太陽能及電加熱熱水器內(nèi)膽（非承壓）自動(dòng)焊接專機(jī)智能控制方案與設(shè)計(jì)

陳向東+楊前進(jìn)

摘要：環(huán)保是當(dāng)今世界的主題，是所有工業(yè)的核心發(fā)展方向。本文通過對(duì)市場的調(diào)研并設(shè)計(jì)了一種太陽能及電加熱熱水器內(nèi)膽（非承壓）自動(dòng)焊接專機(jī)智能控制方案。用戶可以通過不同的產(chǎn)品，并通過控制面板編程，產(chǎn)品尺寸檢測，生產(chǎn)節(jié)拍檢測，產(chǎn)品定位信號(hào)檢測，焊接控制檢測。氣體保護(hù)及加工質(zhì)量檢測及自動(dòng)控制來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接一致性要求。改變過去人工加工，生產(chǎn)進(jìn)度、成本控制及焊接中不可控的質(zhì)量的諸多因素。

關(guān)鍵詞：太陽能及電加熱熱水器內(nèi)膽，程序編程及控制，流入產(chǎn)品尺寸采集與檢測，伺服電動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)、到位信號(hào)采集與焊接，焊接后質(zhì)量控制采集與檢測及氣體保護(hù)。

1 前言

太陽能及電加熱熱水器內(nèi)膽（非承壓）自動(dòng)焊接專機(jī)是熱水器制造行業(yè)等制造作業(yè)過程中的關(guān)鍵工序的配套設(shè)備，主要承擔(dān)兩端端面封板點(diǎn)焊、連續(xù)縫焊接及焊接質(zhì)量檢測（工藝生產(chǎn)過程是下料，成型及卷形、沖壓型，直縫縫焊，滾筋，端面焊接及焊接質(zhì)量檢測，清洗試壓），

2 太陽能及電加熱熱水器內(nèi)膽（非承壓）自動(dòng)焊接專機(jī)系統(tǒng)概述級(jí)方案設(shè)計(jì)

該設(shè)備主要由桶體端蓋點(diǎn)焊機(jī)、桶體端蓋縫焊機(jī)、輸送托架、氣動(dòng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等組成。

主機(jī)包括以下設(shè)備：桶體端蓋點(diǎn)焊機(jī)一臺(tái)、桶體端蓋縫焊機(jī)兩臺(tái)、輸送托架。

桶體、端蓋點(diǎn)焊機(jī)；該點(diǎn)焊機(jī)主要用于桶體、端蓋的點(diǎn)焊；工作時(shí)由工裝夾具將端蓋與桶體組裝成一體并通過主動(dòng)機(jī)頭帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，同時(shí)在旋轉(zhuǎn)過實(shí)現(xiàn)工件點(diǎn)焊（點(diǎn)焊時(shí)工件需停止旋轉(zhuǎn)）；其主要由點(diǎn)焊機(jī)頭、床身、伺服電動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)組成。

點(diǎn)焊機(jī)頭；點(diǎn)焊機(jī)頭主要由點(diǎn)焊鉗、真空吸盤、定位工裝、氣動(dòng)對(duì)中夾具及到位信號(hào)檢測、點(diǎn)焊控制器、推進(jìn)氣缸、變壓器等組成。

點(diǎn)焊鉗主要用于桶體與端蓋的點(diǎn)定，是該設(shè)備功能實(shí)現(xiàn)的重要組成部份；真空吸盤主要用于工件裝夾時(shí)定位端蓋；氣動(dòng)對(duì)中夾具主要用于端蓋及桶體的對(duì)中，確保點(diǎn)焊位置正確、可靠；推進(jìn)氣缸主要用于輔助工裝夾具對(duì)工件進(jìn)行組對(duì)；點(diǎn)焊控制器、變壓器主要用于實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)焊鉗的控制實(shí)現(xiàn)點(diǎn)焊功能。

床身主要由型材及鋼板焊接成形，其導(dǎo)軌面經(jīng)過精加工可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)焊機(jī)頭的精確導(dǎo)向，從而滿足不同工件長度的需求。

電動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)采用交流減速電機(jī)及絲杠傳動(dòng)副組成，可通過點(diǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)焊機(jī)頭的移動(dòng)，在更換工件品種時(shí)可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)焊機(jī)頭位置調(diào)整從而減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

桶體、端蓋縫焊機(jī)；該設(shè)備主要用于實(shí)現(xiàn)端蓋與桶體的對(duì)接縫焊，是點(diǎn)焊后的阻焊工序，實(shí)現(xiàn)端蓋與桶體的最終組對(duì)，工作時(shí)通過縫焊輪的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)同時(shí)實(shí)現(xiàn)端蓋與桶體的焊接功能；其主要由縫焊機(jī)頭、床身、尾座及電動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成。

