自動(dòng)焊接專機(jī)概述

近二十年來，隨著數(shù)字化、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，以及人們對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求的提高，焊接質(zhì)量、美觀度等得到了更大的重視。特別是在08年金融危機(jī)以后，隨著我國勞動(dòng)成本的增加，以及對(duì)工人的身體健康的重視和對(duì)提高生產(chǎn)效率的要求，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，越來越多的焊接生產(chǎn)過程中開始采用自動(dòng)焊接專機(jī)。

可以通過電氣控制，氣動(dòng)控制和液壓控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)、氣動(dòng)執(zhí)行元件、液壓執(zhí)行元件的旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)工件焊縫與焊槍的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而自動(dòng)完成焊接接頭的焊接工作。

自動(dòng)焊接專機(jī)是用于自動(dòng)化生產(chǎn)的，要求人工或者機(jī)械手上下工件，焊接工裝夾具自動(dòng)將工件固定，定位，自動(dòng)啟動(dòng)焊接電源的電弧，自動(dòng)送絲和焊槍或工件的自動(dòng)移動(dòng)，焊接完成后自動(dòng)退回，人工或機(jī)械手取下工件，其組成主要由焊接系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)構(gòu)成。

自動(dòng)焊接專機(jī)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(jī)、CO2焊機(jī)、MIG/MAG焊機(jī)、等離子焊機(jī)、埋弧焊機(jī)等等。當(dāng)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?cè)诖酥粩⑹銮懊孀畛Ｓ玫膸追N焊接電源。

前述幾種焊接電源，氬弧焊機(jī)和等離子焊機(jī)可以采用焊縫金屬自身融合，將兩個(gè)工件焊接在一起，也可加上自動(dòng)填絲機(jī)，完成較厚工件的焊接。CO2/MIG/MAG焊機(jī)及埋弧焊機(jī)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(jī)上的控制旋鈕調(diào)節(jié)。

自動(dòng)焊接專機(jī)機(jī)械系統(tǒng)

機(jī)械系統(tǒng)主要由床身機(jī)構(gòu)、工裝夾具及工件輔助支撐機(jī)構(gòu)、焊槍微調(diào)機(jī)構(gòu)、焊接工件或者焊槍移動(dòng)機(jī)構(gòu)等。例如圖3示為管板自動(dòng)焊接專機(jī)。

由于各類焊接工件的形狀，尺寸，焊縫位置等等的不同，每個(gè)設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)思路不同，所以焊接專機(jī)的樣式也千奇百怪，以圖3設(shè)備，我們?cè)敿?xì)講解構(gòu)成思路。

2.1 床身機(jī)構(gòu):床身主要對(duì)設(shè)備起支撐作用，可以用鑄造件或者焊接件構(gòu)成。由于鑄造件生產(chǎn)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(jī)構(gòu)：可以根據(jù)工件的加工面或定位孔，固定工件的相對(duì)位置，可以采用手動(dòng)、氣動(dòng)、電動(dòng)、液壓控制夾具運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)裝夾和定位工件。

2.3 焊槍微調(diào)機(jī)構(gòu)：要焊槍對(duì)準(zhǔn)焊縫，需要對(duì)焊槍的X\Y\Z向進(jìn)行三維調(diào)節(jié)，是焊槍的指向?qū)?zhǔn)焊縫，同時(shí)根據(jù)焊接工藝要求，還需實(shí)現(xiàn)各方向的旋轉(zhuǎn)功能。

2.4 焊接工件或焊槍的移動(dòng)機(jī)構(gòu)：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(duì)運(yùn)動(dòng)才能完成焊接要求?？梢赃x擇焊槍移動(dòng)，也可選擇工件運(yùn)動(dòng)。這個(gè)需要根據(jù)工件的形狀和尺寸來決定設(shè)計(jì)思路。其設(shè)計(jì)原則是機(jī)構(gòu)最簡單、控制最簡單、工人裝卸工件最方便為主。環(huán)縫焊機(jī)是工件運(yùn)動(dòng)，焊槍不動(dòng)。直縫焊機(jī)是工件不動(dòng)，焊槍直線運(yùn)動(dòng)。

自動(dòng)焊接專機(jī)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(jī)的啟動(dòng)和停止，焊槍或工件的運(yùn)動(dòng)，輸送裝置的進(jìn)出等等，含自動(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換，收弧有無控制，焊接速度的調(diào)整和顯示，焊接電源的開關(guān)及急停開關(guān)等。

