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自動焊接機(jī)范文第1篇

關(guān)鍵詞：高壓油管；焊接；PLC；自動控制

中圖分類號：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：16723198（2015）19022201

高壓油管是高壓油路的重要組成部分，對耐壓性、抗疲勞強(qiáng)度，以及密封性都有較高的要求。高壓油管自動焊接機(jī)是通過設(shè)計(jì)合適的自動焊接裝置、配套的焊接工裝，在合理的焊接參數(shù)下，由控制系統(tǒng)控制操縱臺，實(shí)現(xiàn)油管的自動焊接。因此，控制系統(tǒng)的好壞對焊接品質(zhì)、焊接效率、縮短操縱臺的生產(chǎn)周期，保證焊接的穩(wěn)定性和一致性等方面起關(guān)鍵性作用。本文研究一種基于PLC的高壓油管自動焊接機(jī)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用立式環(huán)焊縫焊機(jī)結(jié)構(gòu)，以PLC為控制核心，實(shí)現(xiàn)焊接絲和主機(jī)的自動控制，通過機(jī)械手及固定模具，進(jìn)行工作的快速裝夾與焊接，采用CO2氣體保護(hù)焊接工藝、自動控制焊接速度等，以達(dá)到自動、精密、清潔、高效的焊接質(zhì)量要求。

1 高壓油管自動焊接機(jī)工作原理

高壓油管自動焊接機(jī)主要包括CO2氣體保護(hù)焊接設(shè)備、氣缸、自動送焊接絲設(shè)備、旋轉(zhuǎn)焊接機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)及機(jī)架等，通過操作面板對焊機(jī)的電流、電壓的調(diào)控，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對自動焊接參數(shù)設(shè)定，氣缸部分控制機(jī)械手的伸縮以夾緊工件，使其固定在模具中，從而滿足焊接零件之間的精確對接與焊接工藝要求。旋轉(zhuǎn)式焊接機(jī)構(gòu)為焊接機(jī)械的關(guān)鍵部件，有立式和臥式結(jié)構(gòu)之分，本設(shè)計(jì)采用立式結(jié)構(gòu)，其旋轉(zhuǎn)焊接機(jī)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 高壓油管自動焊接機(jī)旋轉(zhuǎn)焊接機(jī)構(gòu)示意圖

圖1中的旋轉(zhuǎn)焊接機(jī)構(gòu)由工作臺及與其相固聯(lián)的立柱與卡盤等部件，通過卡盤固定模具，進(jìn)而因定焊接件，工作臺下端聯(lián)接直流電機(jī)以驅(qū)動轉(zhuǎn)臺，進(jìn)而帶動焊槍繞卡盤中心旋轉(zhuǎn)，實(shí)施勻速焊接，氣缸用于控制進(jìn)退槍動作。在主軸的轉(zhuǎn)臺內(nèi)側(cè)裝有一接近開關(guān)，可保自焊槍轉(zhuǎn)動一圈后自動停止。焊槍由CO2氣體保護(hù)焊接機(jī)引出。

2 系統(tǒng)控制方案分析

本系統(tǒng)主要控制項(xiàng)目有焊接機(jī)的電流、電壓控制、送絲速度控制、焊接速度控制即旋轉(zhuǎn)臺速度控制，工件夾緊氣缸控制和進(jìn)退槍控制等，還需具有手動與自動控制兩種功能。

焊接機(jī)電源、電壓的調(diào)整通過控制面板設(shè)定完成，操縱臺采用直流電機(jī)驅(qū)動，電機(jī)速度控制通過控制PWM直流調(diào)速電源的輸入量實(shí)現(xiàn)。該三項(xiàng)功能由于手動十分困難設(shè)定，正常作業(yè)前，根據(jù)工件的情況進(jìn)行調(diào)整，正常作業(yè)時無需調(diào)整。PLC控制系統(tǒng)部分主要用于實(shí)現(xiàn)控制直流電動機(jī)的正、反轉(zhuǎn)，氣缸伸、縮以控制進(jìn)、退槍，點(diǎn)焊控制，起停，實(shí)現(xiàn)手動與自動功能等。

3 基于PLC的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 PLC電氣控制原理圖設(shè)計(jì)

由上述分析知，系統(tǒng)具有基于PLC的手動與自動控制性能。因此，通過PLC可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)焊接工作模式設(shè)置、控制系統(tǒng)的各種功能，從而實(shí)現(xiàn)對焊接機(jī)進(jìn)行上述的控制。結(jié)合集成部件中的設(shè)定電流電壓及電機(jī)速度，可以得出，本設(shè)計(jì)中至少需要10輸入點(diǎn)和7個輸出點(diǎn)，如果將所有信號均通過PLC控制，這時不僅開關(guān)IO的端子數(shù)有所增加，還需增加三個通道的模擬輸入輸出模塊，目前可采用最為適用的方法進(jìn)行端子分配與設(shè)計(jì)。

結(jié)合現(xiàn)有情況，系統(tǒng)選用PLC的型號為：FX2N-32MR。PLC電源電壓為AC220V。信號輸入均為開關(guān)量，采用內(nèi)部提供的DC24V電源。系統(tǒng)中的輸出端子直接控制繼電器線圈，選用繼電器線圈額定電壓為DC24V，且由外電源對輸出端供電。I/O的端子及地址分配表如表1所示。

