第5章-电阻焊设备--压焊方法及设备-教学课件.ppt

第5章电阻焊设备5.1电阻焊设备分类和组成5.1.1电阻焊设备的型号编制5.1.2电阻焊设备的组成.电阻焊设备的主要技术参数.电阻焊机主要技术要求.电阻焊机的主要技术参数.电阻焊设备的电极.电极材料.电极结构.点焊机器人.点焊工艺对机器人的基本要求.点焊机器人焊接系统第5章电阻焊设备.点焊机器人的应用5.1.2电阻焊设备的组成1.机械装置.供电装置.控制装置图-电阻焊设备基本组成示意图)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)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)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)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)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)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主电力开关平常状态：气源由过滤调压后经电磁阀常通口进入储油罐1，使罐1中油受压后进入辅助行程提升油缸，使其活塞处于顶部位置(即辅助行程未启动)；另一路气源()经电磁阀(未通电状态)的常开口进入薄膜气缸的薄膜下方，使其受力处于向上拱起状态。整套气缸工作系统未启动。辅助行程工作状态：电磁阀通电后接通口，气源进入储油罐2，受压后的油经截止阀常通口，从辅助提升油缸杆的根部向下进入气缸出杆(空心杆)内，并注满整根杆的内部空间，在注油的同时，随着油多使得空心杆要让出更多空间，迫使这根出杆与内部的小杆向下分离，以期能达到更大的空间。到达位置要求后，通电切断电路。同时，断电转向常通口，焊接时工作状态：通电工作，接通该阀B口，压缩空气由过滤调压后，气缸主活塞向下推动并压紧工件，通电流焊接时电磁阀4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。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-联体式悬挂点焊机(-)加压机构a)主机组成简图固定臂回转吊盘控制手柄气缸变压器活动臂电极电极握杆b)气压传动机构固定臂连杆活塞杆气缸活动臂焊件a)主机组成简图固定臂回转吊盘控制手柄气缸变压器活动臂电极电极握杆b)气压传动机构固定臂连杆活塞杆气缸活动臂焊件504.tif05KB2.eps507.tif图-夹紧机构示意图)有顶座系统)无顶座系统图-气压式夹紧机构.供电装置()供电装置有以下特点()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。()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。()供电装置有以下特点)可输出大电流、低电压。)功率大并可方便地进行调节。)主电源(阻焊变压器)一般无空载运用及负载持续率较低。)可提供多种焊接电流波形。)焊机功率的选择。图-单相工频交流电阻焊机电气框图及焊接电流波形)电气框图)焊接电流波形5013.tif5014.tif5016.tif5017.tif)阻焊变压器构造。)阻焊变压器的功率调节机构。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 调节方式：通常采用分段串并联法来改变一次绕组匝数。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-DN-点焊机变压器绕组接线图)一次绕组接线图)位置时的绕组接线图)焊接回路结构特点。)焊接回路电气特点。图-型点焊机的水冷系统图-点焊机焊接回路等效电路图、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-与回路面积的关系曲线图-点焊机焊接回路电参数矢量图.控制装置()控制装置的主要功能()控制装置的基本组成()控制装置分类根据用户使用要求，电阻焊机上所配用的控制装置有晶体管式、集成电路式和微处理器式三种，表-和表-列出其中部分控制器的主要技术参数。()典型控制装置目前，具有恒流控制功能的可编程电阻焊控制器在生产中获得广泛应用，为此以一典型控制器原理和组成作较为详细介绍。()控制装置的主要功能)提供信号控制电阻焊机动作。)接通和切断焊接电流。)控制焊接电流值。)进行故障监测和处理。()控制装置的基本组成)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。)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。)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.tif 控制箱可对两组焊接工艺参数进行控制，即工艺参数、工艺参数。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。控制箱有个加热脉冲，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。)具有恒流控制的点焊微机控制系统。控制器硬件设计：控制器硬件总体结构如图-，其核心为单片机。控制器软件设计：控制器软件用-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部分组成，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-所示。恒流控制原理：众所周知，工频交流点焊机主电力电路(图-)的数学模型有如下关系式：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-中的扩展定时器芯片，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-)。焊接压力调制子程序流程如图-所示。)电网负荷分配器。)控制装置的网络化。对各台焊机焊接规范的集中输入和输出。对各台焊机故障的集中报警。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不足的厂家。提供实用的显示画面。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-硬件总体结构框图(电磁加压)图-焊接主程序流程图图-半波焊接子程序流程图图-单相交流点焊机主电路)点焊机主电路等效电路)网压与电流波形图图-数字子程序流程图图-恒流加热段子程序流程图图-具有电磁加压的点焊焊接循环电网加压电磁铁激磁电流电磁加压主电路触发脉冲焊接电流5034.tif图-型电网平衡控制系统外观图(最大控制距离)图-HZ型集中控制系统外观图图-HZ型集中控制系统原理图图-部分电阻焊设备实物照片5038B.tif图-部分电阻焊设备实物照片(续)图-二次整流点焊机和缝焊机(HANSON)点焊机)缝焊机5040.tif.电极结构.点焊电极.凸焊电极.缝焊电极.对焊电极.点焊电极 国内对应的部标准为 电阻点焊直电极。为电极偏心距。5041.tif表-附图表-8附图表-附图图-点焊电极实物照片图-单点凸焊用电极图-可转动的凸焊电极枢轴、上、下座板铜分路、上、下电极焊件图-专用的凸焊电极和夹具)螺母凸焊)螺栓凸焊上电极焊件下电极绝缘体螺母定位销弹簧夹持件螺栓图-凸焊工装实例表-附图图-缝焊电极(含轴)实物照片图-对焊电极钳口形状)V形钳口)半圆形钳口)斜面形钳口)平板形钳口.点焊机器人图-点焊机器人.点焊工艺对机器人的基本要求)点焊作业一般可采用点位控制()，其定位精度应。)必须使点焊机器人可达到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。)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。)根据选用的焊钳结构(分离式、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。)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，平均修复时间不大于)；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表面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。)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)应大于点。)机器人应具有较高的点焊速度(例如，每分钟点以上)，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，且其中短距离(焊点间距)移动的定位时间应缩短在.以内。)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避免干涉。.点焊机器人焊接系统.点焊钳.点焊控制器图-点焊机器人组成框图.点焊钳()分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。()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。()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。()具备双行程。()具备扩力机构。()具备浮动装置。()新型电极驱动机构。.点焊控制器)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(误差为)，如图-所示。)可实现焊接电流波形的调制，且其恒流控制精度在。)可同时存储多套焊接参数。)可自动进行电极磨损后的阶梯电流补偿、记录焊点数并预报电极寿命。)具有故障自检功能，对晶闸管超温、晶闸管单管导通、变压器超温、计算机、水压、气压、电极粘结等故障进行显示和报警，直至自动停机。)可实现与机器人控制器及示教盒的通信联系，提供单加压和机器人示教功能。)断电保护功能，系统断电后内存数据不会丢失。)中央结构型。)分散结构型。3)群控系统。)改进传统的人机操作模式，提供友好的人机对话界面。)根据所焊材质、厚度、焊接电流波形(即焊机类型)，研制：集成专家系统(ES)、人工神经网络(ANN)、模糊技术()等诸多人工智能方法相混合的点焊工艺设计与接头质量预测的智能混合系统，偏重于软件方面实现机器人点焊质量控制；基于多传感器信息融合技术(如，基于多传感器信息融合的智能PID控制、控制等)，偏重于硬件方面实现机器人点焊多参数联合质量控制。5051.tif图5-捷达轿车白车身焊装线局部