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,也有非三等分分布的(如下图)。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www.cechina.cn,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。
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
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www.cechina.cn,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控制工程网版权所有,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CONTROL ENGINEERING China版权所有,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,可以直接在线编程控制和在线监控。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www.cechina.cn,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