壓焊方法及設(shè)備 第五章電阻焊設(shè)備

第5章電阻焊設(shè)備第5章電阻焊設(shè)備５.４.３點(diǎn)焊機(jī)器人的應(yīng)用電阻焊設(shè)備的組成1.機(jī)械裝置

２.供電裝置

３.控制裝置圖５-１電阻焊設(shè)備根本組成示意圖

ａ)點(diǎn)(凸)焊機(jī)1—加壓機(jī)構(gòu)2—焊接回路3—阻焊變壓器4—主電力開關(guān)5—控制器6—功率調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)7—冷卻系統(tǒng)8—機(jī)身ｂ)縫焊機(jī)1—加壓機(jī)構(gòu)2—焊接回路3—阻焊變壓器4—機(jī)身5—功率調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6—主電力開關(guān)7—控制設(shè)備8—傳動(dòng)機(jī)構(gòu)9—冷卻系統(tǒng)ｃ)對(duì)焊機(jī)1—控制器2—機(jī)身3—焊接回路4—固定座板5—夾緊機(jī)構(gòu)6—活動(dòng)座板7—送進(jìn)機(jī)構(gòu)8—冷卻系統(tǒng)9—阻焊變壓器10—功率調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)11—主電力開關(guān)

ａ)點(diǎn)(凸)焊機(jī)

1—加壓機(jī)構(gòu)2—焊接回路

3—阻焊變壓器4—主電力開關(guān)

5—控制器6—功率調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

7—冷卻系統(tǒng)8—機(jī)身

ｂ)縫焊機(jī)

1—加壓機(jī)構(gòu)2—焊接回路

3—阻焊變壓器4—機(jī)身

5—功率調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

6—主電力開關(guān)

7—控制設(shè)備8—傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

9—冷卻系統(tǒng)

ｃ)對(duì)焊機(jī)

1—控制器2—機(jī)身

3—焊接回路4—固定座板

5—夾緊機(jī)構(gòu)6—活動(dòng)座板

7—送進(jìn)機(jī)構(gòu)8—冷卻系統(tǒng)

9—阻焊變壓器

10—功率調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

11—主電力開關(guān)1.機(jī)械裝置(1)加壓機(jī)構(gòu)常用點(diǎn)(凸)焊機(jī)為適應(yīng)焊接工藝要求，加壓機(jī)構(gòu)類型及應(yīng)用范圍見表５-２。

(2)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)縫焊機(jī)傳動(dòng)方式有三種：上滾輪電極為主動(dòng)，多用于縱向縫焊機(jī)和萬能縫焊機(jī)；下滾輪電極為主動(dòng)，多用于橫向縫焊機(jī)；上、下滾輪電極皆為主動(dòng)，電極由滾花輪(修整輪)帶動(dòng)，主要用于縫焊鍍層鋼板。

(３)夾緊和送進(jìn)機(jī)構(gòu)對(duì)焊機(jī)的夾緊機(jī)構(gòu)和送進(jìn)機(jī)構(gòu)的類型取決于焊機(jī)功率大小和使用要求不同，見表５-４。③焊接時(shí)工作狀態(tài)：ＤＦ１通電工作，接通該閥B口，壓縮空氣由Ｗ３過濾調(diào)壓后ｐ１＞ｐ２，氣缸主活塞向下推動(dòng)并壓緊工件，通電流焊接時(shí)電磁閥ＤＦ4通電工作轉(zhuǎn)向B口，此時(shí)迅速把殘留在下氣室的壓縮空氣從B口中排除。這突變的壓力差，增加其在焊接時(shí)的壓力，焊接開始。

