電伺服焊槍電極桿磨損可視化監控技術方案

李林 劉永均 何軍

摘要：伴隨汽車工業飛速發展，工業機器人廣泛應用于自動化生產，點焊技術在白車身廣泛應用，一方面保證板件與板件連接可靠性，另一方面也保證白車身框架穩定性。傳統的氣動、氣伺服等焊槍在點焊領域發揮可謂“淋漓盡致”，但隨著電伺服焊槍新技術投入工業領域，氣動、氣伺服控制精度低、故障率高、投入維護成本高等弊端日益明顯，經過長期與電伺服焊槍“打交道”，發現用常規手段很難有效管控電極桿磨損，相繼停臺頻繁發生，通過大量的實驗及可視化監控改進，有效地解決該問題，本文由此展開。

關鍵詞：電伺服焊槍;電極桿磨損;可視化監控

1.電伺服焊槍工作原理及電極桿磨損原理

1.1電伺服焊槍工作原理

電伺服焊槍工作原理和大多數氣、氣伺服焊槍工作原理基本相同，都有焊槍返回、焊槍閉合以及加壓焊接的過程，不同的是電伺服焊槍采用伺服電機進行驅動以實現鉗臂開合，在焊槍開合切換過程中，電機編碼器始終反饋實時位置，電伺服焊槍電機往往是通過機器人側進行配置的，例如KUKA機器人外部軸E1等，具有操作簡單的優點。

1.2電極桿磨損原理及存在的問題

電伺服焊投入運行時，通常會進行零點、壓力等參數標定，電極桿磨損原理也是基于此，即以相同的作用力、相同的姿態等參數進行測量，測量后將當前測量值進行有效保存，當再次執行標準化裝帽過程時，系統會精確的捕捉到電極帽與電極桿之間的變化量，該變化量即為電極帽的下沉值，通過下沉值的變化，我們可以初略判斷電極桿是否磨損。

通過長期的研究和生產實際應用，我們發現以電極帽的下沉值來判斷電極桿磨損往往是存在較大差異的。一方面來自不規范操作，例如電極桿確實磨損后，多次執行復位操作后，系統仍接受復位后數值，從而將錯誤的數值帶入內部計算之中;另一方面來自系統管理漏洞，例如只做了單次下沉不超過1mm，最大不超過3mm的規定，缺少直觀的趨勢預警等情況

2.可視化管理

2.1可視化背景

在日常的生產中，很難通過下沉值來判斷電極桿是否達到更換標準，因此在停線停產期間大規模的排查和維護是一種手段，但這種方式耗時耗力、進度慢、可行性差。

2.2可視化方案

上位機進行模塊化編程，將機器人數據進行有效處理，消除多次復位無法監控漏洞，通過畫面編程，加入圖形元素，區間預警顯示。

2.3可視化方案實施流程簡析

1）下沉值傳遞：下沉量值一般有3種狀態：正值、負值和0，通過編程可解決負值和0的傳遞，但通常實數會占32位的長度，這對機器人的地址來說很不“富余”，如何縮短占位長成了關鍵，于是我們選用了“百位取整”方法，成功將機器人地址有32位縮減至9位。

2）上位機轉化：上位機需要對機器人所發出的信號進行轉化，經過層層轉化成所需要的實數，同時將程序模塊化、可擴展化處理。

3）監控畫面：生成電極桿圖像，對下沉值進行監控，不同的顏色區分不同的范圍，同時對復位次數進行監控，一旦復位次數過多將進行鎖定，停產后作為排查維護的主要對象。

3.總結

電極桿磨損可視化技術方案，是以生產中實際問題為導向，通過結構化編程形成可視化管理，消除維護復位無法監控漏洞，同時磨損變化量劃分不同的區間，有效的解決電極桿磨損管理難題。

參考文獻

[1]本文圖片部分來源KUKA工業機器人 – 工業機器人自動化解決方案 | KUKA AG

[2]王濤， 王波， 王紹寧， 范偉. 氣動伺服焊槍的研究進展及展望[J]. 液壓與氣動， 2017， （10）： 1-9

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