電伺服焊槍電極桿磨損可視化監(jiān)控技術方案

李林 劉永均 何軍

摘要：伴隨汽車工業(yè)飛速發(fā)展，工業(yè)機器人廣泛應用于自動化生產(chǎn)，點焊技術在白車身廣泛應用，一方面保證板件與板件連接可靠性，另一方面也保證白車身框架穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的氣動、氣伺服等焊槍在點焊領域發(fā)揮可謂“淋漓盡致”，但隨著電伺服焊槍新技術投入工業(yè)領域，氣動、氣伺服控制精度低、故障率高、投入維護成本高等弊端日益明顯，經(jīng)過長期與電伺服焊槍“打交道”，發(fā)現(xiàn)用常規(guī)手段很難有效管控電極桿磨損，相繼停臺頻繁發(fā)生，通過大量的實驗及可視化監(jiān)控改進，有效地解決該問題，本文由此展開。

關鍵詞：電伺服焊槍;電極桿磨損;可視化監(jiān)控

1.電伺服焊槍工作原理及電極桿磨損原理

1.1電伺服焊槍工作原理

電伺服焊槍工作原理和大多數(shù)氣、氣伺服焊槍工作原理基本相同，都有焊槍返回、焊槍閉合以及加壓焊接的過程，不同的是電伺服焊槍采用伺服電機進行驅動以實現(xiàn)鉗臂開合，在焊槍開合切換過程中，電機編碼器始終反饋實時位置，電伺服焊槍電機往往是通過機器人側進行配置的，例如KUKA機器人外部軸E1等，具有操作簡單的優(yōu)點。

1.2電極桿磨損原理及存在的問題

電伺服焊投入運行時，通常會進行零點、壓力等參數(shù)標定，電極桿磨損原理也是基于此，即以相同的作用力、相同的姿態(tài)等參數(shù)進行測量，測量后將當前測量值進行有效保存，當再次執(zhí)行標準化裝帽過程時，系統(tǒng)會精確的捕捉到電極帽與電極桿之間的變化量，該變化量即為電極帽的下沉值，通過下沉值的變化，我們可以初略判斷電極桿是否磨損。

通過長期的研究和生產(chǎn)實際應用，我們發(fā)現(xiàn)以電極帽的下沉值來判斷電極桿磨損往往是存在較大差異的。一方面來自不規(guī)范操作，例如電極桿確實磨損后，多次執(zhí)行復位操作后，系統(tǒng)仍接受復位后數(shù)值，從而將錯誤的數(shù)值帶入內(nèi)部計算之中;另一方面來自系統(tǒng)管理漏洞，例如只做了單次下沉不超過1mm，最大不超過3mm的規(guī)定，缺少直觀的趨勢預警等情況

2.可視化管理

2.1可視化背景

在日常的生產(chǎn)中，很難通過下沉值來判斷電極桿是否達到更換標準，因此在停線停產(chǎn)期間大規(guī)模的排查和維護是一種手段，但這種方式耗時耗力、進度慢、可行性差。

2.2可視化方案

上位機進行模塊化編程，將機器人數(shù)據(jù)進行有效處理，消除多次復位無法監(jiān)控漏洞，通過畫面編程，加入圖形元素，區(qū)間預警顯示。

2.3可視化方案實施流程簡析

1）下沉值傳遞：下沉量值一般有3種狀態(tài)：正值、負值和0，通過編程可解決負值和0的傳遞，但通常實數(shù)會占32位的長度，這對機器人的地址來說很不“富余”，如何縮短占位長成了關鍵，于是我們選用了“百位取整”方法，成功將機器人地址有32位縮減至9位。

2）上位機轉化：上位機需要對機器人所發(fā)出的信號進行轉化，經(jīng)過層層轉化成所需要的實數(shù)，同時將程序模塊化、可擴展化處理。

3）監(jiān)控畫面：生成電極桿圖像，對下沉值進行監(jiān)控，不同的顏色區(qū)分不同的范圍，同時對復位次數(shù)進行監(jiān)控，一旦復位次數(shù)過多將進行鎖定，停產(chǎn)后作為排查維護的主要對象。

3.總結

電極桿磨損可視化技術方案，是以生產(chǎn)中實際問題為導向，通過結構化編程形成可視化管理，消除維護復位無法監(jiān)控漏洞，同時磨損變化量劃分不同的區(qū)間，有效的解決電極桿磨損管理難題。

參考文獻

[1]本文圖片部分來源KUKA工業(yè)機器人 – 工業(yè)機器人自動化解決方案 | KUKA AG

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