④?２５０ｍｍ薄膜氣缸主要結(jié)構(gòu)：在氣缸的出桿上前后各安裝一根直線導(dǎo)軌(兩個(gè)滑塊)，上下運(yùn)動(dòng)靈活，同時(shí)確保氣缸的良好導(dǎo)向性；輔助行程由油路控制，精確方便，易于操作。圖５-２聯(lián)體式懸掛點(diǎn)焊機(jī)(ＤＮ２-２５)加壓機(jī)構(gòu)

a)主機(jī)組成簡(jiǎn)圖１—固定臂２—回轉(zhuǎn)吊盤３—控制手柄４—?dú)飧祝怠儔浩鳎丁顒?dòng)臂７—電極８—電極握桿b)氣壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)１—固定臂２—連桿３—活塞桿４—?dú)飧祝怠顒?dòng)臂６—焊件

a)主機(jī)組成簡(jiǎn)圖

１—固定臂２—回轉(zhuǎn)吊盤３—控制手柄

４—?dú)飧祝怠儔浩鳎丁顒?dòng)臂

７—電極８—電極握桿

b)氣壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

１—固定臂２—連桿３—活塞桿

４—?dú)飧祝怠顒?dòng)臂６—焊件圖５-３氣路系統(tǒng)圖504.tif05KB2.eps圖５-６連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的雙輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

１—電動(dòng)機(jī)２—減速器３—可變換

齒輪組４—錐齒輪５—萬向軸

６—修正輪７—滾輪電極507.tif508.tif圖５-９夾緊機(jī)構(gòu)示意圖

ａ)有頂座系統(tǒng)ｂ)無頂座系統(tǒng)圖５-１０氣壓式夾緊機(jī)構(gòu)圖５-１１氣—液壓夾緊機(jī)構(gòu)２.供電裝置(１)供電裝置有以下特點(diǎn)

(２)阻焊變壓器是電阻焊機(jī)供電裝置的核心，在工作原理上與一般電力變壓器沒有什么不同，但在結(jié)構(gòu)和使用條件方面卻有其特點(diǎn)，在此作較為詳細(xì)介紹。

(３)焊接回路是指電阻焊機(jī)中焊接電流流經(jīng)的回路，又稱二次回路，它是供電裝置中重要組成之一。(１)供電裝置有以下特點(diǎn)１)可輸出大電流、低電壓。

２)功率大并可方便地進(jìn)行調(diào)節(jié)。

３)主電源(阻焊變壓器)一般無空載運(yùn)用及負(fù)載持續(xù)率較低。

４)可提供多種焊接電流波形。

５)焊機(jī)功率的選擇。圖５-１２單相工頻交流電阻焊機(jī)電氣框圖及焊接電流波形

ａ)電氣框圖ｂ)焊接電流波形5013.tif5014.tif5015.tif5016.tif5017.tif１)阻焊變壓器構(gòu)造。

２)阻焊變壓器的功率調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。

①調(diào)節(jié)原理：從變壓器理論可知，變壓器一、二次電壓比(近似)等于其繞組的匝數(shù)比。即

②調(diào)節(jié)方式：通常采用分段串——并聯(lián)法來改變一次繞組匝數(shù)。

③調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)：阻焊變壓器功率調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)又稱級(jí)數(shù)換接器，其結(jié)構(gòu)形式有搭片式、插刀式、鼓筒式和轉(zhuǎn)換開關(guān)式等。圖５-１８阻焊變壓器簡(jiǎn)圖

ａ)殼型變壓器整體圖ｂ)芯型變壓器構(gòu)造ｃ)殼型變壓器構(gòu)造ｄ)環(huán)形變壓器構(gòu)造

１—鐵心２—一次繞組３—引出線４—冷卻水管５—二次繞組

６—接觸塊７—框架８—螺栓９—電極１０—焊件(管子)圖５-１９DN２-７５點(diǎn)焊機(jī)變壓器繞組接線圖

ａ)一次繞組接線圖ｂ)２１１位置時(shí)的繞組接線圖１)焊接回路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

