[发明专利]平行间隙精密电阻焊机控制执行系统

说明书

本发明涉及一种平行间隙精密电阻焊机控制执行系统，属于电阻点焊机的控制执行系统，特别适于用作航天太阳电池方阵组装等精密电阻焊机的控制执行系统。

航天用单晶硅太阳电池方阵作为供电系统，通常由数万片单体电池经数十万点焊接组装而成。这就要求X、Y轴方向能够快速响应，并精确地重复定位。而每片电池厚度仅为0.24mm或更薄，质地极脆，不能承受高压，故焊接压力和压力误差都必须很小。现有技术中的电阻焊机控制执行系统，包括焊接在X、Y轴方向的驱动控制机构，电极Z轴方向移动加压控制机构，焊接电源控制机构。焊接头在X、Y轴方向的移动一般采用步进电机或伺服电机加旋转编码器的闭环形式控制。这种控制方式在理论上也能达到较高精度水平，但实际控制中，因传动机构内不可避免的间隙等原因造成的误差，直接影响焊接头在X、Y轴方向的重复定位精度。电极在Z方向的移动加压，如日本专利JP62254986公开的《电阻焊机加压压力控制设备》，采用由气源、比例阀、流量选择阀构成的气动回路，其比例阀由一专用控制回路控制。控制回路复杂，目的是防止焊接压力不稳定，而造成的质量问题。其压力控制以公斤计，无法满足航天太阳电池焊接的低压、高精度要求。

本发明的目的是提供一种能使焊接机头在X轴、Y轴方向的移动精度不受传动机构内的间隙等因素影响、电极Z轴方向加压压力控制精确的平行间隙精密电阻焊机控制执行系统，以提高焊机的重复定位和加压精度，满足航天太阳电池方阵组装工艺对焊接定位和加压的高精度要求。

本发明的目的是这样实现的。

一种平行间隙精密电阻焊机控制执行系统，包括焊接机头在X轴、Y轴方向移动的驱动控制机构、电极Z轴方向移动加压控制机构和焊接电源控制机构，采用微机系统，由直流伺服马达经变速器驱动X轴、Y轴丝杆副的丝杆旋转，带动焊接机头作X轴方向或Y轴方向的移动，由比例阀经换向阀驱动气缸Z方向移动电极，施加焊接压力，焊接电源控制机构由电源控制器、电源开关和电极构成。焊接机头在X轴方向的驱动控制机构是由马达控制器、直流伺服马达、变速器、丝杆副和光栅尺构成的大闭环形式，马达控制器控制直流伺服马达经变速器驱动丝杆副运转，光栅尺的信号输出端与马达控制器相联接。焊接机头在Y轴方向的驱动控制机构是由马达控制器、直流伺服马达、变速器、丝杆副和光栅尺构成的大闭环形式，马达控制器控制直流伺服马达经变速器驱动丝杆副运转，光栅尺的信号输出端与马达控制器相联接。电极Z轴方向的移动加压控制机构是由带压力内闭环的比例压力调节阀、换向阀和气缸构成的开环形式，由带压力内闭环的比例压力调节阀调节气压，通过换向阀驱动气缸。马达控制器和电源控制器各自分别有一信号输入、输出端与微机相联，接受微机对其操作发出的目标设定信号值，并将执行结果反馈给微机。比例压力调节阀的信号输入端与微机相联，接受微机对其发出的压力设定信号值。

焊接机头下方安装有一摄像头，摄像头的信号输出端与微机相联，将所摄图像输入微机。微机内的图像识别软件识别焊点位置并计算出焊点间距离，将焊点间距离转换成脉冲数，输出给马达控制器作为X轴、Y轴方向驱动控制的目标值，可使整个焊接过程在无人操作的情况下自动完成，彻底消除累积误差。

X轴丝杆副、Y轴丝杆副均为适当预紧的二级精度滚珠丝杆副，可使机构误差及间隙消减至尽可能小的程度，变速器为变频调速器，是一种没有机械误差的变速器，大大提高了焊接机头在X轴、Y轴方向移动的响应速度和移动平稳性。

电极Z轴方向的移动加压控制机构，也可以是由控制板、比例压力调节阀、换向阀、气缸和压力传感器构成的大闭环形式，控制板控制比例压力调节阀调节气压，通过换向阀驱动气缸，安装于汽缸下面的压力传感器的信号输出端与控制板相联。可彻底消除因电极高低位置不同造成的焊接压力实际值的差异。采用这种闭环形式的加压控制机构时，比例压力调节阀可以是普通的比例调节阀。

气缸为带导向杆的短行程气缸，消除了电极在XY平面内旋转的可能性，焊接机头内下端安装固定有一直线滚珠轴承，电极的导杆与直线滚珠轴承滚动配合，以保证加压控制精度和高随动性。

下面结合附图与实施例对本发明进行详细论述。

附图1为本发明平行间隙精密电阻焊机控制执行系统的机构配制图。