車(chē)廂邊板冷彎成形生產(chǎn)線(xiàn)中點(diǎn)焊機(jī)的PLC程序控制

張紹芳，莊 峰，薛麗菲，程書(shū)仁

（濟(jì)南鑄造鍛壓機(jī)械研究所有限公司，山東 濟(jì)南 250022）

0 前言

冷彎成形是通過(guò)順序配置的多道次成形軋輥，把卷材、帶材等金屬板帶不斷地進(jìn)行橫向彎曲，以制成特定斷面的型材。近年來(lái)，冷彎成形產(chǎn)品在汽車(chē)工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，而卡車(chē)的車(chē)廂邊板正是采用該工藝生產(chǎn)的。根據(jù)工藝要求，需要將型腔閉合處點(diǎn)焊，以加強(qiáng)牢固度。這條生產(chǎn)線(xiàn)由于特殊要求，需要PLC 配合編碼器以及光電開(kāi)關(guān)對(duì)點(diǎn)焊機(jī)進(jìn)行控制。

1 要求

點(diǎn)焊機(jī)采用兩端閉口處雙側(cè)雙點(diǎn)點(diǎn)焊焊接，即4臺(tái)焊機(jī)位于型材兩側(cè)，相對(duì)的兩臺(tái)焊機(jī)同時(shí)動(dòng)作。要求焊接點(diǎn)距在 60mm～90mm 之間可設(shè)定，誤差在±5mm 之內(nèi)，端部焊點(diǎn)距離端部約 30mm～35mm。該生產(chǎn)線(xiàn)采用在線(xiàn)預(yù)沖孔，即在帶料進(jìn)入成形機(jī)之前，根據(jù)工件的長(zhǎng)度用液壓機(jī)沖孔，作為剪切的工藝孔，這個(gè)工藝孔也確定了工件的端部。

點(diǎn)焊機(jī)由焊接小車(chē)、焊機(jī)、焊頭組成。焊接小車(chē)采用滾輪傳動(dòng)，速度快，阻力小，被動(dòng)隨動(dòng)，彈簧回程。焊機(jī)焊接時(shí)，焊槍夾緊型材，焊機(jī)隨著型材運(yùn)動(dòng)，焊完之后，焊槍抬起，焊機(jī)由彈簧拉回原位。

要求相鄰焊點(diǎn)間隙均勻、美觀；因工件長(zhǎng)度有多種不同規(guī)格，要求程序有通用性，不能僅僅適用于某些長(zhǎng)度規(guī)格。

2 問(wèn)題分析

對(duì)于點(diǎn)焊機(jī)的控制方式，主要有兩點(diǎn)要求：①需要對(duì)兩組焊機(jī)分別給出焊接命令，即如圖1 所示 A 焊槍、B 焊槍。在工件上，A 焊點(diǎn)和 B 焊點(diǎn)交替，以提高工作效率，相鄰兩個(gè) A 焊點(diǎn)間距為 2 倍點(diǎn)距 2L1如圖 2所示。A 焊機(jī)焊接的第一個(gè)點(diǎn)為a1，以此類(lèi)推第n 個(gè)點(diǎn)為an。②不同于以往單一步距的控制，這里要求端部焊點(diǎn)距離端部約30mm，找到端部之后，其余焊點(diǎn)按照單一的間距L1分布。

圖1 位置示意圖

圖2 焊點(diǎn)分布圖

需要用到的傳感器是編碼器和光電開(kāi)關(guān)。如圖1 所示，在料上安裝檢測(cè)輪，檢測(cè)輪連接編碼器，用于采集料長(zhǎng)信號(hào)。在焊槍附近安裝光電開(kāi)關(guān)，利用光電開(kāi)關(guān)尋找工藝孔，以此確定工件的端部。

3 解決方案

核心思想是分別找出A 組、B 組焊機(jī)的動(dòng)作條件，分別控制，互不影響。

程序分別為A 組、B 組焊機(jī)配置一個(gè)計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器信號(hào)來(lái)自編碼器，由各自光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)到工藝孔后復(fù)位。A 焊槍的光電開(kāi)關(guān)安裝在A 之前距離為a（圖 1），當(dāng)工藝孔走到 A 焊槍位置，計(jì)數(shù)器記錄長(zhǎng)度為a；B 焊槍的光電開(kāi)關(guān)安裝在B 之后，距離為b。a、b 在實(shí)際測(cè)量后，在觸摸屏上寫(xiě)入，如圖3 所示。

圖3 為此處相關(guān)數(shù)據(jù)輸入和監(jiān)控的觸摸屏畫(huà)面，輸入工件長(zhǎng)度L 并設(shè)定間距，程序以此為依據(jù)計(jì)算出焊點(diǎn)總數(shù)2n 和實(shí)際間距L1。則a1的位置為30+a，b1的位置為 L1+30-b；a2=a1+2L1，b2=b1+2L1；an=a1+（n-1）×2L1，bn=b1+（n-1）×2L1。

圖3 觸摸屏畫(huà)面

如此計(jì)算出每個(gè)焊點(diǎn)對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器的值，以此作為目標(biāo)值。當(dāng)計(jì)數(shù)器的值達(dá)到目標(biāo)值，就發(fā)出一個(gè)焊接指令，同時(shí)，焊點(diǎn)數(shù)量加一，生成下一個(gè)目標(biāo)值。程序里的焊點(diǎn)數(shù)量是已焊接數(shù)量，在檢測(cè)到工藝孔時(shí)清零，即D298=0 時(shí)，得到 a1的目標(biāo)值；a1焊點(diǎn)完成后，D298=1，得到 a2的目標(biāo)值；D298=n-1，得到 an的目標(biāo)值。

程序里用目標(biāo)值減去提前量得到一個(gè)提前目標(biāo)值，作為最終啟動(dòng)焊接的數(shù)據(jù)。這是因?yàn)楹笜尵嚯x型材有一段距離，焊機(jī)啟動(dòng)至焊槍夾住型材需要一段時(shí)間，而型材在運(yùn)動(dòng)，焊點(diǎn)實(shí)際位置比啟動(dòng)焊接時(shí)的位置滯后，所以焊機(jī)要提前啟動(dòng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

該程序具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，對(duì)于工件長(zhǎng)度和間距的設(shè)定不作限制，依據(jù)檢測(cè)開(kāi)關(guān)和程序計(jì)算，完全實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的自動(dòng)化。工件上的焊點(diǎn)間隙均勻、美觀，達(dá)到甚至超過(guò)合同要求。生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)現(xiàn)了高效可靠的生產(chǎn)，投入生產(chǎn)兩年多，用戶(hù)給予很高評(píng)價(jià)。

[1]楊毅勇，徐濟(jì)聲，等.包裝箱鋼條冷彎成形技術(shù)及設(shè)備[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2006，41（3）.

[2]曲 杰，等.汽車(chē)縱梁冷彎成形設(shè)備電氣控制的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2008，43（1）.

[3]羅 偉，鄧木生，編.PLC 與電氣控制[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009.