專利名稱：用于轎車車身焊接的氣動(dòng)懸掛式點(diǎn)焊機(jī)的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種焊接技術(shù)領(lǐng)域的方法，特別是一種用于轎車車身焊接的氣動(dòng)懸掛式點(diǎn)焊機(jī)的控制方法。
背景技術(shù)：
轎車車體的制造是由數(shù)百個(gè)形狀與大小不一的、沖壓好的薄板結(jié)構(gòu)件焊接而成，而焊接采用的是焊接工藝中的電阻點(diǎn)焊形式。由于結(jié)構(gòu)的特殊性及近年來(lái)追求車身輕量化多使用較薄的板材，造成了設(shè)計(jì)時(shí)，為了保證車體質(zhì)量，將焊接件的焊點(diǎn)布置的較密。可是在工件上，由于焊點(diǎn)與焊點(diǎn)之間的距離較近，常常造成了點(diǎn)焊機(jī)的電流分流，其結(jié)果是焊點(diǎn)熔核變小、強(qiáng)度不夠，造成了較多的焊點(diǎn)質(zhì)量不合格，另外，生產(chǎn)中也常常會(huì)因電極頭磨損及材料表面狀態(tài)的變化造成電流分流而產(chǎn)生不良結(jié)果。生產(chǎn)中，通常使用的是氣動(dòng)懸掛式點(diǎn)焊機(jī)，此類點(diǎn)焊機(jī)采用的是恒流控制方法，主要工作都由主控板來(lái)完成，包括調(diào)節(jié)焊接電流，焊接時(shí)間，顯示面板的參數(shù)調(diào)整，焊接閥的選擇，焊接程序的選擇等，而通過(guò)觸發(fā)板將主控板和大功率晶閘管電路隔離開來(lái)，一方面將主控板發(fā)送來(lái)的觸發(fā)信號(hào)放大調(diào)理為晶閘管的觸發(fā)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)晶閘管的可靠觸發(fā)，同時(shí)又將實(shí)時(shí)采集的電流值反饋至主控板，作為恒流控制的依據(jù)，它還有一個(gè)工作就是將電網(wǎng)電壓和主控板的節(jié)奏統(tǒng)一起來(lái)，即提供同步信號(hào)；并通過(guò)I/O板主要用來(lái)和外部焊接閥、啟動(dòng)控制器、故障報(bào)警等部分結(jié)合，給主控板提供信號(hào)。這類恒電流控制方法僅是把焊接變壓器次級(jí)回路中焊接電流有效值穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，它對(duì)影響次級(jí)回路的電流參數(shù)的因素比較敏感，能給予補(bǔ)償，如電源電壓波動(dòng)、板材厚度變化，次級(jí)回路中阻抗變化等。但是，氣動(dòng)懸掛式點(diǎn)焊機(jī)的恒流控制方法不能控制焊點(diǎn)的當(dāng)前電流，如由于焊點(diǎn)過(guò)密造成的電流分流時(shí)的電流值減小，也不能消除電極頭磨損及材料表面狀態(tài)的變化等與變壓器次級(jí)回路中焊接電流無(wú)關(guān)的影響因素。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利號(hào)為98102915.9，名稱為用于電阻點(diǎn)焊的控制系統(tǒng)及其方法，其采用一個(gè)存儲(chǔ)有一組標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)電阻曲線的存儲(chǔ)器來(lái)控制電阻點(diǎn)焊質(zhì)量的控制系統(tǒng)，特定的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)電阻曲線根據(jù)預(yù)定的焊接條件來(lái)定，該給定的焊接條件則由如被焊金屬板的厚度等這樣的焊接參數(shù)來(lái)決定，也就是說(shuō)，這種控制方法對(duì)被焊金屬板的厚度變化時(shí)，通過(guò)比較標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)電阻曲線來(lái)控制焊接電流，對(duì)由于焊點(diǎn)過(guò)密造成的電流分流、電極頭磨損、材料表面狀態(tài)的變化時(shí)的電流值變化是無(wú)法控制的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種用于轎車車身焊接的氣動(dòng)懸掛式點(diǎn)焊機(jī)的控制方法。