[发明专利]PLC控制的自动化焊接系统及其控制方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种PLC控制的自动化焊接系统及其控制方法。

背景技术：

焊接是制造业中最重要的工艺技术之一。它在机械制造、核工业、航空航天、能源交通、石油化工以及建筑和电子等行业中的应用越来越广泛。随着电子技术、计算机技术、数控及机器人技术的发展，焊接过程自动化已成为焊接技术新的生长点之一。而焊接过程中工人工作环境恶劣，而且很难掌握焊接产品质量的稳定性和均衡性的生产节奏，导致的焊接劳动生产率低。需要自动化技术与焊接产业的结合。

发明内容：

本发明的目的是提供一种PLC控制的自动化焊接系统及其控制方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种PLC控制的自动化焊接系统，其组成包括：堆焊装置，所述的堆焊装置连接PLC控制机，其中，所述的堆焊装置包括回转机座，所述的回转机座旋转连接大臂，所述的大臂后侧附加连杆，所述的大臂和连杆顶部连接小臂后端，所述的小臂前端安装焊枪和CCD摄像头；所述的大臂下部的两侧分别安装交流伺服电机Ⅰ和交流伺服电机Ⅱ，所述的交流伺服电机Ⅰ和交流伺服电机Ⅱ同时连接所述的PLC控制机。

所述的PLC控制的自动化焊接系统，所述的PLC控制机包括单片机系统，所述的单片机系统连接A/D转换器、旋转电机驱动器、大臂电机驱动器、小臂驱动器和传感器，所述的旋转电机驱动器连接旋转电机，所述的大臂电机驱动器连接所述的交流伺服电机Ⅰ和交流伺服电机Ⅱ。

所述的PLC控制的自动化焊接系统，所述的A/D转换器连接所述的CCD摄像头。

所述的PLC控制的自动化焊接系统，所述的旋转电机安装在所述的回转机座内。

PLC控制的自动化焊接系统的控制方法，首先在单片机系统上通过两套A/D转换器的数据通道分别预置焊接电流、电弧电压、焊接速度和现场实时监测参数的焊接参数；

第二，由动力关节和连杆构成的焊接系统的手臂在所述的单片机的控制下，通过旋转电机驱动器和大臂电机驱动器进行大臂和小臂的支撑及其位置的调整；

第三，在焊接作业中，根据CCD摄像头采集的现场情况调整焊枪的运动情况，使焊枪跟踪工件的焊道运动不断填充金属形成焊缝，并实时调整焊枪的焊接速度和焊枪的焊接轨迹精度。

所述的PLC控制的自动化焊接系统的控制方法，所述的焊枪的焊接速度为5~50mm/s，所述的焊枪的焊接轨迹精度为-1~1mm。

有益效果：

1. 本发明设计的自动化焊接装置的大臂和小臂都是由动力关节和连接杆件构成，用以支撑和调整手腕和末端执行器的位置。大臂和小臂部件驱动装置、传动机构、支撑连接件安装在机座上，由机座实现手臂的整体回转或升降。在弧焊作业中，焊枪通过CCD摄像头采集的现场信息实现工件的焊道跟踪运动，并不断填充金属形成焊缝。保证焊接运动过程中速度的稳定性和轨迹精度指标。

2. 本发明回转机座部分根据整个堆焊装置所受全部重量和工作载荷，采用了回转机座的结构，实现了机器人本体的整体回转，作为一种特殊的手臂，采用高强度材料，保证了足够的刚度、强度和承载能力。手臂部分根据其自由度数、运动形式、承受的载荷和运动精度要求，将小臂驱动电机和减速机安装在大臂上，通过平行四连杆机构将运动和动力传递到小臂上。这种设计的优点是将小臂驱动安装在大臂下端，减轻了小臂重量，也就减轻了大臂负载重量，机器人的运动灵活性同时也得到提高。该机器人机座、手臂部分通过加装缓冲和限位装置提高了定位精度，通过可靠的连接，保证了运动精确性和运动刚度，减少了机座与手臂间的运动误差。