２)焊接回路電氣特點(diǎn)。5020.tif圖５-２１ＤＮ２-２００型

點(diǎn)焊機(jī)的水冷系統(tǒng)圖５-２２點(diǎn)焊機(jī)焊接回路等效電路圖

Ｒ、Ｘ—焊件有效電阻、感抗、—焊接回路構(gòu)件的有效電阻、感抗

、—變壓器二次繞組的有效電阻、感抗(包括初級(jí)折算到二次的)圖５-２３與回路面積的關(guān)系曲線圖５-２４點(diǎn)焊機(jī)焊接回路電參數(shù)矢量圖３.控制裝置(１)控制裝置的主要功能１)提供信號(hào)控制電阻焊機(jī)動(dòng)作。

２)接通和切斷焊接電流。

３)控制焊接電流值。

４)進(jìn)行故障監(jiān)測(cè)和處理。(２)控制裝置的根本組成１)程序轉(zhuǎn)換定時(shí)器用來實(shí)現(xiàn)電阻焊焊接循環(huán)中各程序段的時(shí)間調(diào)整。

２)相移控制器用來完成焊接功率的均勻調(diào)節(jié)，即焊接電流的熱量控制。

３)在觸發(fā)器和斷續(xù)器中，前者是將觸發(fā)脈沖耦合輸出給后者；斷續(xù)器是主電力開關(guān)，用以接通和切斷主電源(阻焊變壓器)與電網(wǎng)的連接。5025.tif5026.tif①控制箱可對(duì)兩組焊接工藝參數(shù)進(jìn)行控制，即工藝參數(shù)Ⅰ、工藝參數(shù)Ⅱ。每組工藝參數(shù)的程序過程相同，各程序時(shí)間范圍及熱量調(diào)節(jié)均符合表中規(guī)定。

②控制箱有２個(gè)加熱脈沖，各個(gè)脈沖的延時(shí)熱量均可獨(dú)立調(diào)節(jié)，并能進(jìn)行脈沖調(diào)制，成為多脈沖加熱形式。１)具有恒流控制的點(diǎn)焊微機(jī)控制系統(tǒng)。

①控制器硬件設(shè)計(jì)：控制器硬件總體結(jié)構(gòu)如圖５-２７，其核心為８０３１單片機(jī)。

②控制器軟件設(shè)計(jì)：控制器軟件用ＭＣＳ-５１匯編語言進(jìn)行編程，執(zhí)行了自頂而下、模塊化設(shè)計(jì)的編程思想。在程序設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)了“軟件陷阱〞及監(jiān)視狗ＷＡＴＣＨＤＯＧ等程序，保證其可靠性。整個(gè)控制程序由監(jiān)控程序、焊接程序及數(shù)學(xué)運(yùn)算程序三大局部組成，其軟件核心是焊接程序(計(jì)有恒壓全波焊接子程序、恒流全波焊接子程序、恒壓半波焊接子程序、恒流半波焊接子程序、加壓子程序、網(wǎng)壓補(bǔ)償子程序、PID計(jì)算子程序、二元函數(shù)插值子程序、階梯處理子程序、焊機(jī)參數(shù)檢測(cè)子程序等)，其中焊接主程序流程如圖５-２８所示。

③恒流控制原理：眾所周知，工頻交流點(diǎn)焊機(jī)主電力電路(圖５-３０)的數(shù)學(xué)模型有如下關(guān)系式：④焊接壓力調(diào)制：本控制器除可適用于通用點(diǎn)焊機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)其氣動(dòng)加壓系統(tǒng)控制外，還可用于電磁加壓的精密脈沖點(diǎn)焊機(jī)和電阻對(duì)焊機(jī)的電極壓力調(diào)制控制。其工作原理為：在這些精密電阻焊機(jī)上裝有以直流電磁鐵為核心的電磁加壓機(jī)構(gòu)，在圖５-２７中的擴(kuò)展定時(shí)器８２５３芯片，即是調(diào)節(jié)電磁加壓主電路晶閘管導(dǎo)通角的觸發(fā)脈沖移相調(diào)節(jié)管理芯片。導(dǎo)通角的改變即改變了直流加壓電磁鐵線圈中的激磁電流，因而改變了電磁壓力(圖５-３３)。焊接壓力調(diào)制子程序流程如圖５-３４所示。

