人防門框的四工位自動化落料式焊接設(shè)備設(shè)計

趙楊等

摘 要：文章將自動化技術(shù)應(yīng)用于人防工程防護(hù)門的焊接，研制了防護(hù)門框的四工位落料式焊接設(shè)備，對設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)、工作流程進(jìn)行了詳盡的分析與設(shè)計，并通過氣動系統(tǒng)實現(xiàn)了工件在各工位間的定位與傳遞。設(shè)備性能及實際應(yīng)用情況表明，該設(shè)備對長條形工件的焊接具有優(yōu)勢，防護(hù)門框的焊接效率得到了較大提升。

關(guān)鍵詞：自動化；焊接；人防工程；氣動系統(tǒng)

中圖分類號：TS206.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）18-0005-02

隨著企業(yè)對生產(chǎn)效率要求的不斷提高，多功能、自動化設(shè)備的應(yīng)用越來越廣泛，對批量較大和質(zhì)量要求較高的產(chǎn)品，各行業(yè)均采用了自動化設(shè)備來代替原來的手工作業(yè)。

在人防設(shè)備加工中，焊接作業(yè)在其中占的比例非常大，焊接過程中要求生產(chǎn)速度快、焊接質(zhì)量高，且因焊接環(huán)境溫度較高，勞動強度大。

因此采用自動化的焊接設(shè)備代替手工操作尤為必要，過去對防護(hù)門的焊接多采用手工焊接，而購買此類自動焊接設(shè)備，一是價格昂貴，二是受其使用性能的限制較多，往往給自動化技術(shù)在人防設(shè)備加工中的應(yīng)用帶來了許多障礙。為此，自行研制了四工位自動落料式焊接機(jī)，主要用于焊接人防門框中密封條和支撐板。該機(jī)主要采用標(biāo)準(zhǔn)氣動元件和小型自動行走車的組合，集機(jī)、電、光、氣與一機(jī)，能實現(xiàn)半自動焊接。

1 焊接機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

焊接機(jī)的結(jié)構(gòu)原理如圖1所示，由零件行走支架、下定位氣缸、零件翻轉(zhuǎn)氣缸、下焊槍機(jī)構(gòu)、下行走小車、焊槍定位氣缸、下車行走支架、小車行走機(jī)構(gòu)、上焊槍機(jī)構(gòu)、零件定位氣缸等部分組成。在焊接機(jī)的整個工作循環(huán)中，零件的上、落由人工完成，焊接小車通過電動機(jī)和減速機(jī)構(gòu)的機(jī)械傳動帶動完成自動焊接工序，工件在各工位間的傳遞采用氣動系統(tǒng)實現(xiàn)。氣動系統(tǒng)的原理圖，如圖2所示，氣動部分均采用排氣節(jié)流閥和氣缸連接，以保證氣缸運行的平穩(wěn)，為使系統(tǒng)的工作壓力穩(wěn)定，防止氣缸同時工作時的相互干擾，在系統(tǒng)的入口處設(shè)置了減壓閥外還設(shè)置了儲氣筒以儲能、穩(wěn)壓，在提高氣缸的同時，也提高了氣路的抗干擾能力。

2 焊接機(jī)的工作循環(huán)流程

焊接機(jī)自動焊接時的工作循環(huán)圖如圖3所示。

所有程序的控制均由可編程序控制器（PLC）集中控制，信號檢測及危險報警等則采用電感、光電等傳感裝置實現(xiàn)。

其主要工作過程如下：

①工件10由人工支架1的導(dǎo)槽內(nèi)，靠自重開始下滑，當(dāng)工件經(jīng)過光電傳感裝置時（圖3中未表示）對夾具上的工件進(jìn)行檢測，并將檢測信號輸入PLC處理，PLC將信號處理后發(fā)出指令使電磁閥7通電，前定位氣缸14～15工作，工件定位。

②工件定位后經(jīng)PLC程序延時后發(fā)出指令使電磁閥11通電，氣缸16開始工作，使焊槍快速送進(jìn)，于此同時焊接小車1和焊接系統(tǒng)1（包括焊接機(jī)和送絲機(jī)構(gòu)）開始工作（焊接前，應(yīng)預(yù)先調(diào)整好小車的行走速度，調(diào)整好焊接電源及電壓，焊槍角度等）

③當(dāng)焊接小車1行走到達(dá)終端碰觸到行程開關(guān)后，焊接小車1停止行走，電磁閥11斷電，氣缸16帶動焊槍返回起始位置。焊接系統(tǒng)1停止工作，第一條焊縫焊接完成。

④PLC發(fā)出指令電磁閥8通電，氣缸17～18退回帶動焊接小車1行走板退后

⑤電磁閥11再次通電，氣缸16開始工作，使焊槍快速送進(jìn)，于此同時焊接小車1開始反向行走，焊接系統(tǒng)1開始工作，開始焊接第二條焊縫，當(dāng)焊接小車1碰觸到另一端的行程開關(guān)后，焊接小車1停止行走，氣缸16帶動焊槍返回起始位置，焊接系統(tǒng)1停止工作，第二條焊縫焊接完成。

⑥PLC發(fā)出指令電磁閥7斷電，氣缸14～15退回，第一個工件繼續(xù)下滑，下一個工件被定位，重新開始①～⑤步奏的循環(huán)

⑦當(dāng)?shù)谝粋€工件在下滑中，被下定位氣缸伸出的定位塊擋住，下滑停止。電磁閥9通電，氣缸21～22工作，頂塊頂起工件被翻轉(zhuǎn)。

⑧電磁閥13通電，氣缸23工作，使焊槍送進(jìn)，于此同時焊接小車2和焊接系統(tǒng)2開始工作，重復(fù)與焊接小車1相同的動作，這里不再重復(fù)。完成第三、四兩條焊縫的焊接。工作完成后下定位氣缸退下，工件自由滑落，焊接工作完成，進(jìn)入下一個循環(huán)。

為防止意外情況下工件的超時焊接而產(chǎn)生廢品，在PLC控制中設(shè)有多重保護(hù)程序，以保證意外時焊槍等機(jī)構(gòu)能及時退出焊接狀態(tài)。

本機(jī)與二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊機(jī)配合使用，由于工作焊接范圍窄、焊絲直徑小（1 mm），在焊接過程中對焊槍的角度、焊絲的送進(jìn)速度等要在焊接工作開始前進(jìn)行調(diào)整，要對焊接小車的行走速度、焊接機(jī)的焊接電流預(yù)先調(diào)整，并做模擬測試，當(dāng)滿足了焊接的質(zhì)量要求后，才可以投入批量生產(chǎn)。

3 結(jié) 語

該焊接機(jī)經(jīng)安裝、調(diào)試及使用。各項性能均能滿足設(shè)計、使用的要求，運行良好。將其應(yīng)用于以下三種人防防護(hù)門框的焊接生產(chǎn)：

①HFM2020門框。

②產(chǎn)品HFM1520。

③產(chǎn)品HFM716，焊接生產(chǎn)效率分別提高了80%、100%及120%。

通過實際工程應(yīng)用可以發(fā)現(xiàn)，該機(jī)對長條形工件的焊接具有較明顯的優(yōu)勢，只作簡單的調(diào)整即可適應(yīng)不同品種的門框生產(chǎn)；同時該機(jī)將氣動技術(shù)與機(jī)械、電氣、光電等元件有機(jī)的結(jié)合起來，充分發(fā)揮各技術(shù)領(lǐng)域的優(yōu)勢，提高了焊接機(jī)的使用率，獲得了滿意的效果。

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