焊接機(jī)的自動(dòng)化改造

摘 要：傳統(tǒng)焊接機(jī)由于結(jié)構(gòu)原因只能單人單機(jī)生產(chǎn)，對生產(chǎn)人員技能要求較高，焊接件生產(chǎn)企業(yè)要招到熟練的焊接工比較困難。新增加員工后要增加企業(yè)工資支出，管理成本支出，使企業(yè)利潤減少?，F(xiàn)在規(guī)模以上企業(yè)都在進(jìn)行設(shè)備自動(dòng)化升級改造，以適應(yīng)市場不斷變化的需求。本文希望通過介紹傳統(tǒng)焊接機(jī)改造為自動(dòng)焊機(jī)的方法，提升焊接機(jī)技術(shù)水平。

關(guān)鍵詞：焊接機(jī)、自動(dòng)化

一、焊接技術(shù)的介紹：焊接技術(shù)是在高溫或高壓狀態(tài)下，將不同材料連接在一起的工業(yè)技術(shù)。廣泛應(yīng)用于沖壓件焊接，它代替鉚釘連接，針對工業(yè)生產(chǎn)中的低碳板材、線材、不銹鋼板、鍍鋅板材等材料焊接，把簡單的沖壓件連接形成復(fù)雜的部件，大量運(yùn)用于金屬制品、電器儀表、汽車、造船、航空等各大行業(yè)。如果掌握好點(diǎn)焊時(shí)間與電流規(guī)范，配置特殊焊頭還可用于有色金屬。現(xiàn)在市場上使用較多的焊接機(jī)有電子脈沖點(diǎn)焊機(jī)、電阻焊機(jī)、感應(yīng)焊機(jī)、氬弧焊機(jī)、釬焊機(jī)等。

1.1 電子脈沖點(diǎn)焊機(jī)：該設(shè)備是采用縫紉機(jī)式踏板加壓結(jié)構(gòu)，造型新穎美觀。內(nèi)部采用先進(jìn)的集成電路對主電路熱量和時(shí)間進(jìn)行控制。焊接時(shí)間采用周波式計(jì)數(shù)控制。以工頻50HZ周期為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)數(shù)控制，時(shí)間控制準(zhǔn)確、時(shí)間誤差為零；阻焊變壓器通過兩只單向可控硅反向并聯(lián)電路，并通過對導(dǎo)通角的控制來均勻地調(diào)節(jié)焊接電流強(qiáng)度，焊接質(zhì)量一致性能可靠。電焊將焊接接觸面上的個(gè)別點(diǎn)連接起來焊接，將裝配好的焊接件壓在兩柱狀電極之間。當(dāng)通過相當(dāng)大的電流時(shí)，在電極之間焊接的接觸處產(chǎn)生大量熱量，金屬被迅速加熱至熔化，形成一個(gè)液態(tài)溶池，斷電后金屬迅速冷卻，形成焊接接頭。兩焊接件可牢固連接起來。

1.2 電阻焊機(jī)：是將被焊工件壓緊于兩電極之間，并施以電流，利用電流流經(jīng)工件接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱效應(yīng)將其加熱到熔化或塑性狀態(tài)，使之形成金屬結(jié)合的一種方法。電阻焊機(jī)有上下焊頭之分，需要隔一段時(shí)間修磨上下焊頭。

1.3 感應(yīng)焊機(jī)：是將需要焊接的金屬工件放在感應(yīng)線圈內(nèi)，通高頻交流電，產(chǎn)生感應(yīng)電磁場，在工件表面耦合產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，在金屬表面形成感應(yīng)渦流，依靠在金屬表面產(chǎn)生的渦流發(fā)熱，在焊接部位一般會(huì)涂上焊粉，待到工件達(dá)到釬料熔化溫度時(shí)焊接即可，感應(yīng)釬焊是目前世界上最清潔環(huán)保的加熱焊接方式。

1.4 自動(dòng)焊接機(jī)：自動(dòng)焊接機(jī)是在手工焊接機(jī)的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來的。該設(shè)備保留原有的焊接控制器、焊接電源、焊接頭部分，保證原有手工焊接機(jī)的焊接質(zhì)量。新增加了自動(dòng)上料系統(tǒng)、轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)、下料系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、人機(jī)界面。通過工業(yè)化改造，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)作業(yè)，能極大降低生產(chǎn)成本。

