对焊枪移动电极进行自适应控制的方法技术

要求保护的是一种用于对C型、X型或夹紧型点焊枪的移动电极进行自适应控制的方法。根据该方法，焊枪的移动电极在执行焊接(工作)周期时以速度(V0)移动，并在点处切换到速度(V1)，该点的坐标是基于在工作周期之前执行的配置周期中获得的电极坐标的接触点来计算的。该方法允许减少焊接周期时间。法允许减少焊接周期时间。法允许减少焊接周期时间。

【技术实现步骤摘要】
对焊枪移动电极进行自适应控制的方法


[0001]本专利技术涉及电阻点焊领域，并且更具体地，涉及一种用于对点焊系统的C型、X型或夹管型焊枪的移动电极进行自适应控制的方法。

技术介绍

[0002]电阻点焊在工业上应用广泛。例如，点焊用于连接车辆的金属车身部件。对于这种用点焊枪进行的焊接，通常具有移动电极(traveling electrode)和固定电极，将两个或更多个叠置的待焊接部件夹持在所述电极之间，以及然后电流穿过电极和部件。电流导致在部件的夹持区域处的金属的局部加热和熔化，这形成焊核。在不再供应焊接电流之后，金属在焊核处冷却并硬化，并且部件被连接在一起。
[0003]需要减小焊接周期以增加利用点焊的加工线的输出能力。关于车辆工厂，焊接周期的减小允许提高车身焊接线和焊接单元的性能，其中焊接单元指的是用于使用电阻点焊制造汽车车身的部件连接操作发生的区域。
[0004]EP0278185公开了一种用于电阻点焊的方法，该方法包括通过机电致动器(在下文中被称为EMA，electromechanical actuator)执行焊枪移动电极的移动。EMA包括同步电动机和滚柱丝杠驱动件。焊枪被固定在工业机械手(机器人)的可移动臂上。EMA由控制系统控制，该控制系统可以是变频器和控制器(尤其是集成到变频器中的控制器)。在焊接周期期间，机器人将焊枪带到待焊接的部件处，使得所述部件位于移动电极与固定电极之间，并且固定电极接触待焊接的部件之一。然后，EMA使移动电极移动，直到移动电极接触到另一个待焊接的部件，并且作用在待焊接的部件上的压缩力增强到适合焊接的力。
[0005]图1示出了在焊接周期中用于焊枪的传统压缩周期期间EMA速度与力的关系。响应于来自控制系统的命令，EMA通过使移动电极移动来执行焊接周期：首先，移动电极在自由移动部分内(在电极不接触待焊接的部件的情况下)以高速(V0)移动，例如，高速(V0)等于最高EMA速度。然后速度降低到低速(V1)，并且在坐标(SV1)(开始以速度(V1)移动的点)处移动电极以速度(V1)移动并且在点(S
cont
)(移动电极与待焊接的部件的实际接触的点)处接触待焊接的部件。焊枪开始压缩部件，并且压缩力增大直到压缩力达到与电极坐标(S
trg
)相对应的目标力(F
trg
)，((F
trg
)是目标力，焊枪用该目标力压缩待焊接的部件并且部件用该目标力进行焊接)。在(S
trg
)坐标处电极停止移动((V1)下降到0)，并且电极占据用于焊接的位置。(S
trg
)坐标取决于带有EMA的焊枪的刚度，因为刚度影响焊枪在要被电极焊接的部件的压缩期间变形的程度。移动电极的位置由控制系统使用布置在EMA中的位置传感器进行跟踪。
[0006]移动电极的移动与电极上的力之间的对应关系在焊枪校准期间通过对由布置在电极之间的力传感器测量的力与从位置传感器接收的电极位置进行比较来确定。通常，为了减少焊接周期时间并且增大焊接单元的能力以及相应地增大包括焊接单元的生产线的能力，在自由移动部分内，电极以EMA可以发展的最大速度或接近最大速度移动。在将焊枪的臂关闭并且达到目标力(F
