一种机器人中频电阻焊接控制柜中的焊接控制器控制方法转让专利
申请号 : CN201610175829.4
文献号 : CN105772921B
文献日 : 2018-07-10
发明人 : 姜继贤 , 李琪
申请人 : 合肥国声电子通信有限责任公司
摘要 :
本发明涉及一种机器人中频电阻焊接控制柜中的焊接控制器控制方法，包括以下步骤：通过对合格焊点的分析，建立好样本曲线；在焊接过程中，每一毫秒都会对焊接的电流和电阻进行检测并反馈，通过焊接控制器（1）的分析并与样本曲线进行对比，自动对焊接电流和时间进行调整；根据能量守恒原则进行调整，当焊接时间延长被开启，焊接控制器（1）调节功能确保实际被焊接焊点的能量大于或等于样本焊点的能量；如果出现飞溅补偿时，在发现飞溅后，金属液体的损失将通过延长焊接时间来补偿；如果出现扰动补偿时，过程参数背离样本，引起了扰动，能被发现并通过电流和时间的改变来补偿，变化值取决于扰动的类型。
权利要求 :
1.一种机器人中频电阻焊接控制柜中的焊接控制器控制方法，所述机器人中频电阻焊接控制柜内部设有焊接控制器（1）、1000HZ感应线圈（2）、主电源断路器（3）以及1000HZ监测器（4），焊接控制器（1）设有供焊枪焊接变压器主电源使用的焊接控制器主电源次级端（5），在控制柜柜内设有接地铜牌（6）；在控制柜正面柜门上设有报警指示灯（7）、主电源断路器旋转手柄（8）、RS232通讯端口（10）、一字槽带钥匙门锁（11）以及旋转手柄门锁（12），主电源断路器旋转手柄（8）控制主电源断路器（3）；在控制柜背面中间处设有线缆固定支架（15），控制柜背面位于线缆固定支架（15）下方设有焊接控制器散热盖（17），控制柜背面位于线缆固定支架（15）上方设有焊枪信号电缆插座（14）、线缆集成器（13）、外部引入24VDC电源过线孔（20）、安全回路急停信号过线孔（19）、备用锁紧过线孔（16）以及焊枪电源电缆锁紧过线圈（18）；在控制柜顶面还连接吊环（9）；1000HZ监测器（4）包括电流监测器和电流互感器；电流监测器和电流互感器构成一漏电保护单元；中间继电器，其在焊枪温度发生变化时起控制通断作用；X1端子，通过这个端子将控制器上的KSR、UIR信号连接到焊枪插座；XP端子，通过这个端子引出24VDC电源； F1断路器，其用于常规24V电源通断控制、F2断路器，其用于安全24V电源通断控制； V2端子，继电器发生动作及焊枪信号变化通过此端子传送到外部以及V1端子，从外部通过此端子接入24V电源；
包括以下步骤：通过对合格焊点的分析，建立好样本曲线；在焊接过程中，每一毫秒都会对焊接的电流和电阻进行检测并反馈，通过焊接控制器（1）的分析并与样本曲线进行对比，自动对焊接电流和时间进行调整；根据能量守恒原则进行调整，当焊接时间延长被开启，焊接控制器（1）调节功能确保实际被焊接焊点的能量大于或等于样本焊点的能量；如果出现飞溅补偿时，在发现飞溅后，金属液体的损失将通过延长焊接时间来补偿；如果出现扰动补偿时，过程参数背离样本，引起了扰动，能被发现并通过电流和时间的改变来补偿，变化值取决于扰动的类型。
说明书 :
一种机器人中频电阻焊接控制柜中的焊接控制器控制方法
技术领域
[0001] 本发明申请为申请日2014年08月04日，申请号为：201410379115.6，名称为“一种机器人中频电阻焊接控制柜”的发明专利申请的分案申请。 本发明涉及一种机器人中频电阻焊接控制柜中的焊接控制器控制方法。
背景技术