使其能有效地控制當(dāng)焊點(diǎn)過(guò)密造成的電流分流時(shí)的電流值、因電極頭磨損造成的電流分流及材料表面狀態(tài)的變化造成的電流分流時(shí)的電流值。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明采用兩套相對(duì)獨(dú)立的控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，第一套控制系統(tǒng)即點(diǎn)焊控制系統(tǒng)依據(jù)電極位移的變化來(lái)控制，第二套控制系統(tǒng)是現(xiàn)有氣動(dòng)懸掛式點(diǎn)焊機(jī)采用的常規(guī)控制系統(tǒng)，兩套控制系統(tǒng)采用并行工作方式，系統(tǒng)啟動(dòng)工作后，第二套常規(guī)控制系統(tǒng)首先啟動(dòng)運(yùn)行，第一套控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如在焊點(diǎn)過(guò)密而發(fā)生分流時(shí)，從第二套控制系統(tǒng)自動(dòng)切換到第一套控制系統(tǒng)，此時(shí)，第一套控制系統(tǒng)就開始運(yùn)行，而第二套控制系統(tǒng)暫停運(yùn)行，將焊點(diǎn)過(guò)密或而發(fā)生分流的焊點(diǎn)施焊后，自動(dòng)切換回第二套控制系統(tǒng)。
所述的第一套控制系統(tǒng)，具體控制步驟為a、依據(jù)激光感應(yīng)測(cè)量，得到點(diǎn)焊機(jī)電極的位移量，并生成電子模擬信號(hào)(理想的采樣變量參數(shù))。
b、將采集到的位移信號(hào)(模擬信號(hào)即電壓值)轉(zhuǎn)化為數(shù)字系統(tǒng)可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。
c.實(shí)時(shí)比較電極位移數(shù)字信號(hào)與最優(yōu)位移數(shù)字信號(hào)并獲取偏差，使用控制算法計(jì)算出需要的觸發(fā)角大小，調(diào)節(jié)晶閘管的觸發(fā)時(shí)間，從而改變焊接電流。
所述的步驟a中，電極位移可直接度量焊點(diǎn)熔核直徑，根據(jù)實(shí)際測(cè)量確定的具體對(duì)應(yīng)關(guān)系是(1)若點(diǎn)焊機(jī)的電極位移落在上、下限(上、下限由優(yōu)質(zhì)焊點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電極位移來(lái)確定)之間，表示焊點(diǎn)熔核直徑均達(dá)到規(guī)定尺寸，其接頭強(qiáng)度高，無(wú)飛濺和裂紋。該區(qū)為焊點(diǎn)熔核尺寸的控制區(qū)域；(2)若點(diǎn)焊機(jī)的電極位移落在上限以上，則表示焊點(diǎn)由于加熱過(guò)大，熔核直徑超過(guò)規(guī)定值，以至?xí)霈F(xiàn)飛濺，過(guò)燒和壓痕過(guò)深等缺陷。倘若焊接規(guī)范參數(shù)再增大，則會(huì)產(chǎn)生早期的飛濺，破壞了焊接過(guò)程，嚴(yán)重時(shí)燒壞焊件；(3)若點(diǎn)焊機(jī)的電極位移落在下限以下，則表示熔核直徑低于標(biāo)準(zhǔn)值的區(qū)域。由于點(diǎn)焊規(guī)范參數(shù)過(guò)小，或存在嚴(yán)重電流分流等因素，造成焊點(diǎn)加熱不足，形成的熔核直徑偏小，低于規(guī)定值，甚至未熔化(無(wú)熔核)。
步驟a中，通過(guò)電極位移量來(lái)度量焊點(diǎn)熔核直徑的大小，電子模擬信號(hào)與焊點(diǎn)熔核直徑的大小存在著一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。
所述的步驟b，如要有效的進(jìn)行控制，必須做到如下(1)在0.5ms時(shí)間內(nèi)，可穩(wěn)定的接收測(cè)量到的位移為150um距離之內(nèi)對(duì)應(yīng)的模擬電子信號(hào)；(2)在0.5ms時(shí)間內(nèi)，將采集到的位移信號(hào)(模擬信號(hào)即電壓值)轉(zhuǎn)化為數(shù)字系統(tǒng)可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。同時(shí)，采樣瞬間將輸入信號(hào)的瞬間狀態(tài)“凍結(jié)”，消除轉(zhuǎn)換時(shí)帶來(lái)的時(shí)間誤差。