在控制電路的設(shè)計(jì)中，根據(jù)端子分配表中對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，對于正常工作時不動作的輸入信號，輸入端子盡量用常開觸點(diǎn)接入，以實(shí)現(xiàn)編程時內(nèi)部觸點(diǎn)狀態(tài)與外部保持一致，且可以達(dá)到減小輸入端子通電時間的效果，本設(shè)計(jì)中，SB7分別指示手動和自動，使用拔鈕開關(guān)或帶自鎖的按鈕開關(guān)，由于焊接過程到

達(dá)撻接處時，還需要焊槍運(yùn)行一適當(dāng)?shù)木嚯x，從而使接頭充分對接，這就需要在旋轉(zhuǎn)支架到達(dá)傳感器時還需要有一定的延時，且這一延時時間隨加工工件的大小而異，需要便于調(diào)整，而使用PLC中的定時器不便調(diào)整，這里使用一個獨(dú)立的時間繼電器完成此項(xiàng)功能。為了避免正反轉(zhuǎn)，進(jìn)退槍同時動作，除梯形圖互鎖外，還需要電氣互鎖，且體電路如圖2所示。

圖2 PLC控制電路的電氣接線圖

3.2 PLC程序設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)中，由PLC控制部分的主要功能有進(jìn)退槍、正反轉(zhuǎn)，且可點(diǎn)動控制，點(diǎn)焊功能在點(diǎn)動正轉(zhuǎn)基礎(chǔ)上，增加焊機(jī)的控制；手動控制為手點(diǎn)情況下：在點(diǎn)動正轉(zhuǎn)基礎(chǔ)上，增加焊機(jī)與電機(jī)的控制；自動狀態(tài)下：如果在起動工作過程中，只能由停止按鈕或急停按鈕使其停止，其他按鈕不起作用，可調(diào)速和調(diào)電流電壓如在停機(jī)狀態(tài)，可以對任何按鈕進(jìn)行操作。經(jīng)過上述分析，可應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法完成PLC梯形圖設(shè)計(jì)，并在脫機(jī)狀態(tài)進(jìn)行調(diào)試，合格后進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試。

4 現(xiàn)場調(diào)試

在高壓油管自動焊接機(jī)安裝完成后，首先檢查自動送絲機(jī)、氣缸、電動機(jī)、面板、焊接旋轉(zhuǎn)支架等是否連接正確。具體調(diào)試步驟：（1）按下夾緊按鈕，觀察夾緊氣缸能否夾按照給定的速度進(jìn)行伸縮，夾緊機(jī)構(gòu)可否靈活調(diào)節(jié)，如將工件一起夾緊，觀察能否與卡盤上的模具中的接頭工件緊密配合；（2）按下電機(jī)啟動按鈕，觀察電機(jī)能否帶動齒輪進(jìn)行正傳、反轉(zhuǎn)以及停止；（3）觀察能否通過PWM調(diào)速電源來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動速度；（4）按下面板中的進(jìn)槍按鈕，進(jìn)行焊接，觀察電流、電壓大小是否符合焊接的速度要求；（5）觀察自動送絲機(jī)是否正常送絲且送絲速度正常；（6）在氣體保護(hù)焊設(shè)備下觀察焊接時是否存在焊絲飛濺的問題；（7）按下急停按鈕，觀察能否斷電停止，焊接工件能否保持停電前的狀態(tài)；（8）焊接完成后觀察焊口是否平滑且無缺口。

在確認(rèn)硬件安裝連接無誤后，檢查PLC編程，嚴(yán)格按PLC端子分配表與接線原理圖裝接主電路與控制電路。應(yīng)用GX Developer8.34L-C三菱編程軟件，打開工程，并在STOP狀態(tài)接通PLC電源，將梯形圖寫入PLC中，如果計(jì)算機(jī)與PLC保持連接狀態(tài)，此時將程序顯示窗口置監(jiān)控狀態(tài)。按照被控設(shè)備的動作要求利用按鈕開關(guān)進(jìn)行調(diào)試，修改程序直到達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)論

本文對基于PLC的高壓油管自動焊接機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì)，具體分析了高壓油管自動焊接機(jī)的工作要求，確定了以高壓油管和接頭、氣體保護(hù)焊和自動焊接機(jī)的設(shè)計(jì)方案，著重設(shè)計(jì)了PLC自動控制系統(tǒng)的軟、硬件，給出端子分配，并設(shè)計(jì)出外部接線圖及程序。經(jīng)現(xiàn)場安裝調(diào)試表明，本文提出的設(shè)計(jì)方案可以滿足生產(chǎn)要求，并能提高生產(chǎn)效率，提高焊接質(zhì)量，并有一定的靈活性和適應(yīng)性。

參考文獻(xiàn)

[1]畢宗岳.連續(xù)油管及其應(yīng)用技術(shù)進(jìn)展[J].焊管，2012，（09）：512.

自動焊接機(jī)范文第2篇

關(guān)鍵詞：自動焊接；工程機(jī)械焊接；發(fā)展

科學(xué)技術(shù)是保障產(chǎn)品質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)，也是促進(jìn)國家各方面事業(yè)迅猛發(fā)展的源泉和動力，對于工程機(jī)械焊接這個行業(yè)來說也不例外。自動焊接技術(shù)可以有效提高產(chǎn)品的密度和精度，而且還能夠延長產(chǎn)品自身的使用壽命，進(jìn)一步降低企業(yè)在產(chǎn)品生產(chǎn)方面的投資成本，這樣可以進(jìn)一步提升企業(yè)整體的經(jīng)濟(jì)效益以及市場競爭力。目前我國操作人員的整體素質(zhì)和科學(xué)技術(shù)水平仍然處于落后地位，因此，在工程機(jī)械焊接領(lǐng)域更應(yīng)該選擇更加先進(jìn)、科學(xué)的自動焊接技術(shù)。