[0002] 随着我国加入WTO，我国经济的发展和国际正在接轨，国内竞争和国际竞争的界限将越来越模糊，改造过去的生产方式和管理模式已迫在眉睫。在焊接领域也是如此，采用自动化焊接提高生产率和产品质量已是大势所趋。在大型企业是这样，对中小型企业也是如此。采用机器人进行焊接作业可以极大地提高生产效益和经济效率；另一方面，机器人的移位速度快，可达3m/s，甚至更快。因此，一般而言，采用机器人焊接比同样用人工焊接效率可提高2～4倍，焊接质量优良且稳定。点焊机器人的焊接装备，需要采用了一体化焊钳，焊接变压器装在焊钳后面，所以变压器必须尽量小型化。
发明内容
[0003] 本发明设计了一种机器人中频电阻焊接控制柜中的焊接控制器控制方法，其解决的技术问题现在市场上没有一款专门与机器人焊接配合使用的中频电阻焊接控制柜。
[0004] 为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：
[0005] 一种机器人中频电阻焊接控制柜的中焊接控制器控制方法，包括以下步骤：通过对合格焊点的分析，建立好样本曲线；在焊接过程中，每一毫秒都会对焊接的电流和电阻进行检测并反馈，通过焊接控制器（1）的分析并与样本曲线进行对比，自动对焊接电流和时间进行调整；根据能量守恒原则进行调整，当焊接时间延长被开启，焊接控制器（1）调节功能确保实际被焊接焊点的能量大于或等于样本焊点的能量；如果出现飞溅补偿时，在发现飞溅后，金属液体的损失将通过延长焊接时间来补偿；如果出现扰动补偿时，过程参数背离样本，引起了扰动，能被发现并通过电流和时间的改变来补偿，变化值取决于扰动的类型。
[0006] 一种机器人中频电阻焊接控制柜，其特征在于：控制柜内部设有焊接控制器（1）、1000HZ感应线圈（2）、主电源断路器（3）以及1000HZ监测器（4），焊接控制器（1）设有供焊枪焊接变压器主电源使用的焊接控制器主电源次级端（5），在控制柜柜内设有接地铜牌（6）；
在控制柜正面柜门上设有报警指示灯（7）、主电源断路器旋转手柄（8）、RS232通讯端口（10）、一字槽带钥匙门锁（11）以及旋转手柄门锁（12），主电源断路器旋转手柄（8）控制主电源断路器（3）；在控制柜背面中间处设有线缆固定支架（15），控制柜背面位于线缆固定支架（15）下方设有焊接控制器散热盖（17），控制柜背面位于线缆固定支架（15）上方设有焊枪信号电缆插座（14）、线缆集成器（13）、外部引入24VDC电源过线孔（20）、安全回路急停信号过线孔（19）、备用锁紧过线孔（16）以及焊枪电源电缆锁紧过线圈（18）；在控制柜顶面还连接吊环（9）。
在控制柜正面柜门上设有报警指示灯（7）、主电源断路器旋转手柄（8）、RS232通讯端口（10）、一字槽带钥匙门锁（11）以及旋转手柄门锁（12），主电源断路器旋转手柄（8）控制主电源断路器（3）；在控制柜背面中间处设有线缆固定支架（15），控制柜背面位于线缆固定支架（15）下方设有焊接控制器散热盖（17），控制柜背面位于线缆固定支架（15）上方设有焊枪信号电缆插座（14）、线缆集成器（13）、外部引入24VDC电源过线孔（20）、安全回路急停信号过线孔（19）、备用锁紧过线孔（16）以及焊枪电源电缆锁紧过线圈（18）；在控制柜顶面还连接吊环（9）。
[0007] 进一步，主电源电缆通过主电源电缆锁紧过线圈（11）进入控制柜，将电缆外层护套剥开4分成L1、L2、L3以及PE四股导线，四股导线分别通过环形冷压线鼻套上V型绝缘套管，将主电源电缆L1、L2、L3导线分别接到主断路器上端端子上并压紧后装好绝缘端子罩；PE导线接到柜内顶部接地铜牌（6）上。