電氣控制系統(tǒng)一般由繼電器、PLC可編程控制器、單片機(jī)、數(shù)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制。在焊接生產(chǎn)現(xiàn)場，由于焊接飛濺多，水電氣線路復(fù)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(shí)現(xiàn)編程控制。隨著技術(shù)的發(fā)展和新產(chǎn)品的出現(xiàn)，PLC還能實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜的功能，如部分?jǐn)?shù)控功能，如圓弧插補(bǔ)等。所以PLC控制技術(shù)在自動(dòng)焊接專機(jī)里得到了最廣泛的應(yīng)用。

自動(dòng)焊接專機(jī)開環(huán)控制型

該類焊接專機(jī)的控制系統(tǒng)一般采用開環(huán)控制，即采用控制系統(tǒng)預(yù)先設(shè)置參數(shù)，由執(zhí)行元件按控制程序順序執(zhí)行。這類設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)要求和成本相對(duì)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(dòng)不能進(jìn)行閉環(huán)的反饋控制，焊接機(jī)頭或焊接工件的運(yùn)動(dòng)只能按照預(yù)先的規(guī)定路徑或軌跡進(jìn)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(yīng)保證工件的一致性和焊縫的配合精度，才能達(dá)到提高焊接效率和產(chǎn)品焊接質(zhì)量的可靠性。如圖1即為機(jī)械手自動(dòng)翻轉(zhuǎn)焊接專機(jī)，該焊接專機(jī)由數(shù)控控制系統(tǒng)軟件預(yù)先設(shè)置機(jī)械手（夾持焊槍部份）移動(dòng)軌跡及平臺(tái)翻轉(zhuǎn)角度，對(duì)焊件多個(gè)點(diǎn)及、線、面等按預(yù)先設(shè)置好的程序進(jìn)行全程自動(dòng)焊接。由于開環(huán)控制，焊接程序預(yù)先設(shè)置好，焊槍動(dòng)作不因工件存在誤差自動(dòng)調(diào)整動(dòng)作而去適應(yīng)焊件誤差，因此需要工件緊密配合一致，各個(gè)待焊件保證一致或在誤差范圍內(nèi)，否則就無法自動(dòng)完成全部焊接工作。

自動(dòng)焊接專機(jī)自適應(yīng)控制

該類專機(jī)是一種自動(dòng)化程度較高的焊接設(shè)備。它配備傳感器和電子檢測(cè)線路，對(duì)焊縫的軌跡自動(dòng)導(dǎo)向和跟蹤，有的設(shè)備還可以對(duì)焊接參數(shù)如焊接電流、焊接電壓、焊接速度等實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，整個(gè)焊接過程按預(yù)先設(shè)置的程序和工藝參數(shù)自動(dòng)完成。比如，大一點(diǎn)的筒體或管類零件，如圖2所示，要保證工件的一致性和達(dá)到很高的配合精度是非常困難的，需要花費(fèi)更大的成本。該焊接專機(jī)采用了弧長跟蹤器和焊槍擺動(dòng)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(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，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(shí)可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多層焊接。若焊接兩層，當(dāng)焊接完一周后，跟蹤器檢測(cè)到表面高度增加，則可以自動(dòng)將焊槍提高。

自動(dòng)焊接專機(jī)智能化

它利用各類高級(jí)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(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、專家系統(tǒng)而具有識(shí)別、判斷、實(shí)時(shí)檢測(cè)、運(yùn)算、自動(dòng)編程、焊接參數(shù)調(diào)用等，操作人員只需在人機(jī)界面上輸入材料的牌號(hào)、板厚、坡口形式、焊絲牌號(hào)和直徑、焊劑或保護(hù)氣體種類等，焊接工藝參數(shù)自動(dòng)生成或調(diào)用相應(yīng)參數(shù)。即可完成全自動(dòng)焊接。由于這類設(shè)備成本非常高，實(shí)際影響焊接質(zhì)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(dòng)，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(shí)際生產(chǎn)中很少用到。

自動(dòng)焊接專機(jī)焊接對(duì)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(dòng)焊接專機(jī)功能簡介及特點(diǎn)

●　調(diào)整，速度大，效率高，上下料方便快捷。控制系統(tǒng)靈敏可靠、故障少，且操作和維護(hù)方便。工件旋轉(zhuǎn)，采用變頻器單元驅(qū)動(dòng)，工件旋轉(zhuǎn)支撐采用梯型螺紋上下，根據(jù)工件直徑調(diào)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(zhuǎn)汽缸，能使工件旋轉(zhuǎn)30度或45度的夾角，從而使油缸內(nèi)環(huán)焊縫和油缸端面平環(huán)焊縫保證穩(wěn)定的焊接質(zhì)量及美觀的焊縫成型

●焊接機(jī)構(gòu)采用電機(jī)帶動(dòng)齒輪齒條來實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，相比單采用圓形滑線導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，焊槍定位更為準(zhǔn)確

