一种机器人中频电阻焊接控制柜的制作方法

本发明涉及一种机器人中频电阻焊接控制柜。

背景技术：

随着我国加入WTO，我国经济的发展和国际正在接轨，国内竞争和国际竞争的界限将越来越模糊，改造过去的生产方式和管理模式已迫在眉睫。在焊接领域也是如此，采用自动化焊接提高生产率和产品质量已是大势所趋。在大型企业是这样，对中小型企业也是如此。采用机器人进行焊接作业可以极大地提高生产效益和经济效率；另一方面，机器人的移位速度快，可达3m/s，甚至更快。因此，一般而言，采用机器人焊接比同样用人工焊接效率可提高2～4倍，焊接质量优良且稳定。点焊机器人的焊接装备，需要采用了一体化焊钳，焊接变压器装在焊钳后面，所以变压器必须尽量小型化。

技术实现要素：

本发明设计了一种机器人中频电阻焊接控制柜，其解决的技术问题现在市场上没有一款专门与机器人焊接配合使用的中频电阻焊接控制柜。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种机器人中频电阻焊接控制柜，其特征在于：控制柜内部设有焊接控制器（1）、1000HZ感应线圈（2）、主电源断路器（3）以及1000HZ监测器（4），焊接控制器（1）设有供焊枪焊接变压器主电源使用的焊接控制器主电源次级端（5），在控制柜柜内设有接地铜牌（6）；在控制柜正面柜门上设有报警指示灯（7）、主电源断路器旋转手柄（8）、RS232通讯端口（10）、一字槽带钥匙门锁（11）以及旋转手柄门锁（12），主电源断路器旋转手柄（8）控制主电源断路器（3）；在控制柜背面中间处设有线缆固定支架（15），控制柜背面位于线缆固定支架（15）下方设有焊接控制器散热盖（17），控制柜背面位于线缆固定支架（15）上方设有焊枪信号电缆插座（14）、线缆集成器（13）、外部引入24VDC电源过线孔（20）、安全回路急停信号过线孔（19）、备用锁紧过线孔（16）以及焊枪电源电缆锁紧过线圈（18）；在控制柜顶面还连接吊环（9），还包括修磨器，所述修磨器包括修磨轮（1a）、吸附轮（1c）、吸附风道（1d）、第一电机（1e）、第二电机（1f）以及第三电机（1g），第一电机（1e）驱动修磨轮（1a）转动，第二电机（1f）驱动焊枪的电极帽（1b）转动，第三电机（1g）驱动静电吸附轮（1c）转动，修磨轮（1a）与电极帽（1b）在相互摩擦过程中将电极帽（1b）表面的氧化物和胶状杂质磨损成为颗粒，颗粒被修磨轮（1a）与电极帽（1b）摩擦处下方的静电吸附轮（1c）吸附，静电吸附轮（1c）下方还设有吸附风道（1d）将氧化物和胶状杂质的颗粒导出。

进一步，包括电阻变化测量装置，电阻变化测量装置的一端与修磨轮（1a）金属表面连接，电阻变化测量装置的一端与电极帽（1b）金属表面连接；当电阻变化测量装置之间的电阻值持续为一固定值R时，说明电极帽（1b）修磨完毕。。

进一步，主电源电缆通过主电源电缆锁紧过线圈（11）进入控制柜，将电缆外层护套剥开4分成L1、L2、L3以及PE四股导线，四股导线分别通过环形冷压线鼻套上V型绝缘套管，将主电源电缆L1、L2、L3导线分别接到主断路器上端端子上并压紧后装好绝缘端子罩；PE导线接到柜内顶部接地铜牌（6）上。

进一步，焊枪电源电缆一端连接焊枪，焊枪电源电缆另一端通过焊枪电源电缆锁紧过线圈（18）进入控制柜，焊枪电源电缆将外层护套剥开U、V以及PE三股导线，三股导线通过针式冷压线鼻压紧并套上V型绝缘套管，将焊枪电源电缆U1、V1导线接到焊接控制器主电源次级端（5）端子-X4端的U1、V1上并压紧，焊枪电源电缆PE线接到焊接控制器主电源次级端（5）端子-X4端的PE上并压紧。

