焊接設備在工程機械制造中的應用
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摘要：隨著經(jīng)濟和科技的不斷發(fā)展，我國的工程機械制造行業(yè)也迎來了新的發(fā)展機遇，其中自動化焊接設備的應用克服了生產(chǎn)中存在的諸多不利因素，大大提升了機械設備的生產(chǎn)和維護管理效率。本文對自動化焊接設備概述，簡要分析焊接專機與焊接機器人的特點，并分析如何在工程機械制造中實現(xiàn)自動化焊接設備的應用，希望本文的分析研究具有借鑒意義。
關鍵詞：自動化焊接設備；工程機械制造；應用
0引言
自動化技術應用于機械生產(chǎn)制造領域大大提升了生產(chǎn)效率，產(chǎn)品質(zhì)量也得到進一步提升，為社會經(jīng)濟的發(fā)展提供了強大的動力。對于工程制造行業(yè)來說，要想提升企業(yè)自身的市場競爭力就要減少對人的依賴性，進而降低人工成本，讓自動化技術的優(yōu)勢得到充分發(fā)揮，這對工程機械制造企業(yè)長遠發(fā)展有著重要的意義。
1自動化焊接設備概述
對于工程機械制造領域來說，自動化焊接設備通常指焊接專機與焊接機器人，利用自動化焊接設備不僅可以提升焊接質(zhì)量，同時也提升了生產(chǎn)效率。此外，操作環(huán)境也得到了極大的改善，工人受到煙塵和弧光危害的危害進一步降低；企業(yè)的資金得到節(jié)省，有效降低了生產(chǎn)成本。在科技不斷創(chuàng)新的背景下，自動化焊接設備的性能也不斷提高，使得產(chǎn)品的質(zhì)量得到保障[1]。
2焊接專機與焊接機器人的特點
2.1焊接專機
焊接專機具有產(chǎn)品價格低和性價比高的特點，在以下焊接生產(chǎn)中得到廣泛的應用：a長直焊縫、b圓環(huán)焊縫，可以進行大批量的生產(chǎn)。使用較多的焊接專機包括：a耳鉸與弦桿自動焊專機；b自動化管件切割機。焊接專機在自動化控制技術上容易實現(xiàn)，因此在機械工程制造中應用廣泛，但是剛性過強，所以操作柔性化組合鉚焊工藝時需要與焊接機器人工作站共同完成[2]。
2.2焊接機器人
相較于焊接專機，焊接機器人可以達到更高的控制精度，其智能化和自動化程度也更高。借助模塊化編程技術，機器人工作站可以滿足多種生產(chǎn)工況和生產(chǎn)要求。焊接機器人工作站具有更新速度快和造價高的特點，同時對操作技術也提出了更高的要求。在當前的大型工程中，應用較多的機器人工作站包括：ABB機器人工作站;CLOOS機器人工作站;REIS機器人工作站[3]。
3.1控制系統(tǒng)的應用
隨著我國自動化焊接技術不斷發(fā)展，在實際工程機械制造中廣泛的使用機器人工作站。對焊接機器人工作站來說，其組成部分主要包括：a控制器；b機器人本體，本體以6軸關節(jié)形式居多，具有結構剛性高和負載能力強的特點，同時材料本身不會產(chǎn)生腐蝕性和放射性，使用年限通常會多于15年。關節(jié)軸的驅(qū)動動力來自交流伺服電動機，該設備的數(shù)字化路徑測量系統(tǒng)可以精準定位位置信息，確保了焊接的精度，重復定位精度效果極佳，誤差可控制到0.1mm。此外，該系統(tǒng)中還有斷電剎車裝置，為控制系統(tǒng)的安全運營保駕護航。整個系統(tǒng)由全數(shù)字化控制技術打造，在計算機的統(tǒng)一控制下使數(shù)字總線連接和操控各個部分，最大程度的減輕電磁場干擾，確保精準焊。在控制系統(tǒng)中，中央處理單元利用處理器對設計方案控制，可以在穩(wěn)定、高速的環(huán)境下操控軌跡。此外系統(tǒng)中的示教器具有人性化的操作界面，便于操作人員學習使用，操作界面會顯示出焊接工藝的核心參數(shù)，便于能實現(xiàn)對設備的可視化控制。另外操作系統(tǒng)和電控柜均有防塵措施，或設置有專門的控制室，可以讓系統(tǒng)在良好的環(huán)境下運營[4]。
3.2焊接電源的應用
