CN204545694U - 基于plc的扁平电缆超声波自动焊接工作台 - Google Patents
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Abstract
基于PLC的扁平电缆超声波自动焊接工作台,整体机架分三部分,上部分触摸屏显示和超声波焊机控制器,中部为焊接工作区,下部为电气控制箱及焊接气路,其特征在于,将PLC触摸屏伺服***应用于扁平电缆超声波焊接工作台;PLC控制伺服电机带动丝杠准确走位停顿,随后发出焊接信号只会焊机焊接;PLC接到焊机焊接完毕抬头信号方可继续走位,直到设定的焊点数到达返回中心点工位;PLC接收焊机检测的故障信号,PLC控制伺服电机停机。通过更换夹具的方式来适应扁平电缆与不同接插件之间的焊接,从而达到提高产品生产能力的需求。PLC触摸屏伺服***应用于扁平电缆超声波焊接工作台,大大提高自动化水平和降低人的劳动强度。
Description
技术领域:
本实用新型涉及电缆焊接工作台,尤其是一种基于PLC的扁平电缆超声波自动焊接工作台。
背景技术:
扁平电缆超声波焊接早期采用人工方法,工人将扁平电缆与接插件对住放于工作台上,手工将之对准焊头,然后脚踩脚踏开关,焊机低头焊一个焊点后抬头,人工移动扁平电缆与接插件,再踩脚踏开关再焊,重复操作以实现焊接目的。这种纯手工焊接,除了质量方面出差错率高外,人的劳动强度相当大,容易疲劳操作。
实用新型内容:
本实用新型的目的在于提供一种基于PLC的扁平电缆超声波自动焊接工作台,PLC触摸屏伺服***应用于扁平电缆超声波焊接工作台,大大提高自动化水平和降低人的劳动强度。
本实用新型所采用的技术方案是:提供一种基于PLC的扁平电缆超声波自动焊接工作台,整体机架分三部分,上部分触摸屏显示和超声波焊机控制器,中部为焊接工作区,下部为电气控制箱及焊接气路,其特征在于,将PLC触摸屏伺服***应用于扁平电缆超声波焊接工作台。
设备结构包括:电气控制部分、软件部分、伺服电机控制滚珠丝杠传动机械部分及超声波焊机部分;其中电气控制部分包括:PLC模块、触摸屏、伺服电机驱动器、伺服电机(自带转轴编码器)以及其它电气控制元件;软件部分包括:PLC模块软件和触摸屏软件;超声波焊机以及控制焊机部分、气路元件等由定制专业厂家提供。
所述PLC 与超声波焊机控制器有三处连接:焊接信号、复位信号和故障信号,采用屏蔽线中的几根控制线焊接于九针插头上,分别与超声波焊机控制器相对接;PLC控制伺服电机带动丝杠准确走位停顿,随后发出焊接信号只会焊机焊接;等待焊机焊接,在焊机靠近焊头上不地方搭支架用来安装接近开关,接近开关检测焊机焊头抬头信号,PLC 接到焊机焊接完毕抬头信号方可继续走位,直到设定的焊点数到达返回中心点工位;若PLC接收焊机检测的故障信号,PLC控制伺服电机停机。
所述触摸屏画面软件共设计31个画面,分别有不同的功能。其中包括5个参数画面,即参数设定画面和工位1~4焊点间距设定画面,以及10个配方参数画面。参数设定:可人为改变PLC程序的运行指令,包括焊点距离、焊点个数、移动速度以及工位1、工位2、工位3、工位4的初始焊点和中心定位点的绝对位移等,那么设定值通过程序计算达到等量纲,从而达到人机交互的准确性。设立左右安全极限、设立左右限位,比安全极限近。采用双按钮启动,防止误碰操作。触摸屏操作设计手动操作,除了用于维修调试,还是自动程序的分解。
扁平电缆超声波自动焊接工作台由PLC控制伺服电机带动滚珠丝杠做定位左右运动,从而将转动变为直线运动,超声波焊机放置于滚珠丝杠螺母上固定。
本设计的设备具有1、2、3、4四个工位,分为(1、2)和(3、4)两组,起初超声波焊机放置于两组工位中间;准备焊接左右移动时采用点焊机移动,工位不动工作方式,机械设计四个工位夹具固定于工作台上,通过PLC及触摸屏来进行自动/手动控制,可以在触摸屏上对每一组工位进行编程,PLC发出指令脉冲,伺服驱动器、伺服电机(自带转轴编码器)自身闭环达到准确定位。
