气动点焊伺服焊枪实验平台及故障模式研究

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1、·机械制造·苏国强，等·气动点焊伺服焊枪实验平台及故障模式研究气动点焊伺服焊枪实验平台及故障模式研究苏国强，李小宁，滕燕(南京理工大学机械工程学院，江苏南京210094)摘要：为了对某新型气动点焊伺服焊枪系统进行故障诊断研究，设计了与其功能相似的模拟实验平台。通过对不同故障点位和元器件失效设置的实验模拟，观测系统运行，分析系统潜在的故障模式以及快速处理对策。最后通过建立故障树的形式，对气动点焊伺服焊枪的主要故障模式进行了研究分析。关键词：气动点焊伺服焊枪；故障模式；故障树分析中图分类号：TG43文献标志码：A文章编号：1

2、671-5276(2012)02-0037-04ResearchonExperimentPlatformandFailureModeofPneumaticSpot-weldingServeGunsuGuo．qiang，LIXiao—ning。TENGYan(SchoolofMechanicalEngineering，NanjingUniversityofScienceandTechnology，Nanjing210094，China)Abstract：Inordertostudythefailuremodeofthepn

3、eumaticservospot-weldinggunsystem，theexperimentplatformisdesigned．Bythesimulationofexperimentalplatform，theanswerstothemainfailuremodesarefoundout．Finally，thispaperdescribesthemainfailuremodeofthepneumaticservospotweldinggunsystem，andilustratesthebuildingfaulttre

4、eprocess．Keywords：pneumaticspot·weldingservogun；failuremode；fauntreeanalysis线形式实现，焊枪的控制器是总线通信的最底层——“IN—0前言TERBUS远程总线设备终端”。气动点焊伺服焊枪控制系统如图1所示，主要硬件组成部件为伺服阀、比例压力阀、传统气动点焊焊枪是目前汽车车身焊装的主要设备，但集成气缸(内部集成位置传感器、压力传感器、排气阀、截存在诸多缺点，例如：焊接循环周期过长，生产效率难以突破，止阀)、紧急停止阀(E—Stop阀)、平衡气缸以及控

5、制器组不能适应多车系、不同板材厚度、不同金属材质的焊接等。成。比例压力阀是用于控制平衡气缸；伺服阀控制集成气气动点焊伺服焊枪具有电极力可变可控、焊接周期短以缸，实现焊枪电极运动以及伺服焊接力。及电极与焊件之间软接触等优点，在现代汽车制造工业中应位置传感器用越来越多，将逐步取代传统气动点焊焊枪。但气动点焊伺服焊枪系统设计复杂，各阀体与控制器为集成一体式，这对其维护和故障分析及排除带来了不便。南京某汽车生产商新建的汽车生产线，大约采用了200多台新型气动点焊伺服焊枪，如此大规模的应用，若其中一台焊枪出现故障，将直接影响焊接的

6、生产节拍和流程，从而造成严重的经济损失。因此，进行迅速排查和及时处理工作过程中出现的故障将尤为重要。目前国内外对新型焊枪的研究较少，缺乏相关故障排查处理的技术资料，因此对气动点焊伺服焊枪进行故障模式和故障快速处理技术的研究，对于保证汽车高效、高品质生紧急停止闷比例压力阀产至关重要，有着重要的应用价值和研究意义。图1气动点焊伺服焊枪控制示意图1气动点焊伺服焊枪2气动点焊伺服焊枪模拟实验平台新型气动点焊伺服焊枪集气动伺服元件、管路通道、控制器于一体，包括焊枪电极运动伺服控制系统和焊枪平衡控制系统；焊枪的运动及参数均由机器人控

7、制器(或者2．1模拟实验平台电气控制回路上位机PLC)控制和设置。两者通信通过Interbus—S总为Tx,t~气动点焊伺服焊枪的故障模式进行研究，搭作者简介：苏国强(1986～)，男，山东泰安人，硕士硕究生，研究方向为气动技术及机电一体化。MachineBuilding口Automation，apt2012，41(2)：37～4D，6J·37··机械制造·苏国强，等·气动点焊伺服焊枪实验平台及故障模式研究建了一个离线的、功能相似的模拟实验平台，通过对不同故障点位和元器件失效设置，观测系统运行，分析系统潜在的故障模式以及

8、快速处理对策。模拟实验平台的电气控制回路如图2所示；模拟平台采用比例流量阀代替实际伺服阀(实际伺服阀为三位三通中位封闭型)，信号检测主要为气缸两腔压力和活塞位移，经A／D转换后反馈至计算机。图4系统控制界面实验时，通过“手动／自动模式选择”按键选择运行模式，实现手动运行或系统自动模拟焊接。图5为所有元器件在正常工况时