二、焊接機(jī)自動(dòng)化改造方法：下面為焊接改造過程中新增加的裝置：

2.1 自動(dòng)上料系統(tǒng)：不同焊接工件需采用不同上料裝置。圓片、小型帶臺(tái)階方片可以采用

振動(dòng)盤上料，結(jié)構(gòu)簡單，通過圓盤上料和平振即可；比較大的沖壓件需要采用氣缸夾爪夾取工件上料，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，需要使用步進(jìn)電機(jī)控制絲桿導(dǎo)軌傳動(dòng)給氣缸夾爪，但輸送平穩(wěn)，誤送概率較低。

2.2 轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)：結(jié)合不同焊接工藝要求，將轉(zhuǎn)盤傳動(dòng)系統(tǒng)分為8工位或6工位。轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)

由步進(jìn)電機(jī)、傳動(dòng)皮帶、分割器三部分組成。其中步進(jìn)電機(jī)提供動(dòng)力結(jié)合工位需求轉(zhuǎn)動(dòng)不通角度；傳動(dòng)皮帶將動(dòng)力傳輸給分割器，帶動(dòng)分割器旋轉(zhuǎn)；分割器是一個(gè)減速箱，頂部安裝工作臺(tái)，放置焊接夾具和工件。當(dāng)分割器轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度時(shí)會(huì)自動(dòng)停止，焊接機(jī)可以進(jìn)行焊接作業(yè)。

2.3 下料系統(tǒng)：下料系統(tǒng)由出料氣缸、分選裝置、料盒組成。當(dāng)工件處于下料位置時(shí)，下

料氣缸推送工件至分選裝置。如果是合格產(chǎn)品，則分選裝置在合格料盒內(nèi)；如果是不合格品，則分選裝置電磁閥推至另外一邊，工件掉落在不合格品料盒內(nèi)。

2.4 檢測系統(tǒng)：自動(dòng)焊接機(jī)檢測系統(tǒng)由光纖觸頭、放大器、接近開關(guān)、壓力檢測開關(guān)組成。其中光纖觸頭和光纖放大器組合使用，用于檢測非靠近工件。當(dāng)放大器內(nèi)部發(fā)射檢測信號至光纖觸頭，檢測信號經(jīng)過工件反射后傳送至放大器；接近開關(guān)一般用于轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)到位檢測使用，當(dāng)轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈接近開關(guān)感應(yīng)到時(shí)轉(zhuǎn)盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)；壓力檢測開關(guān)用于空氣壓力和水壓檢測，當(dāng)壓力低于設(shè)定壓力或高于設(shè)定壓力時(shí)，開關(guān)斷開，傳送信號至自動(dòng)控制系統(tǒng)。

2.5 控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)由PLC、步進(jìn)電機(jī)控制器、電磁閥、開關(guān)電源組成。PLC是自動(dòng)焊接機(jī)設(shè)備的核心系統(tǒng)，檢測系統(tǒng)檢測到信號后通過PLC中X輸入觸點(diǎn)輸送至PLC控制板中，按照PLC里面的控制程序一步一步計(jì)算，然后通過Y輸出觸點(diǎn)輸出信號至電磁閥等輸出回路。當(dāng)PLC中Y0輸出脈沖信號至步進(jìn)電機(jī)控制器時(shí)，步進(jìn)電機(jī)控制器放大信號至轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)。當(dāng)PLC中Y觸點(diǎn)輸出信號給電磁閥，則電磁閥動(dòng)作，氣體傳輸至各控制氣缸。

2.6 人機(jī)界面：人際界面是人員與設(shè)備信息交流的裝置。里面可以設(shè)置X輸入、時(shí)間設(shè)定、數(shù)量設(shè)定、手動(dòng)操作步驟、自動(dòng)操作步驟、狀態(tài)顯示、異常報(bào)警顯示。通過人機(jī)界面里的X輸入設(shè)置可以減少傳統(tǒng)設(shè)備機(jī)械開關(guān)，小巧方便；時(shí)間設(shè)定是設(shè)定焊接時(shí)間、各動(dòng)作等待時(shí)間，可以調(diào)節(jié)焊接件牢固程度和調(diào)整設(shè)備生產(chǎn)節(jié)拍；數(shù)量設(shè)定可以輸入需要生產(chǎn)數(shù)量，到此數(shù)量后設(shè)備報(bào)警不動(dòng)作；手動(dòng)操作步驟可以分解設(shè)備每一步動(dòng)作，生產(chǎn)人員結(jié)合需要選擇一個(gè)操作步驟即可；自動(dòng)操作步驟將手動(dòng)操作步驟連在一起，一個(gè)按鍵即可實(shí)現(xiàn)全部動(dòng)作自動(dòng)執(zhí)行；狀態(tài)顯示為各感應(yīng)器到位復(fù)位、各動(dòng)作執(zhí)行是否到位的顯示，可以通過安裝紅色黃色綠色三色燈，當(dāng)設(shè)備正常時(shí)綠色燈亮、黃色時(shí)設(shè)備在等待、紅色時(shí)設(shè)備報(bào)警異常。異常報(bào)警顯示是在觸摸屏里顯示設(shè)備報(bào)警狀態(tài)，把各個(gè)動(dòng)作延時(shí)、壓力異常、焊接異常的情況顯示在人機(jī)界面中。