所述的步驟c中，具體實(shí)現(xiàn)如下(1)以常用的ST12031.0mm+1.0mm鋼板為實(shí)驗(yàn)板材；(2)焊接的規(guī)范電流為7000A；(3)焊接時(shí)間為10個(gè)周波。
(4)依據(jù)實(shí)測(cè)記錄及實(shí)驗(yàn)焊件的金相檢測(cè)與拉剪試驗(yàn)得到控制公關(guān)帶，從而確定可以識(shí)別的最優(yōu)位移控制曲線(即最優(yōu)位移數(shù)字信號(hào))，最優(yōu)位移控制曲線作為控制方法的基準(zhǔn)(可以固化在單片機(jī)中)。
(5)依據(jù)最優(yōu)位移曲線，進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)，確定αmax＝106.2°、αmin＝111.6°，這樣獲得的時(shí)間最優(yōu)控制方法(Bang-Bang)的控制方程為 (6)實(shí)時(shí)比較固化在單片機(jī)中最優(yōu)位移曲線R(t)(即最優(yōu)位移數(shù)字信號(hào))及通過(guò)激光傳感器獲得的實(shí)時(shí)電極位移Y‘(t)(實(shí)時(shí)位移數(shù)字信號(hào))，得到的電極位移的數(shù)字偏差為e(t)＝Y(jié)’(t)-R(t)。
所述的步驟c中，具體采用時(shí)間最優(yōu)控制(Bang-bang快速開關(guān))與比例積分微分控制(PID)兩種控制方式相結(jié)合的綜合控制方式，也就是，以恒流方式開始工作，并利用激光傳感器不斷地測(cè)量電極的位移量，一旦實(shí)時(shí)采集的位移曲線超出設(shè)定的控制公差帶時(shí)，使用開關(guān)控制以加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，同時(shí)使控制規(guī)則從恒流控制方式切換至電極位移控制方式，以電極位移方式工作后就采用PID控制方程結(jié)合電極位移作為反饋?zhàn)兞?，提高控制精度克服時(shí)間最優(yōu)控制(Bang-bang快速開關(guān))穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)。
本發(fā)明能有效地控制當(dāng)焊點(diǎn)過(guò)密造成的電流分流時(shí)的電流值，能有效地控制因電極頭磨損造成的電流分流及材料表面狀態(tài)的變化造成的電流分流時(shí)的電流值，從而改變氣動(dòng)懸掛式點(diǎn)焊機(jī)的性能。用于轎車車身焊接時(shí)，解決了因車身焊點(diǎn)與焊點(diǎn)之間的距離較近而造成的點(diǎn)焊機(jī)的電流分流而產(chǎn)生的焊點(diǎn)熔核變小、強(qiáng)度不夠的焊點(diǎn)質(zhì)量不合格問(wèn)題；解決了因電極頭磨損造成的電流分流及材料表面狀態(tài)的變化造成的電流分流時(shí)而產(chǎn)生的焊點(diǎn)熔核變小、強(qiáng)度不夠的焊點(diǎn)質(zhì)量不合格問(wèn)題，使用本發(fā)明，對(duì)現(xiàn)有的氣動(dòng)懸掛式點(diǎn)焊機(jī)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行技術(shù)改造，可節(jié)約成本。


圖1為本發(fā)明方法流程2為本發(fā)明與時(shí)間相關(guān)的電極位移的控制公差帶圖3為本發(fā)明確定的焊接電流為7000A的電極最優(yōu)位移控制曲線圖4為本發(fā)明控制方式5為本發(fā)明的PID控制原理6為本發(fā)明的控制程序流程圖具體實(shí)施方式
根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容提供具體實(shí)施例一種用于轎車車身焊接的C200SP-SAM型氣動(dòng)懸掛式點(diǎn)焊機(jī)的原控制系統(tǒng)型號(hào)為Medar200S的控制方法如下如圖1所示，分界線左則為本發(fā)明的第一套基于電極熱膨脹位移的控制系統(tǒng)的工作流程圖，右邊為第二套常規(guī)控制系統(tǒng)Medar200S的工作流程圖，兩套控制系統(tǒng)之間的切換及時(shí)序匹配由專門的同步電路完成。
