自動焊接專機構成和說明

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(tǒng)、機械系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)構成。

自動焊接專機焊接系統(tǒng)

焊接系統(tǒng)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(tǒng)，通過焊槍中心端部將焊絲送出。焊接參數(shù)由焊機上的控制旋鈕調節(jié)。

自動焊接專機機械系統(tǒng)

機械系統(tǒng)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。例如圖3示為管板自動焊接專機。

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，以圖3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，所以基本上采用型材和鋼板焊接后，經(jīng)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：可以根據(jù)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(xiàn)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(jié)，是焊槍的指向對準焊縫，同時根據(jù)焊接工藝要求，還需實現(xiàn)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(jù)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。環(huán)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。

自動焊接專機電氣系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)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，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(tǒng)一般由繼電器、PLC可編程控制器、單片機、數(shù)控系統(tǒng)、計算機控制。在焊接生產現(xiàn)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(shù)控系統(tǒng)。而PLC由于兼顧了繼電器的功能，又可以實現(xiàn)編程控制。隨著技術的發(fā)展和新產品的出現(xiàn)，PLC還能實現(xiàn)更加復雜的功能，如部分數(shù)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。

近二十年來，隨著數(shù)字化、自動化、計算機技術、機械設計技術的發(fā)展，以及人們對產品的質量要求的提高，焊接質量、美觀度等得到了更大的重視。特別是在08年金融危機以后，隨著我國勞動成本的增加，以及對工人的身體健康的重視和對提高生產效率的要求，在現(xiàn)代工業(yè)生產中，越來越多的焊接生產過程中開始采用自動焊接專機。

可以通過電氣控制，氣動控制和液壓控制技術，實現(xiàn)對電動機、氣動執(zhí)行元件、液壓執(zhí)行元件的旋轉或移動，實現(xiàn)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。

自動焊接專機開環(huán)控制型

該類焊接專機的控制系統(tǒng)一般采用開環(huán)控制，即采用控制系統(tǒng)預先設置參數(shù)，由執(zhí)行元件按控制程序順序執(zhí)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(shù)的波動不能進行閉環(huán)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(guī)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。如圖1即為機械手自動翻轉焊接專機，該焊接專機由數(shù)控控制系統(tǒng)軟件預先設置機械手（夾持焊槍部份）移動軌跡及平臺翻轉角度，對焊件多個點及、線、面等按預先設置好的程序進行全程自動焊接。由于開環(huán)控制，焊接程序預先設置好，焊槍動作不因工件存在誤差自動調整動作而去適應焊件誤差，因此需要工件緊密配合一致，各個待焊件保證一致或在誤差范圍內，否則就無法自動完成全部焊接工作。

自動焊接專機自適應控制

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(shù)如焊接電流、焊接電壓、焊接速度等實現(xiàn)閉環(huán)控制，整個焊接過程按預先設置的程序和工藝參數(shù)自動完成。比如，大一點的筒體或管類零件，如圖2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(wěn)定性。同時可以自動實現(xiàn)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。

自動焊接專機智能化

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(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、專家系統(tǒng)而具有識別、判斷、實時檢測、運算、自動編程、焊接參數(shù)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(shù)自動生成或調用相應參數(shù)。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。

自動焊接專機焊接對象

油缸：工件長度：≤2000mm、工件直徑：90- 300mm、工件焊前狀態(tài)：裝配

自動焊接專機功能簡介及特點

●　調整，速度大，效率高，上下料方便快捷?？刂葡到y(tǒng)靈敏可靠、故障少，且操作和維護方便。工件旋轉，采用變頻器單元驅動，工件旋轉支撐采用梯型螺紋上下，根據(jù)工件直徑調解中心高度，和壓緊環(huán)配合來固定和壓緊工件并且由尾座頂尖頂緊工件中心，確保工件的外形尺寸與焊接的配合。頂尖可根據(jù)不同工件更換。

●床身裝有旋轉汽缸，能使工件旋轉30度或45度的夾角，從而使油缸內環(huán)焊縫和油缸端面平環(huán)焊縫保證穩(wěn)定的焊接質量及美觀的焊縫成型

●焊接機構采用電機帶動齒輪齒條來實現(xiàn)直線運動，相比單采用圓形滑線導軌運動，焊槍定位更為準確

●焊接電源采用國際知名品牌。

自動焊接專機焊接機床 控制系統(tǒng)

