自動化焊機輔助設備設計探析

摘 要： 文章結合某公司自動化焊機輔助設備設計項目，分析了變位機和操作機的設計要點。針對項目制造工藝困難、焊槍重復定位精度差等問題，項目采用組合模具設計與大功率型步進馬達設計，有效縮減了項目成本，期望為類似項目的設計提供參考。

關鍵詞： 自動化焊機;輔助設備;設計要點

一、 引言

自動化焊機屬于機械化設備，該設備不僅可以維持較高的焊接質量，同時可將生產效率充分提升。自動化焊機輔助設備是保證自動化焊機實現焊接自動化的重要組成部分。文章結合某設計自動化焊機輔助設備的項目，探討在進行自動化焊機輔助設備的設計工作時，需要關注的設計技術要點。

二、項目概況

某公司的自動化焊機輔助設備設計項目，需要針對十套泵體實施自動定位焊接工裝，同時還需完成輔助焊機設備的設計工作，分別為操作機與變位機，項目工期定為四個月。該項目的泵體系統(tǒng)比較復雜，使用多種泵體，設計難度比較高。項目通過采用組合模具設計與大功率型步進馬達設計解決了制造工藝復雜、焊槍重復定位精度差等問題。

三、自動焊機輔助設備設計分析

（一）操作機

操作機可將自動化焊機頭部移動到焊接目標位置，以此來實現自動化或者半自動化焊接需求，通過運用操作機這一輔助設備，可使焊接過程更為穩(wěn)定。在運用操作機時，可設置滾輪架，實現便捷化使用。操作機采用全液壓型傳動系統(tǒng)，閥塊集成化程度高，流量通徑相對較大，系統(tǒng)不會出現過多的壓力損失。設計操作機時，應注意保持其密封性，可選擇優(yōu)質密封元件，做好油路設計工作，對油溫實施精準控制，調整液壓系統(tǒng)，使其在長時間大負荷運行狀態(tài)下同樣可以保障良好運行狀態(tài);設計運動系統(tǒng)時，可組合運用漸開線型減速機與擺線式齒輪馬達，滿足回轉臺架的需求，通過配合運用儲能器壓力補償裝置與夾緊機構來強化設備的夾緊效果;應用三級聯動裝置，以平行的方式來升降鉗口，傾斜鉗桿，實現360°隨意傾斜，提升系統(tǒng)的靈活性，強化整機動力節(jié)能效果，設計機械手時，應形成相對緊湊的結構，使其保持靈活的動作。

（二）變位機

變位機是焊機的輔助設備之一，可以在回轉作業(yè)中發(fā)揮出作用。進行焊接變位操作，獲取合適的焊接速度與加工位置。設計焊接變位機時，需要進行翻轉機構與回轉機構兩部分設計工作?；剞D、翻轉與升降工作臺，能夠使處于工作臺中的工件符合裝配與焊接的角度，回轉工作臺轉換成變頻式無級調速，形成合適的焊接速度。變位機可對焊接者、焊機與焊件的位置進行調整，以此實現對焊接位置的控制;該設備可在自動化與機械化生產活動中發(fā)揮出重大的作用。設計平移動作時，確定選擇曲線平移或者直線平移;設計回轉動作，需確定間歇翻轉或者連續(xù)翻轉;設計運動速度，明確需要設置慢速或者快速，選擇變速或者恒速，能夠實現對無級變速或者有級變速進行選擇。掌握傳動系統(tǒng)的精度與平穩(wěn)性要求，變位機被應用到自動焊接系統(tǒng)中，傳動系統(tǒng)必須有足夠的精度，因此可以選擇運用齒輪傳動或者蝸桿傳動裝置;設計時還應當明確過載保護以及自鎖等方面的要求，翻轉活動與升降活動中使用的傳動系統(tǒng)應設置自鎖裝置，確保其擁有一定的自鎖能力。

四、自動化焊機配套輔助設備設計難點及解決措施

（一）制造工藝困難

該項目之中一共設置了十套泵體，泵體的類別并不一致，進行制造時，會受到技術性阻礙因素的影響，難以選出合適有效的制造工藝技術，同時還會加劇成本浪費的問題，降低項目的經濟性，因此要對常規(guī)的技術方法做出調整。對此，項目選擇使用組合模具的方法。僅使用一套主模具，根據不同的泵體拆裝新對應的定位夾具，通過這種方式，縮減了生產主模具的數量，節(jié)省了材料用量，降低了項目造價，整個生產加工過程更具可操作性。在設計設備對應的3D模型時，使用Solidworks軟件，其能夠根據設計應用需求，提供多種設計方案，避免設計中產生過多的錯誤，可確保產品最終的質量。此外，啟動Simulation功能，針對多個受力單元完成有限元分析，以此實現對產品質量的充分保障。

（二）焊槍重復定位精度差

除了泵體種類過多之外，設計過程中存在其他的技術難點，完成輔助設備制作工作后，對設備進行調試，原有的調試方案中選擇的驅動動力電源是異步電機，然而運行焊機設備時，重復定位焊槍時，精度不能達到預設標準，難以滿足批量生產的需求。因此需要對原有的驅動動力源進行替換，選擇的新驅動動力源為步進馬達。步進馬達在運行時能夠對電脈沖信號進行轉化，獲取對應的線位移或者角位移，將脈沖信號輸入之后，轉子可前進一步，或者轉動一個角度，輸入的具體脈沖數與輸出的線位移以及角位移之間存在正比的關系，脈沖頻率和馬達轉速之間同樣為正比的關系。

結合項目的改動情況，對原來的控制程序進行重新編輯，以此來將定位精度進行快速提升，解決重復定位的問題。改變驅動動力源后，繼續(xù)實施調試，設計環(huán)節(jié)中，設計的驅動力余量相對偏低，在進行馬達選擇時，選擇的是功率比較小的馬達，步進馬達在運行過程中，可能會形成丟步的情況。對此，我們重新開展計算，確定可用的安全系數，用大功率型步進馬達來替換原來的小功率馬達，消除丟步問題，順利完成內部調試的任務。

五、結語

項目通過運用組合型模具的方式解決了泵體類別過多、制造工藝困難的問題。針對重復定位焊槍時的精度過低的情況，改變了原有的異步電機，采用步進馬達發(fā)揮驅動動力源的作用，并通過應用大功率型馬達消除了丟步問題，期望為類似焊機輔助設備的設計工作提供參考。

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作者簡介：? 鞠率，南京西普環(huán)保科技有限公司。