编程主要采用应用指令的绝对定位和相对定位指令,工位之间走位采用绝对定位,工位内焊点间移动走位采用相对定位,这样走位值就和参数设定的各工位定位点以及工位1~4焊点间距设定还有配方参数达到一一对应和准确找位。
PLC除了给伺服驱动器发送脉冲指令即脉冲的个数及频率,分别控制伺服电机带动滚珠丝杠左右移动定位外,还和伺服驱动器输入输出关联以及面板按钮指示灯关联,从而达到自动控制目的。程序自动分左边启动和右边启动,每启动一周期,均完成两个工位的焊接,假设只焊一个工位,通过设定焊点数为零达到;触摸屏除了显示功能还用于操作,操作分为手动、左边自动和右边自动,手动画面主要用于调试,可以一键到达各定位点停止,还可以设定“焊接位置”相对距离点动(点击焊接定位),达到各工位其他焊点;触摸屏画面设计了5个参数画面,即参数设定画面、工位1~4焊点间距设定画面,还设计了十个配方画面,从而提高人机交互能力。
操作中:首先送电后回原点,用于消除累积误差,选用台达AB系列伺服***就是因为其特有的内部回原点功能;打开气源充气阀,为超声波焊机气路提供气压,超声波焊机控制器被送电送气并检测压力,超声波焊机低头抬头是气缸运行;PLC会接到来自焊机控制器检测到气路故障报警而停机。
将扁平电缆和接插件对位固定于工位的工装针座上,根据需要更换不同的工装夹具针座,选择相应参数配方才能将使程序运行于相对的参数值;准备焊接左右移动之时,PLC控制伺服电机带动滚珠丝杠和超声波焊机左右移动,从而将转动变为直线运动,按照参数设定准确定位于扁平电缆每一焊点下停顿,伺服电机驱动器、伺服电机(自带转轴编码器)自身闭环达到准确定位,PLC控制伺服电机带动丝杠准确走位停顿后发出焊接信号指挥焊机焊接,等待焊机抬头信号反馈PLC再让丝杠带动焊机继续走位,直到设定的焊点数到达返回中心点工位。程序自动分左边启动和右边启动,每启动一周期,均完成两个工位内各焊点的焊接,假设只焊一个工位,通过设定该工位焊点数为零达到。
触摸屏画面操作,首先对参数设定画面和工位1~4焊点间距设定画面的参数设定或者调出成熟配方,从而参数应用于程序运行中。初始调试时,除了首先回原点,确定原点位置外,主要利用手动画面和参数设定画面对各工位初始焊点准确找位;手动2画面提供了各工位其他焊点准确找位。开机后,面板上选择手动或者自动开关,只能选择其中之一。
选择自动,开机后触摸屏画面进入主画面,按触摸屏上左边自动按键或者台面上双按钮,(台面上安装三个按钮,分别两两起作用达到左启动或右启动,采用两个按钮是防止误碰)进入左边自动画面,左边自动运行,画面可以监控运行状态。工作起点由中心定位点开始(第一次由原点起始工作)左右启动工作结束均停在中心定位点,等一天工作结束再回原点,用于消除累计误差。在选择开关打到自动前,安装好扁平电缆于针座上,查触摸屏上参数画面参数值是否和扁平电缆安装类型一致。
自动程序构架:基本从中心点开始运行,分为左边启动和右边启动。左启动,先到工位1的偏差再到工位1初点,一步一步把工位1焊点焊完,再快速移动到工位2,再一步一步把工位2焊点焊完,最后返回中心点。同样右启动,先到工位3初点,一步一步把工位3焊点焊完,再快速移动到工位4,再一步一步把工位4焊点焊完,最后快速返回中心点。左边自动中,从中心位先到工位1的偏差再到工位1第一焊点,是为了反响串动消除丝杠滚珠间隙的偏差。
工位间的移动速度,参数画面可人工设定,最高200毫米每秒=200KHZ;工位内焊点间的移动10KHZ,由程序内部指定。
本实用新型的有益效果是:通过更换夹具的方式来适应扁平电缆与不同接插件之间的焊接,从而达到提高产品生产能力的需求。PLC触摸屏伺服***应用于扁平电缆超声波焊接工作台,大大提高自动化水平和降低人的劳动强度。
附图说明:
图1为整体结构;
图2 为自动控制原理框图;
图3 为PLC控制图;
图中:1、触摸屏显示;2、超声波焊机控制器;3、焊接工作区;4、电气控制箱;5、焊接气路;6、滚珠丝杠;7、伺服电机驱动器;8、伺服电机;9、超声波焊机。
具体实施方式:
