一種自動焊接變位機(jī)的應(yīng)用研究

田英

【摘 要】概述了當(dāng)前焊接的種類及其相應(yīng)的加工原理和加工方法，運用相關(guān)的機(jī)械和焊接原理，設(shè)計了一套可在同一工件里進(jìn)行多點的、多線的、連續(xù)的、不同角度的自動焊接變位機(jī)，該自動焊接變位機(jī)結(jié)構(gòu)相對簡單，加工質(zhì)量好，生產(chǎn)率高，其原理對各種焊接的自動化加工均具有參考價值。

【關(guān)鍵詞】焊接;傾斜;旋轉(zhuǎn);自動變位

中圖分類號： TG431 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）27-0120-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.27.051

【Abstract】This paper summarized types of welding and the corresponding processing principles and methods. Use the related mechanical and welding principles， designed an automatic welding variable machine for multiple points， multiple lines， continuous and different angles in the same workpiece. The automatic welding variable machine has a relatively simple structure， good processing quality， and high productivity. The principle has reference value to the automatic machining of welding.

【Key words】Welding; Tilt; Rotate; Auto change

0 引言

焊接也稱作熔接、镕接，是一種以加熱、高溫或者高壓的方式接合金屬或其他熱塑性材料（如塑料）的制造工藝及技術(shù)。焊接通過以下三途徑達(dá)成接合目的：（1）熔焊，通過加熱欲接合之工件使之局部熔化形成熔池，熔池冷卻凝固后便接合，必要時可加入熔填物輔助，它是適合各種金屬和合金的焊接加工，不需壓力;（2）壓焊，通過加熱和加壓使金屬達(dá)到塑性狀態(tài)，產(chǎn)生塑性變形、再結(jié)晶和原子擴(kuò)散，最后使兩個分離的表面的原子接近晶格距離，形成金屬鍵，從而獲得不可拆卸的永久接頭的焊接;（3）釬焊，采用比母材熔點低的金屬材料做釬料，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙，并與母材互相擴(kuò)散實現(xiàn)鏈接焊件?，F(xiàn)代焊接的能量包括氣體焰、電弧、激光、電子束、摩擦和超聲波等。

焊接操作過程中，由于環(huán)境或條件的限制，焊接時往往會來回移動工件，或為了某種特定的焊接經(jīng)常需要中途手工調(diào)整焊接角度，或不斷地接搏焊線等，這些都會造成焊接質(zhì)量不穩(wěn)定，操作人員勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低等問題。為了解決這些問題，設(shè)計了一種自動焊接變位機(jī)，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1 自動焊接變位機(jī)的結(jié)構(gòu)原理

該自動焊接變位機(jī)主要包括機(jī)身、工件固定盤、焊接組件、控制裝置四個部分。

1.1 機(jī)身

機(jī)身是支撐該自動焊接變位機(jī)的骨架，主要包括：機(jī)架2、側(cè)固定板3、傾斜伺服電機(jī)4、支撐架5、水平導(dǎo)軌13、橫向移動座18（注：內(nèi)置有固定并與控制器16電連接的驅(qū)動伺服馬達(dá)）、垂直導(dǎo)軌12（注：頂部安裝了用螺釘緊固的限位塊 20）、垂直移動座10（注：內(nèi)置有固定并與控制器16電連接的驅(qū)動伺服馬達(dá)）、橫向支撐臂19、固定軸9等。

兩塊側(cè)固定板3焊接在機(jī)架2的兩側(cè)，并與機(jī)架2上表面垂直 。支撐架5左右兩側(cè)各固定有一根相互同心的園軸，園軸以軸承與兩塊側(cè)固定板3連接，這樣支撐架5在傾斜伺服電機(jī)4驅(qū)動下可以繞著左右同心軸上下傾斜（該機(jī)限定其上下傾斜-30°～+30°）。水平導(dǎo)軌13以螺釘緊固在機(jī)架2的后板面上，橫向移動座18在其內(nèi)置固定的驅(qū)動伺服馬達(dá)的驅(qū)動下可以帶著垂直導(dǎo)軌12以上的部分左右自由運動。垂直導(dǎo)軌12前側(cè)鑲嵌有一塊與其等高的齒條，并以螺釘緊固在橫向移動座18的上表面，內(nèi)置有固定并與控制器16電連接的驅(qū)動伺服馬達(dá)的垂直移動座10可以帶著橫向支撐臂19等沿著垂直導(dǎo)軌12上下移動。

1.2 工件固定盤

工件固定盤主要是給需要焊接的兩個或兩個以上的工件定位用的，包括：轉(zhuǎn)動伺服電機(jī)1、工作轉(zhuǎn)盤6、電磁線圈17。轉(zhuǎn)動伺服電機(jī)1以螺栓固定在支撐架5的下表面并通過轉(zhuǎn)軸與工作轉(zhuǎn)盤6連接，電磁線圈17盤繞在工作轉(zhuǎn)盤6的夾層內(nèi)并與控制器16電連接，將需要焊接的工件放置于工作轉(zhuǎn)盤6上，通過控制器16啟動電磁線圈17，電磁線圈17通電產(chǎn)生磁力將工件及其相關(guān)限位裝置吸附在工作轉(zhuǎn)盤6的上表面而實現(xiàn)定位，當(dāng)控制器16發(fā)出指令并給轉(zhuǎn)動伺服電機(jī)1通電時，可以使工作轉(zhuǎn)盤6實現(xiàn)0～360°的旋轉(zhuǎn)。

