技師等級技術(shù)論文

1、吐膠機(jī)器人直流系統(tǒng)改成變頻系統(tǒng)技術(shù)（技術(shù)論文工作單位：姓名：吐膠機(jī)器人直流系統(tǒng)改成變頻系統(tǒng)技術(shù)上汽通用五菱汽車股份有限公司一一熊樹林高級維修電工摘要:本文分析了升吐膠機(jī)器人是自動執(zhí)行工作中的涂膠裝置。它運行預(yù)先編 排的程序，根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則行動，在運行的這一過程中有效的解決了 人機(jī)工程，吐膠質(zhì)量是通過直流控制板改變直流電機(jī)的電壓來調(diào)整的，而電壓的頻繁 波動，會使直流控制板上電氣元件壽命縮短。其中使用直流控制系統(tǒng)運行過程中，穩(wěn)定性低，成本高、維修困難、配件購買周期長等缺點，采用三菱的A500變頻器作為 代替原來進(jìn)口的美國進(jìn)口保德牌 KBRG-240D直流電驅(qū)動器在設(shè)備運行，將使用變

2、頻器應(yīng)用于控制系統(tǒng)中，提出高了控制系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。對于企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效 益、節(jié)能降耗、提高設(shè)備技術(shù)含量、安全、穩(wěn)定運行具有很好的促進(jìn)作用。關(guān)鍵詞:涂膠、變頻器；調(diào)速;成本一、概述上汽通用五菱股份公司的東部涂裝車間 A線吐膠機(jī)器手的供膠電機(jī)用于機(jī)器 手吐膠時提供動力。此電機(jī)無論是在吐膠時還是設(shè)備不吐膠、處于等待狀態(tài)時都是 處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)，而涂一塊玻璃時間為23S生產(chǎn)線節(jié)拍為110S,因此，一個節(jié)拍內(nèi)87S 的時間電機(jī)都處于非增值的能耗階段。其次，由于車間工藝對膠型的要求，電動機(jī)在 吐膠的過程中沒必要以180V的電壓全速運轉(zhuǎn)。膠型的決定因素：柱塞泵的氣壓、齒 輪泵轉(zhuǎn)速和機(jī)器手的移動速度。在柱塞泵氣壓

3、不改變的情況下，齒輪泵的轉(zhuǎn)速和機(jī) 器手的移動速度對膠型的影響是成正比的關(guān)系。因此，當(dāng)齒輪泵的轉(zhuǎn)速降低時，可以通過降低機(jī)器手的移動速度來實現(xiàn)膠型的保持。在滿足工藝要求、膠型保持良好的情況下，電動機(jī)在175V工作電壓下的全速運轉(zhuǎn)對電能也是一種浪費。設(shè)備運行中發(fā) 現(xiàn),吐膠量是通過直流控制板改變直流電機(jī)的電壓來調(diào)整的，而電壓的頻繁波動，會使 直流控制板上電氣元件壽命縮短。機(jī)器手啟用至今,3年內(nèi)已經(jīng)更換過3塊控制板，維修成本高達(dá)3萬元。每次控制系統(tǒng)故障造成生產(chǎn)停線時間約為4小時30分。不僅造成生產(chǎn)停線，而且存在維修周期過長。m（）(M)(KI)872030二、變頻器控制節(jié)能原理1、電機(jī)特性分析：根據(jù)交流

4、電動機(jī)的工作原理：N=60P X（1-S（6式中:f為電機(jī)的電源頻率；p為電機(jī)的磁極對數(shù)；S為轉(zhuǎn)差率。由于電機(jī)的S和P為常數(shù)，所以（6式可知電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電源頻率有固定的正比 例關(guān)系。2、節(jié)能原理由電機(jī)特性分析可知，均勻改變升降臺電機(jī)供電頻率 F,就可以平滑地改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而改變減速機(jī)的轉(zhuǎn)速；結(jié)合升降臺的減速機(jī)特性分析，降低電動機(jī)轉(zhuǎn)速，電動機(jī)輸入功率也隨之減少，減速機(jī)功率就相應(yīng)減少。這就是變頻器控制升降臺的節(jié)能原理。另外，升降臺采用變頻器調(diào)速以后，可以根據(jù)工藝的需要，實現(xiàn)升降臺的軟啟和軟停，從而使升降臺沖頂（接觸器的主觸點易 粘死現(xiàn)象得到解決。而且在電機(jī)減速的情況下，可以降低減速機(jī)的轉(zhuǎn)速，

