0 前言
液力变矩器是液力传动的一种形式，由于它具有许多优越的性能。在现代轿车和叉车工业中得到广泛应用。液力变矩器工件生产过程复杂、制造难度大。作为其生产过程关键步骤之一的上盖和泵轮的合成焊接加工也具有相当高的技术含量。工业用液力变矩器由于转速高、承受力矩较大，已全部采用焊接(上盖和泵轮焊接成一体)。实际生产中，为了便于两个壳体的环缝焊接，先使两个壳体相对固定准确、误差小。该焊接加工过程必须解决两个基本问题。首先，为保证液力变矩器的变矩和传动性能，其形状和尺寸参数都是经过具体计算确定的，要求较高，而焊接加工时由于应力和变形的作用必然造成上盖和泵轮之间的对中误差。焊接过程必须保证上盖和泵轮满足相当的同心对中精度。其次，为提高液力变矩器的耦合性能，现代液力变矩器都增设了锁止机构。锁止机构的动作过程要求涡轮输出轴套后与上盖内表面保持一定的间隙，该间隙也有尺寸要求，控制上盖和泵轮的焊后同心对中精度和间隙对于液力变矩器的实际生产过程具有特别重要的意义。
在此选择基于PIE控制的自动环缝焊机来解决液力变矩器的焊接难题。本研究应用于实践中可以明显提高液力变矩器的焊接效率和焊接质量。
在多方调研基础t，提出了数控自动焊机设计方案，采用数控技术并配以稳定性较好的工控器件使设备更具先进性和实用性。与市场上的同类机型比较，其优势是：采用数字控制电机驱动，定位准确，可以实现任意分度的焊接。
1设备研制的技术要求与主要参数
1.1 技术要求
额定电压380 V(三相);额定功率54 kW;气源压力0.5 MPa。
1.2主要技术参数
(1)焊接速度3—10 mm/s;(2)生产节拍30件/h(焊接速度7ram/s);(3)承载焊接电流600A;(4)工件最大质量60 kg;(5)j维微调有效行程120 mmxl20 minx100 mm;(6)下枪行程200 mm。
2 自动环缝焊机工作原理、工艺流程和控制要求
自动环缝焊机采用PIE为控制系统，机械构件主要包括定位夹紧装置、驱动装置和焊接装置部分。通过PLC控制系统协调这几部分的工作，从而实现焊接。采用横焊T艺、工件旋转、焊枪同定(相对)的焊接方式，考虑焊接变形的控制，采用3只焊枪同时焊接，特殊需要时也可以1只焊枪焊接。
2.1 下枪机构
焊枪夹持机构多维可调，具体传动方式为：气缸一微调装置一夹枪机构一焊枪。其中采用了精密导向气缸，以保证下枪精度。
2.2驱动工件旋转机构
驱动机构采用可控无级调速电机，能够随时调节速度，通过调节速度来保证焊接质量。通过自控系统可以调节其参数，在生产过程中可以完全实现自动化。在变换工件时能够方便的改变其中的参数，达到优化的目的。
具体旋转部分传动方式为：步进电机通过专用工装驱动工件旋转;工装与用户做平衡所用工装相同具有较高的定位精度。
2.3压紧机构
整个压紧机构采用气缸来驱动滑块在直线导轨进行上下动作，同时从安全的角度考虑保证在停气、断电的特殊情况下动作不会失灵。为保证焊机能够精确稳定工作，设计专门夹具来保证焊接工件的同心度要求。采用如下工艺流程来控制焊接过程质量。该设备采用人工上、下料进行焊接;在设计范围内，根据不同工件的外形尺寸可实现自动批量焊接。
在焊接开始前，将工件的下半部分手动放置在回转定位丁二装内安好定位销，再将工件的上半部分放置在工件的下半部分止口中定位好后，旋转1枪/3枪旋钮，选择1枪(其他两台焊机电源关闭)或3枪焊接(3焊机电源全部打开)，使设备进入焊接准备状态;按下工件压紧按键将工件压紧;按下起动按键，程序开始运行，工件旋转、下枪、焊接、工件停止旋转、提枪、压紧机构提升、卸料，一个循环完成。
