焊接冲压制造过程中的防错防漏技术

放大  缩小 日期:2013-03-23     来源:上海拖拉机内燃机有限公司    作者:顾友良    评论:1      
核心提示: 无论在冲压还是在焊接生产过程中,都存在着各种各样的防错防漏要求。比如说在冲压过程中,尤其是在级进模或在多工位生产过程中
   无论在冲压还是在焊接生产过程中,都存在着各种各样的防错防漏要求。比如说在冲压过程中,尤其是在级进模或在多工位生产过程中,都存在着设备的安全件运行状态是否正常、冲压后的工件是否正常脱模、料板是否传送到位、工件是否正确传送等等问题,又如焊接过程中如何防止机器人进入不该进入的区域、是否出现漏件、是否出现漏焊、焊接过程是否正常等等,这些问题都是生产过程中需要通过防错防漏设计解决的。

 

    随着现代控制技术的发展,防错防漏的技术也从原来的机械式、过程后发现不断地朝着电子化、生产过程自动化、智能化检测方向发展,防错防漏的内容也不断地扩展,许多在过去认为是不可能的技术今天却已经实现和广泛使用。这里就目前上海拖拉机内燃机有限公司实际使用的一些电气设计应用的防错防漏技术作一些介绍。

 

机器人焊接控制过程中的防错防漏设计

 

    在机器人焊接过程中,当从一个工作站(比如说1#)按“工作启动”按钮后发出一个自动焊接预约请求信号,一旦预约信号被PLC认可时,PLC就通过触点送出去一个二进制的工作程序号到机器人。假如在PLC传送程序编码时出现一个触点信号没有正常送到机器人或者由于什么原因造成机器人没能正常收到该编码信号,而造成实际出现在机器人控制器中的编码号恰恰是另外一个焊接工作程序,这时就会出现一个由于编码错误传送引起的危险过程。为尽量避免这种情况的发生,在PLC程序中可以设计一个如图1 流程的程序号编码反馈确认程序。通过该控制流程能防止由于编码错误传送引起的人身或设备安全事故。

 

    在MOTOMAN机器人内置程序和参数设置中还常常用到一个干涉区域安全防错的概念。其设计的基本原理是:在机器人可能到达的危险区域中设置多个立方体空间作为特定干涉保护区域,当机器人一旦进入该区域时,它可通过I/O口输出一个干涉状态信号,通过程序判断就可以完成一个机器人运行区域是否错误的判断。

 

    同样在焊接过程中,可以通过程序设置去判断焊接过程中的电压、电流是否在设定范围内,又通过研究焊接时焊点电阻变化是否在质量控制曲线内等一些手段来判别焊接过程是否正常。一旦发现错误便可触发焊接错误报警,停止焊接或者通过自动加焊一次或其他手段及时补救。随着焊接设备的智能化程度的不断提高,在一些新型焊接设备中还携带有专家系统,根据焊接要求,自动地检测即时的焊接条件,自动选择最佳的焊接菜单自动跟踪焊接过程,即所谓的自适应焊接,这些柔性的焊接过程控制可以进一步提高现场的焊接质量。

 

    总线和网络通讯技术也在焊接设备的使用中大显身手。通过总线设备可以完成一些现场控制数据的交换,包括与机器人进行一些工作运行状态、条件和数据的交换,而通过网络可以进行一些焊接过程信息的提交和处理,这样甚至可以追溯整个生产过程中的每个产品及每个焊点的焊接过程参数,这对于进行质量跟踪控制是非常有效的。

 

    在零部件焊接生产过程中,需要焊接很多小件,实际生产过程中如果不对这些小件加以检测,就会出现由于人为疏忽所造成的漏件发生,因此,在机器人焊接控制电路和程序设计中,加了一些检测开关、传感器对相应的零件进行到位检测,这就是小件防漏控制。通过程序设计的完善还可以动态地检测防漏开关本身工作是否正常,这样还可以防止由于开关损坏(如常通或常断)引起的错误检测。实践中还采用通过将小件检测由夹具内搬到夹具外的异地检测完成一些位置特殊小件的疑难防漏检测。

 

    通过视觉图形比较,也可以判断一个工件或小件所处的形位正确与否。通过激光测量系统或一些其他传感技术,自动地完成接触或非接触、静态或动态扫描测量,形成一些关键的位置数据或自动成形三维图形与工件的原始数码比较,再经过计算机处理完成一些通常技术手段所不能做的防错防漏检测工作。而通过超声波测量能够无损检测焊点的内在质量。

 

冲压生产过程中的防错技术设计

 

    在实际生产过程中为了提高人身安全的保障和模具设备运行的安全性,为了提高实际生产效率也需要大量的防错防漏控制。并且这种防错防漏设计理念也已经贯穿于整个冲压工艺设计过程中,而不是仅仅在最后试模或生产时再考虑的问题。

 