兩套控制系統(tǒng)采用并行系統(tǒng)工作方式，系統(tǒng)啟動(dòng)工作后第二套常規(guī)控制系統(tǒng)首先啟動(dòng)運(yùn)行，第一套控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如在焊點(diǎn)過(guò)密而發(fā)生分流時(shí)，從第二套控制系統(tǒng)自動(dòng)切換到第一套控制系統(tǒng)，此時(shí)，第一套控制系統(tǒng)就開始運(yùn)行，而第二套控制系統(tǒng)暫停運(yùn)行。將焊點(diǎn)過(guò)密或而發(fā)生分流的焊點(diǎn)施焊后，自動(dòng)切換回第二套控制系統(tǒng)。
第一套控制系統(tǒng)具體方法步驟為a.使用OMRON激光非接觸式傳感器快速準(zhǔn)確地測(cè)出點(diǎn)焊過(guò)程中電極位移的變化，并生成電子模擬信號(hào)。因電極位移可直接度量焊點(diǎn)熔核直徑，根據(jù)實(shí)際測(cè)量確定的具體對(duì)應(yīng)關(guān)系是(1)若點(diǎn)焊機(jī)的電極位移落在上、下限之間，表示焊點(diǎn)熔核直徑均達(dá)到規(guī)定尺寸，其接頭強(qiáng)度高，無(wú)飛濺和裂紋。該區(qū)為焊點(diǎn)熔核尺寸的控制區(qū)域；(2)若點(diǎn)焊機(jī)的電極位移落在上限以上，則表示焊點(diǎn)由于加熱過(guò)大，熔核直徑超過(guò)規(guī)定值，以至?xí)霈F(xiàn)飛濺，過(guò)燒和壓痕過(guò)深等缺陷。倘若焊接規(guī)范參數(shù)再增大，則會(huì)產(chǎn)生早期的飛濺，破壞了焊接過(guò)程，嚴(yán)重時(shí)燒壞焊件；(3)若點(diǎn)焊機(jī)的電極位移落在下限以下，則表示熔核直徑低于標(biāo)準(zhǔn)值的區(qū)域。由于點(diǎn)焊規(guī)范參數(shù)過(guò)小，或存在嚴(yán)重電流分流等因素，造成焊點(diǎn)加熱不足，形成的熔核直徑偏小，低于規(guī)定值，甚至未熔化。
b.將傳感器傳來(lái)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字系統(tǒng)可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。
(1)在0.5ms時(shí)間內(nèi)，可穩(wěn)定的接收測(cè)量到的位移為150um距離之內(nèi)對(duì)應(yīng)的模擬電子信號(hào)；(2)在0.5ms時(shí)間內(nèi)，將采集到的位移信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字系統(tǒng)可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。同時(shí)，采樣瞬間將輸入信號(hào)的瞬間狀態(tài)“凍結(jié)”，消除轉(zhuǎn)換時(shí)帶來(lái)的時(shí)間誤差。
c.根據(jù)實(shí)時(shí)比較電極位移數(shù)字信號(hào)與最優(yōu)位移數(shù)字信號(hào)并獲取偏差，使用預(yù)先確定的控制算法計(jì)算出需要的觸發(fā)角大小，調(diào)節(jié)晶閘管的觸發(fā)時(shí)間，從而改變焊接電流。
其中，實(shí)時(shí)比較電極位移數(shù)字信號(hào)與最優(yōu)位移數(shù)字信號(hào)并獲取偏差。具體實(shí)現(xiàn)如下(1)以常用的ST12031.0mm+1.0mm鋼板為實(shí)驗(yàn)板材；(2)焊接的規(guī)范電流為7000A；(3)焊接時(shí)間為10個(gè)周波。
(4)依據(jù)實(shí)測(cè)記錄及實(shí)驗(yàn)焊件的金相檢測(cè)與拉剪試驗(yàn)得到與時(shí)間相關(guān)的電極位移的控制公差帶如圖2所示，從而確定可以識(shí)別的最優(yōu)位移控制曲線如圖3所示，最優(yōu)位移控制曲線作為控制方法的基準(zhǔn)。
(5)依據(jù)最優(yōu)位移曲線，進(jìn)一步確定αmax＝106.2°、αmin＝111.6°，這樣獲得的時(shí)間最優(yōu)控制方法(Bang-Bang)的控制方程為 其中k＝1，2，3…αk--k時(shí)刻的觸發(fā)角的值106.2°及111.6°--最大及最小觸發(fā)角，其值由實(shí)驗(yàn)決定ek--為實(shí)測(cè)電極位移與固化在ROM中的標(biāo)準(zhǔn)位移之差QUP、QLOW--上下公差(6)實(shí)時(shí)比較固化在單片機(jī)中最優(yōu)位移曲線R(t)及通過(guò)激光傳感器獲得的實(shí)時(shí)電極位移Y‘(t)，得到的電極位移的數(shù)字偏差為e(t)＝Y(jié)’(t)-R(t)。