縫焊機(jī)頭主要縫焊輪、氣動(dòng)對(duì)中夾具、縫焊控制器、變壓器、推進(jìn)氣缸及冷卻系統(tǒng)等組成。

縫焊輪分主、從動(dòng)縫焊輪，主動(dòng)輪通過交流伺服電機(jī)傳動(dòng)是工件旋轉(zhuǎn)及實(shí)現(xiàn)縫焊的驅(qū)動(dòng)部分。

氣動(dòng)對(duì)中夾具與點(diǎn)焊對(duì)中夾具基本一致，主要用于工件的對(duì)中找正。

尾座主要由氣動(dòng)對(duì)中夾具及氣動(dòng)推進(jìn)機(jī)構(gòu)組成，主要用于輔助縫焊機(jī)頭定位工件實(shí)現(xiàn)端蓋與桶體的縫焊。床身及電動(dòng)推進(jìn)機(jī)構(gòu)與點(diǎn)焊設(shè)備基體一致。

輸送托架；輸送托架主要用于工件上下料及不同工位間的舉升與輸送，分升降和水平輸送兩個(gè)動(dòng)作；主要由氣動(dòng)升降機(jī)構(gòu)、同步機(jī)構(gòu)、水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)，弧形支架及到位檢測機(jī)構(gòu)組成。

3電氣控制系統(tǒng)組成

阻焊線控制系統(tǒng)采用PLC（FX3U系列）控制。人機(jī)界面采用WeinView500觸摸屏。焊機(jī)控制器采用PSI6000，，點(diǎn)焊變壓器中頻PSG3075，縫焊變壓器采用中頻PSG6130。伺服系統(tǒng)采用伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器。

阻焊線為集中式的控制結(jié)構(gòu)。控制對(duì)象為阻焊線上的3個(gè)工位和兩條往復(fù)輸送機(jī)構(gòu)。PLC采用FX3U-MT，選用兩只PLC并聯(lián)連接，各工位的伺服驅(qū)動(dòng)采用集中安裝，避免驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生干擾。在主焊線的控制柜設(shè)置一10寸彩色觸摸屏，實(shí)現(xiàn)人機(jī)信息的交互。同時(shí)設(shè)置電子顯示屏，可以方便的查看整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)信息和故障信息。

2.2.1闡述了采用MT8100IV-10寸彩色觸摸屏的屏幕構(gòu)成，幫助使用方法，功能以及其它方面，以實(shí)現(xiàn)人機(jī)信息的交互。

2.2.1.1設(shè)備信息范圍：包含阻焊線所有工位和往復(fù)輸送線的所有輸入輸出信號(hào)及中間狀態(tài)。2.2.1.2顯示信息內(nèi)容：系統(tǒng)上所有I/O的狀態(tài)、參數(shù)的設(shè)定、報(bào)警信息等。

3.1焊接對(duì)象及設(shè)備說明

3.1.1焊接對(duì)象：

3.1.2熱水器內(nèi)桶與端蓋規(guī)格φ400～600，長度3400mm

3.1.3鋼板（工件）厚度： 1-2.5mm

3.2設(shè)備說明：

3.2.1. 工件裝卸料方式：傳輸線自動(dòng)上、下料，人工輔助

3.2.2. 工件的定位方式：托架頂升到位，兩端定位夾具自動(dòng)定心

3.2.3. 焊接方式：阻焊（點(diǎn)焊+縫焊）

3.2.4. 設(shè)備參數(shù)：

3.3系統(tǒng)操作模式就是系統(tǒng)的工作方式。

在不同的系統(tǒng)操作模式下，機(jī)器的工作方式是不一樣的。機(jī)器的各個(gè)操作按鈕在不同的操作模式下所起的作用也是不盡相同的。本機(jī)為了適應(yīng)工廠生產(chǎn)的需要，設(shè)計(jì)了三種工作模式，即手動(dòng)模式、調(diào)節(jié)模式、自動(dòng)模式。用戶可以根據(jù)自己的需要選擇不同的工作模式。

4 結(jié)論；

本文技術(shù)的太陽能及電加熱熱水器內(nèi)膽（非承壓）自動(dòng)焊接專機(jī)智能控制方案。用于熱水器制造行業(yè)，改變傳統(tǒng)的加工制造工藝，在人性化的生產(chǎn)節(jié)拍，制造質(zhì)量控制，制造成本上及生產(chǎn)管理上有明顯提高，一次性產(chǎn)品合格率達(dá)99.5%（傳統(tǒng)加工合格率68.9%），另外在產(chǎn)品規(guī)格實(shí)現(xiàn)全覆蓋，滿足生產(chǎn)要求。該設(shè)備的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)GB15578-2008《電阻焊機(jī)的安全要求》及GB/T8366-2004中的有關(guān)條款制定。endprint