气动伺服焊钳的测试技术改进

胡渊

摘要：汽车的生产，离不开四大工艺：冲压、焊装、涂装、总装;在焊装生产车间，为了把冲压车间出来的各种冲压件连接到一起，会需要多达几百把焊钳进行焊接。为了更高效、更节能对的进行焊接，焊装车间使用了工业机器人控制气伺服焊钳代替了传统对的气动焊钳。本文使用PLC对气伺服焊钳进行控制，代替现场的机器人控制，通过winccflexible软件进行人机界面编辑，达到人性化的操作，各种动作可以通过HMI界面进行控制，达到了节约成本的目的，也提高了工作效率。

关键词：气动伺服焊钳;PLC;HMI;机器人

1.引言

在一汽大众成都分公司焊装车间，共使用了五百多把气动伺服焊钳，气动伺服焊钳的保养周期为1年，平均每天將有2把左右的气动伺服焊钳需要更换下来维护保养。员工工作量相对较大，且工作效率不高，为了解决这一问题，通过用PLC来代替工业机器人进行控制，可以节约人力成本和材料成本。本文通过硬件介绍、硬件组态、程序编辑和人机画面编辑四个方面对此项目进行介绍。

2.气动伺服焊钳介绍

气动伺服焊钳是一项全新的技术，用它来代替传统的气动焊钳和电伺服焊钳，气伺服焊钳有以下诸多特点：

- 行程可以自由编程设定

- 优化周期时间，提高生产节拍

- 电极闭合时无冲击、无撞击，保护各组件

- 整体结构受力均匀，具有高承载能力和高刚性

- 适应不同焊材组合和装置

- 质量近轴分布，转动惯量小

- 可完美搭载SMC或Festo气动伺服模块，给主机厂提供了更多的选择

3.硬件组套及程序编辑

生产现场的气动伺服焊钳是由KUKA工业机器人通过INTERBUS现场总线进行控制的，测试台如用PLC对他进行控制，需添加一个菲尼克斯的代理服务器，把PROFINET转换成INTERBUS网络。我们完成测试台的改进需要用到以下硬件：1、伺服焊钳;2、西门子的ET200S cpu和一些输入输出模块;3、电源模块;4、菲尼克斯的代理服务器;5、BOSCH焊接控制器;6、西门子的177显示屏。所使用的硬件如图所示：

程序编辑分三个步骤：为了试验台的安全考虑，我们把24V电压分为两部分，一部分是网络用电，这一路电开机就会有，不会出现因为没有电源而导致的网络报警，我们命名这路电为US1，另外一路电是安全条件满足之后才能给上，只有这个电源满足才能允许设备动作，当安全条件不满足的时候，这路电源就会断掉，设备即使得到信号也不会有动作，我们命名这路电为US2。再新建三个功能块，FC30：来编辑普通气动焊钳的动作测试。FC31：SMC品牌的气动伺服焊钳动作测试。FC32：所有焊钳的焊接动作测试。FC33：诺冠气动伺服焊钳的动作测试。最后编写焊钳各个动作时候的输出条件，并可以通过人机界面选择自动允许焊钳动作或者手动允许焊钳动作。

4.人机界面编辑

本项目里，人机界面编辑需要用到西门子的人机界面编辑软件WINCCFLEXIBLE，使用WinCC flexible 提供的智能工具，有组于更高效的组态。新建一个诺冠动作测试画面，上面添加按钮和文本域及I/O域，界面可以显示位置设定值、位置反馈值、压力设定值、压力反馈值，通过颜色反应焊钳的大口、小口及夹紧状态，并可以通过这些按钮来控制焊钳的动作。另外再设置四个按钮，分别为动作使能、故障复位、自动模式和手动模式。如图所示。

结束语

本文利用试验台可以完成普通气动、SMC气动伺服和诺冠气动伺服焊钳的故障模拟和焊接以及动作测试，有效的降低了员工的劳动负荷。劳动效率比原来的测试方法提高35%，且此试验台建设费用方面有明显的节约，相比建立一个机器人伺服焊接试验台，节约成本约30万元。

参考文献

【1】刘华波 西门子S7300/400PLC编程与应用【M】机械工业出版社，2011.

【2】姜建芳 西门子S7300/400PLC工程应用技术 【M】机械工业出版社，2012.

【3】廖常初 西门子人机界面组态与应用技术【M】机械工业出版社，2012.