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自動焊接專機

2012-3-23

自動焊接專機（Automatic welding Special equipment）是為特定的工件和一定形狀的焊接接頭而專門設計的焊接自動化設備�？梢酝ㄟ^電氣控制，氣動控制和液壓控制技術，實現對電動機、氣動執行元件、液壓執行元件的旋轉或移動，實現工件焊縫與焊槍的相對運動，從而自動完成焊接接頭的焊接工作。

自動焊接專機的分類

1、開環控制型自動焊接專機

　　該類焊接專機的控制系統一般采用開環控制，即采用控制系統預先設置參數，由執行元件按控制程序順序執行。這類設備結構簡單，技術要求和成本相對較低，所以得到了大量的使用。由于在焊接過程中，焊接參數的波動不能進行閉環的反饋控制，焊接機頭或焊接工件的運動只能按照預先的規定路徑或軌跡進行，不能夠隨著工件焊縫的變化而變化，因此，在使用過程中，應保證工件的一致性和焊縫的配合精度，才能達到提高焊接效率和產品焊接質量的可靠性。如右圖即是為大型電機的機座焊接設計的電機座自動焊接專機，可以預先設置焊接長度，電機座總共四個面，可以在焊接完成一面的兩條直線焊縫的焊接后，自動旋轉90度，然后依次焊接第二個面的直縫，依此類推，按程序焊接其余面的直線焊縫。類似這類設備，需要預先設置焊槍直線運動的長度，焊接速度。焊接完一面后，還要設置每次轉動的角度和速度，由于開環控制，因此需要工件的每一面的角度都非常精確，否則就無法自動完成全部焊接工作。

2、自適應控制自動化焊接專機

　　該類專機是一種自動化程度較高的焊接設備。它配備傳感器和電子檢測線路，對焊縫的軌跡自動導向和跟蹤，有的設備還可以對焊接參數如焊接電流、焊接電壓、焊接速度等實現閉環控制，整個焊接過程按預先設置的程序和工藝參數自動完成。比如，大一點的筒體或管類零件，如右圖所示，要保證工件的一致性和達到很高的配合精度是非常困難的，需要花費更大的成本。該焊接專機采用了弧長跟蹤器和焊槍擺動器。由于工件表面的凹凸不平，需要焊槍隨著工件表面的高低不平，需要進行上下運動，以保持焊槍與工件表面的距離一致，從而保證電弧的穩定性。同時可以自動實現多層焊接。若焊接兩層，當焊接完一周后，跟蹤器檢測到表面高度增加，則可以自動將焊槍提高。

3、智能化自動焊接設備

　　它利用各類高級傳感元件，如視覺傳感器、觸角傳感器、光敏傳感器等，并借助計算機軟件系統、數據庫、專家系統而具有識別、判斷、實時檢測、運算、自動編程、焊接參數調用等，操作人員只需在人機界面上輸入材料的牌號、板厚、坡口形式、焊絲牌號和直徑、焊劑或保護氣體種類等，焊接工藝參數自動生成或調用相應參數。即可完成全自動焊接。由于這類設備成本非常高，實際影響焊接質量的因素很多，比如氣體的純度，流量，焊接電流，電壓，電源輸入的波動，工件的水汽或銹蝕、焊縫的寬窄，焊縫的高低等等，所以很難真正完成智能化焊接，在實際生產中很少用到。

自動焊接專機的構成和說明

　　自動焊接專機是用于自動化生產的，要求人工或者機械手上下工件，焊接工裝夾具自動將工件固定，定位，自動啟動焊接電源的電弧，自動送絲和焊槍或工件的自動移動，焊接完成后自動退回，人工或機械手取下工件，其組成主要由焊接系統、機械系統、電氣控制系統構成。

1、焊接系統

　　焊接系統包括焊接電源及焊槍，主要有氬弧焊機、CO2焊機、MIG/MAG焊機、等離子焊機、埋弧焊機等等。當然，也有電阻焊，火焰焊、激光焊、電子束焊等焊接形式，由于篇幅有限，我們在此只敘述前面最常用的幾種焊接電源。

　　前述幾種焊接電源，氬弧焊機和等離子焊機可以采用焊縫金屬自身融合，將兩個工件焊接在一起，也可加上自動填絲機，完成較厚工件的焊接。CO2/MIG/MAG焊機及埋弧焊機都有自身的送絲系統，通過焊槍中心端部將焊絲送出。焊接參數由焊機上的控制旋鈕調節。

2、機械系統

　　機械系統主要由床身機構、工裝夾具及工件輔助支撐機構、焊槍微調機構、焊接工件或者焊槍移動機構等。最常用、最典型的是直線焊接專機和環縫焊接專機，分別如圖所示

　　由于各類焊接工件的形狀，尺寸，焊縫位置等等的不同，每個設計人員的設計思路不同，所以焊接專機的樣式也千奇百怪，以右圖設備，我們詳細講解構成思路。

　　2.1 床身機構:床身主要對設備起支撐作用，可以用鑄造件或者焊接件構成。由于鑄造件生產周期長，成本高，所以現在基本上采用型材和鋼板焊接后，經退火、精加工而成，可以快速制造和成本低，得到大量使用。

　　2.2 工裝夾具及輔助支撐機構：如圖示，可以根據工件的加工面或定位孔，固定工件的相對位置，可以采用手動、氣動、電動、液壓控制夾具運動，實現裝夾和定位工件。

　　2.3 焊槍微調機構：要焊槍對準焊縫，需要對焊槍的X\Y\Z向進行三維調節，是焊槍的指向對準焊縫，同時根據焊接工藝要求，還需實現各方向的旋轉功能。

　　2.4 焊接工件或焊槍的移動機構：要完成直線、圓周或曲線焊縫的焊接，需要焊槍與工件的焊縫的軌跡的相對運動才能完成焊接要求�？梢赃x擇焊槍移動，也可選擇工件運動。這個需要根據工件的形狀和尺寸來決定設計思路。其設計原則是機構最簡單、控制最簡單、工人裝卸工件最方便為主。如圖，環縫焊機是工件運動，焊槍不動。直縫焊機是工件不動，焊槍直線運動。

3、電氣系統

　　電氣控制系統主要控制夾具的裝夾和定位，焊機的啟動和停止，焊槍或工件的運動，輸送裝置的進出等等。如右圖所示，含自動/手動轉換，收弧有無控制，焊接速度的調整和顯示，焊接電源的開關及急停開關等。

　　電氣控制系統一般由繼電器、PLC可編程控制器、單片機、數控系統、計算機控制。在焊接生產現場，由于焊接飛濺多，水電氣線路復雜，電磁干擾大，所以最常使用的繼電器、PLC、數控系統。而PLC由于兼顧了繼電器的功能，又可以實現編程控制。隨著技術的發展和新產品的出現，現在的PLC還能實現更加復雜的功能，如部分數控功能，如圓弧插補等。所以PLC控制技術在自動焊接專機里得到了最廣泛的應用。