进一步，1000HZ监测器（4）包括电流监测器；电流互感器；电流监测器和电流互感器构成一漏电保护单元；中间继电器，其在焊枪温度发生变化时起控制通断作用；X1端子，通过这个端子将控制器上的KSR、UIR信号连接到焊枪插座；XP端子，通过这个端子引出24VDC电源； F1断路器，其用于常规24V电源通断控制、F2断路器，其用于安全24V电源通断控制； V2端子，继电器发生动作及焊枪信号变化可以通过此端子传送到外部以及V1端子，从外部通过此端子接入24V电源。

该机器人中频电阻焊接控制柜具有以下有益效果：

（1）本发明机器人焊接控制柜，能很好的应用于机器人焊接，不仅能够对焊接质量进行监控，还有着稳定焊接工艺性能和功能的可扩展性、多种通讯方式，能够很好的应对各种电阻点焊机器人。

（2）本发明通过当使用焊接控制器进行修磨计数，同时使用特定的修磨器进行电极帽表面修磨，最后可使用热量补偿功能，保证焊点质量。

附图说明

图1：本发明机器人中频电阻焊接控制柜的主视图；

图2：本发明机器人中频电阻焊接控制柜的内部结构示意图；

图3：本发明机器人中频电阻焊接控制柜的后视图；

图4：本发明中修磨器的结构示意图。

附图标记说明：

1—焊接控制器；2—1000HZ感应线圈；3—主电源断路器；4—1000HZ监测器；5—焊接控制器主电源次级端；6—接地铜牌；7—报警指示灯；8—主电源断路器旋转手柄；9—吊环；10—RS232通讯端口；11—一字槽带钥匙门锁；12—旋转手柄门锁；13—线缆集成器；14—焊枪信号电缆插座；15—线缆固定支架；16—备用锁紧过线孔；17—焊接控制器散热盖；18—焊枪电源电缆锁紧过线圈；19—安全回路急停信号过线孔；20—外部引入24VDC电源过线孔；1a—修磨轮；1b—电极帽；1c—静电吸附轮；1d—吸附风道；1e—第一电机；1f—第二电机；1g—第三电机。

具体实施方式

下面结合图1至图4，对本发明做进一步说明：

如图1所示，一种机器人中频电阻焊接控制柜，控制柜内部设有焊接控制器1、1000HZ感应线圈2、主电源断路器3以及1000HZ监测器4，焊接控制器1设有供焊枪焊接变压器主电源使用的焊接控制器主电源次级端5，在控制柜柜内设有接地铜牌6；在控制柜正面柜门上设有报警指示灯7、主电源断路器旋转手柄8、RS232通讯端口10、一字槽带钥匙门锁11以及旋转手柄门锁12，主电源断路器旋转手柄8控制主电源断路器3；在控制柜背面中间处设有线缆固定支架15，控制柜背面位于线缆固定支架15下方设有焊接控制器散热盖17，控制柜背面位于线缆固定支架15上方设有焊枪信号电缆插座14、线缆集成器13、外部引入24VDC电源过线孔20、安全回路急停信号过线孔19、备用锁紧过线孔16以及焊枪电源电缆锁紧过线圈18；在控制柜顶面还连接吊环9。

主电源电缆通过主电源电缆锁紧过线圈11进入控制柜，将电缆外层护套剥开4分成L1、L2、L3以及PE四股导线，四股导线分别通过环形冷压线鼻套上V型绝缘套管，将主电源电缆L1、L2、L3导线分别接到主断路器上端端子上并压紧后装好绝缘端子罩；PE导线接到柜内顶部接地铜牌6上。

焊枪电源电缆一端连接焊枪，焊枪电源电缆另一端通过焊枪电源电缆锁紧过线圈10进入控制柜，焊枪电源电缆将外层护套剥开U、V以及PE三股导线，三股导线通过针式冷压线鼻压紧并套上V型绝缘套管，将焊枪电源电缆U1、V1导线接到焊接控制器主电源次级端5端子-X4端的U1、V1上并压紧，焊枪电源电缆PE线接到焊接控制器主电源次级端5端子-X4端的PE上并压紧。