trg
)以后，焊接控制器通过安装在焊枪上的变压器向电极发送焊接电流(焊接电流未在图中示出)，从而对安装在电极的端部处的帽件与部件之间的接触
区域中的金属进行加热和熔化。这样，就形成了焊核，并且在金属冷却并硬化以后，部件在焊核中连接在一起。焊枪的臂打开，并且机器人将它们带到下一个焊点(焊枪开口部分未在图中示出)。
[0007]当电极接触待焊接的部件时，由于电极以一定的速度与部件碰撞，会发生力的波动(振动)。这些是衰减的波动。如果在压缩之前，由于部件的不规则性和它们相对于彼此的固定方法，部件之间存在间隙，则振动会加剧。部件之间的间隙降低了它们的整体刚度。在已知的电流模式焊枪控制方法中，力波动可能在达到待焊接的部件的目标力时引起误差，并且由于需要对力波动进行阻尼而可能发生额外的时间损失。它增加了总焊接周期时间并降低了装备(焊接单元)的能力。为了减小波动的幅度和波动衰减的持续时间，以及它们对达到焊接力的速率的影响，电极在电极接触待焊接的部件之前减速一定距离。在电极的端部处的帽件在焊接周期期间经历磨损，因为它们被加热到高温，并且材料被从其表面逐渐地去除，并且因为帽件被部件压缩力挤压。磨损会导致焊帽件长度和接触面积的大小发生变化，从而影响接触电阻、焊接区域的温度以及对应的焊接质量。
[0008]应该注意的是，基于平均磨损以一定的时间间隔(根据时间表)执行恢复帽件形状的程序，即，帽件锐化(尖端修整)，因为在焊点处根据待焊接的部件的厚度和其材料的等级而可以使用各种力和焊接电流，这意味着帽件在这样的焊点上具有不同的磨损。帽件的形状可以通过任何其他已知的方法恢复。当焊接周期被配置时，减速点(SV1)是基于帽件的最大初始尺寸来选择的，以及因此，在帽件磨损的情况下，直到电极接触到对应部件的电极行程会增大，这导致时间进一步流失。应该注意的是，待焊接的部件的厚度可以在公差范围内变化。由于待焊接的部件表面不平整，因此待焊接的部件之间可能存在间隙，其中该间隙在不同的周期中可以从零到最大值变化。通常，电极开始减速的距离肯定大于部件的最大厚度和它们之间的间隙，以避免移动电极高速碰撞部件而损坏部件。因此，移动电极以速度(V1)通过足够长的距离，这增加了焊接周期持续时间。为了减少焊接周期持续时间，应该将移动电极的速度降低到尽可能靠近接触点的速度(V1)。然而，由于帽件的磨损、部件之间存在间隙、待焊接的部件的厚度在公差范围内的偏差，接触点可能会发生偏移。因此，为了确保电极开始以速度(V1)移动的距离在每个周期之间是恒定的，应该在每个焊接周期之前确定测量该距离的点。所述点可以被称为(S
cont
)。
[0009]US8426761B2公开了一种基于由EMA电动机消耗的电流的强度(由EMA生成的扭矩)开始变化的时间点、以及基于所消耗的电流的变化量来确定电极接触点的方法。移动电极在接触部件之前通过的路径部分(自由移动部分)处消耗的电流在一定范围内变化。电流波动尤其是由于具有转子和永磁体的EMA同步电动机具有由齿槽扭矩引起的扭矩脉冲的事实。此外，电流波动是由EMA部件之间的不同摩擦引起的，例如，用于通过移动电极行程的长度将EMA转子的旋转运动转换为EMA轴以及轴的引导件的平移运动的机构部件之间的摩擦，或防旋转组件的部件之间的摩擦，这是需要的，因为EMA轴倾向于与EMA转子一起旋转，该EMA轴具有用于将转子的旋转运动转换为螺杆和螺母型轴、滚珠丝杠驱动件或滚柱丝杠驱动件的平移运动的齿轮。这种防旋转组件被安装在EMA内部，但它可以以安装在焊枪上的引导件形式提供，并且具有联接到EMA轴或焊枪移动电极的托架，并且被配置为沿引导件移动。