步驟c中，具體的控制方式是(1)采用時(shí)間最優(yōu)控制(Bang-bang快速開關(guān))與比例積分微分控制(PID)兩種控制方式相結(jié)合的控制方法，也就是，以恒流方式開始工作，并利用激光傳感器不斷地測(cè)量電極的位移量，一旦實(shí)時(shí)采集的位移曲線超出設(shè)定的控制公差帶時(shí)，使用開關(guān)控制以加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，同時(shí)使控制規(guī)則從恒流控制方式切換至電極位移控制方式，以電極位移方式工作后就采用PID控制方程結(jié)合電極位移作為反饋?zhàn)兞?，提高控制精度克服時(shí)間最優(yōu)控制(Bang-bang快速開關(guān))穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)。具體控制規(guī)則如下

如圖4所示，其中ek為實(shí)測(cè)電極位移與固化在ROM中的標(biāo)準(zhǔn)位移之差，QUP、QLOW為上下公差。
(2)使用HIOKI記憶示波器，通過(guò)其與固化在ROM中的最佳位移曲線的偏差來(lái)決定可控硅觸發(fā)角的大小如表1所示表1

(3)如圖5所示其中R(t)為固化在微機(jī)中的最佳位移曲線，Y‘(t)為通過(guò)激光傳感器獲得的實(shí)時(shí)電極位移，e(t)＝Y(jié)’(t)-R(t)。u(t)為經(jīng)控制器后的電極位移的偏差，執(zhí)行器為電極位移與可控硅觸發(fā)角之間的關(guān)系，α(t)為可控硅的觸發(fā)角，控制對(duì)象為點(diǎn)焊機(jī)。
(4)如圖6所示當(dāng)電極位移的數(shù)字偏差|ek|不超過(guò)Q時(shí)程序一直按著實(shí)線所指來(lái)運(yùn)行。一旦|ek|超過(guò)Q時(shí)程序即按虛線所知來(lái)運(yùn)行。
d、為了驗(yàn)證本發(fā)明控制方法的有效性，作試驗(yàn)對(duì)本發(fā)明控制方法的控制效果進(jìn)行了測(cè)試。試驗(yàn)對(duì)象為ST12031.0mm+1.0mm鋼板，人為設(shè)計(jì)磨損缺陷狀況，分別做了拉剪強(qiáng)度試驗(yàn)，對(duì)控制系統(tǒng)和控制算法的有效性進(jìn)行了測(cè)試。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表1所示。由表1可以得到以下幾個(gè)結(jié)論(1)在相同的焊接電流下，使用了本發(fā)明的控制系統(tǒng)后，能夠保證正常焊接情況下的焊點(diǎn)質(zhì)量；(2)在相同的焊接電流下，電極磨損對(duì)焊點(diǎn)質(zhì)量有較大影響，降低了焊點(diǎn)的拉剪強(qiáng)度，用要控制方法可以解決這個(gè)問(wèn)題，保證了焊點(diǎn)質(zhì)量。
表2為本發(fā)明實(shí)施例的控制效果驗(yàn)證試驗(yàn)數(shù)據(jù)表2

權(quán)利要求
1.一種用于轎車車身焊接的氣動(dòng)懸掛式點(diǎn)焊機(jī)的控制方法，其特征在于，采用兩套相對(duì)獨(dú)立的控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，第一套控制系統(tǒng)即點(diǎn)焊控制系統(tǒng)依據(jù)電極位移的變化來(lái)控制，第二套控制系統(tǒng)是現(xiàn)有氣動(dòng)懸掛式點(diǎn)焊機(jī)采用的控制系統(tǒng)，兩套控制系統(tǒng)并行工作，系統(tǒng)啟動(dòng)工作后，第二套控制系統(tǒng)首先啟動(dòng)運(yùn)行，第一套控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在焊點(diǎn)過(guò)密而發(fā)生分流時(shí)，自動(dòng)切換到第一套控制系統(tǒng)，第二套控制系統(tǒng)暫停運(yùn)行，將焊點(diǎn)過(guò)密或而發(fā)生分流的焊點(diǎn)施焊后，自動(dòng)切換回第二套控制系統(tǒng)，所述的第一套控制系統(tǒng)，具體控制步驟為a、依據(jù)激光感應(yīng)測(cè)量，得到點(diǎn)焊機(jī)電極的位移量，并生成電子模擬信號(hào)；b、將采集到的位移信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字系統(tǒng)能夠識(shí)別的數(shù)字信號(hào)；c.