用于桁架式自动焊接的控制系统的制作方法

本实用新型涉及焊接设备技术领域，尤其涉及一种用于桁架式自动焊接的控制系统。

背景技术：

目前，市场上的焊接自动化设备多采用焊接小车、或者搭配机械手来实现自动焊接功能。前者受小车移动空间所限，对不同高度的物体焊接时，焊接空间也受限。后者机械手成本较高，控制集成较为复杂，维护专业度高、成本高，工作环境要求较为高，对操作工人的要求也较高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种用于桁架式自动焊接的控制系统。

本实用新型为实现上述目的，采用以下技术方案：一种用于桁架式自动焊接的控制系统，包括总进线电源、控制电源、输入单元、控制器单元和驱动单元；总进线电源与控制电源相连，所述控制电源与输入单元相连，控制电源与控制器相连，控制电源与驱动单元相连，输入单元与控制器相连；所述总进线电源向控制电源供电；所述控制电源为220v变dc24v，为所述输入单元、输出单元、控制器单元和驱动器单元提供稳定电源；所述输入单元采集设备低电平信号，并发送到控制器单元，所述控制器单元把输入单元低电平信号进行处理，通过驱动单元、输出单元实现桁架的运动、焊接主机的启停及报警的显示；驱动单元包括交流接触器和伺服驱动器，用于控制伺服电机的运行、停止、抱闸。

优选地，所述控制器单元采用正元五轴联动控制器。

优选地，所述伺服驱动器采用台达asd-a2系列驱动器。

本实用新型的有益效果是:(1)可适用于焊接多种形状的物体，适用范围广；

(2)焊接形状可以xyz三个坐标维度内进行轨迹示教，精度高；

(3)电气连接、调试简单，维护成本低，通用性高，节约用工成本。

附图说明

图1是本实用新型中桁架立体图；

图2是本实用新型控制框图；

图3是本实用新型中控制器单元的电路图；

图4是本实用新型中主电路图；

图5是本实用新型中驱动器的io信号连接图；

图6是本实用新型中驱动器的io控制信号图；

图7是本实用新型中驱动器的主电路图。

具体实施方式

下面结合附图及较佳实施例详细说明本实用新型的具体实施方式。如图1和图2所示，一种用于桁架式自动焊接的控制系统，桁架系统使用运动控制器来驱动x轴伺服电机2、y轴伺服电机1、z轴伺服电机3的四台伺服电机运动，其中y轴是具有龙门功能的双轴同步轴，保证双轴移动的同步性；将焊把4固定在桁架z轴末端，把焊机起弧信号采集到控制器内，通过控制器输出焊机的启动、停止信号，来执行焊机的焊接任务，通过示教器来规划焊接轨迹进行工件5焊接；事先将焊件5放置在焊台6上，当焊把在x、y、z坐标走到指定位置后，控制器向焊机主机发出启动信号，焊机开始按照示教好的轨迹进行自动焊接；如附图3～7所示，此电气控制系统，包括总进线电源，控制电源、输入单元、控制器单元和驱动单元，总进线电源与控制电源相连，控制电源与输入单元相连，控制电源与控制器相连，控制电源与驱动单元相连，输入单元与控制器相连；总电源向主电路供电，同时提供设备短路保护，过载保护，使设备更安全的运行；控制电源为220v变dc24v，主要为输入、输出、控制器、驱动器提供稳定电源，使高低电源分隔开，从而实现低压控制高压，在保证设备稳定可靠运行的同时，防止设备带电导致的操作人员意外触电；输入单元是采集的设备低电平信号，并发送到控制器单元，是控制系统不看可分开的一部分；驱动单元包括交流接触器和伺服驱动器，用于控制伺服电机的运行、停止、抱闸；控制器单元犹如大脑一样，把输入单元低电平信号进行处理，通过驱动单元、输出单元实现桁架的运动、焊接主机的启停及报警的显示；本系统采用的是正元五轴联动控制器和台达asd-a2系列驱动器、绝对式编码器伺服电机；控制器的通入输入信号引脚1～4为伺服报警信号，5～8为伺服的ready信号，功能输入引脚分别接：开始/暂停、复位、停止按钮；通用输出：引脚1为焊枪控制继电器，引脚2为运行状态指示灯，引脚9为停止指示灯，引脚10为焊机主机启动/停止继电器，当焊把移动到指定位置后，引脚接通，启动焊机进行焊接；引脚13为报警指示灯；控制器的x、y、z轴感应器引脚对应于x、y、z轴的限位开关，为低电平信号；x、y、z的脉冲+、脉冲-、方向+、方向-，分别对应于各轴驱动器上的脉冲+、脉冲-、方向+、方向-，以实现桁架的三维坐标移动；另外，双y轴的龙门功能，还需要两个y轴的驱动器之间有位置反馈信号的连接，如附图5所示两个驱动的oa、/oa、ob、/ob与opta、/opta、optb、opt/b的交叉接线，构成位置信号的反馈，以保证两个y轴移动的同步；通过控制器的示教功能，为焊接工件规划好轨迹，即可实现桁架焊接系统的自动化运行。