焊接電源必須選用如福尼斯牌全數(shù)字逆變脈沖焊接電源等先進品牌，對于部分具有自主知識產(chǎn)權的企業(yè)也可以利用自主研發(fā)的焊接電源，進而提升產(chǎn)品的配套性，但是都需要注意和控制系統(tǒng)接口的匹配。焊接電源需要有專家參數(shù)系統(tǒng)，這樣便于以數(shù)字化的形式體現(xiàn)出焊接參數(shù)，通過示教器輸入主要數(shù)據(jù)可以在焊接過程中隨時對其在線修正。同時，先進的產(chǎn)品具有較高的收弧成功率，可以確保焊接表面沒有凸起，并填滿弧坑。焊接中斷點可以有效覆蓋，借助平行擺動功能可以快速識別出焊縫，并及時進行填充，同時焊槍不存在漏電、漏油現(xiàn)象。對于焊絲的選用來說，常用盤裝或者桶裝焊絲，這樣送絲速度的可以得到保證，速度范圍在0-24m/min，在電源規(guī)格選擇時要確保暫載率達到100%。
3.3龍門架的應用
龍門架作為自動化焊接機器人的行走部分可以擴大操作范圍，因此在機器人工作中都會給機器人本體配備行走框架。對于龍門架的控制也由控制系統(tǒng)統(tǒng)一完成，這樣本體運動就與外部軸運動協(xié)調(diào)一致。在操作系統(tǒng)中，機器人本體需要倒掛在龍門架上，從而便于焊槍具達到需要焊接的位置。為了提升在行進狀態(tài)下的焊接精確度，需要利用質(zhì)量好的軸承、導軌、和齒輪等構件，減速機電動機也要確保其服務性能，對于龍門架的導軌來說，需要做好潤滑和防塵的保護措施，避免本體出現(xiàn)大幅度的抖動，確保平均重復誤差在0.2mm以內(nèi)[5]。
3.4其他機具應用
其他機具主要是指焊接變位機和夾具，這樣就可以確保機器人的焊接作業(yè)時可以處于指定的位置，為機器人工作站提供焊接變位機，并使整體協(xié)調(diào)運動。從裝卸工件的需要考慮，變位機的高度設置要便于操作，同時夾具需要滿足剛性要求，但是也需要防止裝卸過程中工件變形的情況發(fā)生。因此，在設計參數(shù)時要盡可能縮短夾具上工件的時間。其他機具在選擇使用上也要盡量選用知名的技術品牌的伺服電動機和減速機。
3.5軟件和傳感系統(tǒng)應用
對于軟件和傳感系統(tǒng)來說，其功能較為復雜，主要包括以下功能：a示教編程；b離線編程；c數(shù)據(jù)庫存儲；d數(shù)據(jù)處理和調(diào)用；e自診斷；f斷點續(xù)焊；g多層多道焊接功能。為了使系統(tǒng)發(fā)揮出更大的性能，需要在系統(tǒng)中設置多種功能接口，包括：a模擬接口；b焊機串行控制接口；c數(shù)字接口、d局域網(wǎng)接口、e打印機接口、f域總線系統(tǒng)接口。
3.6自動化焊接設備的應用發(fā)展趨勢
縱觀工程機械制造行業(yè)的發(fā)展，影響自動化焊接設備的因素主要包括：a機器人本體；b控制器；c傳感系統(tǒng)；d焊接電源；e外部機具。鑒于工程機械制造在工件制作中對精度要求極高，因此需要在利用自動化設備過程中確保設備可以在工藝的支持下實現(xiàn)二者的匹配，根據(jù)工件的生產(chǎn)要求設置焊接參數(shù)，同時還要借助診斷功能對參數(shù)進行調(diào)整和修復。自動化焊接設備在未來的發(fā)展中有著良好的提升空間，需要解決如下問題，包括：a尋位效率低、b焊縫實時跟蹤、c焊縫間隙大、d自動化焊接后補焊，從而提升設備的性能[6]。
4小結
綜上所述，在我國機械制造行業(yè)良好的發(fā)展背景下，自動化焊接設備也在廣泛使用，體現(xiàn)出其應用價值。合理利用自動化焊接機器人工作站可以顯著提升焊接質(zhì)量和工作效率。在實際生產(chǎn)中，需要對焊接設備合理選擇，及時對運行參數(shù)調(diào)整，方可保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
參考文獻：
[1]陳明凱.自動化焊接設備在工程機械制造中的應用探討[J].科技創(chuàng)新與應用,2018(07):153-154.
[2]田麗萍.自動化焊接設備在工程機械制造中的應用[J].工業(yè)c:00092-00093.
[3]耿長軒.自動化焊接設備在工程機械制造中的應用[J].城市建設理論研究:電子版,2015(19).
作者：劉兵華 單位：廈門航天思爾特機器人系統(tǒng)股份有限公司