圖1 在電焊機器人應用方面對其冷卻水量的監測與調節可提高價值和能源效率

在汽車工業的點焊機器人方面（圖1），針對各個焊接鉗的冷卻系統供水量盡可能精確的監測和調控，出于各種考量這樣做都是意義重大的。這樣做的目的在于在車身制造過程中提升價值和能源效率：冷卻水量始終與實際需要量保持一致。這一要求不僅在正常工作狀態下，而且還包括在部分系統運行模式下，以及設備進行擴展的情形下都要滿足。在降低冷卻水需要量的同時，也不能放棄最佳冷卻條件。因此泵的工作性能得到盡可能充分的利用，并且在新設備的情況下能夠做到實際需求的可計劃性 。此外通過流量的調節還可有效避免冷卻水管路中關斷沖擊的發生，這樣的沖擊有可能會引發系統中出現壓力浪涌和觸發實時流量低限值監測功能的故障報警。

在機器人固定基座旁節省占位的安裝形式  

圖2 這個緊湊的焊鉗冷卻Master Jet 系統 直接安置在機器人的固定基座邊上和供應平臺相鄰

正因為上述這些Bürkert Fluid Control Systems 公司在數年前為實現可調式焊鉗冷卻，通過8821型系統解決方案開發出了符合實際的解決方案。該型冷卻單元相當緊湊，可以直接將鄰近供應平臺設置在機器人的固定基座旁 (圖2)。這樣在正常工作時機器人的工作區域不受該冷卻系統的限制（圖3）；相比之下傳統的系統為回避這個問題往往須安置到其他地方。由于這一差異使該冷卻系統明顯地優于通常冰箱般大小的過往方案。此外在機器人固定基底旁落位，還明顯縮短了走水冷卻軟管到點焊工具的距離。這樣的布置相比將系統設置在更遠的保護柵欄附近的方案，可以使得調節和關斷等監控操作反應都顯著加快。冷卻裝置的手動操作和目測檢查在此可以取消，因為所有的調節特征參數和監控數據，全部都能夠通過現場總線技術送往機器人的或可編程控制器的操作屏，同時在那加以設置和顯示。

圖3 在正常焊接工作時機器人的工作區域不受該冷卻系統的限制

這個緊湊系統單元由氣動模塊，帶智能過程調節器（圖4）的控制模塊和一個冷卻介質模塊所組成。各部分以節省占位的上下結構形式組裝在一起。所有的測量技術部分都集中在控制模塊上，它們有非常好的開放性。通常在試車調試階段這部分要做的事不多，因為該系統在出廠時已經針對常見的帶16mm 焊罩的雙回路焊鉗做好了預設置。最大限值和設定值已經設置到位。僅僅在特殊情況下需在控制器上借助菜單引導進行人工調整。

圖4 設備出廠前過程調節器內已經預設置了調節參數，用于流量傳感器的K系數以及允許的流量界限值

為結合工業4.0規劃的基礎配置 

系統中裝設的流量傳感器在參考條件下的重復性精度在流速0.3~10m/s范圍內可達測量值的± 0.4 %。除了流量傳感器外，我們還集成了壓力和溫度傳感器。控制模塊直接與上位的機器人控制器或可編程控制器通信。在最新版本的焊罩冷卻系統方案中通信已能夠運用 Profinet總線。這使其成為了一種面向未來的解決方案。

不僅僅是對于TCP/ IP，而且還包括基于標準 Ethernet 技術的開放性使得 Profinet 成為一個確定無疑的未來架構，這也為結合工業4.0-規劃奠定了基礎。過程數據不僅只是在現場的控制裝置內處理，而且可以在云-應用方面加以利用，比如遠程診斷以及可對設備進行優化等，這樣一種方式使得設備的使用性得到提高。這個系統方案展現的不僅只限于Profinet-接口的增配，而且還在于借助附加的傳感器技術為使用者提供邁向工業4.0的進程中能夠加以利用的相應信號。

通過編碼接頭使運行調試簡單化 

該焊接鉗冷卻系統的安裝十分簡單，因為有經編碼了的連接技術和各色軟管，使得氣動單元和冷卻介質單元的調試變得十分簡易。不必用到固定用的地面錨固件。為了進行調試只需通過一個位于氣動單元輸入側的截止閥接通氣源供應并檢查壓縮空氣連接情況。如果氣動系統無泄漏并且有足夠的供氣壓力（輸入壓力檢測），就可啟動冷卻介質單元工作。

在運行中可分為四種系統模式：

● 在調試模式下所有的元器件處在“輔助能源缺失”位置；各過程起始值通過Profinet 提供。

● 通過機器人控制裝置的“系統運行”信號或者可編程控制器的指令 使焊罩冷卻過程啟動并運行。控制器在控制模式下按預設值作為設定值實施調節。

● 如果流量達到低位界限值以上，又沒有超過高位限值，將生成一個信號；正常冷卻工作狀態由一個LED顯示。

● 在手動和維護模式下設置能夠直接在現場進行。

冷卻水流量調節價值凸現

一旦正式投入運行，這種冷卻系統就能夠充分發揮其優勢：通過十分敏感的流量傳感器和過程調節器與上級機器人控制器 或可編程控制器直接相連接，冷卻水流量任何時候都可被調節并且保持與實際需要量相一致。焊罩在一開始就被充分冷卻并且罩粘合得以降低。此外，系統通過調節來平衡各個不同冷卻管路的水阻力或者識別它們，當不恰當時立刻當做出錯對待。同時在出廠前的預設置能保持統一的冷卻水循環，這樣最終也明顯減少了技術服務人員的工作量。除此之外，經調節的冷卻水流量還使得在進行設備改變或者擴展之后的人工校準成為多余。冷卻劑的量可再生添加，量不足能很快被識別。通過這項技術最終改善了焊接質量和過程的可靠性。同時還節省了運行成本，因為按需求為導向的調節降低了能耗。另外水泵能力不必再留出足夠的余量導致超額配置。在焊接工藝中對冷卻介質循環進行調節是完全值得擁有的一項技術，通過它能夠在短時間內和借助Profinet接口以及附加的傳感器信號儲備向新工業4.0規劃靠攏。