微小导电滑环引线的自动焊接装置驱动系统的设计与控制

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1、务l匐№微小导电滑环引线的自动焊接装置驱动系统的设计与控制Thedesignandcontroloftheautomaticweldingequipmentdrivesystemtothetinyconductiveringandleadwire许宏，杨海龙，沈佳丽，王凌XUHong，、rANGHai．1ong，SHENJia一¨'VVANGLing(中国计量学院，杭州310018)摘要：步进电机是一种控制精度极高的电机，在工业上有着广泛的应用。本文简要介绍了步进电机的工作原理和控制方法，利用可编程控制器(PLO)控制单轴

2、步进电机，驱动滚珠丝杠滑台，实现将导线焊接到微小导电滑环上的自动焊锡过程。同时给出了整个控制系统的硬件，软件以及电气控制柜的设计方法。实验结果表明，该设计简单有效、运行稳定可靠、抗干扰能力强，能够实现高精度的自动焊锡过程。关键词：可编程控制器；步进电机；微小导电滑环；自动焊锡中图分类号：TM921文献标识码：B文章编号：1009-0184(2013)11(上)-o115-02Doi：10．3969／J．issn．1009-0134．2013．11(1--)．330引言正反转、启保停等控制，驱动滚珠丝杠滑台，带导电滑环又称集

3、电环，或称旋转关节，是实动焊枪和送丝器做往复运动，实现自动焊锡的过现两个相对转动机构的图像、数据信号及动力传程，满足上述工艺要求。递的精密输电装置。导电滑环特别适合应用于无1系统结构限制的连续旋转，同时又需要从固定位置到旋转自动焊接系统结构图如图1所示。位置传送功率或数据的场所，广泛应用于安防、工厂自动化、电力、金融、仪表、航空、军事、24V电源—运输、建筑等各行业的机电设备。PLC焊锡平台铜环和导线的焊接操作是导电滑环生产的关上位机k—键工艺。该工艺目前国内企业全部采用手工锡图I自动焊接系统结构图焊，即利用电烙铁和焊丝由

4、工人手工焊接完成。然而，导线和铜环的锡焊工艺自动化却存在一定系统主要包括24V电源、PLC、步进电机及其的难度。导电滑环的铜环不仅尺寸小，厚度薄驱动器、滚珠丝杠滑台等部分构成。该系统设计(例如，典型铜环的外环直径小于6mm，内环直以三菱FX2N系列可编程逻辑控制器为控制核心，径不到4舢n，厚度0．8ram)，而且焊接要求高(焊采用57步进电机作为执行元件。同时采用三个接牢固度要求高，焊点尺寸要求严格，导线焊接控制按钮开关，分别控制系统的启动、停止及脱之后铜环上下面绝缘性能不变)。这些工艺特点机。PLC的输出直接控制步进电机

5、的各个绕组，实都使得目前的大部分自动焊接设备无法应用于导现了电路的简单化，使得控制更加灵活，易于操电滑环锡焊工艺当中，市面上少数能够满足上述作及后期维护。要求自动焊接设备造价非常昂贵。因此，国内导系统的工作过程如下：24V电源为PLC和步进电滑环生产企业一律使用人工锡焊方式。电机供电，上位机编好程序后给系统上电，由PLC本文中的自动焊接系统主要是针对上述的微发出脉冲信号和方向信号控制步进电机驱动器，小导电滑环引线的自动焊接过程。文中笔者采用驱动步进电机的正反转。初始状态时滑台处在原三菱的FX2N系~IJPLC为例，实现步进

6、电动机的点位置，当启动按钮按下后，电机正转，滑台向收稿日期：2013-07-03基金项目：浙江省自然科学基金重点项目(Z106853)作者简介：许宏(1966一)，男，副研究员，博士，研究方向为机器人技术、机电一体化技术和流体动力控制技术。第35卷第11期2013—11(上)[11511訇似前行进20mm，然后PLC给出命令，通过继电器控整到原点位置，因此我们设置了自动加工和手制送丝器送焊锡丝1S，之后滑台后退，碰到限位动调整的按钮，并在系统中安装了急停开关以及开关(原点)后停止。5s后滑台继续前行，重复两个限位开关，其中

7、一个作为初始状态的原点位以上动作，直至停止按钮按下。置，以确保整个系统的安全。系统工作的状态转移图如图3所示。2驱动系统设计2．1硬件设计自动焊接系统的电气连接图如图2所示。电机正转绿灯亮停ls送丝电机反转反转信号图2自焊接系统电气连接图停止2S整个系统为典型的开关量时序控制系统。综合考虑到系统的控制要求和I／O分配点数，我们选择了三菱FX2N．20MT作为控制核心，其主要参数图3状态转移图为：晶体管输出，可输出高速脉冲，能够实现对3实验研究步进电机的驱动；12输入，8输出，满足I／O分配。考虑到系统所带负载只有1Kg左右

8、，且控制精度要为了集成统一管理、增加安全防护以及提高求控制在0．2mm内，我们采用57BYGH56304B两相电气性能，我们制作了电气控制柜，并将所有控制四拍步进电机作为执行元件，扭矩为1．2NM，最元件固定安装其中。电气柜可以方便我们实验的操大驱动电流为3A；滚珠丝杠滑台型号采用1605，作，使其安全