1000HZ监测器4包括电流监测器；电流互感器；电流监测器和电流互感器构成一漏电保护单元；中间继电器，其在焊枪温度发生变化时起控制通断作用；X1端子，通过这个端子将控制器上的KSR、UIR信号连接到焊枪插座；XP端子，通过这个端子引出24VDC电源； F1断路器，其用于常规24V电源通断控制、F2断路器，其用于安全24V电源通断控制； V2端子，继电器发生动作及焊枪信号变化可以通过此端子传送到外部以及V1端子，从外部通过此端子接入24V电源。

控制柜技术参数说明：

控制器型号：PSI 63C0.777L1

电源要求：3P+PE （TN系统、TN系统）

输入电压：400 V −20% to 480 V +10% 50/60 Hz

输出电压：500V±3% 1000Hz±3%

最大热连续电流：110A

最大输出电流：800A

空载功率：110W±10%

应用环境温度：+5 ℃ ～ +45 ℃

控制柜漏电检测范围： 0 ～2000Hz范围内的0 ～300mA

焊接变压器应用范围：电阻焊、凸焊、混焊等等。

焊接控制柜主要特点：

1、UIR自适应功能，提供可视化的调节界面，焊接调试时，能根据组合的板材建立相应的恒功率样本曲线。

2、焊枪电极管理程序，拥有电极计数功能，能够实现电极修磨或者更换请求指示。

3、可扩展Profibus、Ethernet、Interbus、Devicenet 4种以上通讯方式。

本发明机器人中频电阻焊接控制柜的中焊接控制器焊接控制器控制方法如下：通过对合格焊点的分析，建立好样本曲线；在焊接过程中，每一毫秒都会对焊接的电流和电阻进行检测并反馈，通过焊接控制器1的分析并与样本曲线进行对比，自动对焊接电流和时间进行调整；根据能量守恒原则进行调整，当焊接时间延长被开启，焊接控制器1调节功能确保实际被焊接焊点的能量大于或等于样本焊点的能量；如果出现飞溅补偿时，在发现飞溅后，金属液体的损失将通过延长焊接时间来补偿；如果出现扰动补偿时，过程参数背离样本，引起了扰动，能被发现并通过电流和时间的改变来补偿，变化值取决于扰动的类型。

如图4所示，修磨器包括修磨轮1a、吸附轮1c、吸附风道1d、第一电机1e、第二电机1f以及第三电机1g，第一电机1e驱动修磨轮1a转动，第二电机1f驱动电极帽1b转动，第三电机1g驱动静电吸附轮1c转动，修磨轮1a与电极帽1b在相互摩擦过程中将电极帽1b表面的氧化物和胶状杂质磨损成为颗粒，颗粒被修磨轮1a与电极帽1b摩擦处下方的静电吸附轮1c吸附，静电吸附轮1c下方还设有吸附风道1d将氧化物和胶状杂质的颗粒导出。

此外，还包括电阻变化测量装置，电阻变化测量装置的一端与修磨轮1a金属表面连接，电阻变化测量装置的一端与电极帽1b金属表面连接；当电阻变化测量装置之间的电阻值持续为一固定值R时，说明电极帽1b修磨完毕。

修磨器控制方法如下：

修磨器工作之前，通过总线采集焊钳焊接次数相关信号发送至焊接控制器I/O板,再转换为机器代码与单片机内部设定程序进行数据对比；当焊钳焊接次数达到修磨计数的设定值时，焊接控制器会发出修磨请求，修磨设备会对电极进行修磨，避免同一电极帽一次性焊接点数过多影响焊接质量，这既可保证焊接质量同时可以避免不合格焊点遗漏。

启动修磨开关，使得修磨器开始工作对电极帽表面进行修磨。

修磨器对电极帽1b完成修磨之后，需要对电极帽1b进行热量补偿，热量补偿补充方式如下：热量补偿是在焊接程序设置时设定的，在电极帽修磨后自动启动；根据公式Q=I²Rt，Q为焊接热量值，I为焊接电流，R为电极的电阻值，t为焊接时间；进行热量计算，当电极的电阻R减小以后，要求焊接热量值Q不变，所以需要通过增加焊接电流I或是焊接时间t进行热量补偿。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。