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工程機械焊接自動化的發展趨勢



武亞鵬:焊接被廣泛地應用于工程機械制造、造船、海洋開發、汽車制造、石油化工、航空航天技術、原子能、電力、電子技術及建筑等行業,在金屬制造業中,焊接已成為僅次于裝配和機械加工的第三大產業,在工業發達的國家,每年鋼鐵產量的45%左右都要通過焊接才能轉化為最終的產品。

焊接機器人焊接時間主要有三部分:焊接時間、尋位時間及空行時間,但專機操作沒有如此復雜,只是焊接,所以在長直焊縫、小的環焊縫方面,專機要優于焊接機器人


工程機械焊接自動化的發展趨勢

孟國強:山推股份公司作為國內大型工程機械生產廠家和推土機行業龍頭企業,在自動化焊接設備應用上應該說走到了國內同行業的前列,在20世紀90年代中期我們就開始應用焊接機器人和自動化焊接專機。自動化焊接設備的應用,使我們的生產效率得到了有效提高,也轉變了我們的一些傳統觀念。最初的焊接專機是我們公司自己設計、自己制造的,結構相對比較簡單,功能比較單一(比如焊槍沒有擺動功能),在使用過程中我們又進行了逐步完善。而在最初應用焊接機器人時,也走了一些彎路,機器人的柔性沒有得到充分利用(例如我們的后橋箱焊接機器人,最初只能焊接SD22一個機型,后來我們又擴展到SD16機型,見圖1)。另外,最初的焊接機器人都是原裝進口的,不但價格高,而且配件也不容易準備,使用成本比較高,隨著國內做機器人系統集成的公司越來越多,機器人系統的價格在不斷降低,機器人性價比越來越高。目前我們所用的焊接機器人主要品牌有德國徠斯、日本神鋼,其他品牌也有一些,但從使用效果來看,這兩個品牌性能最穩定。cLr鐵甲工程機械網-挖掘機網-工程機械網

在此重點講述一下焊接機器人應用于推土機結構件的生產。在后橋箱焊接中,所采用的機器人系統的形式是六軸焊接機械手天吊安裝在龍門架上,并且在龍門架上能夠進行X、Y、Z三個方向移動,配套的變位機是L型雙回轉變位機。本系統共有6個內部軸和5個外部軸,11軸聯動,機器人的型號有德國REIS 的RV20—16、日本神鋼的ARCMAN—MP。機械手六軸負載都在14kg以上,采用TBI全鋼加長水冷焊槍,能夠深入后橋箱腔體內部進行焊接。變位機承重5t,上面安裝通用夾具,更換不同型號的工件時不用更換夾具,有效保證了夾具的精度,從而保證了機器人的焊接精度。主機架和平衡梁的焊接機器人系統都是采用的頭尾架式單回轉變位機,機械手在地面平行于變位機回轉中心移動,這種形式在焊接機器人系統中比較常見,是很通用的一種機器人系統。cLr鐵甲工程機械網-挖掘機網-工程機械網

龐勃:焊接專機主要用于臂類零件的焊接(見圖4),雙絲焊接系統,焊接專機與焊接電源及焊槍調整各部分協調動作,集中控制,實現整條焊縫的自動焊接。通過V型變位裝置實現每條焊縫都在船型位置進行焊接。cLr鐵甲工程機械網-挖掘機網-工程機械網

焊接質量較好,工作安全可靠,設備操作簡單方便,且大大地降低了加工成本。缺點:由于工程機械產品上的工件品種多且形狀差異較大,工件裝夾拆卸難度較大,所以專機的使用范圍比較有限,再加上由于雙槍自仿形焊接專機現在還存在著一些不足,自動化程度不高,PLC智能化操作水平較低,所以在發展和提升方面有著很大的發展空間。

要想實現焊縫的自動跟蹤焊接,首先必須能監測出當前的焊縫偏差,而所采用的傳感器的形式和種類,決定了信息提取的手段和焊縫偏差識別的方法。傳感器的選擇和應用,是實現焊接自動化首先必須解決的關鍵問題。

設備采用機械式自仿原理,左右仿形裝置由氣路控制元件、氣缸、滑道、仿形輪等組成,由氣路執行元件氣缸帶動仿形輪緊靠工件外側,使焊槍定位在焊縫中心,工件形狀變化,焊槍隨之變化,從而使焊槍始終在焊縫中心,保證對焊縫進行機械跟蹤焊接。焊接高度采用自動調高器完成,自動調高器基本動作:焊槍自動下降、焊絲自動接觸工件自動停止并提升后送絲焊接;當工件變動高度時,則焊接電流變化自動調高器取之電流信號自動調整焊槍保持一定高度。當手動控制時,也可用手動調節電位器方式進行高度調節。cLr鐵甲工程機械網-挖掘機網-工程機械網

為了保證焊接產品質量的穩定性和提高勞動生產效率,改善焊接工人的工作條件,人們不斷地尋找提高焊接自動化水平的方法。最主要的內容之一是發展焊縫自動跟蹤技術。焊縫跟蹤是一項多學科交叉技術,包括電子技術、計算機、焊接、結構、材料、流體、光學、電磁等學科,國內外眾多研究工作者投入到這一領域進行研究,從示教性焊接機器到程序控制焊接系統,再到移動式自動焊縫跟蹤技術,焊接自動化的每一次進步,不僅大大降低了對工件加工精度和裝配精度的要求,而且降低了焊接準備時間,顯著提高了生產效率。

武亞鵬: 自仿形焊接專機優點:自動焊接專機對結構件的直線、曲線焊縫的焊接具有一定的優勢,具有焊接效率高、工件焊后變形小、產品質量的穩定性高以及改善焊接工人的工作條件等優點。

王棟棟:與焊接機器人相比焊接專機的優勢有焊接效率高、操作要求簡單、維修成本低;而劣勢為應用范圍小、焊接質量不如焊接機器人。

自動化焊接專機應用特點cLr鐵甲工程機械網-挖掘機網-工程機械網

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龐勃:工程機械的焊接向著自動化、柔性化、智能化發展是一個大的方向,焊接機器人和焊接專機技術的進步必將為工程機械的發展注入新的活力,同時我們也殷切期望著焊接機器人早日實現對焊接質量的實時監控。


焊接專機主要應用在長直焊縫、小的環焊縫,對于此類焊縫,焊接專機優勢要高于焊接機器人。

焊縫無斷弧(人工焊接一般焊接5 0 0mm斷弧),對于隱蔽焊縫,采用焊接機器人焊接,焊縫質量可以得到很好的控制。cLr鐵甲工程機械網-挖掘機網-工程機械網


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