●焊接電源采用國際知名品牌。

自動(dòng)焊接專機(jī)焊接機(jī)床 控制系統(tǒng)

（1）、機(jī)床本體

焊接機(jī)床為框架式結(jié)構(gòu)，采用積木式設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊、通用性強(qiáng)，使用電機(jī)帶動(dòng)齒輪齒條做為送絲機(jī)構(gòu)的支撐、帶動(dòng)送絲機(jī)構(gòu)做直線運(yùn)動(dòng)可靠、穩(wěn)定。對(duì)不同工件操作輕松，從而使機(jī)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(fù)定位精度。

（2）、機(jī)器控制系統(tǒng)

機(jī)器控制柜的控制是基于PLC開發(fā)的，使用工業(yè)級(jí)人機(jī)界面，通過數(shù)字設(shè)定來控制系統(tǒng)，由驅(qū)動(dòng)模塊給機(jī)器的2維拖板的兩只步進(jìn)電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)電源，有能力提供4個(gè)步進(jìn)電機(jī)軸同步協(xié)調(diào)控制，與變頻電機(jī)的不同頻率轉(zhuǎn)速協(xié)調(diào)完成焊接過程中的焊縫擺動(dòng)，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(xué)和舒適。分布式硬件結(jié)構(gòu)和精簡指令集軟件能保證嚴(yán)格的時(shí)序和任務(wù)的執(zhí)行。記憶容量達(dá)到120000步，外部I/O點(diǎn)32點(diǎn)，并且可擴(kuò)展，可對(duì)不同工件的不同程序分別儲(chǔ)存，擺動(dòng)焊接可以存儲(chǔ)100套程序，可焊接提升多達(dá)10層的焊縫。多層多道焊接同樣可存儲(chǔ)100套程序，每套程序可連續(xù)提升位移焊接30道。開放式結(jié)構(gòu)，配置RS232接口，方便地與PC及internet等網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。另外，帶有過濾網(wǎng)的自循環(huán)通風(fēng)系統(tǒng)可以保證在0℃-50℃范圍內(nèi)正常工作。

（3）、觸摸式工業(yè)級(jí)人機(jī)界面

機(jī)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(shí)事監(jiān)控顯示功能。

可以進(jìn)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(jìn)行擺動(dòng)焊接過程中左，右，中的焊接方向轉(zhuǎn)換停頓時(shí)間修改，使焊縫平整。

自動(dòng)焊接專機(jī)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(jī)各部件的安裝組合的基礎(chǔ)面。

自動(dòng)焊接專機(jī)旋轉(zhuǎn)主軸 夾具體

主要包括包括安裝座、主動(dòng)機(jī)頭座、從動(dòng)機(jī)頭座、旋轉(zhuǎn)支撐架、氣路系統(tǒng)等組成。

主動(dòng)機(jī)頭用于驅(qū)動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)變速的主動(dòng)力源，與焊槍配合聯(lián)動(dòng)控制焊接工件，配有三爪夾盤，并起導(dǎo)電作用。從動(dòng)機(jī)頭為無動(dòng)力傳動(dòng)，起支撐和頂緊作用。主動(dòng)機(jī)頭采用交流電機(jī)，高質(zhì)量減速機(jī)進(jìn)行減速，重復(fù)定位精度準(zhǔn)確。減速機(jī)通過支撐軸承與安裝工裝夾具的法蘭盤連接。并配有旋轉(zhuǎn)編碼器對(duì)園周進(jìn)行高精度控制。

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

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

技術(shù)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(zhuǎn)角中心 工件軸心

工件旋轉(zhuǎn)速度 每層焊速可無級(jí)調(diào)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(jī)械引導(dǎo)輪和支重輪、汽車減震器、變壓器等。

自動(dòng)焊接專機(jī)數(shù)控系統(tǒng)焊接專機(jī)的設(shè)計(jì)任務(wù)：

1.模擬機(jī)器人的運(yùn)行，完成自動(dòng)焊接，保證焊接規(guī)范盡量一致，焊縫成型均勻美觀，焊接質(zhì)量達(dá)到要求，提高焊接生產(chǎn)的自動(dòng)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(jī)可跟需要調(diào)整制作。

自動(dòng)焊接專機(jī)數(shù)控系統(tǒng)焊接工藝及基本特點(diǎn)：

1.采用數(shù)控系統(tǒng)，控制工件旋轉(zhuǎn)、機(jī)器可做多維動(dòng)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(shí)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(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)構(gòu)由大功率交流伺服電機(jī)、行星減速機(jī)、導(dǎo)電套和夾具等組成。主軸轉(zhuǎn)速隨工件轉(zhuǎn)動(dòng)位置不同而變化。

