摘要：自动化焊接设备在机械工程制造中已经得到了广泛应用，是提升机械生产制造能力的关键。文章首先对自动化焊接设备进行总体概述，分别介绍焊接专机与焊接机器人的特点。在此基础上，探讨自动化焊接设备的工程应用，包括控制系统、焊接电源、龙门架、软件系统、传感系统等的应用，并分析其应用现状及发展趋势。
关键词：自动化；焊接设备；机械制造；应用；分析
1导言
自动化技术在机械生产制造中的应用极大的提升了生产效率和产品质量，是推动经济社会发展的重要源动力。无论是从市场经济角度还是提升企业核心竞争力，都应积极引进先进的自动化设备，充分发挥自动化技术的应用优势，减少生产过程中对人的依赖性，从而降低人工成本和工作劳动强度。因此，应结合技术发展状况和工程实际应用情况展开研究，对加速工程机械制造企业的发展都有重要的战略意义。
2自动化焊接设备概述
在工程机械制造行业，自动化焊接设备主要是指焊接专机和焊接机器人，自动化焊接设备能够稳定和提高焊接质量，保证其均匀一致性；提高劳动生产效率；改善工人劳动条件；减少了烟尘、弧光及飞溅对人员健康的危害；降低了对工人操作技术的要求；减少了其他相应设备的投资；综合成本更低。随着科学技术的不断发展，自动化焊接设备在功能和性能也获得了不断地提高和突破，不仅能够高效率的完成传统人工操作过程，而且能够为产品生产质量提供保障。该设备属于自动化焊接专机设备，此外还有车架箱体焊接机器人工作站、臂架外焊缝焊接ABB机器人工作站等，都在实际工程生产中得到了广泛应用。目前较为先进的泵车臂架焊接自动化生产线，综合运用了柔性化组合铆焊工装技术、AGV智能传输控制技术和CLOOS机器人工作站等，可以实现小批量、多品种的产品流水线生产。
3焊接专机与焊接机器人的特点
3.1焊接专机
焊接专机的特点是成本价格低，性价比高，适用于长直焊缝、圆环焊缝等形式的焊接生产，能够满足大批量的生产工艺要求。目前使用较多的有自动化管件切割机、耳铰与弦杆自动焊专机等。由于焊接专机的自动化控制技术相对容易实现，已经在机械工程中得到广泛应用，但其缺点是柔性较差，因此在柔性化组合铆焊工艺中，通常需要与自动化焊接机器人工作站配合使用。
3.2焊接机器人
相比于焊接专机，自动化焊接机器人的控制精度更高，自动化程度和智能化程度也相对较高。通过模块化编程技术的应用，使机器人工作站能够适应不同工件的生产要求。焊接机器人广泛适用于各种机械生产工况，产品更新换代速度快，但成本价格较高，且对操作技能有较高要求，目前一般在大型工程中应用较多。具有代表性的有ABB、CLOOS、REIS等机器人工作站。
4自动化焊接设备在机械制造中的具体应用
4.1主体及控制器
主体以及控制器是自动化焊接工作站的核心部分，其中主体结构多为6轴关节型，有以下基本条件：①工作寿命≥15 a；②材料无放射性，且具有耐腐蚀性特点；③结构为刚性坚固式。自动化焊接主体驱动动力通过交流伺服电机实现，位置信息搭载路径测量系统实现，动态特性良好，能够确保焊接作业精度符合设计要求（实测重复定位精度在±0.1 mm范围内）。整个自动化焊接设备控制系统引入全数字化技术，以现场总线连接，控制功能通过工业数字化控制器实现。由于整个控制系统受配电系统电磁干扰的影响小，因此在设备焊接中具有良好的再现性优势。同时，控制器内其他相关设备（如操作系统、电控柜等）均应当加强防尘措施，确保其运行性能可靠（条件允许时可以增设专门控制室）。
4.2焊接电源
为确保自动化焊接设备性能的安全可靠，在焊接电源的配置上优选选择具有全数字式特点的逆变脉冲焊接电源。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时，电源应当与控制系统间具备良好的接口支持，同时具有焊接专家参数、参数数值显示等相关功能。焊接参数可经由示教器输入，并根据焊接操作的具体要求在线进行参数修正，以确保焊接质量达到满意状态。同时，结合机械制造领域设备焊接的性能要求来看，与手工焊接工艺相比，在自动化焊接中所选用焊丝以及焊接电流规格均高出一个等级，因此在选择焊接电源时还应当满足电流下暂载率达到100％这一要求。
4.3外部轴行走机构
在针对大型工件的焊接加工操作中，为扩大自动化焊接设备的工作范围，多需要在设备外部配备行走机构，即俗称的龙门架。外部轴行走机构由主体自动化控制系统进行控制，焊接接头以倒挂方式装设于行走机构上，显著提高了焊接枪的覆盖范围。同时，通过引入伺服电动机的方式能够保障焊接枪的性能可靠与理想。
4.4传感系统
在自动化焊接设备中，传感系统的配置应当实现电弧跟踪、激光跟踪、以及焊丝接触寻位这三个基本功能。其中，电弧跟踪传感器应当实现的功能是：在焊接期间焊枪于预设范围内摆动，通过对焊接加工电流、电压参数变化的检测，实现对实际焊缝与编程位置偏差的在线、自动修正；激光跟踪应当实现的功能是：对自动化焊接设备在运行环境中可能受到的烟尘、飞溅、高频电磁、反光等干扰性因素进行有效控制；焊丝接触寻位传感器应当实现的功能是：在自动化焊接设备焊接加工过程中寻找各条焊接接缝的起始点位，且应当在寻位过程中剔除工件表面油漆等因素的影响，确保起始点位定位的准确与可靠。
4.5焊接变位机及夹具
为了最大限度的确保工程机械制造中应用自动化焊接设备可使焊接接缝处于平焊或船形焊位置，在当前的自动化焊接设备中大多带有焊接变位机装置，变位机所配置的各个回转轴作为自动化焊接设备的外部轴系统，能够在焊接加工的过程中实现与自动化焊接设备的协调交互式运动，同时所设置变位机的高度也应当综合考虑工件装卸是否方便与有效。同时，夹具应当具有充分的刚性水平，建议在自动化焊接中尽量选用具有快速夹紧功能的机构，确保工件在夹持焊接的过程中不出现变形问题，且夹具上的装卸时间应当尽量短。
4.6操作软件及弧焊软件包
自动化焊接设备中所配备的操作软件以及弧焊软件包应当具备以下几个方面的功能，以确保焊接设备自动化性能的良好实现：其一，操作软件及弧焊软件包外部轴能够与自动化焊接设备实现联动控制；其二，能够支持动态传感与跟踪功能的实现；其三，能够实现对焊接参数的动态实时调整功能；其四，能够支持多种焊接工艺技术的实现与灵活切换，包括断点续焊工艺、多层焊接工艺、以及多道焊接工艺等在内；其五，能够支持整个焊接设备的自诊断与保护功能实现；其六，配置有充足的多功能接口，能够实现与相关外部设备的可靠连接。
5结论
综上所述，自动化焊接设备目前已经在工程机械制造中得到了广泛应用，具有极高的应用价值。利用先进的自动化焊接机器人工作站，代替以往的人工焊接方式，可以明显提升焊接工作效率和焊接质量。通过合理选择焊接设备，设计系统组成方式，并对运行参数进行解释调整，可以确保自动化焊接设备的可靠运行。
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论文作者:王斌
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/18
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