    比如,在多工位冲压过程中,从冲压开始到结束工件须经过一次次成型和一次次自动的传送,在这个过程中由于各种原因会造成工件传送不到位、形位不正或者中间掉落等情况的发生,这时如果设备继续工作就会造成严重的人身设备事故。这就需要在工件传送机构设计过程中通过合适的机械抓手和关键位置的检测确认工件是否正确传送或者掉落,一旦发现错误及时停机。

 

    在料片提取输送过程中,尽管磁性自动分层装置能够将堆栈的料片自动分层,但是有时会出现料片没有正常分层,发生几块料片同时送入传送装置情况。这时在料片传送机构配置一个厚度→压力转换装置,通过检测压力变换的模拟量或压力开关控制就能在料片的传输过程中将不合格的料片打掉,避免事故的发生。

 

    同样情况,在级进模冲压过程中,特别是在较高速度运行时,可以通过以下几种常用的防错防漏检测技术保证设备模具的安全运行。

 

    板料传送位置检测:从与压力角度同步性上分有同步/记忆+通断两类,从位置上有到位和不到位,不到位又可分为过位和欠到位。在设定的压力机运行角度范围内检测(或叫同步检测)板料位置是否到位,不然的话及时停机处理。这种检测方法一般选择在滑块角度60°左右位置进行板料位置检测条件判断,以保证设备具备足够的制动角。而确定板料是否到位的方法一般是采用定位孔销触发开关检测、板料推动开关检测和板料切口检测、孔口脉冲计数等方式。以0~360°为周期的检测叫做周期记忆检测,该检测的基本原理就是保证检测信号在压机运转一个周期内发生变换一次或达到设定的次数,否则报警。

 

    工件滑过的检测:其基本要求是确认每个冲次后所有成型工件正常脱模送出。由于脱模时工件的不确定性,故其防错检测比料板输送检测要特殊复杂。比如说,一个冲次同时产生4个甚至更多的工件时,如何来检测所有工件通过?我们应该从以下几个层面考虑解决该问题的方法:首先应根据级进冲压成型规律,工件应该是以一列一列形式输出,因此在模具内部设计和输出滑道设计上,我们必须考虑将工件成列队分道输出。在检漏电器设计上根据工件的形状、通过输出滑道的方式、通过滑道的数量等实际情况考虑,采用通过、通过+时间控制、计数、计数带时间控制等混合控制来进行工件滑过检测。

 

    对于由于冲压件的振动或运动引起的检测开关扰动信号,可以在程序里设置适当的延时消除这些扰动对检测控制的影响;对于检测过程中可能发生的在一定角度内不可避免的信号扰动也可以采用特定的在设定角度内对检测信号屏蔽功能,而对于有条件进行检测开关防错的控制器,为更好地提高防错功能的安全可靠性,应当做好防错检测开关本体功能防错检测程序。

 

防错防漏检测设计范例

 

    螺柱焊机防漏计数装置设计:由于一般螺柱焊接设备并不带计数防漏功能,而螺柱焊的防漏存在着电流信号取样难和取样速度要求快等几个问题,故螺柱焊的防漏控制一直是困扰我们的难题。由此我们设计了一台业内专用的螺柱焊防漏控制器。仪表板工件上有T5M5两种螺钉的螺柱焊接。我们使用的KOCO螺柱焊机没有计数功能,因此就发生过漏焊错误。为防止这种错误的发生,我们设计了一种螺柱焊防漏装置,其基本工作原理是:工件装上后,工件感应开关XK动作,J1合,计数器准备工作;第一次焊接后,GJ1合→J2合自锁,封锁打开气路,防止焊接未结束夹具打开动作,然后焊一次焊点计数器KGDY计一次数;焊接点数达到预设置值时,LMD灯亮,蜂鸣器响,同时打开夹具打开封锁,提示焊点计数到,这时打开夹具后取下工件时通过XK自动将计数器复位;如果XK击穿常通则计数器不复位,夹具无法夹紧,即通过该动作的连锁动作能自动检测XK的好坏。

 

   带焊点计算器功能的点焊防漏控制器

 

    该控制器的设计可完成以下一些功能:

 

    1.能完成对焊接件上的多点(1~12个点)小件的检漏功能。发生小件漏装时报警1秒闪烁自动提示对应漏装件位置编号,并且锁定焊枪不允许焊接。同时具备检漏开关复位状态的自动检测功能,发现检漏开关不能正常复位动作时发2s闪烁对应开关编号报警提示,同时锁定焊枪不能工作。

 

    2.可分别完成对C型和X型焊枪的焊点计数功能,同时完成焊点计数的自动复位和焊点数到达后对焊枪的锁定功能。同时完成工件计数功能。所有计数器可以手动复位。同时具备1分钟临时开启焊枪调试功能。

 

    3.第一次使用时,通过自动侦寻程序自动识别当前实际使用的检漏开关自动进行工作设置,这样保证一个控制器一个程序可以选择0~12点各种不同组合的点数、任意点号配置的检漏控制。充分体现了软件的柔性设计思想。

 

    4.辅助夹具锁定功能。其控制原理如l4
 
 
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