電動伺服焊鉗應用

王林

摘 要：在汽車焊接領域，現如今比較常用的焊鉗系統有氣伺服和電伺服兩種。電伺服焊鉗系統它采用電缸驅動在結構上省去了氣伺服焊鉗的平衡系統，結構更加穩定，在位置控制方面它更加精準不容易報位置錯誤，對外部環境要求不高;同時，電伺服焊鉗的焊點質量、焊接飛濺率、設備故障率也明顯優于氣伺服焊鉗。本文將從整個系統組成、工作原理及系統配置等進行分析。

關鍵詞：焊接;電伺服;控制

一、電動伺服焊鉗的組成及工作原理

1.1電動伺服焊鉗的組成

圖一是電動伺服焊鉗的組成，各部分主要作用如下：

1、電缸：

電缸是電伺服焊鉗的動力元件，由一個SEW電機和一個絲桿螺母副組成，電機與絲杠靠齒型帶傳動，電機靠編碼器檢測位置，焊鉗根據現場實際需要，在機器人軌跡編寫時將焊鉗開口打到預定位置，電機編碼器會檢測到實際位置并記錄，它屬于機器人的一個軸，由機器人電柜中的KPP提供動力

2、電極臂：

動靜電極臂在電伺服焊鉗中屬于執行元件，通過電缸傳遞動力，通過焊接變壓器傳遞電流，從而實現焊接，在整個焊接過程中電極臂承載著傳遞焊接壓力和焊接電流的作用，電極臂的材質采用的是鋁材表面鍍銅，這種選材方式不但實現了工藝要求還節約了成本

3、變壓器：

焊接變壓器在電伺服焊鉗焊接過程中提供合適的焊接電流，它通過博士控制器對其進行控制，在汽車制造過程中為了滿足質量要求每個焊點都有不一樣的參數，在焊點程序編寫時采用焊接索引號進行區分，每個焊點都有一個焊接索引號，博士將焊接參數傳遞給變壓器，變壓器根據博世要求輸出不同的焊接電流從而實現焊接。

4、焊鉗鉗體組件

焊鉗鉗體主要作用是用于安裝焊鉗各個元器件，焊鉗鉗體不但要能滿足安裝要求還要能夠承受焊接時產生的應力，它由安裝法蘭和各個基礎組件組成，鉗體設計比較精密，需要保證各個部件的互換性，在其中一個元器件損壞后，用相同備件就能將其更換并能滿足精度要求。

結論：電伺服焊鉗與氣伺服焊鉗相比在結構上比氣伺服簡單，它由機器人直接控制，電極帽損耗后可以通過自身測量檢測到損耗值，焊接過程中可以通過機器人軌跡補償讓靜電極桿始終可以和工件相貼，省去了氣動伺服焊鉗的平衡系統，減少了平衡系統故障。

二、電動伺服焊鉗的優缺點

電伺服焊鉗為了滿足不同工藝要求，焊鉗有X-100、X-120、C-50、X-45、C-500、C-8000這幾種鉗型，電伺服焊鉗具有以下特點：

1、它由機器人直接控制，在電極帽損耗后可以通過自身測量檢測到損耗值，焊接過程中可以通過機器人軌跡補償讓靜電極臂始終可以和工件相貼，省去了氣動伺服焊鉗的平衡系統，減少了平衡系統故障;

2、電伺服焊鉗在調試階段需要對壓力進行標定，在使用過程中輸出壓力相對比較穩定，不受氣壓等外部因素影響

3、電伺服焊鉗使用電機是全封閉電機，絲桿螺母副免潤滑，對外部環境要求不高

5、電伺服焊鉗與機器人屬于硬線連接，不屬于網絡配置，在使用過程中比較穩定，出現網絡故障的可能性比較小

6、相對于氣動伺服焊鉗，電伺服焊鉗故障率低，設備運行相對比較穩定，尤其是在長時間停產復工后基本上無故障出現

三、電伺服系統的現場運用

1、在位置控制方面，電伺服焊鉗可以根據現場實際需要調整焊鉗開口距離，實現了開口可調，在狹小空間焊接時，克服了常規氣動焊鉗開口不可調節的困難，電伺服焊鉗相當于機器人七軸，靠編碼器檢測位置，所以我們可以將開口調至現場需求的任意位置，而且在調節過程中不需要對開口距離進行設置，將E1軸打到需要的位置保存軌跡即可。

2、在壓力控制方面，電伺服焊鉗靠電機提供壓力不受氣壓等因素影響，它是在電極桿夾緊之后通過編碼器位置的變化來檢測焊接壓力的，壓力的準確與否和調試時的壓力標定有關系

3、在節拍方面，電伺服焊鉗可以實現銑削和機器人抓件時的同步，這樣焊鉗在銑削之后就可以開始焊接，不需要再等待機器人抓件時間，可以顯著提高整個生產線的節拍

4、在焊接質量方便電伺服焊鉗也有非常不錯的表現，尤其在門蓋區域薄板焊接焊點質量非常好，這得益于電伺服焊鉗靜電極臂非常好的軌跡補償和焊接前的速度、加速度控制

四、電伺服焊鉗workvisal配置

（一）焊鉗電機文件導入

1、在進行workvisal配置前需要手動導入電機GSD文件

2、現場看電機名牌，根據名牌號選擇電機GSD文件加載電機之后進行耦合即可;

3、選擇機器人面板E1軸，手動操作電機能夠動作說明電伺服焊鉗電機已經耦合配置完成

（二）握手信號配置

1、電伺服焊鉗電缸配置完成后，要實現焊接需進行握手信號配置

2、博世參數索引號寫好之后，在機器人面板中進行編程，在程序編輯握手信號需要填寫91，

3、workvisal配置當中握手信號也需要寫91這樣才能實現博世和電機的通訊，完成一次焊接任務，這兩個數值不一樣不能實現焊接

五、電伺服焊鉗故障分析與處理

電伺服焊鉗在使用過程中總體比較穩定，使用至今出現了一些機械故障：

1、焊點不正常

（1）檢查電極桿是否存在問題;

（2）檢查電極臂是否存在問題;

（3）檢查電極帽磨損情況;

2、驅動電機不工作

（1）位移傳感器損壞;

（2）控制電纜損壞;

（3）電機過熱;

3、焊接電流太低

（1）焊點互相離得太近;

（2）工件表面很臟;

（3）電極帽磨損太厲害;

參考文獻

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