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图1整体结构,整体机架分三部分,上部分触摸屏显示1和超声波焊机控制器2,中部为焊接工作区3,下部为电气控制箱4及焊接气路5。该设备主要包括以下几个部分:电气控制部分、软件部分、伺服电机控制,还有超声波焊机。
电气控制部分包括:PLC模块、7寸触摸屏、伺服电机驱动器7、伺服电机8(自带转轴编码器)以及其它电气控制元件;触摸屏等面板上电器元件安装在上部分,PLC、伺服控制器和开关电源安装在下部电气控制箱4中。软件部分包括:PLC模块软件和触摸屏软件;
本设计的回原点,用于消除累积误差,台达AB系列伺服***特有内部回原点功能,伺服马达回原点动作规划均由伺服驱动器参数P1-47设定规划,PLC不需发送脉冲即可完成,并可以定位于编码器的Z相脉冲,精度高,我们选用第一工位之前某处安装接近开关作为寻找原点减速开关ORGP检测点,按伺服驱动器要求接线,PLC发出启动回原点信号,剩余由伺服电机驱动器7自动控制,直到到达目标,伺服驱动器给PLC回原点完成信号,从而完成回原点。
回原点之后,打开气源充气阀,为超声波焊机9气路提供气压,气路正常很重要,超声波焊机控制器2送电送气并检测压力,超声波焊机9、超声波焊机控制器2及气路元件由专业厂家定制,我们的PLC与超声波焊机控制器2有三处连接:焊接信号、复位信号和故障信号,采用屏蔽线中几根控制线焊于九针插头上分别与超声波焊机控制器2相对接,这样来自焊机检测的故障使PLC控制伺服电机停机;PLC控制伺服电机8带动滚珠丝杠6准确走位停顿后,发出焊接信号指挥焊机焊接;等待焊机焊接,在焊机靠近焊头上部地方搭支架用来安装接近开关,接近开关检测焊机焊头抬头信号,PLC接到焊机焊接完毕抬头信号方可继续走位,直到设定的焊点数到达返回中心点工位。
将扁平电缆和接插件对位固定于工位的工装针座上,根据需要机械设计不同的工装夹具,选择相应参数配方才能将使程序运行于相对的参数值,设计了10个配方参数画面,为工艺人员提供了参数存储功能,需要时随时调用。
准备焊接左右移动之时,PLC控制伺服电机带动滚珠丝杠6和超声波焊机9左右移动,准确定位于扁平电缆每一焊点下停顿,运动机构是由PLC控制伺服电机带动滚珠丝杠做定位左右运动,超声波焊机9放置于滚珠丝杠6螺母付上固定,扁平电缆超声波自动焊接工作台具有1、2、3、4等四个工位,分为(1、2)和(3、4)两组,起初超声波焊机放置于两组工位中间,运动时采用超声波焊机9移动,工位不动工作方式,通过PLC及触摸屏来进行自动/手动控制,可以在触摸屏上对每一组工位进行编程,PLC发出指令脉冲,伺服电机驱动器7、伺服电机8(自带转轴编码器)自身闭环达到准确定位。
编程主要采用应用指令的绝对定位和相对定位指令。因为焊接控制需要精确定位和走位。工位之间走位采用绝对定位,工位内焊点间移动走位采用相对定位,它们的相对位移值对应接插件的每一种型号,焊机绝对走位到每一工位初始焊点,再就是相对走位到其他焊点。如果一直采用绝对走位,位移值一直累加,容易出错。不像相对位移值对应接插件的每一种型号,是固定值,简单明了。若需换型号,只需把相对位移值更换即可,每个工位的绝对位移值基本不变。故而4个工位初始点在参数设定画面设定,每个工位焊点间距在工位1~4焊点间距设定画面设定,并且对应配方画面,调用配方只是改变了各工位的焊点间距,初始点由参数设定画面确定。
触摸屏等面板上电器元件安装在上部分,PLC、伺服控制器和开关电源等安装在下部电气箱中。在焊机行程左右极限位置安装两个行程开关,伺服电机运行碰到后伺服强制断电立即停机;分别在左右两个极限开关之前某处安装两个接近开关,焊机上安装检测片,检测到信号到后报警停机,伺服控制部分不会断电,可以人为电动返回。台面上安装三个按钮,分别两两起作用达到左启动或右启动,采用两个按钮是防止误碰操作。我们建立手动子流程可以调试方便,除了一键可以达到各工位定位点外,点击下一页按钮,是第二页手动画面,建立了一个相对设定值和相对走位命令,可以在本画面内完成向右走位任意位置,便于配合焊机只低头不焊接状态准确找位,做好记录。之后修改参数设定即可。