（1）、機床本體

焊接機床為框架式結構，采用積木式設計，結構緊湊、通用性強，使用電機帶動齒輪齒條做為送絲機構的支撐、帶動送絲機構做直線運動可靠、穩(wěn)定。對不同工件操作輕松，從而使機器本體簡潔靈活，車間擺布置容易、具有更好的穩(wěn)定性和較高的重復定位精度。

（2）、機器控制系統(tǒng)

機器控制柜的控制是基于PLC開發(fā)的，使用工業(yè)級人機界面，通過數(shù)字設定來控制系統(tǒng)，由驅動模塊給機器的2維拖板的兩只步進電機提供驅動電源，有能力提供4個步進電機軸同步協(xié)調控制，與變頻電機的不同頻率轉速協(xié)調完成焊接過程中的焊縫擺動，多道、提升、位移。

采用友好和簡易的編程界面，中文提示按鍵，使操作人員更加易學和舒適。分布式硬件結構和精簡指令集軟件能保證嚴格的時序和任務的執(zhí)行。記憶容量達到120000步，外部I/O點32點，并且可擴展，可對不同工件的不同程序分別儲存，擺動焊接可以存儲100套程序，可焊接提升多達10層的焊縫。多層多道焊接同樣可存儲100套程序，每套程序可連續(xù)提升位移焊接30道。開放式結構，配置RS232接口，方便地與PC及internet等網(wǎng)絡進行連接。另外，帶有過濾網(wǎng)的自循環(huán)通風系統(tǒng)可以保證在0℃-50℃范圍內正常工作。

（3）、觸摸式工業(yè)級人機界面

機器系統(tǒng)配有大屏幕彩色顯示的界面，操作簡單明了，具有在線焊接參數(shù)修改和焊接工作量實事監(jiān)控顯示功能。

可以進行焊接層數(shù)，多道焊縫的位移量（左移，右移）參數(shù)的修改。

可以進行擺動焊接過程中左，右，中的焊接方向轉換停頓時間修改，使焊縫平整。

自動焊接專機床身安裝座

床身底座由型材組合焊接，經(jīng)退火處理后，再加工而成。其安裝面為主機各部件的安裝組合的基礎面。

自動焊接專機旋轉主軸 夾具體

主要包括包括安裝座、主動機頭座、從動機頭座、旋轉支撐架、氣路系統(tǒng)等組成。

主動機頭用于驅動工件旋轉變速的主動力源，與焊槍配合聯(lián)動控制焊接工件，配有三爪夾盤，并起導電作用。從動機頭為無動力傳動，起支撐和頂緊作用。主動機頭采用交流電機，高質量減速機進行減速，重復定位精度準確。減速機通過支撐軸承與安裝工裝夾具的法蘭盤連接。并配有旋轉編碼器對園周進行高精度控制。

旋轉支撐架和壓緊環(huán)用于支撐工件旋轉與固定，起工件上下料支撐與固定作用。

床身裝有旋轉汽缸，能使工件旋轉30度或45度的夾角，從而使油缸內環(huán)焊縫和油缸端面平環(huán)焊縫保證穩(wěn)定的焊接質量及美觀的焊縫成型

技術參數(shù)：

可焊工件有效長度 ≤2000mm

可焊工件有效直徑 Ф90-Ф300

可焊工件重量 ≤1000Kg

工件旋轉角中心 工件軸心

工件旋轉速度 每層焊速可無級調整

壓縮空氣壓力 0.3～0.7MPa

電氣控制柜電源 三相50HZ，AC380V

焊接工件：活塞桿、液壓缸、鋁油箱、工程機械引導輪和支重輪、汽車減震器、變壓器等。

自動焊接專機數(shù)控系統(tǒng)焊接專機的設計任務：

1.模擬機器人的運行，完成自動焊接，保證焊接規(guī)范盡量一致，焊縫成型均勻美觀，焊接質量達到要求，提高焊接生產的自動化和智能化程度。

2.焊接工件的尺寸范圍大，數(shù)控系統(tǒng)焊接專機可跟需要調整制作。

自動焊接專機數(shù)控系統(tǒng)焊接工藝及基本特點：

1.采用數(shù)控系統(tǒng)，控制工件旋轉、機器可做多維動作，行走出焊縫軌跡。

2.焊接過程中，保證焊槍與工件的距離不變，夾角在90度間變化。

3.采用PLC和數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)試教編程，提高可靠性。配合脈沖焊接電源以保證焊縫均勻一致，減低焊接滲漏率。