以下为附图及说明：图1说明：标号1为y轴的两台伺服电机，驱动器采用龙门控制功能实现y轴的同步运动，用于拖动焊枪的y向定位；标号2为x轴伺服电机，用于拖动焊枪的x轴向定位；标号3为z轴电机，用于拖动焊枪的上、下定位；标号4为z轴末端焊枪固定位；标号5为待焊接工件；标号6为放置待焊接工件的焊接平台。

图2说明：总进线单元是为整个控制系统提供ac220v电源的外部供电系统，经过控制电源(各个开关、开关电源)把电源分配给下级负载；输入单元包括：光电信号、按钮信号、焊接系统信号、驱动器的反馈信号，这些输入单元的信号进入到控制器单元后，根据逻辑程序，输出相应的信号到驱动器和输出单元；驱动单元的信号为脉冲量、使能及复位，最终作用到伺服电机的状态上；输出单元为状态指示灯和焊枪的控制。

图3说明：-b5:z轴上限位光电信号，用于防止上移时过行程；-b6:z轴下限位光电信号，用于防止下移时过行程；-b1：y轴正限位光电信号，用于防止正向移时过行程；-b2:y轴负限位光电信号，用于防止负向移动时过行程；-b3：x轴正限位光电信号，用于防止正向移时过行程；-b4:x轴负限位光电信号，用于防止负向移动时过行程；x+/pluse、x-/pluse、y+/pluse、y-/pluse、z+/pluse、z-/pluse分别为控制器的x、y、z轴的脉冲输出信号，用于控制各轴的移动位置；x+/sign、x-/sign、y+/sign、y-/sign、z+/sign、z-/sign分别为控制器的x、y、z轴的方向输出，用于控制各轴的移动方向；h10为停止状态指示灯，k7为控制焊机启动的继电器，在焊枪走到定位位置后，控制器输出信号接通k7继电器，进行焊接；k6为焊枪停止继电器；h9为系统运行指示灯，h11为报警指示灯，当伺服报警时，h11灯点亮，同时系统停止工作；通用输入接线端子上的z报警、x报警、out1、out2为驱动器的报警输出信号，当控制器接收到这些信号后，系统会停止工作，焊接停止，同时h11指示灯点亮；特殊io上的s2、s5、s4分别为开始、复位、停止按钮，其中复位是指在报警发生，在解决报警问题之后，用于清除报警的按钮，系统同时会执行一次回原点操作；

图4说明：外部电源从l1、n1接过来，经过柜门上的凸轮开关qs1进到控制柜，f1为柜内总开关，l1c、l2c为驱动器的控制电源，s1为外部急停按钮，紧急情况发生时，拍下急停伺服使能断开，电机即可停止转动，同时交流接触器k1失电，切断驱动器的主电路1l3a、1l3n；h2为控制柜上电指示灯；fs为系统运行时的散热风扇。

图5说明：此为y轴电机的脉冲、方向接线及实现y轴2台电机同步运动的原理图，y/pluse-、y/pluse+、y/sign-、y/sign+为控制器输出的脉冲及信号线，同时提供给两个y轴的伺服驱动器，驱动电机移动，其中oa、oa/、ob、ob/为驱动器的编码器的位置输出(即实际位置反馈)，cn5上的optoa、opt/oa、optob、opt/ob为驱动器的位置反馈接头，用于构成全闭环回路；y1-oa、y1-/oa、y1-ob、y1-/ob与y2-oa、y2-/oa、y2-ob、y2-/ob是两台驱动器的位置反馈信号，反馈信号的误差在驱动器内可设定(误差值越小，同步效果越好)，这一信号反馈到cn5上构成全闭环，采用在一定误差范围内彼此反馈位置来实现同步功能；y1-son、y2-son为伺服使能信号与外部急停常闭点连接，y1-alm、y2-alm为伺服报警信号，反馈到控制器的输入端。

图6说明：此为驱动器上cn1的io连接器信号，x+/pluse、x-/pluse、x+/sign、x-/sign与z+/pluse、z-/pluse、z+/sign、z-/sign分别为x轴、z轴的脉冲、方向信号，来自控制器，对应于图3；z轴、x轴报警信号为驱动器反馈给控制器的信号，复位信号为控制器输出到驱动器的信号，在排除故障后用于清除驱动器的报警信号。

图7为驱动器的主电路与控制电路接线，其中，主电路由交流接触器器的主触点接线1l3a、1n3a提供电源，控制电路直接由总开关l1c、l2c提供，这样保证了在急停按下时，驱动器的主电路掉电，驱动器的显示屏不掉电，以便查询报警信息；z轴电机的b+、b-为电机抱闸线，保证了z轴在突然掉电和停止状态下，z轴不会下滑。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。