工业机器人工作站系统集成 教学课件 ppt 作者 汪励 陈小艳 主 编 项目三 工业机器人点焊工作站系统集成 单元三工业机器人点焊工作站的系统设计PPT资料.ppt

1、（2）焊接电流的控制安装在焊接变压器一次侧的可控硅，除了用于控制电流的“通、断”以外，还可被用于控制一次输入电压的相位以及调整电流。除此以外，电流调整的方法还有更改焊接变压器的一次线卷的匝数（分支切换）的方法。但是由于此方法无法简单的实现自动切换（调整），因此除了特别要求的特殊焊机以外，一般都不常使用。2 2点焊控制器的种类点焊控制器的种类 点焊控制器的主要功能是完成点焊时的焊接参数输入，点焊程序控制，焊接电流控制、及焊接系统故障自诊断，并实现与机器人控制器的通讯联系。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电知识准备知识准备 （1）按供能方式分 按焊接变压器供能方式分，有交流式

2、工频焊机、大电容储能式焊机和逆变式焊机等。主电路如图3-20所示。a）交流式焊接电源 b）大容量电容储能式 a）交流式焊接电源 b）大容量电容储能式 图3-20 各种电阻焊机的主电路 工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电知识准备知识准备 目前产量最多、应用最广泛的是交流式焊接电源，其使用容易，价格便宜，但负载功率因数低，输入功率大，不适合超精密焊接。近年来逐渐发展了逆变式电阻焊机，成为今后发展的主流。（2）按通信方式分点焊控制器与机器人控制器的通讯方式主要有二种结构形式。1）中央结构型它将焊接控制部分作为一个模块与机器人本体控制部分共同安装在一个控制柜内，由主计算机统一管理

3、并为焊接模块提供数据，焊接过程控制由焊接模块完成。其优点是设备集成度高，便于统一管理。2）分散结构型 点焊控制器与机器人本体控制柜分开，二者通过应答通讯联系，机器人控制柜给出焊接信号后，其焊接过程由点焊控制器自行控制，焊接结束后给机器人发出结束信号，以便机器人控制柜控制机器人移动。这种结构优点是调试灵活，焊接系统可单独使用，但需要一定距离的通讯，集成度不如中央结构型高。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电知识准备知识准备 3 3点焊控制器的选择点焊控制器的选择（1）按焊接材料选择1）黑色金属工件的焊接 一般选用交流点焊机。因为交流点焊机是采用交流电放电焊接，特别适合电阻值较

4、大的材料，同时交流点焊机可通过运用单脉冲、多脉冲信号、周波、时间、电压、电流、程序各项控制方法，对被焊工件实施单点、双点连续、自动控制、人为控制焊接。适用于钨、钼、铁、镍、不锈钢等多种金属的片、棒、丝料的焊接。其优点是：综合效益较好性价比较高；焊接条件范围大；焊接回路小型轻量化；可以广泛点焊异种金属。其缺点是：受电网电压波动影响较大，即交流点焊机焊接电流会随电网电压波动而波动，从而影响焊接的一致性。交流点焊机焊接放电时间最短通常为1/2周波即0.01秒，不适合一些特殊合金材料的高标准焊接。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电知识准备知识准备 2）有色金属工件的焊接 一般选用

5、储能点焊机。因为储能点焊机是利用储能电容放电焊接，具有对电网冲击小、焊接电流集中、释放速度快、穿透力强、热影响区域小等特点。广泛适合于银、铜、铝、不锈钢等各类金属的片棒丝的焊接加工。电流输出更精确、稳定，效率更高；焊接热影响区更小；较交流点焊机更节约能耗；设备造价较高。储能点焊机焊接放电时间受储能量和焊接变压器影响，设备定型后，放电时间不可调整。储能点焊机的放电电容经过长期使用会自动衰减，需要更换。3）需要高精度高标准焊接的特殊合金材料可选择中频逆变点焊机。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电知识准备知识准备 （2）按焊机的技术参数选择 电源额定电压、电网频率、一次电流、焊

6、接电流、短路电流、连续焊接电流和额定功率。最大、最小及额定电极压力或顶锻压力、夹紧力。额定最大、最小臂伸和臂间开度。短路时的最大功率及最大允许功率，额定级数下的短路功率因数。冷却水及压缩空气耗量。适用的焊件材料、厚度或断面尺寸。额定负载持续率。焊机重量、焊机生产率、可靠性指标、寿命及噪声等。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电知识准备知识准备 二、电阻焊接控制装置二、电阻焊接控制装置IWC5-10136CIWC5-10136CIWC5-10136C电阻焊接控制装置为逆变式焊接电源，采用微电脑控制，具备高性能和高稳定性的特点，可以按照指定的直流电流进行定电流控制，具有步增机能

7、以及各种监控及异常检测机能。1 1IWC5IWC5焊接电源的技术参数焊接电源的技术参数额定电压及周波数额定电压3 AC380V、400V、415V、440V、480V15%焊接电源周波数50Hz/60Hz（自动切换）控制电源在控制器内部从焊接电源引出消耗功率约80VA（无动作时）冷却条件本体强制式空气冷却IGBT 单元水冷式，给水侧温度 30以下冷却水量5升/分以上冷却水压300kPa以下电阻率5000cm以上表3-10 IWC5-10136C电阻焊接控制装置技术参数工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电表3-10 IWC5-10136C电阻焊接控制装置技术参数（续）知识准备

