压力与熔深复合可控电阻点焊伺服加压系统的研制

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焊接熔深和电极压力作为电阻点焊的重要参数,对焊接质量起着至关重要的作用。传统焊接设备往往是采用气动或弹簧随动等压力控制方式,虽然具有设备简单的优点,但是其压力控制的稳定性、实时响应性、精准性一般较难得到保证,焊接熔深更是不可控。随着精密电子仪器和特殊焊接材料的发展,对焊接压力和焊接熔深的要求日趋严格,传统的焊接机头设备控难以满足其要求。为了解决上述问题,本文提出了一种基于ARM的电阻点焊伺服加压系统,该系统通过ARM控制器和伺服电机配合,驱动焊接机头进行精准的焊接动作。  本课题根据带锯条的焊接要求,设计了基于ARM的电阻点焊伺服加压系统,并对设备进行了实验研究。首先,分析了传统电阻点焊压力控制方式,列举其优缺点,然后提出了ARM作为主控单元,伺服电机作为动力输出机构,精密滚珠丝杆作为压力传动机构的伺服压力控制方案。根据焊接要求,设计了电极夹具,焊接机头内部结构,计算并选取了相应的滚珠丝杆模组,伺服驱动器,伺服电机,光栅尺等器件。除了机械部分,该系统还包含软件部分和电子硬件部分。硬件部分设计了包含主控制器电路,DA输出,压力采集,RS485通信,熔深控制,辅助供电等电路。另外对实验室现有的漆包线点焊电源进行了升级,加大了电源功率,增加了通信模块,同时对控制系统代码重新编写。软件部分主要包含焊接熔深和压力主控系统,基于Modbus的伺服焊接通信协议,HMI人机界面的设计,以及回零等周边程序。最后从硬件和软件两个方面进行了抗干扰措施,保证焊接系统的稳定性。  在机械部分和控制部分设计完成后,进行了整机调试实验,调试包含:压力输入输出标定实验,压力输出响应实验,空载输出实验,实验结果表明:HMI操作高效便捷,焊接压力输出稳定可靠,动态响应迅速,压力和电流在时序上匹配正确,伺服加压系统与整套焊接设备内其他装置之间通信及时正确。  最后结合焊接平台,进行了锯齿焊接实验,结果表明锯齿焊接熔深控制正确,并取得了良好的焊接效果。  
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