２)電網(wǎng)負(fù)荷分配器。

３)控制裝置的網(wǎng)絡(luò)化。

①對(duì)各臺(tái)焊機(jī)焊接標(biāo)準(zhǔn)的集中輸入和輸出。

②對(duì)各臺(tái)焊機(jī)故障的集中報(bào)警。

③根據(jù)供電容量情況，限制同時(shí)用電的焊機(jī)數(shù)量；特別適用于電力容量缺乏的廠家。

④提供實(shí)用的顯示畫面。⑤定時(shí)或隨機(jī)打印各種報(bào)表，有利于工藝管理和設(shè)備管理以及系統(tǒng)配置。圖５-２７硬件總體結(jié)構(gòu)框圖(電磁加壓)圖５-２８焊接主程序流程圖圖５-２９半波焊接子程序流程圖圖５-３０單相交流點(diǎn)焊機(jī)主電路

ａ)點(diǎn)焊機(jī)主電路等效電路ｂ)網(wǎng)壓與電流波形圖圖５-３１數(shù)字ＰＩＤ子程序流程圖圖５-３２恒流加熱段子程序流程圖圖５-３３具有電磁加壓的點(diǎn)焊焊接循環(huán)

１—電網(wǎng)２—加壓電磁鐵激磁電流３—電磁加壓主電路觸發(fā)脈沖４—焊接電流5034.tif圖５-３５ＱＳ型電網(wǎng)平衡控制系統(tǒng)外觀圖

(最大控制距離３００ｍ)圖５-３６HZ型集中控制系統(tǒng)外觀圖

圖５-３７HZ型集中控制系統(tǒng)原理圖圖５-３８局部電阻焊設(shè)備實(shí)物照片5038B.tif圖５-３８局部電阻焊設(shè)備實(shí)物照片(續(xù))圖５-３９二次整流點(diǎn)焊機(jī)和縫焊機(jī)(HANSON)

ａ)點(diǎn)焊機(jī)ｂ)縫焊機(jī)5040.tif５.３.２電極結(jié)構(gòu)１.點(diǎn)焊電極

２.凸焊電極

３.縫焊電極

４.對(duì)焊電極１.點(diǎn)焊電極①國(guó)內(nèi)對(duì)應(yīng)的部標(biāo)準(zhǔn)為ＪＢ３１５８—１９８２?電阻點(diǎn)焊直電極?。

②ｅ為電極偏心距。5041.tif表５-１７附圖表５-１8附圖表５-１９附圖圖５-４２點(diǎn)焊電極實(shí)物照片圖５-４３單點(diǎn)凸焊用電極圖５-４４可轉(zhuǎn)動(dòng)的凸焊電極

１—樞軸２、７—上、下座板

３—銅分路４、６—上、下電極

５—焊件

圖５-４５專用的凸焊電極和夾具

ａ)螺母凸焊ｂ)螺栓凸焊

１—上電極２—焊件３—下電極

４—絕緣體５—螺母６—定位銷

７—彈簧８—夾持件９—螺栓圖５-４６凸焊工裝實(shí)例表５-２０附圖圖５-４７縫焊電極(含軸)實(shí)物照片圖５-４８對(duì)焊電極鉗口形狀

ａ)V形鉗口ｂ)半圓形鉗口ｃ)斜面形鉗口ｄ)平板形鉗口５.４點(diǎn)焊機(jī)器人圖５-４９ＳＲＶ-１３０點(diǎn)焊機(jī)器人５.４.１點(diǎn)焊工藝對(duì)機(jī)器人的根本要求１)點(diǎn)焊作業(yè)一般可采用點(diǎn)位控制(ＰＴＰ)，其定位精度應(yīng)≤±１ｍｍ。