實(shí)時(shí)比較電極位移數(shù)字信號(hào)與最優(yōu)位移數(shù)字信號(hào)并獲取偏差，使用控制算法計(jì)算出需要的觸發(fā)角大小，調(diào)節(jié)晶閘管的觸發(fā)時(shí)間，從而改變焊接電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于轎車車身焊接的氣動(dòng)懸掛式點(diǎn)焊機(jī)的控制方法，其特征是，步驟a中，通過(guò)電極位移量來(lái)度量焊點(diǎn)熔核直徑的大小，電子模擬信號(hào)與焊點(diǎn)熔核直徑的大小存在著一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的用于轎車車身焊接的氣動(dòng)懸掛式點(diǎn)焊機(jī)的控制方法，其特征是，所述的步驟a中，通過(guò)電極位移直接度量焊點(diǎn)熔核直徑，其對(duì)應(yīng)關(guān)系是(1)若點(diǎn)焊機(jī)的電極位移落在上、下限之間，表示焊點(diǎn)熔核直徑均達(dá)到規(guī)定尺寸，其接頭強(qiáng)度高、無(wú)飛濺和裂紋，該區(qū)為焊點(diǎn)熔核尺寸的控制區(qū)域；(2)若點(diǎn)焊機(jī)的電極位移落在上限以上，則表示焊點(diǎn)由于加熱過(guò)大，熔核直徑超過(guò)規(guī)定值，會(huì)出現(xiàn)飛濺、過(guò)燒和壓痕過(guò)深，倘若焊接規(guī)范參數(shù)再增大，則會(huì)產(chǎn)生早期的飛濺，破壞了焊接過(guò)程，嚴(yán)重時(shí)燒壞焊件；(3)若點(diǎn)焊機(jī)的電極位移落在下限以下，則表示熔核直徑低于標(biāo)準(zhǔn)值的區(qū)域，由于點(diǎn)焊規(guī)范參數(shù)過(guò)小，或存在嚴(yán)重電流分流，造成焊點(diǎn)加熱不足，形成的熔核直徑偏小，低于規(guī)定值，甚至未熔化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于轎車車身焊接的氣動(dòng)懸掛式點(diǎn)焊機(jī)的控制方法，其特征是，所述的步驟b，其要求如下(1)在0.5ms時(shí)間內(nèi)，穩(wěn)定的接收測(cè)量到的位移為150um距離之內(nèi)對(duì)應(yīng)的模擬電子信號(hào)；(2)在0.5ms時(shí)間內(nèi)，將采集到的位移信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字系統(tǒng)能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，同時(shí)，采樣瞬間將輸入信號(hào)的瞬間狀態(tài)“凍結(jié)”，消除轉(zhuǎn)換時(shí)帶來(lái)的時(shí)間誤差。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于轎車車身焊接的氣動(dòng)懸掛式點(diǎn)焊機(jī)的控制方法，其特征是，所述的實(shí)時(shí)比較電極位移數(shù)字信號(hào)與最優(yōu)位移數(shù)字信號(hào)并獲取偏差，包括如下(1)以常用的ST12031.0mm+1.0mm鋼板為實(shí)驗(yàn)板材；(2)焊接的規(guī)范電流為7000A；(3)焊接時(shí)間為10個(gè)周波；(4)依據(jù)實(shí)測(cè)記錄及實(shí)驗(yàn)焊件的金相檢測(cè)與拉剪試驗(yàn)得到控制公關(guān)帶，從而確定能識(shí)別的最優(yōu)位移控制曲線，最優(yōu)位移控制曲線作為控制方法的基準(zhǔn)；(5)依據(jù)最優(yōu)位移曲線，進(jìn)一步確定αmax＝106.2°、αmin＝111.6°，這樣獲得的時(shí)間最優(yōu)控制方法的控制方程為 