淺談真空閥殼體自動化焊接系統

程健偉　于　飛

（沈陽新松機器人自動化股份有限公司，沈陽110168）

?

淺談真空閥殼體自動化焊接系統

程健偉于飛

（沈陽新松機器人自動化股份有限公司，沈陽110168）

摘要：文章簡要介紹了真空閥門的殼體自動化焊接系統的設計，通過系統的網絡化、信息化及柔性化設計解決了真空閥殼體的焊接通用性、產品質量、焊接變形量等問題，減輕了工人勞動強度，提高了生產效率，并且通過有效的裝夾設備，提升了殼體的焊接質量。

關鍵詞：自動化工裝夾具通用性真空閥殼體機器人焊接

引言

真空閥是用于真空設備中的閥體，而殼體是真空閥中最主要的結構件，它要求的精度很高，焊接變形量要越小越好。以往的此工件的焊接在全國范圍內都是用人工來完成，焊接的工作夾具也是手動形式；如此，不僅工作的效率比較低，工件的質量、精度、一致性都難以保證，造成工件的廢品率比較高，這就造成了企業生產的成本高了很多。

因此，本文介紹的真空閥殼體自動化焊接系統是我們根據目前真空閥企業現狀進行的一次工廠自動化的提升，其綜合應用了工業計算機控制技術、傳感器技術、總線技術、數據采集技術、氣動技術及機器人焊接等先進技術開發研制而成。

1 真空閥殼體自動化焊接系統的整體工藝及布局

（1）整體工藝的規劃。工序1（根據生產計劃，配料）--工序2（殼體面板等焊接）--工序3（殼體法蘭等焊接）--工序4（入庫）

（2）整體布局。真空閥殼體自動化焊接系統布局圖如圖1所示：

圖1

真空閥殼體自動化焊接系統由送料車、焊接機器人、焊接工裝等組成，總體布局根據產品種類尺寸以及現場空間而設計，布局合理，緊湊。

2 真空閥殼體自動化焊接系統的系統組成及功能

真空閥殼體自動化焊接系統主要由物料小車、焊接機器人系統、殼體焊接工序一、殼體焊接工序二、電控系統、安全防護系統、檢測系統等組成。其主要的功能在于，減少人員在焊接過程中的工作量，提高工作效率，提升產品品質，實現真空閥殼體的焊接自動化，通過機器人以及旋轉的自動化焊接夾具，配置相應的電控系統，實現殼體的高精度焊接工作。

3 真空閥殼體自動化焊接系統的整體方案概述

工序1：在實際生產過程中，工序1是配料的過程，此過程根據生產任務，人工配料，通過物料小車運送到工序2。

工序2：殼體進行焊接時采用夾具轉進轉出的方式進行，當焊接進行時，人工同時安裝另一套殼體零件，節省了安裝的時間，提高焊接工作效率。該結構通過底部氣動旋轉結構，實現兩套夾具間的轉進轉出的運動。在回轉支撐上部，中央設置有擋光板，防止在焊接時傷害操作員的眼睛。每套夾具通過伺服電機驅動，帶動夾具在任意角度的旋轉，方便機器人在任意角度的焊接。

圖2 工序2焊接旋轉工作臺及流程圖

工序3：殼體進行焊接時采用夾具轉進轉出的方式進行，方式與工序二相同。每個夾具及防護設計也與工序二統一。具體形式如圖所示：

圖3 工序3焊接工作臺及流程圖

其他：

（1）檢測系統。檢測系統主要功能為檢測工裝夾具加持過程中的尺寸精度，以及焊接過程的尺寸變形曲線，同時檢測成品最終尺寸，確定產品是否合格。檢測系統貫穿在整個焊接工序的過程中。

（2）安全系統。安全系統采用各類的傳感器以及安全光柵等，確保人員進出的安全以及機器人焊接過程中的弧光保護以及有害氣體保護。有害氣體采用封閉整個焊接區的方式，在封閉間頂部采用引風機進行除塵。