5、這樣 不僅避免了電機(jī)長期工作在滿負(fù)荷狀態(tài)，造成的電機(jī)過早的老化，而且變頻器 的軟啟動大大減小升降臺啟動時對機(jī)械的沖擊，也具有節(jié)能的作用，其節(jié)電率 一般在15%-40%左右。采用變頻器運轉(zhuǎn)，隨著電機(jī)的加速相應(yīng)提高頻率和電壓，起動電流被限制在150%額定電流以下（根據(jù)機(jī)種不同，為125%200%。用工頻電源直接起動時： 起動電流為67倍，因此，將產(chǎn)生機(jī)械電氣上的沖擊。采用變頻器傳動可以平滑地起動（起動時間變長。起動電流為額定電流的1.21.5倍，起動轉(zhuǎn)矩為70%120%額定轉(zhuǎn)矩;對於帶有轉(zhuǎn)矩自動增強(qiáng)功能的變頻器，起動轉(zhuǎn)矩為100%以 上，可以帶全負(fù)載起動。三、吐膠機(jī)原來系統(tǒng)分析1由于空閑時電機(jī)的轉(zhuǎn)

6、動，對電能是一種浪費。涂一塊玻璃的時間大約是23S則除了這23S以外的時間的電機(jī)的能耗都是一種浪費。控制系統(tǒng)存在缺陷。直流系統(tǒng)難維修：兩級電壓控制不能調(diào)速，不能符合機(jī)器人涂膠速度調(diào)節(jié)要求；控制方式不對：等待空轉(zhuǎn)不停機(jī)，造成電機(jī)、驅(qū)動器工作時間長易損壞。工作電壓：0-180VDC額定功率:0.75HP(1.5KW2.直流電動機(jī)和直流控制板價格昂貴；采購周期為97多天，機(jī)器手啟用至今,3年內(nèi)已經(jīng)更換過3塊控制板,維修成本高達(dá)3萬元。成本高、周期長 是四、吐膠機(jī)系統(tǒng)改進(jìn)采用三菱的A500變頻器作為代替原來進(jìn)口進(jìn)口的直流電驅(qū)動器KBRG-240D ;采用上海麥奇型號:VF G90L-50-4-1.5K

7、,額定電壓:380VAC、功率:1.5KW、轉(zhuǎn)速:1750RPM國產(chǎn)交流電動機(jī)代替進(jìn)口的直流電動機(jī)。系列變頻器 是低噪聲、高性能、多功能、電壓矢量控制通用變頻器。改進(jìn)1、(1改造成交流變頻系統(tǒng)(2設(shè)計一套交流電動機(jī)與原來離合器的接口部件，確保交流電動機(jī)能夠與原來 離合器保持良好的配合，如圖18:(3設(shè)計一條底座調(diào)節(jié)裝置，以利于交流電機(jī)的位置調(diào)節(jié)機(jī)器人工作狀態(tài)與停止?fàn)顟B(tài)的轉(zhuǎn)換3.212.5其余(4機(jī)器手程序的改寫，配合交流電動機(jī)的動作當(dāng)膠槍移動到玻璃上方準(zhǔn)備吐膠時，需要發(fā)出一個信號給供膠系統(tǒng)，才能完成整 個的吐膠過程。信號的發(fā)出命令如下：TOOLON對應(yīng)的梯形圖程序：0100 STR #5270

8、開始工作0101 OR #30470102 OUT #4170開始作業(yè)應(yīng)答在XRC柜里對應(yīng)的線端為3047端子修改后的機(jī)器手程序部分如下：0010 MOVL V=180.00011 MOVL V=180.00012 MOVL V=160.0修改后的機(jī)器手程序確保了交流電機(jī)的低能耗運轉(zhuǎn)，為降低成本、節(jié)能減排行 動作出了重要的貢獻(xiàn)。改進(jìn)2:改成國內(nèi)易購買的備件，降低成本美國進(jìn)口保德牌直流電動機(jī)工作電壓：0-180VDC、額定功率：0.75HP(1.5KW轉(zhuǎn) 速:1750RPM;更換成國產(chǎn)的上海麥奇交流電機(jī)，型號:VF G90L-50-4-1.5KW額定電壓:380V AC,功率：1.5KW、轉(zhuǎn)速:

9、1750RPM美國進(jìn)口保德牌KBRG-240D改用三菱的A500變頻器,參數(shù)如下：型號:FR-A540-2.2K-CH功率:2.2KW輸入?yún)?shù):3PH 380V AC 50HZ這三菱的A500變頻器、上海麥奇型號:VF G90L-50-4-1.5K國內(nèi)易購買的備件,成本變頻器價格+交流變頻電機(jī)價格=2100元+1800元=3900五、效果檢查驗證1:改造成交流變頻系統(tǒng)控制運行。當(dāng)直流系統(tǒng)改成交流變頻系統(tǒng)安裝完畢后，對機(jī)器人供膠系統(tǒng)進(jìn)行檢查監(jiān)控 每個動作環(huán)節(jié)，消除了空轉(zhuǎn)的等待運行的浪費，能實現(xiàn)無級調(diào)速，有效控制供膠系統(tǒng)供膠的快慢，提速快并可調(diào)時間，實施效果都得到了大大地改善。變頻器的工作曲線圖如

10、20：原來直流電機(jī)運行曲線如圖21：從上面直流電機(jī)的 過計算來對兩圖對比可以看出，交 流電機(jī)的運行能耗大大低于 運行能耗。下面通 前后兩種裝置的 能耗進(jìn)行對比，具 體如圖22、圖23：非增值（秒）直流系統(tǒng)控制 每天空轉(zhuǎn)時間（小時）每天耗電量（度）30 0直流 交流87 0 100 80 60 40 20 0 0 20 87 20（變頻系統(tǒng)控制 圖24 30 0 0驗證2:改成國內(nèi)易購買的備件，降低成本 改造成交流變頻系統(tǒng)控制運行后一 年來，各參數(shù)達(dá)到控制 要求，并沒有出現(xiàn)變頻器、電機(jī)燒壞、損壞的現(xiàn)象，購買 配件在本地可以直接購買，方便、及時，備件成本高；采購周期長的問題可以解決了?？刂颇?式采

11、購價總價格供貨周降低%格（元）（百元期（天）492.0 97 30 39.0 5無級調(diào) 速3900 49290=7.9%低了 90%調(diào)速 級別 三降兩級變 速圖25 直流系進(jìn)口電37777統(tǒng)機(jī)驅(qū)動控11513制板 變頻系交流電1800統(tǒng)動機(jī)圖26 變頻器2100 5六、經(jīng)濟(jì)效益計算：（1）全部以按生產(chǎn)24小時制計算：三班制，每班實際生產(chǎn)7小時，A線線速110S 32.7GPH，每月25天、全年（每月生產(chǎn)25 天每年12個月=300天計算：電機(jī)每天帶負(fù)載的運轉(zhuǎn)時間：23SX32.7GPHX7小 時=15794S=4.4 小時圖27每小時耗電功率 改造前改造后電機(jī)空轉(zhuǎn)時間/天一年工作時間一年能耗1

12、.5KW OKW 20小時0小時300天300天9000KW*h 0 kW*h改造前后每年電力 上節(jié)約的成本：9000 kW*hX0.685元/ kW*h （和動力公司 結(jié)算價）=6165元（2） 從維護(hù)配件成本方面計算：改造前：直流電機(jī)控制器價格+直流電機(jī)價格=11513元+37777元=49290元改造后：變頻器價格+交流變頻電機(jī)價格=2100元+1800元 =3900元改造前后成本的節(jié)約額：49290元-3900元=45390元（3）維修成本：4（維修耗時）X2 （月）X3.68 （人均工資） 星（人數(shù)）=1313元總節(jié)約成本=每年電力上節(jié)約的成本 6165元+維護(hù)配件成本45390元+維修成本1313元=52868 元結(jié)束語：變頻器控制以后，不但關(guān)閉直流控制系統(tǒng)故障率高，維修困難，成本 高的、問題，降低購買配件周期長，并且使系統(tǒng)始終處于節(jié)能狀態(tài)運行，延長了 設(shè)備的使用壽命，減小了維修工作量和