其中k＝1，2，3…，αk為k時(shí)刻的觸發(fā)角的值；106.2°及111.6°為最大及最小觸發(fā)角，其值由實(shí)驗(yàn)決定；ek為為實(shí)測(cè)電極位移與固化在ROM中的標(biāo)準(zhǔn)位移之差；QUP、QLOW--上下公差；(6)實(shí)時(shí)比較最優(yōu)位移曲線R(t)及通過(guò)激光傳感器獲得的實(shí)時(shí)電極位移Y‘(t)，得到的電極位移的數(shù)字偏差為e(t)＝Y(jié)’(t)-R(t)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于轎車車身焊接的氣動(dòng)懸掛式點(diǎn)焊機(jī)的控制方法，其特征是，所述的最優(yōu)位移控制曲線，作為控制方法的基準(zhǔn)，固化在單片機(jī)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于轎車車身焊接的氣動(dòng)懸掛式點(diǎn)焊機(jī)的控制方法，其特征是，所述的步驟c中，具體采用時(shí)間最優(yōu)控制與比例積分微分控制兩種控制方式相結(jié)合的綜合控制方式，也就是，以恒流方式開始工作，并利用激光傳感器不斷地測(cè)量電極的位移量，一旦實(shí)時(shí)采集的位移曲線超出設(shè)定的控制公差帶時(shí)，使用開關(guān)控制以加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，同時(shí)使控制規(guī)則從恒流控制方式切換至電極位移控制方式，以電極位移方式工作后就采用比例積分微分控制方程結(jié)合電極位移作為反饋?zhàn)兞浚岣呖刂凭瓤朔r(shí)間最優(yōu)控制穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于轎車車身焊接的氣動(dòng)懸掛式點(diǎn)焊機(jī)的控制方法，其特征是，所述的采用時(shí)間最優(yōu)控制與比例積分微分控制兩種控制方式相結(jié)合的綜合控制方式，具體控制規(guī)則如下 ek為實(shí)測(cè)電極位移與固化在ROM中的標(biāo)準(zhǔn)位移之差，QUP、QLOW為上下公差。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或者5所述的用于轎車車身焊接的氣動(dòng)懸掛式點(diǎn)焊機(jī)的控制方法，其特征是，使用HIOKI記憶示波器，通過(guò)其與固化在ROM中的最佳位移曲線的偏差來(lái)決定可控硅觸發(fā)角的大小。
全文摘要
一種汽車制造技術(shù)領(lǐng)域的用于轎車車身焊接的氣動(dòng)懸掛式點(diǎn)焊機(jī)的控制方法，采用兩套相對(duì)獨(dú)立的控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，第一套控制系統(tǒng)依據(jù)電極位移的變化來(lái)控制，第二套控制系統(tǒng)為常規(guī)控制系統(tǒng)，兩套控制系統(tǒng)并行工作，第一套控制系統(tǒng)在焊點(diǎn)過(guò)密而發(fā)生分流時(shí)工作，所述的第一套控制系統(tǒng)，具體控制步驟為a.依據(jù)激光感應(yīng)測(cè)量，得到點(diǎn)焊機(jī)電極的位移量，并生成電子模擬信號(hào)；b.將采集到的位移信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字系統(tǒng)能夠識(shí)別的數(shù)字信號(hào)；c.實(shí)時(shí)比較電極位移數(shù)字信號(hào)與最優(yōu)位移數(shù)字信號(hào)并獲取偏差，使用控制算法計(jì)算出需要的觸發(fā)角大小，調(diào)節(jié)晶閘管的觸發(fā)時(shí)間，從而改變焊接電流。本發(fā)明能有效地控制電流分流時(shí)的電流值，從而改變氣動(dòng)懸掛式點(diǎn)焊機(jī)的性能。
文檔編號(hào)B23K11/11GK1743123SQ20051002965
公開日2006年3月8日 申請(qǐng)日期2005年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月15日
發(fā)明者林忠欽, 陳關(guān)龍, 李永兵, 張延松, 許君 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)