有关油箱焊接平台控制系统的设计与研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第2期(总第189期)机械工程与自动化No．2MECHANICALENGINEERING＆AUTOMATIONApr．2015年O4月文章编号：1672～6413(2015)02—0163—02油箱焊接平台控制系统的设计与研究吴焱明，年夫来，赵松丽，吴天星，朱家诚(合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥230009)摘要：针对手工扶持焊接劳动强度高、焊接质量差的现状，开发了一个自动焊接平台。采用基于PLC的控制系统，对油箱的焊接进行自动控制，实现连续循环加工，最终使焊接平稳、焊缝规则

2、。在直线焊接时，伺服电机处于力矩模式，实现与焊机焊极的线速度匹配；在圆弧焊接时，通过三轴联动实现圆弧过渡；并且可以通过触摸屏设定油箱焊接焊缝的长度、宽度和过渡圆弧半径等参数，以满足不同油箱的焊接要求。关键词：油箱焊接平台；控制系统；PLC；伺服电机中图分类号：TP273：TG457．5文献标识码：A0引言PLC的输入主要包括按钮、接近开关、伺服驱动金属油箱为薄壁容器，由于其密封性要求很高，为器信号、焊机脚踏开关信号等17个输入信号；输出主提高焊接加工效率，工业生产中经常使用电阻缝焊[1]。要包括伺服电机的脉冲和方向控制、

3、焊机焊极的升降、传统的油箱焊接基本都是通过工人手工扶持油箱，让动力开关、指示灯、报警器、伺服启动控制、X轴电机油箱在支撑上，随着焊机焊极运动，其劳动强度大，加模式切换等13个信号。综合考虑输入输出点数、性能工效率低，且焊缝的质量完全是依靠操作工人的经验，要求和成本，PLC最终选用了欧姆龙的CP1H—X40D。导致焊缝误差很大，翻边后油箱的密封性较差。PLC的可靠性高，适用于工业加工环境口；而伺服电机具有反馈装置，可以实现精确加工。为此，本文开发了一个由PLC控制的自动焊接平台，以实现高精度和高效率111O的油箱焊接。1自

4、动焊接平台结构及原理9自动焊接平台主要包括横向(X轴)进给系统、纵向(y轴)进给系统、旋转(C轴)进给系统和油箱夹具等，如图1所示。横向、纵向进给系统都由伺服电机、8联轴器、滚珠丝杠、导轨及3个接近开关组成；转动进7给系统由伺服电机、减速器、回转支承及一个接近开关l—x轴电机；2一X轴联轴器；3一X轴丝杠；4～y轴电机；组成。纵向进给系统安装固定在横向进给系统之上，5一Y轴联轴器；6一y轴丝杠；7一缝焊机；8一回转支承；旋转进给系统安装固定在纵向进给系统之上，油箱夹9一C轴减速器；10一油箱；11一C轴电机具安装固定在转

5、动进给系统的回转支承上面。具体进图1自动焊接平台机械结构简图给速度和进给量由PLC程序和焊机焊接频率确定。焊接平台的接近开关分别为原点开关、负极限开关和正极限开关，极限开关用于限定电机的移动位置，以免电机超出安全位置；原点开关用来确定系统的加工坐标原点。囤2控制系统结构框图2控制系统硬件设计控制系统以PLC为中心，采用触摸屏与PLC双控制系统的硬件主要包括PLC、触摸屏和伺服电向通信，通过触摸屏可以修改油箱预焊接焊缝的长度、机等，如图2所示。伺服电机的机电时间常数小、线性宽度和过渡圆弧半径等尺寸，以适应不同尺寸油箱的度高

6、，还可以通过编码器实现反馈，形成(半)闭环控加工，相应的参数会在触摸屏上显示出来；PLC通制L3，这样就可以精确控制油箱的运动位置实现油箱过伺服驱动器，控制伺服电机实现相应的运动，伺服驱的定位和加工。收稿日期：2014—05—19；修订日期：2o14—12—17作者简介：吴焱明(1968一)，男，安徽太湖人，副教授，工学博士，主要研究方向：智能控制，数字化设计与制造等。学兔兔www.xuetutu.com·164·机械工程与自动化2015年第2期动器接收编码器的反馈信号，并把伺服电机运行状态样工件就到达图4(b)所示的位

7、置，这时M点坐标就等信息传给PLC，PLC再根据这些信号发出对应的为(Xw，yw)，此时焊接平台中心(]l的坐标为(X，)：指令控制电机以实现相应的动作。当该装置在运行中出现紧急情况时可以通过急停按钮切断整个系统的电{YYb．＼===W+‘㈩“源，以确保安全。然后开始第一部分直线段的焊接。3控制系统软件设计通过对油箱加工要求和加工工序的分析，软件系统设计有手动调整、自动加工、型号选择、参数设置、报警查询等5个功能模块【s]。I‘l、5个功能模块的核心是手动调整和自动加工。、～⋯．⋯⋯，，。(、、__⋯一，、(1)“手动调

8、整”模式主要用于检修和微调，其中．iIf有横向、纵向和平台回转手调，可通过触摸屏上的按钮(a)原点位置(b)焊接起点位置一一一一一、＼，实现相应的操作。如通过界面上的“快进”或“快退”按，＼钮实现各方向的快速动作，还可以修改移动速度、显示移动量等。／、、：0t：(2)“自动加工”模式用于油箱的自动焊接。该系j＼统的焊