1自動焊接技術(shù)所具備的主要特點(diǎn)

（1）能源消耗降低，節(jié)省能源。與其他類型的焊接設(shè)備相比，自動化焊接設(shè)備能夠?qū)a(chǎn)生的熱量進(jìn)行集中，而且很少會出現(xiàn)熱量分散的現(xiàn)象，所以其產(chǎn)生的熱量不會在短時間內(nèi)消失，這樣能夠有效地降低焊接設(shè)備對于電能的損耗。同時，使用自動焊接設(shè)備進(jìn)行薄板的焊接和加工時，由于自動化焊接設(shè)備不需要和傳統(tǒng)的焊接設(shè)備一樣開坡口，這使得金屬材料不會發(fā)生到處濺出的現(xiàn)象，這樣能夠在很大程度上節(jié)省原材料[1]。（2）工作環(huán)境良好。通常，使用自動化焊接設(shè)備都會配備隔離罩，這樣能夠有效地隔離焊接時所產(chǎn)生的煙霧，而且有些自動化的焊接設(shè)備在使用時不會產(chǎn)生強(qiáng)光，也幾乎不會產(chǎn)生煙霧，操作人員在日常工作中操作自動化焊接設(shè)備時，不需要進(jìn)行長時間作業(yè)，只需要輸入幾個操作指令就能夠完成整個焊接工作[2]。（3）經(jīng)濟(jì)性和可靠性較高。目前國內(nèi)有越來越多的廠家開始生產(chǎn)自動化的焊接設(shè)備，廠家會擁有對焊接結(jié)構(gòu)和焊接操作有深入了解的研究人員，而且具備較為成熟的配套技術(shù)。一般而言，這種類型的廠家生產(chǎn)出的自動化焊接產(chǎn)品就能夠滿足建設(shè)普通軌道的施工要求。另外，自動化的焊接設(shè)備具有很高的可靠性，而且加工和設(shè)計(jì)成本較為廉價，一般造價在30萬元左右，和造價在百萬元以上的焊接機(jī)器人進(jìn)行比較，其設(shè)備對于實(shí)際物質(zhì)和外觀的要求不高，這能夠吸引不少工人專業(yè)技術(shù)水平較低的機(jī)械生產(chǎn)加工企業(yè)。因此，自動化的焊接設(shè)備可以說在工程機(jī)械焊接領(lǐng)域有著十分重要的地位，而且實(shí)用性和可靠性較強(qiáng)[3]。（4）操作十分簡便且方便維護(hù)。自動化焊接設(shè)備一般是針對特定的焊接形式、焊接結(jié)構(gòu)和焊接工藝進(jìn)行專門設(shè)計(jì)的，因此，這種焊接設(shè)備所具有的功能比較單一，其設(shè)備結(jié)構(gòu)也比較簡單，進(jìn)行作業(yè)的人員僅需要搞清自動化焊接設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和操作性能，就可以對整臺設(shè)備進(jìn)行日常操作以及維護(hù)。（5）技術(shù)水平較高。自動化焊接設(shè)備可以對薄壁材料和要求加工精度較高的零部件進(jìn)行焊接，由于不是采用手動焊接的方式進(jìn)行操作，這使得自動化焊接設(shè)備能夠選擇多種介質(zhì)的焊源。例如，可以運(yùn)用激光來加工出寬度小、深度高的焊縫，由于激光技術(shù)，可以造成很小的熱影響，這使得零部件仍然能夠保持加工以前的形狀，而且運(yùn)用激光進(jìn)行焊接具有較高的速度，這使得焊縫的外形也十分美觀。

2自動焊接技術(shù)對于工程機(jī)械焊接行業(yè)的意義

由于我國進(jìn)行鋼材焊接工作需要損耗數(shù)量巨大的原材料，運(yùn)用自動焊接技術(shù)可以有效地提升進(jìn)行焊接的效率，采用自動焊接技術(shù)已經(jīng)成為工程機(jī)械焊接行業(yè)的關(guān)鍵組成部分。與其他類型的焊接技術(shù)相比，自動焊接技術(shù)具有十分明顯的優(yōu)勢，可以提升焊接操作人員整體的工作效率，也能夠在一定程度上緩解工程企業(yè)內(nèi)部的人才矛盾，進(jìn)一步降低人力資源方面的成本和企業(yè)整體的投資成本。在傳統(tǒng)的焊接作業(yè)過程中，不僅勞動強(qiáng)度很大，而且還會產(chǎn)生對人體有傷害的弧光，自動焊接具有較高的安全性，而且不會產(chǎn)生損害工人健康的弧光。另外，現(xiàn)階段進(jìn)行焊接加工的產(chǎn)品都是重機(jī)械，對于機(jī)械的精度以及焊接質(zhì)量方面有著越來越高的要求，而傳統(tǒng)的手工焊接無法完成這種類型的重機(jī)械焊接作業(yè)。在科技迅猛發(fā)展的現(xiàn)在，企業(yè)要想在市場競爭中占據(jù)優(yōu)勢地位，就需要不斷創(chuàng)新生產(chǎn)和加工技術(shù)。因此，在工程機(jī)械焊接領(lǐng)域中應(yīng)用自動化的焊接技術(shù)是十分具有必要性，而且符合時展潮流的[4]。