4.主軸旋轉動力機構由大功率交流伺服電機、行星減速機、導電套和夾具等組成。主軸轉速隨工件轉動位置不同而變化。

專業(yè)研制HB系列焊接變位機、HF系列環(huán)縫自動焊接專機、DHB系列環(huán)縫自動焊接專機、ZF系列縱縫自動焊接專機；水暖設備焊接專機、鋼圈環(huán)縫間歇焊接專機、各種焊接工件的非標焊接設備以及專業(yè)從事機器人自動化焊接系統(tǒng)應用的專用焊接設備。擁有一支強大的研發(fā)、制造、銷售、服務團隊。

瑞安市光輝自動化焊接設備有限公司本著“品質在我手中，用戶在我心中！”的經(jīng)營理念，竭誠為用戶做好售后服務。歡迎廣大新老客戶前來參觀指導和洽談業(yè)務！

l ZF/ZP系列直縫焊機是一種優(yōu)質、高效、無變形完成壁厚0.5mm一6mm薄壁筒體、錐形筒、平板或一端開口的方形盒體對接縱縫焊接的通用自動焊接專機。可用于碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、鋁及其合金等材料的優(yōu)質焊接，并可選擇氬弧焊（填絲或不填絲）、熔化極氣體保護焊（CO2/MIG/MAG）、等離子焊、埋弧焊等焊接電源組成一套縱縫自動焊接系統(tǒng)。該設備可廣泛地應用于,鋼構,造船廠，汽車,薄壁壓力容器、汽車配件、家用電器、醫(yī)療機械、建筑裝飾、食品機械等制造行業(yè)一切需要縱縫焊接的場合。典型的如熱水器筒體焊接，平板對接拼焊，鋼帶接帶直縫焊接等，如下圖就是專為類似產品設計的直縫專機。l 該系列產品采用專用的夾具對焊接工件進行散熱處理，可以保證工件焊接時的熱量被大量帶走，可以保證工件基本不變形。

l 如右圖所示，采用懸臂式單立柱結構，主要由床身、氣動琴鍵式壓板夾具、橫梁導軌、芯軸、電動拖板、焊槍氣動升降機構、焊槍三維調節(jié)機構、氣路系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等組成。由行走電機驅動焊槍隨直線移動拖板及導軌運動。氣動琴鍵式壓板夾具和紫銅襯墊保證壓力均勻，散熱均勻快速，焊縫背面成形美觀。液壓升降機構還可以實現(xiàn)不同大小工件的焊接。

側傾式變位機、頭尾回轉式變位機、頭尾升降回轉式變位機、頭尾可傾斜式變位機以及雙回轉變位機等多種形式的變位器，通過工作臺的升降、回轉、翻轉使工件處于最佳焊接或裝配位置，可與焊接操作機等配套組成自動焊接專機，還可作為機器人周邊設備與機器人配套實現(xiàn)焊接自動化，同時可根據(jù)用戶不同類型的工件及工藝要求，配以各種特殊變位機。

按技術要求分

1、回轉驅動

（1）回轉驅動應實現(xiàn)無級調速，并可逆轉。

（2）在回轉速度范圍內，承受最大載荷時轉速波動不超過5%。

2、傾斜驅動

（1）傾斜驅動應平穩(wěn)，在最大負荷下不抖動，整機不得傾覆。最大負荷Q超過25kg的，應具有動力驅動功能。

（2）應設有限位裝置，控制傾斜角度，并有角度指示標志。

（3）傾斜機構要具有自鎖功能，在最大負荷下不滑動，安全可靠。

3、其他

（1）變位機控制部分應設有供自動焊用的聯(lián)動接口。

（2）變位機應設有導電裝置，以免焊接電流通過軸承、齒輪等傳動部位。導電裝置的電阻不應超過1mΩ，其容量應滿足焊接額定電流的要求。

（3）電氣設備應符合GB/T 4064的有關規(guī)定。

（4）工作臺的結構應便于裝卡工件或安裝卡具，也可與用戶協(xié)商確定其結構形式。

（5）最大負荷與偏心距及重心距之間的關系，應在變位機使用說明書中說明。