反向串动消除滚珠丝杠间隙误差:焊接基本右走位右焊接,造成丝杠珠子靠向右边,如果反向,会使丝杠滚珠靠向左边,造成滚珠丝杠间隙误差,基本工位1会出现此类情况,因为从中心点到工位1是左移,会使丝杠滚珠靠向左边。程序采用从中心点反向运转不先到工位1,而是之前40毫米偏差处,再右行至工位1 ,这样反向串动40毫米偏差再右行至工位1焊接,就消除了滚珠丝杠间隙误差,仍保证右走位右焊接。
触摸屏画面软件共设计31个画面,分别有不同的功能。特别是5个参数画面,即参数设定画面和工位1~4焊点间距设定画面是最大亮点,10个配方参数画面,PLC必要的间接地址内容值在这些参数画面设定完成,它是提供人机交互的平台,甲方工艺人员利用它可以提高工艺质量,还适应多变性,焊点数可变、焊点间距可变,适应各种型号类别,使该设备功能性最大程度的发挥和使用。另外10个配方参数画面,为工艺人员提供了参数存储功能,随时调用。
操作中首先对参数设定画面中四个工位初始点准确找位设定(其中还有移动速度等的设定),然后是工位1~4焊点间距设定画面中焊点间距和焊点个数的设定,他们反映了接插件焊点个数和每一焊点与下一焊点间距,参数画面描述是第几段焊点间距。以上五个参数画面要求先设定,程序才会正常运行。按照一般人的习惯设定,四个工位和焊点间距设定单位为毫米,并且具有两位小数,移动速度单位为毫米每秒。它们在程序中不能直接应用,比如毫米需要转换成脉冲数,毫米每秒需要转换成Hz频率。
1)转换依据:
伺服电机驱动器输出脉冲为5000个/圈,丝杆导程为5mm,那么伺服电机带动点焊机在丝杠上每走1mm,伺服电机驱动器便给伺服电机发送1000个脉冲。
2)毫米转换成脉冲数
需要乘以K1000,但由于放出两位小数在参数画面,即已人为放大100倍,故此再除以K100,即为实际脉冲数;
例如D202XK1000/K100=D34;
其中,D202 为参数画面设定值,单位为毫米,D34为PLC程序可以使用的脉冲数。
3)毫米每秒转换成HZ频率
需要乘以K1000变成脉冲每秒,即为HZ频率;
例如D424XK1000 =D428;
其中,D424 为参数画面设定值,单位为毫米每秒,D428为PLC程序可以使用的频率HZ。
所以PLC间接寻址,参数按习惯单位设定才能准确指挥伺服电机达到要求。
图3中可以看出PLC除了给伺服驱动器发送脉冲指令即脉冲的个数及频率,分别控制伺服电机带动滚珠丝杠左右移动定位外,还和伺服驱动器输入输出关联,控制伺服启动、控制伺服异常复位、禁止正转、禁止反转、控制伺服紧急停止,这些都是与伺服驱动器输入关联。接受伺服驱动器的伺服准备好信号、目标到达信号、伺服报警信号,这些都是PLC输入点接受伺服驱动器的反馈信号。PLC输入还接受操作面板手动/自动选择开关、复位按钮,、急停按钮、点焊机头抬起信号、正反限位光电信号等,PLC输出还控制操作面板红灯、绿灯、蜂鸣器以及焊接控制信号。
Claims (6)
1.一种基于PLC的扁平电缆超声波自动焊接工作台,整体机架分三部分,上部分触摸屏显示和超声波焊机控制器,中部为焊接工作区,下部为电气控制箱及焊接气路,其特征在于,将PLC触摸屏伺服***应用于扁平电缆超声波焊接工作台;
设备结构包括:电气控制部分、软件部分、伺服电机控制滚珠丝杠传动机械部分及超声波焊机部分;其中电气控制部分包括:PLC模块、7寸触摸屏、伺服电机驱动器、伺服电机(自带转轴编码器)以及其它电气控制元件;软件部分包括:PLC模块软件和触摸屏软件;
所述PLC 与超声波焊机控制器有三处连接:焊接信号、复位信号和故障信号,采用屏蔽线中的几根控制线焊接于九针插头上,分别与超声波焊机控制器相对接;PLC控制伺服电机带动丝杠准确走位停顿,随后发出焊接信号只会焊机焊接;等待焊机焊接,在焊机靠近焊头上不地方搭支架用来安装接近开关,接近开关检测焊机焊头抬头信号,PLC 接到焊机焊接完毕抬头信号方可继续走位,直到设定的焊点数到达返回中心点工位;若PLC接收焊机检测的故障信号,PLC控制伺服电机停机;