3自動化焊接在工程機(jī)械制造領(lǐng)域的發(fā)展趨勢

（1）智能化方向。在工程機(jī)械加工領(lǐng)域應(yīng)用自動化焊接技術(shù)應(yīng)當(dāng)朝智能化方向發(fā)展，因?yàn)槭褂弥悄芑a(chǎn)品可以有效提升產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，而且能夠保障產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，做到省時省力。為了使自動化焊接技術(shù)可以向智能化方向不斷發(fā)展，相關(guān)企業(yè)應(yīng)當(dāng)在機(jī)器人和焊接專機(jī)等設(shè)備上不斷創(chuàng)新。一旦設(shè)備落后，那么將無法進(jìn)一步提升進(jìn)行焊接作業(yè)的效率。通過不斷創(chuàng)新和改善硬件，能夠使得工程機(jī)械領(lǐng)域的焊接加工操作變得更具智能化。自動化焊接系統(tǒng)向智能化方向發(fā)展，可以幫助操作人員進(jìn)行隨時隨地的控制，而且可以有效地監(jiān)督和管理產(chǎn)品的焊接質(zhì)量，及時發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。（2）在社會的多領(lǐng)域進(jìn)行廣泛應(yīng)用。焊接技術(shù)的改進(jìn)，使得其在社會的多領(lǐng)域開始被廣泛應(yīng)用，例如建筑行業(yè)、電力設(shè)備和汽車制造加工業(yè)、鐵路建設(shè)、船舶制造業(yè)等行業(yè)。自動化焊接設(shè)備逐漸朝高品質(zhì)的方向發(fā)展，同時焊接的自動跟蹤技術(shù)也逐漸成為自動化焊接技術(shù)的熱點(diǎn)發(fā)展方向。這種焊縫的跟蹤技術(shù)蘊(yùn)含了諸多學(xué)科的專業(yè)技術(shù)，包括焊接、流體、計(jì)算機(jī)、結(jié)構(gòu)和材料等專業(yè)領(lǐng)域的學(xué)科技術(shù)。焊縫的跟蹤技術(shù)可以說進(jìn)一步的推動了自動焊接這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，而且可以大大減少進(jìn)行自動焊接作業(yè)的準(zhǔn)備工作，進(jìn)一步提升了焊接產(chǎn)品的質(zhì)量和加工精度。（3）生產(chǎn)企業(yè)加大對自動焊接技術(shù)的需求。隨著工程焊接領(lǐng)域的快速發(fā)展，客戶也更加注重焊接產(chǎn)品的質(zhì)量，生產(chǎn)企業(yè)開始加大對自動化焊接技術(shù)的需求。為了使焊接質(zhì)量能夠得到保證，這些企業(yè)加大了對自動化焊接設(shè)備方面的需求。另外，由于在工程機(jī)械焊接領(lǐng)域自動化焊接設(shè)備得到了廣泛應(yīng)用。所以焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和制造標(biāo)準(zhǔn)也需要統(tǒng)一，這樣有利于焊接設(shè)備能夠穩(wěn)定、高效地進(jìn)行作業(yè)。

自動焊接機(jī)范文第3篇

關(guān)鍵詞：封閉箍筋；自動化；焊接技術(shù)；裝配式

目前，我國裝配式建筑政策利好，PC預(yù)制構(gòu)件需求量急速增加，但是整個行業(yè)自動化、智能化程度低是制約行業(yè)健康發(fā)展的主要因素，尤其鋼筋加工環(huán)節(jié)普遍采用人工加工，耗用大量人力，生產(chǎn)效率極低，質(zhì)量非常不穩(wěn)定，急需進(jìn)行自動化、智能化改造。目前，建筑用鋼筋箍筋大多采用開式，接口處有2個135°拉鉤式的箍筋，拉鉤長度為10倍鋼筋直徑，這樣的箍筋無論是自身性能，制作加工，還是安裝，都存在如下不利之處：（1）該形式箍筋未完全形成封閉式，在強(qiáng)大的外力作用下，未斷母材之前勢必會開口，未完全發(fā)揮緊固的作用；（2）2個拉鉤的存在對鋼筋的使用是一種浪費(fèi)；（3）拉鉤的存在影響安裝效率，且影響了混凝土灌注進(jìn)度，可能造成振搗不均，降低鋼筋混凝土強(qiáng)度[1]，在梁柱節(jié)點(diǎn)等鋼筋較密集處，易造成鋼筋定位困難，位置偏差較大，致使結(jié)構(gòu)抗震能力大幅降低，同時由于拉鉤的存在使鋼筋間隙較小，在混凝土澆筑過程中混凝土振搗棒難于插拔，柱腳位置難以下棒，給混凝土澆筑振搗帶來較大難度，很容易出現(xiàn)孔洞或露筋等問題，影響混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能[2]。封閉箍筋的加工工藝簡化，減少了搭接部分的彎鉤，尺寸易于控制，形成的箍筋成品整體性能好，安裝過程中不易變形，有利于結(jié)構(gòu)鋼筋綁扎的整體幾何尺寸控制。同時由于沒有彎鉤，綁扎時減少了阻礙，能提高施工效率[3]。封閉箍筋已經(jīng)被廣泛接受和認(rèn)可，已納入《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》，在貴州、重慶、陜西等省市的建筑施工中得到了較多應(yīng)用，并相繼了《混凝土結(jié)構(gòu)工程閃光對焊箍筋施工技術(shù)規(guī)程》地方標(biāo)準(zhǔn)。目前封閉箍筋在制作時，多數(shù)采用現(xiàn)在應(yīng)用廣泛的數(shù)控彎箍機(jī)加工出半成品封閉箍筋，然后轉(zhuǎn)運(yùn)到焊接區(qū)域，人工將半成品箍筋待焊接端頭定位在焊接電極塊上，手拉頂推桿掌控散光對焊機(jī)對半成品封閉箍筋進(jìn)行閃光對焊[4]。然而，以人工手動焊接方式制作的封閉箍筋存在焊接接頭質(zhì)量不穩(wěn)定、制作效率低下、勞動強(qiáng)度大、用工多、勞動環(huán)境差等問題，極大地制約了封閉箍筋的推廣應(yīng)用。為了解決上述問題，公司聯(lián)合其他單位對封閉箍筋自動焊接的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研發(fā)攻關(guān)，開發(fā)了封閉箍筋自動化焊接生產(chǎn)線，取得了良好效果。