部件之间的摩擦不一致是由于接触部件的形状缺陷造成的，这是由它们的制造公差、在其表面上不规则分布的润滑剂以及其他本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于对点焊枪的移动电极进行自适应控制的方法，所述方法包括：提供焊枪(1)，所述焊枪(1)包括：成对的电极(2、3)，所述成对的电极(2、3)中的至少一个电极为移动电极(3)；用于所述移动电极(3)的线性致动器(5)，所述线性致动器(5)被布置成使所述移动电极(3)朝向所述成对的电极中的另一电极(2)线性移动；位置传感器(7)，所述位置传感器(7)被布置成对所述移动电极(3)的位置进行感测；力传感器(8)，所述力传感器(8)被布置成对作用在所述移动电极(3)上的力进行感测；用于工作参数输入的输入/输出装置；控制器(9)，所述控制器(9)被配置成：经由所述输入/输出装置接收数据以及从所述位置传感器(7)和所述力传感器(8)接收数据，以用于对所述数据进行存储和处理并且用于输出控制信号来对所述移动电极的线性致动器(5)进行控制；执行焊枪配置的周期，其中，所述周期包括：设置工作参数，所述工作参数包括：所述移动电极(3)移动的速度(V0)的值和所述移动电极(3)移动的速度(V1)的值；所述电极的第一压缩力(F1)和第二压缩力(F2)；目标力(F
trg
)；距离A，所述距离A等于待焊接的部件的最大厚度，所述最大厚度包括公差，其中，所述第二压缩力(F2)小于所述目标力(F
trg
)，在所述目标力(F
trg
)下执行所述待焊接的部件的焊接，以及其中，所述第一压缩力(F1)大于由所述电极彼此接触引起的力波动完成时的力；将所述移动电极(3)以速度(V1)带到所述成对的电极(2、3)中的另一电极(2)，而不使所述电极彼此接触；使所述电极彼此接触并且进一步使所述电极朝向彼此移动以达到所述第一压缩力(F1)；通过以速度(V1)使所述移动电极(3)移动来建立所述压缩力，直到达到所述第二压缩力(F2)，此后使所述移动电极的移动速度降低；使所述移动电极的所述移动速度降低，直到达到所述目标力(F
trg
)，所述方法的特征在于：在达到所述第二压缩力(F2)以后，将所述电极彼此接触的基点(S
base
)的坐标确定为具有零压缩力水平的线性函数的交点，所述线性函数在从所述第一压缩力(F1)到所述第二压缩力(F2)的力建立期间对所述电极压缩力与所述移动电极的坐标之间的对应关系进行限定；其中，所述方法还包括：当所述待焊接的部件被定位在所述焊枪的所述电极之间时，执行焊枪压缩的工作周期，所述工作周期包括：将所述移动电极(3)以速度(V0)带到所述待焊接的部件，而不使所述电极与所述部件接触；使所述移动电极移动的速度从速度(V0)降低；使所述移动电极(3)与最近的待焊接的部件接触；在距所述电极彼此接触的基点(S
base
)距离A处，将所述移动电极(3)移动的速度降低到预设速度(V1)；达到所述第一压缩力(F1)；
随着所述移动电极以速度(V1)移动而建立部件压缩力，以达到所述第二压缩力(F2)，此后使所述移动电极(3)移动的速度降低；使所述移动电极的速度降低，直到达到所述目标力(F
trg
)；在达到所述第二压缩力(F2)以后，将所述移动电极接触所述待焊接的部件的点(S
touch
)的坐标确定为具有零压缩力水平的线性函数的交点，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：费多索夫斯基，
申请(专利权)人：迪亚孔特责任有限公司，
类型：发明
国别省市：