自動(dòng)焊接專機(jī)（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(shè)計(jì)的焊接自動(dòng)化設(shè)備�？梢酝ㄟ^(guò)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)的分類
1、開環(huán)控制型自動(dòng)焊接專機(jī)
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(jiǎn)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(guò)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(guò)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。如右圖即是為大型電機(jī)的機(jī)座焊接設(shè)計(jì)的電機(jī)座自動(dòng)焊接專機(jī)，可以預(yù)先設(shè)置焊接長(zhǎng)度，電機(jī)座總共四個(gè)面，可以在焊接完成一面的兩條直線焊縫的焊接后，自動(dòng)旋轉(zhuǎn)90度，然后依次焊接第二個(gè)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(shè)備，需要預(yù)先設(shè)置焊槍直線運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)度，焊接速度。焊接完一面后，還要設(shè)置每次轉(zhuǎn)動(dòng)的角度和速度，由于開環(huán)控制，因此需要工件的每一面的角度都非常精確，否則就無(wú)法自動(dòng)完成全部焊接工作。
2、自適應(yīng)控制自動(dòng)化焊接專機(jī)
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(guò)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，如右圖所示， 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(zhǎng)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。
3、智能化自動(dòng)焊接設(shè)備
它利用各類高級(jí)傳感元件，如視覺(jué)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(kù)、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)的構(gòu)成和說(shuō)明
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。
1、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(guò)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)。
2、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。最常用、最典型的是直線焊接專機(jī)和環(huán)縫焊接專機(jī)，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(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，以右圖設(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(zhǎng)，成本高，所以現(xiàn)在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)：如圖示，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(lái)決定設(shè)計(jì)思路。其設(shè)計(jì)原則是機(jī)構(gòu)最簡(jiǎn)單、控制最簡(jiǎn)單、工人裝卸工件最方便為主。如圖，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)。
3、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。如右圖所示，含自動(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換，收弧有無(wú)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(chǎng)，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)，現(xiàn)在的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。
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