1自動化焊接生產(chǎn)線

封閉箍筋自動化焊接生產(chǎn)線總體參數(shù)見表1。自動焊接生產(chǎn)線只需人工進(jìn)行簡單掛料和收料操作，即可實(shí)現(xiàn)自動送料、接頭對中及焊接。設(shè)備主要由上料系統(tǒng)、顯示控制系統(tǒng)、自動對中、焊接系統(tǒng)等組成。采用先進(jìn)的自動控制技術(shù)與變頻焊接技術(shù)，通過數(shù)字控制系統(tǒng)中的參數(shù)設(shè)置可實(shí)現(xiàn)不同長度、不同寬度、不同直徑封閉箍筋的自動化焊接。（1）上料系統(tǒng)—包括上料機(jī)構(gòu)、影像機(jī)、光源、鏡頭等檢測機(jī)構(gòu)。工人按要求將待焊箍筋半成品放入上料輸送掛鉤上隨著鏈條向前運(yùn)動，當(dāng)影像機(jī)檢測到當(dāng)前位置有箍筋時上料機(jī)構(gòu)停止運(yùn)動，焊接夾爪將夾取待焊箍筋進(jìn)行焊接。（2）自動對中及焊接系統(tǒng)—焊接機(jī)自動上下料自動對中自動焊接。自動上下料機(jī)構(gòu)進(jìn)行箍筋抓取并將箍筋未焊接側(cè)放置于箍筋焊接機(jī)上，對中氣缸快速對中，對中完成后進(jìn)行焊接。（3）顯示控制系統(tǒng)—顯示屏、操作按鍵、鍵盤鼠標(biāo)。這一部分是設(shè)備控制的核心，主要包括設(shè)備的啟動與暫停、不同尺寸焊接箍筋參數(shù)的設(shè)置、故障報(bào)警及處理方法提示等。（4）下料系統(tǒng)—焊接完成后，下料機(jī)構(gòu)手爪將焊接完成的箍筋從焊機(jī)上取下，并將其放置于下料小車上，當(dāng)下料小車碼放箍筋數(shù)量達(dá)到設(shè)定值時，自動上下料機(jī)構(gòu)停止運(yùn)行并報(bào)警提示，人工將已放滿下料小車推走并換上空的下料小車，系統(tǒng)將再次啟動。自動生產(chǎn)線設(shè)備組成和工藝操作流程如圖1、圖2所示。

2關(guān)鍵技術(shù)

結(jié)合國內(nèi)箍筋加工制作及手工焊接設(shè)備，重點(diǎn)研究了快速上料、整形對中及焊接控制等關(guān)鍵技術(shù)。

2.1快速上料技術(shù)

上料輸送線包括機(jī)架、輸送鏈條安裝在機(jī)架上，鏈條中間和尾端為取料口并位于上下料機(jī)器手上方，輸送鏈條上設(shè)置有多個用于懸掛箍筋的掛鉤并連接伺服電機(jī)。運(yùn)行時伺服電機(jī)帶動輸送鏈條步進(jìn)運(yùn)行，人工將待焊接的箍筋掛置于上料機(jī)構(gòu)的掛鉤上，未焊接的箍筋隨著鏈條的運(yùn)動向前快速移動，當(dāng)影像機(jī)檢測到當(dāng)前位置有箍筋時，上料機(jī)構(gòu)停止，自動上料機(jī)器人手抓開始，每隔1個掛鉤夾持1個箍筋，實(shí)現(xiàn)了2臺機(jī)器手交替夾取待焊箍筋進(jìn)行焊接，大大提高了焊接速度。

2.2整形對中技術(shù)

箍筋整形機(jī)構(gòu)包括下壓氣缸、長邊壓料氣缸、推料氣缸、線性滑軌、短邊整形V型槽、長邊整形V型槽、箍筋托板等，如圖3所示。上料手爪抓取箍筋，通過Z向電動滑臺提起箍筋，上料手爪沿X向電動滑臺移動到整形對中和焊接設(shè)備正對面，將箍筋旋轉(zhuǎn)90°處于水平方向，通過Y向電動滑臺將箍筋開口處送動到短邊整形V型槽上方，上料手爪張開，箍筋準(zhǔn)確落入V型槽中，長、短邊壓料氣缸下壓對箍筋兩側(cè)焊接接頭進(jìn)行三維整形并對中。創(chuàng)新的長、短邊V形整形對中機(jī)構(gòu)，短邊V形整形對中機(jī)構(gòu)與焊接壓頭的一體化設(shè)計(jì)，徹底解決了箍筋焊接時接頭極易錯位的問題，為箍筋焊接質(zhì)量的保證打好了基礎(chǔ)，如圖4所示。

2.3焊接控制技術(shù)