[0008] 进一步，焊枪电源电缆一端连接焊枪，焊枪电源电缆另一端通过焊枪电源电缆锁紧过线圈（18）进入控制柜，焊枪电源电缆将外层护套剥开U、V以及PE三股导线，三股导线通过针式冷压线鼻压紧并套上V型绝缘套管，将焊枪电源电缆U1、V1导线接到焊接控制器主电源次级端（5）端子-X4端的U1、V1上并压紧，焊枪电源电缆PE线接到焊接控制器主电源次级端（5）端子-X4端的PE上并压紧。
[0009] 进一步，1000HZ监测器（4）包括电流监测器；电流互感器；电流监测器和电流互感器构成一漏电保护单元；中间继电器，其在焊枪温度发生变化时起控制通断作用；X1端子，通过这个端子将控制器上的KSR、UIR信号连接到焊枪插座；XP端子，通过这个端子引出24VDC电源； F1断路器，其用于常规24V电源通断控制、F2断路器，其用于安全24V电源通断控制； V2端子，继电器发生动作及焊枪信号变化可以通过此端子传送到外部以及V1端子，从外部通过此端子接入24V电源。
[0010] 该机器人中频电阻焊接控制柜具有以下有益效果：
[0011] 本发明机器人焊接控制柜，能很好的应用于机器人焊接，不仅能够对焊接质量进行监控，还有着稳定焊接工艺性能和功能的可扩展性、多种通讯方式，能够很好的应对各种电阻点焊机器人。
附图说明
[0012] 图1：本发明机器人中频电阻焊接控制柜的主视图；
[0013] 图2：本发明机器人中频电阻焊接控制柜的内部结构示意图；
[0014] 图3：本发明机器人中频电阻焊接控制柜的后视图；
[0015] 图4：本发明机器人中频电阻焊接控制柜配套使用的点焊焊钳结构示意图；
[0016] 图5：本发明机器人中频电阻焊接控制柜配套使用的非焊接区域防护机构示意图；
[0017] 图6：图5的左视图；
[0018] 图7：本发明机器人中频电阻焊接控制柜中焊接控制器焊接控制器示意图。
[0019] 附图标记说明：
[0020] 1—焊接控制器；2—1000HZ感应线圈；3—主电源断路器；4—1000HZ监测器；5—焊接控制器主电源次级端；6—接地铜牌；7—报警指示灯；8—主电源断路器旋转手柄；9—吊环；10—RS232通讯端口；11—一字槽带钥匙门锁；12—旋转手柄门锁；13—线缆集成器；14—焊枪信号电缆插座；15—线缆固定支架；16—备用锁紧过线孔；17—焊接控制器散热盖；18—焊枪电源电缆锁紧过线圈；19—安全回路急停信号过线孔；20—外部引入24VDC电源过线孔；
[0021] 31—第二电极臂；32—电极帽；33—第一电极臂；34—焊接钳臂；35—控制手柄；36—气缸；37—焊钳吊挂；38—限位阻挡块；
[0022] 41—防护挡板；42—第一旋转臂；43—连接轴；44—第二旋转臂；45—传动杆；46—气缸；47—基座；48—推动轴。
具体实施方式
[0023] 下面结合图1至图7，对本发明做进一步说明：
[0024] 如图1所示，一种机器人中频电阻焊接控制柜，控制柜内部设有焊接控制器1、1000HZ感应线圈2、主电源断路器3以及1000HZ监测器4，焊接控制器1设有供焊枪焊接变压器主电源使用的焊接控制器主电源次级端5，在控制柜柜内设有接地铜牌6；在控制柜正面柜门上设有报警指示灯7、主电源断路器旋转手柄8、RS232通讯端口10、一字槽带钥匙门锁
11以及旋转手柄门锁12，主电源断路器旋转手柄8控制主电源断路器3；在控制柜背面中间处设有线缆固定支架15，控制柜背面位于线缆固定支架15下方设有焊接控制器散热盖17，控制柜背面位于线缆固定支架15上方设有焊枪信号电缆插座14、线缆集成器13、外部引入
