通和切断焊接电流。

３)控制焊接电流值。

４)进行故障监测和处理。(２)控制装置的根本组成１)程序转换定时器用来实现电阻焊焊接循环中各程序段的时间调整。

２)相移控制器用来完成焊接功率的均匀调节，即焊接电流的热量控制。

３)在触发器和断续器中，前者是将触发脉冲耦合输出给后者；断续器是主电力开关，用以接通和切断主电源(阻焊变压器)与电网的连接。5025.tif5026.tif①控制箱可对两组焊接工艺参数进行控制，即工艺参数Ⅰ、工艺参数Ⅱ。每组工艺参数的程序过程相同，各程序时间范围及热量调节均符合表中规定。

②控制箱有２个加热脉冲，各个脉冲的延时热量均可独立调节，并能进行脉冲调制，成为多脉冲加热形式。１)具有恒流控制的点焊微机控制系统。

①控制器硬件设计：控制器硬件总体结构如图５-２７，其核心为８０３１单片机。

②控制器软件设计：控制器软件用ＭＣＳ-５１汇编语言进行编程，执行了自顶而下、模块化设计的编程思想。在程序设计中设计了“软件陷阱〞及监视狗ＷＡＴＣＨＤＯＧ等程序，保证其可靠性。整个控制程序由监控程序、焊接程序及数学运算程序三大局部组成，其软件核心是焊接程序(计有恒压全波焊接子程序、恒流全波焊接子程序、恒压半波焊接子程序、恒流半波焊接子程序、加压子程序、网压补偿子程序、PID计算子程序、二元函数插值子程序、阶梯处理子程序、焊机参数检测子程序等)，其中焊接主程序流程如图５-２８所示。

③恒流控制原理：众所周知，工频交流点焊机主电力电路(图５-３０)的数学模型有如下关系式：④焊接压力调制：本控制器除可适用于通用点焊机实现对其气动加压系统控制外，还可用于电磁加压的精密脉冲点焊机和电阻对焊机的电极压力调制控制。其工作原理为：在这些精密电阻焊机上装有以直流电磁铁为核心的电磁加压机构，在图５-２７中的扩展定时器８２５３芯片，即是调节电磁加压主电路晶闸管导通角的触发脉冲移相调节管理芯片。导通角的改变即改变了直流加压电磁铁线圈中的激磁电流，因而改变了电磁压力(图５-３３)。焊接压力调制子程序流程如图５-３４所示。

２)电网负荷分配器。

３)控制装置的网络化。

①对各台焊机焊接标准的集中输入和输出。

②对各台焊机故障的集中报警。

③根据供电容量情况，限制同时用电的焊机数量；特别适用于电力容量缺乏的厂家。

④提供实用的显示画面。⑤定时或随机打印各种报表，有利于工艺管理和设备管理以及系统配置。图５-２７硬件总体结构框图(电磁加压)图５-２８焊接主程序流程图图５-２９半波焊接子程序流程图图５-３０单相交流点焊机主电路

ａ)点焊机主电路等效电路ｂ)网压与电流波形图图５-３１数字ＰＩＤ子程序流程图图５-３２恒流加热段子程序流程图图５-３３具有电磁加压的点焊焊接循环

１—电网２—加压电磁铁激磁电流３—电磁加压主电路触发脉冲４—焊接电流5034.tif图５-３５ＱＳ型电网平衡控制系统外观图

(最大控制距离３００ｍ)图５-３６HZ型集中控制系统外观图

图５-３７HZ型集中控制系统原理图图５-３８局部电阻焊设备实物照片5038B.tif图５-３８局部电阻焊设备实物照片(续)图５-３９二次整流点焊机和缝焊机(HANSON)

ａ)点焊机ｂ)缝焊机5040.tif５.３.２电极结构１.点焊电极

２.凸焊电极

３.缝焊电极

４.对焊电极１.点焊电极①国内对应的部标准为ＪＢ３１５８—１９８２?电阻点焊直电极?。

②ｅ为电极偏心距。5041.tif表５-１７附图表５-１8附图表５-１９附图图５-４２点焊电极实物照片图５-４３单点凸焊用电极图５-４４可转动的凸焊电极

１—枢轴２、７—上、下座板

３—铜分路４、６—上、下电极

５—焊件

图５-４５专用的凸焊电极和夹具

ａ)螺母凸焊ｂ)螺栓凸焊

１—上电极２—焊件３—下电极

４—绝缘体５—螺母６—定位销

７—弹簧８—夹持件９—螺栓图５-４６凸焊工装实例表５-２０附图图５-４７缝焊电极(含轴)实物照片图５-４８对焊电极钳口形状

ａ)V形钳口ｂ)半圆形钳口ｃ)斜面形钳口ｄ)平板形钳口５.４点焊机器人图５-４９ＳＲＶ-１３０点焊机器人５.４.１点焊工艺对机器人的根本要求１)点焊作业一般可采用点位控制(ＰＴＰ)，其定位精度应≤±１ｍｍ。

２)必须使点焊机器人可到达的工作空间大于焊接所需的工作空间，该空间由焊点位置及焊点数量确定。

３)按工件形状、种类、焊缝位置来选用机器人末端执行器，即垂直及近于垂直的焊缝选C形焊钳；水平及水平倾斜的焊缝选用X形焊钳。

４)根据选用的焊钳结构(别离式、一体式、内藏式)、焊件材质与厚度及焊接电流波形(工频交流、逆变式直流等)来选取适当抓重(腕部最大负荷)的点焊机器人，通常抓重为５０～１２０ｋｇ。５)机器人应具有较高的抗干扰能力和可靠性(平均无故障工作时间应超过２０００ｈ，平均修复时间不大于３０ｍｉｎ)；具有较强的故障自诊断功能，例如可发现电极与工件发生“粘结〞而无法脱开的危险情况，并能作出电极沿工件外表反复扭转直至故障消除；点焊机器人因负载大，应比弧焊机器人具有更可靠的防碰撞措施。

６)点焊机器人示教记忆容量(控制器计算机可存储的位置、姿态、顺序、速度等信息的容量——编程容量，通常用时间或位置点数来表示)应大于１０００点。７)机器人应具有较高的点焊速度(例如，每分钟６０点以上)，它可保证单点焊接时间(含加压、焊接、维持、休息、移位等点焊循环)与生产线物流速度匹配，且其中５０ｍｍ短距离(焊点间距)移动的定位时间应缩短在０.４ｓ以内。

８)需采用多台机器人时，应研究是否选用多种型号，并与多点焊机及简易直角坐标机器人并用等问题；当机器人布置间隔较小时，应注意动作顺序的安排，可通过机器人群控或相互间联锁作用来防止干预。５.４.２点焊机器人焊接系统１.点焊钳

２.点焊控制器图５-５０点焊机器人组成框图１.点焊钳(１)别离式焊钳钳体安装在操作机手腕上，阻焊变压器安装在机器人上方悬梁上，且可沿着机器人焊接方向运动，二者以粗电缆连接。

(２)内藏式焊钳阻焊变压器安装在操作机手臂内，显著缩短了二次电缆和变压器容量；但主要缺点是使操作机的机械设计变得复杂化。

(３)一体式焊钳钳体与阻焊变压器集成安装在操作机手腕上，不存在挠性二次电缆。

(１)具备双行程。

(２)具备扩力机构。

(３)具备浮动装置。

(４)新型电极驱动机构。２.点焊控制器１)点焊过程时序控制，顺序控制预压、加压、焊接、维持、休止，每一程序周波数设定范围０～９９(误差为０)，如图５-５１所示。

２)可实现焊接电流波形的调制，且其恒流