電動(dòng)伺服焊鉗應(yīng)用

王林

摘 要：在汽車焊接領(lǐng)域，現(xiàn)如今比較常用的焊鉗系統(tǒng)有氣伺服和電伺服兩種。電伺服焊鉗系統(tǒng)它采用電缸驅(qū)動(dòng)在結(jié)構(gòu)上省去了氣伺服焊鉗的平衡系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，在位置控制方面它更加精準(zhǔn)不容易報(bào)位置錯(cuò)誤，對(duì)外部環(huán)境要求不高;同時(shí)，電伺服焊鉗的焊點(diǎn)質(zhì)量、焊接飛濺率、設(shè)備故障率也明顯優(yōu)于氣伺服焊鉗。本文將從整個(gè)系統(tǒng)組成、工作原理及系統(tǒng)配置等進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：焊接;電伺服;控制

一、電動(dòng)伺服焊鉗的組成及工作原理

1.1電動(dòng)伺服焊鉗的組成

圖一是電動(dòng)伺服焊鉗的組成，各部分主要作用如下：

1、電缸：

電缸是電伺服焊鉗的動(dòng)力元件，由一個(gè)SEW電機(jī)和一個(gè)絲桿螺母副組成，電機(jī)與絲杠靠齒型帶傳動(dòng)，電機(jī)靠編碼器檢測(cè)位置，焊鉗根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要，在機(jī)器人軌跡編寫時(shí)將焊鉗開口打到預(yù)定位置，電機(jī)編碼器會(huì)檢測(cè)到實(shí)際位置并記錄，它屬于機(jī)器人的一個(gè)軸，由機(jī)器人電柜中的KPP提供動(dòng)力

2、電極臂：

動(dòng)靜電極臂在電伺服焊鉗中屬于執(zhí)行元件，通過(guò)電缸傳遞動(dòng)力，通過(guò)焊接變壓器傳遞電流，從而實(shí)現(xiàn)焊接，在整個(gè)焊接過(guò)程中電極臂承載著傳遞焊接壓力和焊接電流的作用，電極臂的材質(zhì)采用的是鋁材表面鍍銅，這種選材方式不但實(shí)現(xiàn)了工藝要求還節(jié)約了成本

3、變壓器：

焊接變壓器在電伺服焊鉗焊接過(guò)程中提供合適的焊接電流，它通過(guò)博士控制器對(duì)其進(jìn)行控制，在汽車制造過(guò)程中為了滿足質(zhì)量要求每個(gè)焊點(diǎn)都有不一樣的參數(shù)，在焊點(diǎn)程序編寫時(shí)采用焊接索引號(hào)進(jìn)行區(qū)分，每個(gè)焊點(diǎn)都有一個(gè)焊接索引號(hào)，博士將焊接參數(shù)傳遞給變壓器，變壓器根據(jù)博世要求輸出不同的焊接電流從而實(shí)現(xiàn)焊接。

4、焊鉗鉗體組件

焊鉗鉗體主要作用是用于安裝焊鉗各個(gè)元器件，焊鉗鉗體不但要能滿足安裝要求還要能夠承受焊接時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力，它由安裝法蘭和各個(gè)基礎(chǔ)組件組成，鉗體設(shè)計(jì)比較精密，需要保證各個(gè)部件的互換性，在其中一個(gè)元器件損壞后，用相同備件就能將其更換并能滿足精度要求。

結(jié)論：電伺服焊鉗與氣伺服焊鉗相比在結(jié)構(gòu)上比氣伺服簡(jiǎn)單，它由機(jī)器人直接控制，電極帽損耗后可以通過(guò)自身測(cè)量檢測(cè)到損耗值，焊接過(guò)程中可以通過(guò)機(jī)器人軌跡補(bǔ)償讓靜電極桿始終可以和工件相貼，省去了氣動(dòng)伺服焊鉗的平衡系統(tǒng)，減少了平衡系統(tǒng)故障。

二、電動(dòng)伺服焊鉗的優(yōu)缺點(diǎn)

電伺服焊鉗為了滿足不同工藝要求，焊鉗有X-100、X-120、C-50、X-45、C-500、C-8000這幾種鉗型，電伺服焊鉗具有以下特點(diǎn)：

1、它由機(jī)器人直接控制，在電極帽損耗后可以通過(guò)自身測(cè)量檢測(cè)到損耗值，焊接過(guò)程中可以通過(guò)機(jī)器人軌跡補(bǔ)償讓靜電極臂始終可以和工件相貼，省去了氣動(dòng)伺服焊鉗的平衡系統(tǒng)，減少了平衡系統(tǒng)故障;