24VDC电源过线孔20、安全回路急停信号过线孔19、备用锁紧过线孔16以及焊枪电源电缆锁紧过线圈18；在控制柜顶面还连接吊环9。
11以及旋转手柄门锁12，主电源断路器旋转手柄8控制主电源断路器3；在控制柜背面中间处设有线缆固定支架15，控制柜背面位于线缆固定支架15下方设有焊接控制器散热盖17，控制柜背面位于线缆固定支架15上方设有焊枪信号电缆插座14、线缆集成器13、外部引入
24VDC电源过线孔20、安全回路急停信号过线孔19、备用锁紧过线孔16以及焊枪电源电缆锁紧过线圈18；在控制柜顶面还连接吊环9。
[0025] 主电源电缆通过主电源电缆锁紧过线圈11进入控制柜，将电缆外层护套剥开4分成L1、L2、L3以及PE四股导线，四股导线分别通过环形冷压线鼻套上V型绝缘套管，将主电源电缆L1、L2、L3导线分别接到主断路器上端端子上并压紧后装好绝缘端子罩；PE导线接到柜内顶部接地铜牌6上。
[0026] 焊枪电源电缆一端连接焊枪，焊枪电源电缆另一端通过焊枪电源电缆锁紧过线圈10进入控制柜，焊枪电源电缆将外层护套剥开U、V以及PE三股导线，三股导线通过针式冷压线鼻压紧并套上V型绝缘套管，将焊枪电源电缆U1、V1导线接到焊接控制器主电源次级端5端子-X4端的U1、V1上并压紧，焊枪电源电缆PE线接到焊接控制器主电源次级端5端子-X4端的PE上并压紧。
[0027] 1000HZ监测器4包括电流监测器；电流互感器；电流监测器和电流互感器构成一漏电保护单元；中间继电器，其在焊枪温度发生变化时起控制通断作用；X1端子，通过这个端子将控制器上的KSR、UIR信号连接到焊枪插座；XP端子，通过这个端子引出24VDC电源； F1断路器，其用于常规24V电源通断控制、F2断路器，其用于安全24V电源通断控制； V2端子，继电器发生动作及焊枪信号变化可以通过此端子传送到外部以及V1端子，从外部通过此端子接入24V电源。
[0028] 控制柜技术参数说明：
[0029] 控制器型号：PSI 63C0.777L1
[0030] 电源要求： 3P+PE （TN系统、TN系统）
[0031] 输入电压： 400 V −20% to 480 V +10% 50/60 Hz
[0032] 输出电压： 500V±3% 1000Hz±3%
[0033] 最大热连续电流：110A
[0034] 最大输出电流：800A
[0035] 空载功率：110W±10%
[0036] 应用环境温度：+5 ℃ ～ +45 ℃
[0037] 控制柜漏电检测范围： 0 ～2000Hz范围内的0 ～300mA
[0038] 焊接变压器应用范围：电阻焊、凸焊、混焊等等
[0039] 焊接控制柜主要特点：
[0040] 1、UIR自适应功能，提供可视化的调节界面，焊接调试时，能根据组合的板材建立相应的恒功率样本曲线；
[0041] 2、焊枪电极管理程序，拥有电极计数功能，能够实现电极修磨或者更换请求指示；
[0042] 3、可扩展Profibus、Ethernet、Interbus、Devicenet 4种以上通讯方式。
[0043] 如图4所示，一种点焊焊钳，点焊焊钳与上述机器人中频电阻焊接控制柜连接的焊枪配合使用，其包括第二电极臂31、电极帽32、第一电极臂33、两个焊接钳臂34、控制手柄35、气缸36以及焊钳吊挂37。两个焊接钳臂34之间连接有气缸36，控制手柄35用于控制气缸
36的开启。两个焊接钳臂34共同的连接端设有第一电极臂33，电极帽32位于第一电极臂33上。第二电极臂31也连接在两个焊接钳臂34共同连接端上，夹具的限位阻挡块38限制第二电极臂31移动的范围和行程。