２)必須使點(diǎn)焊機(jī)器人可到達(dá)的工作空間大于焊接所需的工作空間，該空間由焊點(diǎn)位置及焊點(diǎn)數(shù)量確定。

３)按工件形狀、種類、焊縫位置來選用機(jī)器人末端執(zhí)行器，即垂直及近于垂直的焊縫選C形焊鉗；水平及水平傾斜的焊縫選用X形焊鉗。

４)根據(jù)選用的焊鉗結(jié)構(gòu)(別離式、一體式、內(nèi)藏式)、焊件材質(zhì)與厚度及焊接電流波形(工頻交流、逆變式直流等)來選取適當(dāng)抓重(腕部最大負(fù)荷)的點(diǎn)焊機(jī)器人，通常抓重為５０～１２０ｋｇ。５)機(jī)器人應(yīng)具有較高的抗干擾能力和可靠性(平均無故障工作時(shí)間應(yīng)超過２０００ｈ，平均修復(fù)時(shí)間不大于３０ｍｉｎ)；具有較強(qiáng)的故障自診斷功能，例如可發(fā)現(xiàn)電極與工件發(fā)生“粘結(jié)〞而無法脫開的危險(xiǎn)情況，并能作出電極沿工件外表反復(fù)扭轉(zhuǎn)直至故障消除；點(diǎn)焊機(jī)器人因負(fù)載大，應(yīng)比弧焊機(jī)器人具有更可靠的防碰撞措施。

６)點(diǎn)焊機(jī)器人示教記憶容量(控制器計(jì)算機(jī)可存儲(chǔ)的位置、姿態(tài)、順序、速度等信息的容量——編程容量，通常用時(shí)間或位置點(diǎn)數(shù)來表示)應(yīng)大于１０００點(diǎn)。７)機(jī)器人應(yīng)具有較高的點(diǎn)焊速度(例如，每分鐘６０點(diǎn)以上)，它可保證單點(diǎn)焊接時(shí)間(含加壓、焊接、維持、休息、移位等點(diǎn)焊循環(huán))與生產(chǎn)線物流速度匹配，且其中５０ｍｍ短距離(焊點(diǎn)間距)移動(dòng)的定位時(shí)間應(yīng)縮短在０.４ｓ以內(nèi)。

８)需采用多臺(tái)機(jī)器人時(shí)，應(yīng)研究是否選用多種型號(hào)，并與多點(diǎn)焊機(jī)及簡(jiǎn)易直角坐標(biāo)機(jī)器人并用等問題；當(dāng)機(jī)器人布置間隔較小時(shí)，應(yīng)注意動(dòng)作順序的安排，可通過機(jī)器人群控或相互間聯(lián)鎖作用來防止干預(yù)。５.４.２點(diǎn)焊機(jī)器人焊接系統(tǒng)１.點(diǎn)焊鉗

２.點(diǎn)焊控制器圖５-５０點(diǎn)焊機(jī)器人組成框圖１.點(diǎn)焊鉗(１)別離式焊鉗鉗體安裝在操作機(jī)手腕上，阻焊變壓器安裝在機(jī)器人上方懸梁上，且可沿著機(jī)器人焊接方向運(yùn)動(dòng)，二者以粗電纜連接。

(２)內(nèi)藏式焊鉗阻焊變壓器安裝在操作機(jī)手臂內(nèi)，顯著縮短了二次電纜和變壓器容量；但主要缺點(diǎn)是使操作機(jī)的機(jī)械設(shè)計(jì)變得復(fù)雜化。

(３)一體式焊鉗鉗體與阻焊變壓器集成安裝在操作機(jī)手腕上，不存在撓性二次電纜。

(１)具備雙行程。

(２)具備擴(kuò)力機(jī)構(gòu)。

(３)具備浮動(dòng)裝置。

(４)新型電極驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。２.點(diǎn)焊控制器１)點(diǎn)焊過程時(shí)序控制，順序控制預(yù)壓、加壓、焊接、維持、休止，每一程序周波數(shù)設(shè)定范圍０～９９(誤差為０)，如圖５-５１所示。

２)可實(shí)現(xiàn)焊接電流波形的調(diào)制，且其恒流