2、電伺服焊鉗在調(diào)試階段需要對(duì)壓力進(jìn)行標(biāo)定，在使用過(guò)程中輸出壓力相對(duì)比較穩(wěn)定，不受氣壓等外部因素影響

3、電伺服焊鉗使用電機(jī)是全封閉電機(jī)，絲桿螺母副免潤(rùn)滑，對(duì)外部環(huán)境要求不高

5、電伺服焊鉗與機(jī)器人屬于硬線連接，不屬于網(wǎng)絡(luò)配置，在使用過(guò)程中比較穩(wěn)定，出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障的可能性比較小

6、相對(duì)于氣動(dòng)伺服焊鉗，電伺服焊鉗故障率低，設(shè)備運(yùn)行相對(duì)比較穩(wěn)定，尤其是在長(zhǎng)時(shí)間停產(chǎn)復(fù)工后基本上無(wú)故障出現(xiàn)

三、電伺服系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用

1、在位置控制方面，電伺服焊鉗可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要調(diào)整焊鉗開口距離，實(shí)現(xiàn)了開口可調(diào)，在狹小空間焊接時(shí)，克服了常規(guī)氣動(dòng)焊鉗開口不可調(diào)節(jié)的困難，電伺服焊鉗相當(dāng)于機(jī)器人七軸，靠編碼器檢測(cè)位置，所以我們可以將開口調(diào)至現(xiàn)場(chǎng)需求的任意位置，而且在調(diào)節(jié)過(guò)程中不需要對(duì)開口距離進(jìn)行設(shè)置，將E1軸打到需要的位置保存軌跡即可。

2、在壓力控制方面，電伺服焊鉗靠電機(jī)提供壓力不受氣壓等因素影響，它是在電極桿夾緊之后通過(guò)編碼器位置的變化來(lái)檢測(cè)焊接壓力的，壓力的準(zhǔn)確與否和調(diào)試時(shí)的壓力標(biāo)定有關(guān)系

3、在節(jié)拍方面，電伺服焊鉗可以實(shí)現(xiàn)銑削和機(jī)器人抓件時(shí)的同步，這樣焊鉗在銑削之后就可以開始焊接，不需要再等待機(jī)器人抓件時(shí)間，可以顯著提高整個(gè)生產(chǎn)線的節(jié)拍

4、在焊接質(zhì)量方便電伺服焊鉗也有非常不錯(cuò)的表現(xiàn)，尤其在門蓋區(qū)域薄板焊接焊點(diǎn)質(zhì)量非常好，這得益于電伺服焊鉗靜電極臂非常好的軌跡補(bǔ)償和焊接前的速度、加速度控制

四、電伺服焊鉗workvisal配置

（一）焊鉗電機(jī)文件導(dǎo)入

1、在進(jìn)行workvisal配置前需要手動(dòng)導(dǎo)入電機(jī)GSD文件

2、現(xiàn)場(chǎng)看電機(jī)名牌，根據(jù)名牌號(hào)選擇電機(jī)GSD文件加載電機(jī)之后進(jìn)行耦合即可;

3、選擇機(jī)器人面板E1軸，手動(dòng)操作電機(jī)能夠動(dòng)作說(shuō)明電伺服焊鉗電機(jī)已經(jīng)耦合配置完成

（二）握手信號(hào)配置

1、電伺服焊鉗電缸配置完成后，要實(shí)現(xiàn)焊接需進(jìn)行握手信號(hào)配置

2、博世參數(shù)索引號(hào)寫好之后，在機(jī)器人面板中進(jìn)行編程，在程序編輯握手信號(hào)需要填寫91，

3、workvisal配置當(dāng)中握手信號(hào)也需要寫91這樣才能實(shí)現(xiàn)博世和電機(jī)的通訊，完成一次焊接任務(wù)，這兩個(gè)數(shù)值不一樣不能實(shí)現(xiàn)焊接

五、電伺服焊鉗故障分析與處理

電伺服焊鉗在使用過(guò)程中總體比較穩(wěn)定，使用至今出現(xiàn)了一些機(jī)械故障：

1、焊點(diǎn)不正常

（1）檢查電極桿是否存在問(wèn)題;

（2）檢查電極臂是否存在問(wèn)題;

（3）檢查電極帽磨損情況;

2、驅(qū)動(dòng)電機(jī)不工作

（1）位移傳感器損壞;

（2）控制電纜損壞;

（3）電機(jī)過(guò)熱;

3、焊接電流太低

（1）焊點(diǎn)互相離得太近;

（2）工件表面很臟;

（3）電極帽磨損太厲害;

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