1.3 焊接組件

焊接組件包括：焊槍7、焊絲牽引器21、焊絲盤8等，焊槍7安裝于機(jī)身的橫向支撐臂19前端，焊絲牽引器21安裝于機(jī)身的橫向支撐臂19的前端上表面，焊絲盤8安裝于機(jī)身的固定軸9上，當(dāng)焊接作業(yè)時，焊絲牽引器21接到來自控制器16的指令，將繞在焊絲盤8里的焊絲連續(xù)不斷地送到焊槍7里進(jìn)行焊接。

1.4 控制裝置

控制裝置主要是用于設(shè)定、記錄、控制該自動焊接變位機(jī)運行參數(shù)和運行程序的，它包括：位置檢測器15、控制器16，該自動焊接變位機(jī)采用的位置檢測器由型號為LDM-41FB檢測器改裝而來（在此不贅述），控制器16采用的產(chǎn)品型號為KY12S。

1.轉(zhuǎn)動伺服電機(jī);2.機(jī)架;3.側(cè)固定板;4.傾斜伺服電機(jī);5.支撐架;6.工作轉(zhuǎn)盤;7.焊槍;8.焊絲盤;9.固定軸;10.垂直移動座;11.齒條;12.垂直導(dǎo)軌;13.水平導(dǎo)軌;14.報警器;15.位置檢測器;16.控制器;17.電磁線圈;18.橫向移動座;19.橫向支撐臂;20.限位塊; 21.焊絲牽引器

2 自動焊接變位機(jī)的工作原理

將需要焊接的工件放置于工作轉(zhuǎn)盤6上，通過控制器16啟動電磁線圈17，電磁線圈17通電產(chǎn)生磁力將工件及其相關(guān)限位裝置進(jìn)行定位，然后通過控制器16點動橫向移動座18和垂直移動座10，以設(shè)置焊接的路徑及工件上的各個焊點或焊縫線，與此同時，如有需要也可預(yù)先設(shè)置繞支撐架5的左右軸承中心線上下傾斜的角度。

啟動該自動焊接變位機(jī)后，控制器16控制著內(nèi)置有固定的驅(qū)動伺服馬達(dá)的垂直移動座10在垂直導(dǎo)軌12上垂直上下移動調(diào)節(jié)焊槍7的焊絲接近工件并進(jìn)入焊接狀態(tài)。在控制器16的控制下，該自動焊接變位機(jī)整體開始協(xié)調(diào)動作，如內(nèi)置有固定的驅(qū)動伺服馬達(dá)的焊絲牽引器21驅(qū)動焊絲盤8使焊絲不斷投入焊接中、傾斜伺服電機(jī)4驅(qū)動支撐架5繞左右軸承中心線上下傾斜、轉(zhuǎn)動伺服電機(jī)1驅(qū)動工作轉(zhuǎn)盤6旋轉(zhuǎn)、內(nèi)置有固定的驅(qū)動伺服馬達(dá)的橫向移動座18驅(qū)動焊槍7等沿著水平導(dǎo)軌13左右移動等等，使工件的焊接按照原來設(shè)置的焊接路徑及工件上的各個焊點或焊縫線進(jìn)行作業(yè)，而且全程由與控制器16電連接的位置檢測器15所監(jiān)控，當(dāng)遇到焊接卡位、斷焊等異常情況時，報警器14亮燈報警，如圖4所示。當(dāng)全部焊接完成后工作轉(zhuǎn)盤6回到原來的水平位置，焊槍7回到起始原位，從而完成了該工件的焊接作業(yè)。

3 結(jié)束語

（1）工件在該自動焊接變位機(jī)的工作轉(zhuǎn)盤6上既可以水平旋轉(zhuǎn)0～360°，也可以繞支撐架5的左右軸承中心線上下傾斜-30°～+30°，方便焊槍7在工件的任何焊接位置上接觸焊接邊線進(jìn)行焊接，避免重復(fù)裝夾工件，確保了工件焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性，這也是該自動焊接變位機(jī)較傳統(tǒng)的焊接變位機(jī)具有的優(yōu)越之處。

（2）焊絲盤繞在該自動焊接變位機(jī)的焊絲盤8中，焊絲的長度理論上是無限的，如此一次裝夾便可完成全部的焊接作業(yè)，避免了焊絲的重復(fù)裝夾作業(yè)，提高了工作效率。

（3）操作方便，全程自動化控制，節(jié)省人工，自動化焊接保證焊接質(zhì)量，適合單件或大規(guī)模的焊接作業(yè)。

（4）該自動焊接變位機(jī)的結(jié)構(gòu)原理在此只是說明其工作原理，在不脫其精神和范圍的前提下，該自動焊接可變位機(jī)的結(jié)構(gòu)原理可根據(jù)實際的情況變化而變化和改進(jìn)的，因此該自動焊接可變位機(jī)在焊接行業(yè)中具有廣泛的參考價值。

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