三、焊接機(jī)改造前優(yōu)缺點(diǎn)

3.1手工焊接設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，常見的只包含焊接部分，價(jià)格比較便宜，投資成本較低，適合普通企業(yè)購買使用。手工焊接機(jī)可生產(chǎn)產(chǎn)品種類較多，無需定置夾具，可人工操作，工藝手法比較靈活，柔性化程度較高。

3.2手工焊接機(jī)只能單人單機(jī)生產(chǎn)，對操作人員的操作手法有較高要求，操作工往往需要培訓(xùn)才能上崗。當(dāng)生產(chǎn)擴(kuò)大規(guī)模后，單人單機(jī)的生產(chǎn)模式需要企業(yè)配備大量生產(chǎn)工，會(huì)增加企業(yè)工資管理成本，導(dǎo)致企業(yè)利潤下降。

四、焊接機(jī)改造后的優(yōu)缺點(diǎn)

4.1自動(dòng)焊接機(jī)可實(shí)現(xiàn)一人多機(jī)，降低人工成本。由于自動(dòng)焊接機(jī)操作過程全自動(dòng)，則焊接生產(chǎn)過程無需操作人員干預(yù)，操作人員只需要負(fù)責(zé)上下料即可。如果出現(xiàn)設(shè)備故障，則設(shè)備三色燈紅色燈會(huì)亮、人工界面觸摸屏?xí)@示故障內(nèi)容，能夠及時(shí)提醒維修人員排除故障。一個(gè)操作人員可以同時(shí)操作三臺(tái)以上設(shè)備。

4.2自動(dòng)焊接機(jī)投資產(chǎn)出效益明顯。自動(dòng)焊接機(jī)改造過程中使用的PLC、人機(jī)界面、轉(zhuǎn)盤、步進(jìn)電機(jī)等材料為市場中通用物件，采購成本較低。通過改造一臺(tái)，就可以減少一個(gè)人工，如果按照人員工資年薪五千計(jì)算，四年時(shí)間即可收回投資成本。

4.3自動(dòng)焊接機(jī)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，對操作維修人員要求較高。由于自動(dòng)焊接機(jī)內(nèi)部增加了PLC可編程邏輯控制系統(tǒng)，要求維修人員具備程序讀取修改能力。該設(shè)備檢測系統(tǒng)含有光纖放大器和接近開關(guān)，要求維修人員會(huì)檢查更換這些開關(guān)，對維修人員的技能要求較高。

五、總結(jié)：傳統(tǒng)手工焊接機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，單人單機(jī)生產(chǎn)，焊接機(jī)臺(tái)增多后人員需求也增加，造成企業(yè)成本增加，效率降低。通過自動(dòng)化改造，增加上料系統(tǒng)、轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)、下料系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、人機(jī)界面，達(dá)到設(shè)備全自動(dòng)生產(chǎn)，可以實(shí)現(xiàn)一人多機(jī)生產(chǎn)，使企業(yè)生產(chǎn)效率提升很多。改造過程中新增加了PLC可編程邏輯控制器、步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器等自動(dòng)化控制元器件，對維修人員的程序監(jiān)控修改水平提出了新的要求。隨著人工成本越來越高、企業(yè)管理成本增加，企業(yè)的利潤降低，管理風(fēng)險(xiǎn)加大，傳統(tǒng)手工焊接機(jī)自動(dòng)化改造將成為趨勢，必將引起更多企業(yè)的重視。

作者簡介：

張穩(wěn)石 （1988年），男，廣東梅州人，漢族，現(xiàn)職稱：助理工程師，學(xué)歷：本科，研究方向： 從事設(shè)備工程師工作。endprint