本課題研究的鋼筋箍筋自動化焊接技術(shù)，廣泛用于裝配式建筑預(yù)制鋼筋箍筋的焊接，適應(yīng)箍筋規(guī)格廣，可實(shí)現(xiàn)批量化自動化焊接工作。設(shè)備包含箍筋傳送系統(tǒng)、整形對中焊接系統(tǒng)、循環(huán)冷卻系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等。為保證箍筋焊接質(zhì)量，首先對焊接控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，采用變頻控制系統(tǒng)，降低了電網(wǎng)對輸出電壓和功率的影響，能大大提高焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性；其次對不同廠家、不同批次鋼筋原材的焊接參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)試驗(yàn)測試，包括焊接電流、焊接時間、頂鍛留量、頂鍛壓力等。鋼筋斷面不齊對焊接質(zhì)量有很大影響，對調(diào)直彎箍機(jī)的切斷頭進(jìn)行改進(jìn)，增加箍筋接頭端頭平直檢查工序，控制斷面高差在0.5mm之內(nèi)，解決了箍筋端頭不平直造成的焊接不合格問題；在大批量焊接前創(chuàng)新性增加工藝檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，能夠確保將設(shè)備焊接參數(shù)調(diào)整到最優(yōu)狀態(tài)。與采用綁扎彎鉤箍筋工藝相比，焊接封閉箍筋可對芯部混凝土形成側(cè)向約束壓力，大大增強(qiáng)構(gòu)件的承載能力和延性，特別是高配筋率柱、受扭梁和有抗震設(shè)防要求的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的整體性能明顯提高。針對目前傳統(tǒng)設(shè)備箍筋焊接自動化智能化水平低、勞動強(qiáng)度大、質(zhì)量穩(wěn)定性差、產(chǎn)品合格率低、生產(chǎn)效率低等突出問題。本課題突破傳統(tǒng)箍筋焊接機(jī)的“立式單圖1封閉箍筋自動化焊接生產(chǎn)線設(shè)備組成點(diǎn)焊接”模式，研發(fā)的“封閉箍筋自動化焊接生產(chǎn)線”采用開口箍筋垂直化輸送與水平焊接技術(shù)，通過智能化識別與特制夾持系統(tǒng)保證開口箍筋焊接形位精確、穩(wěn)定控制，封閉焊接箍筋尺寸誤差小、平整度好；針對國產(chǎn)鋼筋特點(diǎn)，自學(xué)習(xí)功能實(shí)現(xiàn)焊接參數(shù)（鋼筋類型、鋼筋直徑、焊接電流、時間等）智能化調(diào)整，提高焊點(diǎn)質(zhì)量均勻和焊點(diǎn)強(qiáng)度；通過產(chǎn)品迭代升級，實(shí)現(xiàn)了封閉箍筋焊接機(jī)定型化生產(chǎn)。焊接設(shè)備總功率約為傳統(tǒng)半自動設(shè)備總功率的1/2，節(jié)能減碳和降低成本效果顯著。

3應(yīng)用效果

研究的設(shè)備制作的封閉箍筋焊接合格率穩(wěn)定提高到95%以上，解決了箍筋焊接質(zhì)量合格率偏低的行業(yè)難題，打通了目前鋼筋加工環(huán)節(jié)工業(yè)化過程中的一大堵點(diǎn)；該設(shè)備生產(chǎn)效率高，減少勞動用工50%以上，勞動強(qiáng)度大大降低，勞動環(huán)境得到改善，安全性明顯提高；同時，自動焊接封閉箍筋大量推廣應(yīng)用，還會提高工程質(zhì)量和施工效率，降低工程造價。利用自主研發(fā)的焊接封閉箍筋設(shè)備，公司實(shí)現(xiàn)了京津冀8個生產(chǎn)基地鋼筋加工配送一體化，在承接的多個工程項(xiàng)目預(yù)制構(gòu)件中進(jìn)行了大規(guī)模的應(yīng)用，為今后在裝配式和現(xiàn)澆混凝土工程中進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用打下了良好基礎(chǔ)。截至目前，公司共使用焊接封閉箍筋1000多噸，減少鋼筋用技術(shù)工人、節(jié)約鋼筋、節(jié)約用電，降低成本50多萬元。公司在此基礎(chǔ)上開展了鋼筋配送業(yè)務(wù)，已初步承接了1000多萬元的訂單。如在全國推廣，將產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

結(jié)論

（1）封閉箍筋自動化焊接生產(chǎn)線只需要人工進(jìn)行簡單掛料和收料操作即可實(shí)現(xiàn)自動化焊接，焊接合格率穩(wěn)定提高到95%以上，解決了封閉箍筋推廣應(yīng)用中最關(guān)鍵的技術(shù)難題。（2）通過快速上料、整形對中和焊接控制等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)了封閉箍筋的上料、夾爪抓取、整形對中、焊接和下料等過程的自動化，保證了焊接質(zhì)量，提高了焊接效率，節(jié)省人工50%以上，而且明顯降低勞動強(qiáng)度、改善勞動環(huán)境、提高安全性。

參考文獻(xiàn)：

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自動焊接機(jī)范文第4篇

關(guān)鍵詞：2M頭；同軸電纜；自動焊接

中圖分類號：TP23 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）08（b）-0000-00

1 設(shè)計(jì)原則

1）全自動/半自動可調(diào)。整個焊接過程可實(shí)現(xiàn)全自動控制，無需手動操作，同時也可根據(jù)實(shí)際需要，手動更改設(shè)置，實(shí)現(xiàn)半自動控制，提高操作靈活性。