36的开启。两个焊接钳臂34共同的连接端设有第一电极臂33，电极帽32位于第一电极臂33上。第二电极臂31也连接在两个焊接钳臂34共同连接端上，夹具的限位阻挡块38限制第二电极臂31移动的范围和行程。
[0044] 该点焊焊钳的工作原理是：通过控制手柄35控制气缸36工作时，气缸36给两个焊接钳臂34压力，两个焊接钳臂34在压力的作用下给第一电极臂33张力，第二电极臂31在张力的作用下接触夹具上限位阻挡块38，限位阻挡块38通过第二电极臂31对第一电极臂33产生反作用力，第一电极臂33上的电极帽32在第二电极臂31反作用力的作用下，使电极帽32拥有压力，并与钣金件进一步接触并完成高质量的焊接。
[0045] 如图5和6所示，本发明还包括非焊接区域防护机构，该非焊接区域防护机构与本发明中焊枪配合使用。该非焊接区域防护机构包括多个防护挡板41、多个第一旋转臂42、多个连接轴43、多个第二旋转臂44、传动杆45、气缸46、基座47以及多个推动轴48。每个第一旋转臂42和一第二旋转臂44为一体件，防护挡板41安装在第一旋转臂42上用于阻挡和保护非焊接区域。第一旋转臂42与第二旋转臂44之间设有轴安装孔，基座47垂直面的任意一连接轴43插入对应第一旋转臂42与第二旋转臂44之间的一轴安装孔中。第二旋转臂44上也设有轴安装孔，传动杆45上垂直并平行设有多个推动轴48，每个推动轴48插入对应的第二旋转臂44的轴安装孔中。传动杆45在气缸46作用下水平运动。
[0046] 本发明中非焊接区域防护机构的工作原理如下：焊枪在焊接时，受到车身结构的影响，一些部位必然会出现焊偏、半点和虚焊影响到非焊接区域，主要原因是焊接过程中操作人员无法目视焊点的位置。
[0047] 本发明非焊接区域防护机构气缸46工作时，给传动杆45水平方向的推力，传动杆45带动推动轴48也做水平方向的移动，第一旋转臂42和第二旋转臂44在推动轴48和连接轴
43工作作用下绕着连接轴43进行旋转。旋转的过程中防护挡板41位于垂直的高度也相应发生变化，因而对于不同高度的非焊接区域，可以通过气缸作用下，使得防护挡板41进行遮挡，这样就可以大大减小出现焊偏、半点和虚焊情形，也很好的保护到非焊接区域。防护挡板41面积大小为可替换的以适应不同的面积的非焊接区域。由于多辆汽车相同部位进行同时焊接，所以可以使用多个防护挡板41。
43工作作用下绕着连接轴43进行旋转。旋转的过程中防护挡板41位于垂直的高度也相应发生变化，因而对于不同高度的非焊接区域，可以通过气缸作用下，使得防护挡板41进行遮挡，这样就可以大大减小出现焊偏、半点和虚焊情形，也很好的保护到非焊接区域。防护挡板41面积大小为可替换的以适应不同的面积的非焊接区域。由于多辆汽车相同部位进行同时焊接，所以可以使用多个防护挡板41。
[0048] 如图7所示，本发明机器人中频电阻焊接控制柜的中焊接控制器控制方法如下：通过对合格焊点的分析，建立好样本曲线；在焊接过程中，每一毫秒都会对焊接的电流和电阻进行检测并反馈，通过焊接控制器1的分析并与样本曲线进行对比，自动对焊接电流和时间进行调整；根据能量守恒原则进行调整，当焊接时间延长被开启，焊接控制器1调节功能确保实际被焊接焊点的能量大于或等于样本焊点的能量；如果出现飞溅补偿时，在发现飞溅后，金属液体的损失将通过延长焊接时间来补偿；如果出现扰动补偿时，过程参数背离样本，引起了扰动，能被发现并通过电流和时间的改变来补偿，变化值取决于扰动的类型。
[0049] 上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。