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多工位电子束焊接装置设计及控制摘要：本文针对小零件电子束焊单件焊接效率低下的问题根据现场实际设计了电子束焊多工位焊接装置一次抽真空可焊接多个零件实现工作过程中工位转换的自动控制。关键词：电子束焊；多工位焊接；自动控制中图分类号：TG506文献标识码：A电子束焊机工作时需将工作仓抽真空达到工艺规定的真空度才能进行电子束焊接工作。在较大的电子束焊机上焊接小型零件时抽真空时间所占比例非常大可达焊接工作周期的80%。为提高小零件的焊接效率本文设计了多工位电子束焊接装置工作时可同时装夹多个零件在一次抽真空后由原来只能焊接一个零件变为焊接多个零件使工作效率大大提高。1总体方案设计根据焊接零件的尺寸及设备的工作空间多工位焊接装置由分度机构和夹头转动机构组成。焊接时零件旋转的动力由焊机转盘夹头输入通过齿轮传动系统带动零件旋转。传动系统的输入、输出齿轮啮合尺寸完全相同保证零件旋转速度与电子束焊机转盘夹头一致分度时还可使零件通过自转与公转始终保持装夹时的垂直位置。工位转换由伺服电机带动分度盘实现。控制系统可实现定角度的自动分度也可实现任意角度的手动分度。分度机构由伺服电机、传动机构、分度盘、底座组成。当一个工作位置的焊接工作结束后分度转盘由伺服电机带动转到下个焊接工作位置。为保证分度过程的平稳分度盘的旋转速度设计为2rpm。分度角度可预先设置由控制系统控制伺服电机自动完成预设角度如需做调整也可使用设备的手动调整功能实现正反方向任意角度的手动微调。根据零件细长的外型特点在设计中采用了主动齿轮与被焊零件分布于分度盘两侧的结构方式以节省空间采用专用夹头或通用性很强的自定心三爪卡盘夹持零件保证零件回转时的精度。2多工位焊接装置的控制多工位焊接装置采用伺服系统实现分度角度、转动速度的控制同时设置了手动调节控制功能实现任意方向任意角度的手动调节。分度控制系统设计时选用了带有制动器的伺服电机保证分度精度及分度后的位置锁定不变。当一个工位的焊接工作结束后启动分度控制系统控制系统根据预先置入的分度角度参数及分度转速参数驱动伺服电机自动完成从一个焊接工位到下一个焊接工位的转换。在进行多工位电子束焊接时同时焊接多个零件为使操作者更好地了解目前焊接零件的位置控制系统中还设置了工位显示器提示操作者目前正在进行焊接的工位。2.1控制系统的组成。控制系统由PLC、伺服电机驱动器、伺服电机、操作单元、显示单元等组成。其中PLC选用CP1H-XA40DT-D是小型一体化、高功能的可编程序控制器。伺服电机选用MADDT1205交流伺服电机伺服电机驱动器选用与之相配的MSMD012P1V。由于本装置是独立于电子束焊机无法构成闭环控制系统所以只能靠高精度的伺服电机来保证精度。MADDT1205交流伺服电机它内部的转子是永磁铁驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场转子在此磁场的作用下转动同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器驱动器根据反馈值与目标值进行比较调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。2.2主回路与控制回路。控制系统的电气原理如图1所示。2.3电气原理图。HL1为电源指示灯当QF1闭合后电源指示灯亮。SB1为给PLC和伺服电机驱动器供电的按钮按下SB1则继电器KM1吸合PLC和伺服电机驱动器得电可以进行对多工位焊接装置的操作。HL2为可以对多工位焊接装置操作的指示灯。SB2为切断PLC和伺服电机驱动器电源的按钮按下SB2则无法对多工位焊接装置进行操作。两个电源分别为伺服电机驱动器和PLC的24V电源。HL3和HL6分别为他们的指示灯。2.4伺服电机驱动器与分度控制。伺服电机驱动器有位置、速度和转矩三种控制方式。我们选用的是位置控制方式在这种控制方式下位置信号输出一个脉冲伺服电机旋转一个角度（由用户自己定义本文选用一个脉冲旋转60°）。COM+和COM-为伺服电机驱动器的24V电源接口。ALM+和ALM-为伺服电机驱动器报警信号输出端口它们之间为一常闭触点当伺服电机驱动器产生报警后触点断开。SPV-ON为伺服使能开关当不需要控制伺服使能时可以长接电源负极。PG为旋转编码器用来保证伺服电机的精度。分度盘的旋转是由伺服电机带动的在位置控制方式下伺服电机驱动器每接收到一个脉冲信号伺服电机旋转60°通过减速机带动分度盘旋转一定角度。减速机到分度盘的总传动速比为595×41/20=1219.75。从一个工位转换到下一工位分度盘旋转45°伺服电机需旋转1219.75×45/360=152.47（圈）则位置信号需要发出的脉冲数应为152.5×360/60=914.8（个）。经现场检测验证使分度盘旋转一个工位需要915