2）便攜性。系統(tǒng)體積較小，且重量較輕，具有良好的便攜性，可在現(xiàn)場操作。

3）可視化操作。整個焊接過程可通過電子顯示屏觀察到，并可對焊接點(diǎn)進(jìn)行局部放大，避免肉眼觀察產(chǎn)生的誤差。

4）采用精密焊接工藝。整個焊接過程將采用電動控制，避免手動操作帶來的誤差，提高焊接精度。

5）實(shí)時檢測功能。系統(tǒng)將集成一套實(shí)時檢測裝置，可在焊接過程完成后實(shí)時檢測焊接是否成功。

2 主要研究內(nèi)容

1）機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

同軸電纜與2M頭的硬配合主要通過程控送線器結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，采用三度空間方位調(diào)節(jié)，使得同軸電纜與2M頭之間的接觸不需經(jīng)過操作者的雙手，即可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠地接觸。焊接頭與焊錫的對接功能采用機(jī)械液壓傳動方式[1-2]，其系統(tǒng)內(nèi)部工作原理圖如圖1所示。

2）圖像采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖像采集系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)焊接狀態(tài)的實(shí)時顯示和狀態(tài)判斷功能，嵌入系統(tǒng)通過圖像采集驅(qū)動電路控制帶自動聚焦功能的攝像頭，利用兩個鎖存器分別鎖存狀態(tài)和圖像數(shù)據(jù)，處理器通過兩個I/O端口分別讀取[3-4]，其控制原理圖如圖2所示。

3 結(jié)論

2M頭同軸電纜可視化焊接系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中同軸電纜接頭焊接的各個環(huán)節(jié)。該套系統(tǒng)的應(yīng)用可極大縮短焊接時間（焊接時間95%），可極大程度的降低成本，減少不必要的資金浪費(fèi)。系統(tǒng)集成的檢測模塊可同時在線檢測線路導(dǎo)通狀態(tài)，免去離線檢測帶來的時間和勞動成本增加

參考文獻(xiàn)

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自動焊接機(jī)范文第5篇

關(guān)鍵詞： PLC； 空間曲線； 機(jī)械臂； 焊接； 定位精度

中圖分類號： TN609?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）17?0160?03

Design of automatic welding system for irregular space curve based on S7?300 PLC

HE Long

（Chengdu Aeronautic Polytechnic， Chengdu 610100， China）

Abstract： For the characteristics of welding seam and welding requirements of spiral component， a set of automatic welding system for irregular space curve based on S7?300 PLC was designed. System composition， work principle and software algorithm of the whole control system are introduced. In the control of mechanical arm swing， the high accuracy positioning was achieved by using FM354 servomotor positioning module. The closed loop proportional?integral control based on PLC?300 is adopted by the control of the mechanical arm height and length. The designed automatic welding system can ensure the control precision and reduce the design cost. The welding experiment is conducted based on the system design. The experimental results show that the positioning accuracy of welding is high and the welding seam is smooth， and the feasibility and reliability of the system were proved by test results.

Keywords： PLC； space curve； mechanical arm； welding； positioning accuracy

0 引 言

近年來，隨著科技的全面進(jìn)步，機(jī)械臂的設(shè)計(jì)也得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展[1?2]。新一代焊接設(shè)備也均采用較為先進(jìn)的視覺呈現(xiàn)方法對焊縫進(jìn)行自動檢測和自動跟蹤[3?4]，同時采用了更先進(jìn)的控制算法控制焊接過程以達(dá)到較高的精度；然而焊接過程中軟硬件設(shè)計(jì)極其復(fù)雜，設(shè)備成本較高，很難滿足中小型企業(yè)的需求[5?6]，因此有必要研究分析自動焊接機(jī)降低成本、同時控制較高精度的空間曲線自動焊接。

本文在空間直角坐標(biāo)系建模，基于西門子S7?300著重考慮焊接過程中焊接接頭空間軌跡求解和定位精度，設(shè)計(jì)了不規(guī)則空間曲線自動焊接設(shè)備的焊接方案。機(jī)械臂軌跡上采用常用定時插補(bǔ)算法，驅(qū)動單元上采用伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)高精度閉環(huán)控制。通過焊接系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析然后進(jìn)行焊接試驗(yàn)，以期為自動焊接發(fā)展提供可靠的理論指導(dǎo)。

1 控制系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)通過串行口RS 232把S7?300 PLC與示教盒相連接，以接收示教信息；同時示教數(shù)據(jù)被存儲到存儲器中，完成焊接示教動作。操作員通過直觀的上位機(jī)畫面觀察焊接工作狀況，設(shè)置焊接機(jī)械臂的切向運(yùn)動速度和軸向送絲速度，修正示教數(shù)據(jù)并顯示故障原因等信息。

采用S7?300 PLC實(shí)現(xiàn)下位機(jī)數(shù)據(jù)的采集、計(jì)算、存儲、故障診斷、輸出等功能。其中采用CPU 314C?2 DP作為焊接機(jī)控制系統(tǒng)處理器，該處理器集成的特殊功能有：最大頻率60 kHz的4通道高速計(jì)數(shù)器，可測頻率最大60 kHz的4通道頻率測量，最高輸出頻率2.5 kHz的4通道脈沖寬度調(diào)制輸出及1路位置控制和PID閉環(huán)控制[7]。電路包括FM354伺服電機(jī)定位模塊及其附屬電路，主要完成相關(guān)執(zhí)行器的閉環(huán)輸出控制，焊接系統(tǒng)簡化框圖如圖1所示。

2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用結(jié)構(gòu)化和模塊化設(shè)計(jì)，主要有初始化、示教程序、軌跡插補(bǔ)計(jì)算、相關(guān)數(shù)據(jù)的采集與輸出等子程序，每一部分通過許多功能模塊構(gòu)成。

