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最火伺服系统在机座角板焊接中的应用

发布时间:2021-09-20 07:02:41 阅读: 来源:煮蛋器厂家
最火伺服系统在机座角板焊接中的应用

伺服系统在机座角板焊接中的应用

针对人工焊接机座角板出现的尺寸偏差、劳动强度高等弊端,采用伺服控制系统进行仿真设计专用夹具,可实现半自动化操作,有效提高了生产效率和产品如果内部元件存在严重磨损质量,减轻了操作者的劳动强度。

机座角板焊接是一道重要的生产工序,其目的是将角板通过凸焊机焊接固定在机壳上,使电机得以安装在风扇总成的风罩上。机座角板的分布有三等分均布的,也力联思可以很好地帮助到客户有非三等分分布的(如图1)。传统的焊接方法是: 操作者将机壳放入根据机座焊接高度定制的焊接夹具中,将角板放置在带有磁钢的夹具定位块内贴住机壳;将带有机座的焊接夹具置于凸焊机的焊接电极上;踩下脚踏开关,凸焊机焊接;手动旋转夹具到下一个角板焊接位置,重复步骤3,直至焊完所有角板;取下夹具,将焊好的机座取出,完成一次机座角板的焊接操作。

图1 机座示意图

由于人工转动夹具,操作者在焊接时顶住夹具的作用力大小不同,会造成角板轴向定位存在误差。同时,整个操作过程操作者要重复转动多次,致使操作者劳动强度较高。种种问题影响了产品质量和生产效率,因此我们设计了一套半自动角板焊接夹具来解决上述问题。

根据机座角板焊接工序的特点,需要能够按要求重复转动固定的角度,故我们采用了伺服电机来控制焊接时的转动角度。伺服电机带有信号反馈,精度高,并且能提供足够的转矩带动夹具的转动。同时,使用单轴数控系统控制伺服驱动器,利用单轴数控系统的编程功能,我们编制出一套程序来模拟人工焊接时的动作顺序,实现了焊接自动化。为了保证焊接质量,我们设计了角板焊接座,用来安放夹具,实现分度转动、上下浮动、卸料等功能。从而较好地解决了半自动角板焊接夹具与凸焊机的接口,最大化地利用了原有的设备。

系统硬件设计

1、系统组成

系统的组成以及运行流程。

2、角板焊接座

角板焊接座的作用是加载并转动工件,提供一个浮动平台,由伺服电机通过焊接座的齿轮副来控制转动角度。焊接座通过弹簧、导套和导柱能上下浮动,在转动时脱开内电极,焊接时压紧内电极,从而避免夹具转动时的擦碰,能有效提高焊接质量。与焊接座配套使用的是在原有手工焊接夹具基础上改进的夹具,它的作用是固定机壳和角板的相对位置。在焊接座上,我们采用带磁钢的吸盘来吸住焊接夹具,代替人工的手压动作,以保证焊接时夹具不致脱落,避免角板轴向尺寸偏差。为了卸料的需要,我们还在焊接座上安装了卸料机构,它通过两个气缸联接一个卸料环推动焊接夹具脱离带有磁钢的吸盘,完成卸料。

3、伺服系统

伺服电机具有转矩大、精度高、可反馈的特点,可根据脉冲数来控制转动角度和转速。我们选用了上海开通数控有限公司的110HM-8M04030-F 伺服电机,它体积紧凑,转矩达到4N.m。

交流伺服驱动系统是控制伺服电机导致元件受损没法正常工作的装置,我们选用与电机相匹配的KT270全数字交流驱动系统。它采用DSP(数字信号处理器)芯片,加快了数据采集和处理速度,使电机运行性能良好。同时,它能够直接在驱动器面板上设置参数、调试、监视系统状态,外观简洁,结构紧凑。

单轴数控系统KT700B在整个系统中相当于PLC的功能。它具有输入输出功能,自带液晶屏和键盘,可以直接编程控制和监控。通过它进行编程模拟人工操作步骤,可控制半自动角板焊接夹具。

4、电气系统和气动系统

主要用来控制输入和输出讯号,与凸焊机接口联接控制执行机构运行位置。

系统软件设计

1、系统参数设置

(1)交流伺服驱动器的设置

设置显示状态为监视运行状态;设置控制模式为位置控制模式,以控制伺服电机输出轴的位置;为了使转动更加平稳,设置适当的加减速时间;设置保护限制,比如最高转速、最高转矩等,以避免异常情况出现导致系统受损;建立工艺文件记录报警参数,及时了解系统的故障模式,采取应对措施。

(2)单轴控制器的设置

根据系统的试运行状况,调整各参数,使其运行稳定;设定系统参数,定义编程用常量、参考点;设置电子齿轮比,通过设置可以将夹具实际转动与脉冲数建立相应关系,便于控制;设定系统极值,确保系统稳定。

2、程序编写

程序编写是基于单轴控制器提供的数控指令编写的。指令采用顺序排列,根据人工操作时的顺序,编写程序。用SET指令接受输出信号,用WAT指令接受输入信号。SPEED指令控制速度,POS指令控制位置与角度。此外,还可以采用CALL 调用指令,循环执行相似的命令。

试运行发现的问题及解决方案

系统组建好后,进行试生产。运行过程符合设计要求,并按照人工焊接的顺序执行,定位准确。同时,系统可根据实际生产要求,调整运行速度,满足生产节拍的要求。但在实际的操作中发现:夹具与焊接座的制造以及装配质量对系统的稳定可靠运行影响很大。因此,我们对夹具进行了优化,并在装配时进行适当的调整。

起初,夹具易被压翘头,导致焊接后产品尺寸偏差大。我们在凸焊机上增加了预压装置,在焊接前先将焊接座压实,同时增加了护套以提高焊接座的刚度。然而,运行一段时间后发现,工件难以脱离夹具。于是,我们重新修整夹具,调整凸焊机上电极的位置,使焊接时工件受力均匀,不会使工件偏移卡死夹具导致难以脱出。同时,调整卸料气缸的压力以及卸料环与焊接座的间隙,使气缸顶出时更加顺畅。卸料气缸在卸料时,弹力很大,容易造成夹具弹出时使操作者受伤,同时损坏夹具。我们实验机将以设定好的步骤进行拉伸实验(加装引申计的在软件提示摘除后在工作台上设置了缓冲板,夹具在弹出后,先接触缓冲板减速,提高了系统的安全性。

经过一段时间的试运行,角板焊接夹具系统能够按照预定要求,完成整个工作任务。生产出的产品质量符合设计要求,并且避免了人为因素的干扰,降低了操作者的劳动强度。在焊接夹具工作时,操作者可以腾出手进行下一个工件的装配,提高了生产效率。结合伺服系统的应用,将机电一体化技术应用到实际生产中,能够给我们带来更多的便利,创造更大的经济效益。(end)

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