3控制系统硬件设计
本自动焊机不仅能够满足工件的焊接质量，而且要求能够完全实现全自动化，由于该控制系统所要控制的动作步骤复杂、控制精度要求高，采用PLC工业处理器、光电耦合、电子感应传感器等元器件来实现焊接过程的自动化控制。工件的夹紧与松开，焊枪的前进与退出，门的开起与关闭等均采用气动控制装置来完成。控制系统主要分为以下几个部分：
主控部分、驱动部分、操作系统部分、辅助控制部分。
主控部分采用台达PLC为主控单元，焊接长度、速度可预先设定，可实现任意分度焊接。驱动部分采用步进电机以保证旋转定位准确。
由工艺要求和控制技术的特点，在控制中所有的控制量、开关量和模拟量使用较多，针对焊接车间生产环境较为恶劣的特点，在选用器件时选用了抗干扰性强、可靠性高、适用性广的PLC作为控制核心。选用台达公司的可编程控制器，其输入点为16点、输出点为8点，输出类型为继电器输出，可满足通断交流或直流负载。控制部分的设计为手动、自动工作等操作方式。控制系统如图1所示。
手动操作方式主要供系统调试和设备维修时使用，通过控制台台板上的手动控制按钮可分别操作各工序单独进行，并设计有指示信号灯。整个系统的输入信号为数字量和模拟量，输出负载信号均为数字量(分负载信号和指示信号)。输入输出接口分配如表l所示，PLC控制原理如图2所示。
工件定位过程中完成三个方向的运动：工作台沿机床导轨在水平方向的平动、工件在水平面内的旋转运动和垂直方向的运动，均由交流伺服电机通过伺服驱动模块和CNC输出点相连，实现控制系统的控制指令所要求的动作过程。
控制过程所需要的工件位置信号和机床状态信号是由位置检测元件产生的，限位开关和接近开关，分别用于工件的检测，轴向限位和定位。它们分别通过接口电路与PLC相连，将各自的信号传输到PLC，作为控制的输入信号。
焊接加工过程所需要的焊接电源和相应的送丝机构都有直接的远程控制接口，可以通过接口电路接至PLC输出点。控制系统可对起弧、息弧、电流切换等进行控制。
实际电路中，由于输出点的负载能力较弱，故采用继电器输出。其负载能力取决于继电器触点的输出能力;同时可将控制电路和外围功率驱动电路分离，实现电气隔离。此外，输出电路中接入发光二极管用以显示输出点是否有输出信号。
4控制系统软件设计
系统程序设计是根据逻辑流程图设计的，采用通用的梯形图语言来实现。PLC内有丰富的定时器、计数器及中断、子程序、调用等逻辑功能。在本软件中，主轴运转采用光电耦合方式在光栅片上采集信号进行记数定时，通过记数来完成环缝的周期焊接或分段焊接。在焊接中为了使焊缝接口美观，采用了前引弧后收弧功能，在软件设计方面采用了调用子程序来完成这一过程。根据以上要求设计的电焊机工作过程梯形图如图3所示。主要分为以下几个方面的设计：工件夹紧程序的设计、速度调整程序的设计、工作过程软件的设计。
5 结论
采用自动环缝焊机三枪均布焊接工艺，并通过控制系统对焊接过程进行控制，尽可能地减少工件变形，使焊接后的T件达到预定的要求。通过自动控制系统进行间隙定位的高精度控制，使焊后工件误差控制在规定范围内。了解更多PLC技术、资讯、分析报告文章，请点击查看https://plc.jlck.cn/ 2011年PLC企业“爆”团，新鲜技术全接触。