所述触摸屏画面软件共设计31个画面,分别有不同的功能:其中包括5个参数画面,即参数设定画面和工位1~4焊点间距设定画面,以及10个配方参数画面;台面上安装三个按钮,分别两两起作用达到左启动或右启动;
所述参数设定:人为改变PLC程序的运行指令,包括焊点距离、焊点个数、移动速度以及工位1、工位2、工位3、工位4的初始焊点和中心定位点的绝对位移等,那么设定值通过程序计算达到等量纲,从而达到人机交互的准确性;设立左右安全极限、设立左右限位,比安全极限近;
操作中:首先送电后回原点,用于消除累积误差,选用台达AB系列伺服***就是因为其特有的内部回原点功能;打开气源充气阀,为超声波焊机气路提供气压,超声波焊机控制器被送电送气并检测压力,超声波焊机低头抬头是气缸运行;PLC会接到来自焊机控制器检测到气路故障报警而停机;将扁平电缆和接插件对位固定于工位的工装针座上,根据需要更换不同的工装夹具针座,选择相应参数配方才能将使程序运行于相对的参数值;准备焊接左右移动之时,PLC控制伺服电机带动滚珠丝杠和超声波焊机左右移动,从而将转动变为直线运动,按照参数设定准确定位于扁平电缆每一焊点下停顿,伺服电机驱动器、伺服电机(自带转轴编码器)自身闭环达到准确定位,PLC控制伺服电机带动丝杠准确走位停顿后发出焊接信号指挥焊机焊接,等待焊机抬头信号反馈PLC再让丝杠带动焊机继续走位,直到设定的焊点数到达返回中心点工位;程序自动分左边启动和右边启动,每启动一周期,均完成两个工位内各焊点的焊接,假设只焊一个工位,通过设定该工位焊点数为零达到。
2.根据权利要求1所述的基于PLC的扁平电缆超声波自动焊接工作台,其特征在于:本设计的设备具有1、2、3、4四个工位,分为(1、2)和(3、4)两组,起初超声波焊机放置于两组工位中间;准备焊接左右移动时采用点焊机移动,工位不动工作方式,机械设计四个工位夹具固定于工作台上,通过PLC及触摸屏来进行自动/手动控制,可以在触摸屏上对每一组工位进行编程,PLC发出指令脉冲,伺服驱动器、伺服电机(自带转轴编码器)自身闭环达到准确定位。
3.根据权利要求1所述的基于PLC的扁平电缆超声波自动焊接工作台,其特征在于:软件***编程主要采用应用指令的绝对定位和相对定位指令,工位之间走位采用绝对定位,工位内焊点间移动走位采用相对定位,这样走位值就和参数设定的各工位定位点以及工位1~4焊点间距设定还有配方参数达到一一对应和准确找位。
4.根据权利要求1所述的基于PLC的扁平电缆超声波自动焊接工作台,其特征在于:PLC给伺服驱动器发送脉冲指令即脉冲的个数及频率,分别控制伺服电机带动滚珠丝杠左右移动定位,与伺服驱动器输入输出关联以及面板按钮指示灯关联。
5.根据权利要求1所述的基于PLC的扁平电缆超声波自动焊接工作台,其特征在于:触摸屏画面操作,首先对参数设定画面和工位1~4焊点间距设定画面的参数设定或者调出成熟配方,从而参数应用于程序运行中;初始调试时,除了首先回原点,确定原点位置外,主要利用手动画面和参数设定画面对各工位初始焊点准确找位;手动2画面提供了各工位其他焊点准确找位;开机后,面板上选择手动或者自动开关;
选择自动,开机后触摸屏画面进入主画面,按触摸屏上左边自动按键或者台面上双按钮,进入左边自动画面,左边自动运行,画面可以监控运行状态;工作起点由中心定位点开始(第一次由原点起始工作)左右启动工作结束均停在中心定位点,等一天工作结束再回原点,用于消除累计误差;在选择开关打到自动前,安装好扁平电缆于针座上,确定触摸屏上参数画面参数值是否和扁平电缆安装类型一致。
6.根据权利要求1所述的基于PLC的扁平电缆超声波自动焊接工作台,其特征在于:工位间的移动速度,参数画面可人工设定,最高200毫米每秒=200KHz;工位内焊点间的移动10KHz,由程序内部指定。
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