8、知识准备 控制主电路IGBT集电极-发射极间电压 1200V集电极电流 400A适用焊接变压器逆变式直流变压器控制方式IGBT 采用桥式PWM逆变控制逆变周波数7001800Hz（从700、1000、1200、1500、1800Hz 中选择一种进行控制）焊接电流控制方式额定电流控制一次电流循环反馈方式控制设定精度 3或300A以内。重复精度 在焊接电源电压及负荷变动10以内时，2或300A以内，上升及下降周期除外。存储数据的保存数据保存电源超电容或锂电池（选配件）程序数据保存期限半永久监控数据保存期限电源切断后、保存15天以上，加装锂电池时保存10年异常历史数据保存期限电源切断后、保存15天以

9、上 加装锂电池时保存10年数据写擦次数闪存10万次控制范围一次电流控制范围50400A（根据使用率的情况有限制）二次电流控制范围2.025.5kA焊接变压器卷数比4.0200.0加圧力控制范围100800kPa（使用加压力控制选配件时）使用率400A 10%以下工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电知识准备知识准备 2 2IWC5IWC5焊接电源的优点焊接电源的优点IWC5-10136C电阻焊接装置的主回路结构和焊机电流波形如图3-21所示。图3-21 主回路结构图以及焊接电流波形 直流逆变式电阻焊接装置与传统的交流工频电阻焊机相比具有以下突出优势。1）直流焊接 逆变式焊机一

10、般采用1kHz左右逆变中频电源，经变压器次级整流，可提供连续的直流焊接电流，电流单方向加热工件，热效率提高；无输出感抗影响，大大提高焊接质量。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电知识准备知识准备 2）焊接变压器小型化 焊接变压器的铁芯截面积与输入交流频率成反比，故中频输入可减小变压器铁芯截面积，减小了变压器的体积和重量。尤其适合点焊机器人的配套需要，焊机轻量化，减小机器人的驱动功率，提高性价比。3）电流控制相应速度提高 1kHz左右频率电流控制响应速度为1ms，比工频电阻焊机响应速度提高20倍，从而可以方便地实现焊接电流实时控制，形成多种焊接电流波形，适合各种焊接工艺需要，

11、飞溅减少，电极寿命提高，焊点质量稳定。4）三相电源输入，三相负载平衡，功率因数高，输入功率减少，节能效果好。由于逆变式电阻焊接控制装置的优越性能，在用普通工频焊机焊接难度加大甚至焊接质量无法保证的场合，如焊接铝合金、钛合金、镁合金等导热性好的金属焊接，异种金属材料焊接，高强度钢板焊接，多层板、厚钢板焊接中独具优势。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电知识准备知识准备 3 3焊接过程焊接过程点焊的焊接过程一般由四个基本阶段构成一个循环。1）预压阶段 电极下降到电流接通阶段，确保电极压紧工件，使工件间有适当压力。2）焊接时间 焊接电流通过工件，产热形成熔核。3）维持时间 切断焊

12、接电流，电极压力继续维持至熔核凝固到足够强度。4）休止时间 电极开始提起到电极再次开始下降，开始下一个焊接循环。焊接基本动作时序如图3-22所示。图中所示为脉冲波动次数1次的情况，实际焊接时按设定的脉冲波动次数反复运行CT1、W2。图3-22 焊接基本动作时序工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电知识准备知识准备 图3-22 焊接基本动作时序S0：预加压时间；S1：加压时间；S2：加压力稳定时间；US：上升周期；W1：通电时间1；CT1：冷却时间1；W2：通电时间2；CT2：冷却时间2；W3：通电时间3；DS：下降周期；H：保持时间；WCD：焊接完成延迟时间；上升时间过程初期

13、电流值为I11/2，最终电流值为I1；下降时间过程初期电流值为I3，最终电流值为I31/2，焊接电流为I2。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电知识准备知识准备 4 4步增机能步增机能 随着电极帽的损耗，增加电流，可以延长焊接打点的寿命。通过最终步增信号输出和步增完了信号的输出，也可以了解到电极帽研磨和更换的时期。步增机能的动作分阶梯式升级和线性上升两种，分别见图3-23、3-24所示。图3-23 阶梯式升级工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电知识准备知识准备 图3-24 线性上升工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电知识准备知识准备

14、5 5电流控制方式电流控制方式（1）焊接电流变动原因导致焊接电流变动的主要原因有一下几种。供电电源电压变动；电阻负荷的变动（由于焊接部发热而造成电阻负荷变动，由于被焊接物电阻率不同而导致电阻负荷变动等）；电抗的变动（当各种大小的磁性被焊接物进入焊机的悬臂内时，造成电抗变动）。（2）电流控制方式1）定电流控制 测定1次电流并基于此数值计算控制使实际通过的电流接近指定电流值，对电源电压的变动和负载的变动进行高速应答。使用此种方式，不论输入电源的电压变动如何，也不论由于电阻负荷的变动或者电抗的变动造成二次侧负荷如何改变，只要焊接变压器还有余量，就能够控制几乎完全相同的电流。随着点焊的焊接数量的增加，电极顶端直径也在扩大，但是由于电流固定不变，会造成电流密度的降低，由此会导致焊接缺陷。但与步增机能相结合，会减少焊接缺陷。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电知识准备知识准备 2）恒定