初始化主要用于完成顯示器初始化、串行接口初始化、定時器初始化、反饋計(jì)數(shù)器初始化、FM354模塊初始化以及存儲器數(shù)據(jù)清零等。

操作員利用示教盒通過示教程序?qū)C(jī)械臂進(jìn)行編程，使機(jī)械臂完成預(yù)期的焊接動作，并按順序存儲示教的空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)軟件流程圖如圖2所示。

3 軟件算法設(shè)計(jì)及定位問題解決方法

該算法采用定時中斷方式，每隔時間間隔[T]后中斷一次，進(jìn)行一次插補(bǔ)，同時計(jì)算一次逆向運(yùn)動學(xué)，輸出一次給定值。為保證焊接過程的平穩(wěn)（焊接接頭不抖動），將時間間隔[T]設(shè)置較小，同時由于機(jī)械臂機(jī)械特性限制了時間間隔[T]的上限值25 ms（40 Hz），顯然[T]越小越好，然而計(jì)算量的大小又限制了它的下限值，即CPU要在[T]時間里完成一次插補(bǔ)運(yùn)算、一次直線和圓弧的逆向運(yùn)動學(xué)計(jì)算以及兩次閉環(huán)比例?積分運(yùn)算。CPU的浮點(diǎn)運(yùn)算時間是15 μs，總運(yùn)算時間約為8 ms。這就產(chǎn)生了[T]的下限值。定時器分辨力為10 ms，CPU還要執(zhí)行輸入輸出、故障診斷等任務(wù)，這里設(shè)置[T]值為15 ms。

系統(tǒng)采用FM354伺服電機(jī)定位模塊控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。通常伺服控制器有三種控制方式，分別為脈沖控制方式、電壓控制方式和轉(zhuǎn)矩控制方式。FM354只能使用電壓控制方式，所以在焊槍的角度上采用基于電壓控制的伺服電機(jī)?？紤]到擺動電機(jī)是基于模擬量控制，在以S7?300 PLC為控制核心的基礎(chǔ)上，引入FM354伺服電機(jī)定位模塊來精確控制擺動電機(jī)的角速度，采用這種獨(dú)立定位模塊減輕了主控制器CPU的運(yùn)算量，降低了PLC掃描的周期，從而在整體上改善了控制精度。系統(tǒng)原理圖如圖3所示。

為了在保持精度的同時簡化硬件復(fù)雜度，在焊槍高度和長度上采用基于PLC?300的閉環(huán)控制系統(tǒng)。通過編碼器精確測量電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并與給定轉(zhuǎn)速進(jìn)行PI運(yùn)算，用PWM脈沖控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)原理圖如圖4所示。

4 試驗(yàn)過程及結(jié)果分析

為了驗(yàn)證系統(tǒng)的可行性及可靠性，對設(shè)計(jì)的PLC控制空間曲線焊接系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，通過對空間T型接頭進(jìn)行激光焊接來檢驗(yàn)焊接接頭定位精度及機(jī)械臂定時插補(bǔ)算法是否能夠滿足要求。

該試驗(yàn)焊接機(jī)械臂及操作試驗(yàn)臺如圖5所示。

基于西門子S7?300型PLC進(jìn)行焊接試驗(yàn)，焊接過程中焊接速度設(shè)為3 500 mm/min，焊接功率為10 000 W?？紤]到焊接收尾效應(yīng)，在設(shè)計(jì)焊接軌跡引出段的焊接工藝參數(shù)時，降低焊接速率和焊接功率，直至焊接結(jié)束。焊接試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。觀察圖6焊接結(jié)果可以明顯看出，該系統(tǒng)很好地完成了空間不規(guī)則曲線激光自動焊接，同時焊縫平整光滑，該系統(tǒng)的可行性及可靠性達(dá)到了預(yù)期結(jié)果。

采用激光干涉儀檢測焊接過程中機(jī)械臂[z]軸精度，驗(yàn)證焊接定位精度及定時插補(bǔ)算法等是否能夠滿足要求，檢測結(jié)果如圖7所示。圖7為焊接過程中[z]軸精度，從圖中可以看出定時插補(bǔ)算法的加入使得[z]軸的定位精度達(dá)到了0.009 mm，重復(fù)精度約為0.005 mm，該組數(shù)據(jù)表明，所設(shè)計(jì)系統(tǒng)能夠?qū)附訖C(jī)械臂各個軸進(jìn)行高精度的定位控制，插補(bǔ)算法設(shè)計(jì)完全滿足激光焊接定位精度的要求。

5 結(jié) 論

本文研究了以S7?300為核心的不規(guī)則空間曲線自動焊接系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有操作簡單、維護(hù)方便、易于功能的拓?fù)渑c調(diào)試等優(yōu)點(diǎn)。同時，示教盒也提供了一種簡單、快捷、準(zhǔn)確的焊接示教方案；軟件算法上采用了定時插補(bǔ)算法、閉環(huán)控制方案以保證定位精度與焊接質(zhì)量。

對設(shè)計(jì)的PLC控制空間曲線焊接系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，分析焊接定位精度及機(jī)械臂定時插補(bǔ)算法等能否滿足焊接精度。焊接結(jié)果表明，該系統(tǒng)完美地完成了空間不規(guī)則曲線激光自動焊接，同時焊縫平整光滑，焊接可行性及可靠性達(dá)到了預(yù)期結(jié)果。同時能夠?qū)C(jī)械臂進(jìn)行高精度的定位控制，完全滿足激光焊接定位精度的要求。

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