專業(yè)研制HB系列焊接變位機(jī)、HF系列環(huán)縫自動(dòng)焊接專機(jī)、DHB系列環(huán)縫自動(dòng)焊接專機(jī)、ZF系列縱縫自動(dòng)焊接專機(jī)；水暖設(shè)備焊接專機(jī)、鋼圈環(huán)縫間歇焊接專機(jī)、各種焊接工件的非標(biāo)焊接設(shè)備以及專業(yè)從事機(jī)器人自動(dòng)化焊接系統(tǒng)應(yīng)用的專用焊接設(shè)備。擁有一支強(qiáng)大的研發(fā)、制造、銷售、服務(wù)團(tuán)隊(duì)。

瑞安市光輝自動(dòng)化焊接設(shè)備有限公司本著“品質(zhì)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(wù)。歡迎廣大新老客戶前來參觀指導(dǎo)和洽談業(yè)務(wù)！

l ZF/ZP系列直縫焊機(jī)是一種優(yōu)質(zhì)、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(duì)接縱縫焊接的通用自動(dòng)焊接專機(jī)?？捎糜谔间摗⒌秃辖痄?、不銹鋼、鋁及其合金等材料的優(yōu)質(zhì)焊接，并可選擇氬弧焊（填絲或不填絲）、熔化極氣體保護(hù)焊（CO2/MIG/MAG）、等離子焊、埋弧焊等焊接電源組成一套縱縫自動(dòng)焊接系統(tǒng)。該設(shè)備可廣泛地應(yīng)用于,鋼構(gòu),造船廠，汽車,薄壁壓力容器、汽車配件、家用電器、醫(yī)療機(jī)械、建筑裝飾、食品機(jī)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(duì)接拼焊，鋼帶接帶直縫焊接等，如下圖就是專為類似產(chǎn)品設(shè)計(jì)的直縫專機(jī)。l 該系列產(chǎn)品采用專用的夾具對(duì)焊接工件進(jìn)行散熱處理，可以保證工件焊接時(shí)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(jié)構(gòu)，主要由床身、氣動(dòng)琴鍵式壓板夾具、橫梁導(dǎo)軌、芯軸、電動(dòng)拖板、焊槍氣動(dòng)升降機(jī)構(gòu)、焊槍三維調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、氣路系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等組成。由行走電機(jī)驅(qū)動(dòng)焊槍隨直線移動(dòng)拖板及導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。氣動(dòng)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(jī)構(gòu)還可以實(shí)現(xiàn)不同大小工件的焊接。

側(cè)傾式變位機(jī)、頭尾回轉(zhuǎn)式變位機(jī)、頭尾升降回轉(zhuǎn)式變位機(jī)、頭尾可傾斜式變位機(jī)以及雙回轉(zhuǎn)變位機(jī)等多種形式的變位器，通過工作臺(tái)的升降、回轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)使工件處于最佳焊接或裝配位置，可與焊接操作機(jī)等配套組成自動(dòng)焊接專機(jī)，還可作為機(jī)器人周邊設(shè)備與機(jī)器人配套實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化，同時(shí)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(jī)。

按技術(shù)要求分

1、回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)

（1）回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，并可逆轉(zhuǎn)。

（2）在回轉(zhuǎn)速度范圍內(nèi)，承受最大載荷時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)不超過5%。

2、傾斜驅(qū)動(dòng)

（1）傾斜驅(qū)動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)，在最大負(fù)荷下不抖動(dòng)，整機(jī)不得傾覆。最大負(fù)荷Q超過25kg的，應(yīng)具有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)功能。

（2）應(yīng)設(shè)有限位裝置，控制傾斜角度，并有角度指示標(biāo)志。

（3）傾斜機(jī)構(gòu)要具有自鎖功能，在最大負(fù)荷下不滑動(dòng)，安全可靠。

3、其他

（1）變位機(jī)控制部分應(yīng)設(shè)有供自動(dòng)焊用的聯(lián)動(dòng)接口。

（2）變位機(jī)應(yīng)設(shè)有導(dǎo)電裝置，以免焊接電流通過軸承、齒輪等傳動(dòng)部位。導(dǎo)電裝置的電阻不應(yīng)超過1mΩ，其容量應(yīng)滿足焊接額定電流的要求。

（3）電氣設(shè)備應(yīng)符合GB/T 4064的有關(guān)規(guī)定。

（4）工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于裝卡工件或安裝卡具，也可與用戶協(xié)商確定其結(jié)構(gòu)形式。

（5）最大負(fù)荷與偏心距及重心距之間的關(guān)系，應(yīng)在變位機(jī)使用說明書中說明。