4 真空閥殼體自動化焊接系統的控制系統組成模塊

控制管理系統主要包含下列模塊：

（1）管理和監控系統模塊。管理和監控系統由管理計算機和監控計算機組成，主要對生產線上的設備進行實施監控、信息的采集、存儲、統計與管理。方便操作工人錄入檢測數據和管理人員能夠實時了解生產過程的數據。

（2）輸送系統控制模塊。輸送系統控制模塊主要用來控制工作夾具旋轉的驅動電機，擋停裝置等。根據傳感器發送給PLC的指令控制輸送系統驅動電機的啟動停止，以及擋停裝置的升降機升降機的舉升和下降，實現夾具旋轉的精確定位。

（3）機器人焊接控制模塊。機器人焊接控制模塊主要用來控制焊接過程中機器人焊槍精確定位及行走路線等的執行元件，根據PLC模塊的指令，按照程序控制機器人焊接元器件執行工作。

（4）性能檢測控制模塊。性能檢測控制模塊主要用來控制檢測系統的各種檢測元件的精確定位，傳感器的信息采集及反饋，根據PLC反饋信息，檢驗產品檢測結果，并將檢測結果通過以太網上傳給管理計算機。

（5）殼體標識自動識別、打印系統模塊。每一個殼體采用唯一的標識，在殼體焊接開始前，標識識別系統根據殼體焊接物料上的條碼進行自動讀取信息，根據讀取的信息確定殼體焊接應用程序及各工位檢測結果識別。

（6）數據庫存儲分離模塊。殼體在焊接及檢測任一環節過程出現不合格，數據庫會將不合格品分配給不合格品數據庫，不合格殼體標識并返回裝配工位進行下線，待調整好后再次上線,保證每一個產品都有數據可查。

5 結論

在真空閥殼體自動化焊接系統的研發和設計過程中，通過綜合運用計算機控制技術、傳感器技術、總線技術、數據采集技術、柔性化焊接夾具技術、氣動技術等先進技術，成功解決了多品種殼體自動焊接生產、實時在線檢測及等關鍵難題，同時提高了企業的生產效率以及產品的質量，這在國內相關行業中還是首次，通過實際的生產應用，得到了較好的實際反饋，為以后真空閥的自動化焊接領域提供了有價值的參考，具有重要的示范價值和推廣意義。

參考文獻

［1］李紹炎.自動機與自動線［M］.北京：清華大學出版社，2007.

［2］盧玉明.機械設計基礎［M］.北京：高等教育出版社，1999.

［3］謝誠.檢驗夾具設計［M］．北京：機械工業出版社，2000．

［4］朱耀祥.蒲林祥．現代夾具設計手冊［M］．北京：機械工業出版社，2009．

［5］張維哲.304不銹鋼薄板激光焊接技術研究［D］.工程科技Ⅰ輯，金屬學及金屬工藝.2009.07.

［6］張晨曙，葉建雄，尹懿，張麗玲.焊接自動化中傳感器的應用［J］.材料工程（2012年06期）.

［7］蔣力培，王澤，俞建榮，陳武，黎杰.組合式焊接自動化控制系統［J］.焊接學報.1994年04期.

［8］何富其.基于PLC的自動化控制系統的配置及組態分析［J］.控制技術（2011年06期）.

On the Vacuum Valve Housing Automated Welding Systems

CHENG Jianwei,YU Fei
（Shenyang New Song Robot & Automation Co., Ltd,Shenyang 110168）

Abstract:This paper briefly describes the design of the vacuum valve housing automated welding systems, through the network, information technology and flexible design of the system to solve the welding universal vacuum valve housing, quality of products, the amount of welding deformation problems, reducing worker labor intensity, improve production efficiency, and through effective clamping devices to improve welding quality housing.

Key words:automation, fixture, versatility, vacuum valve, housing, robotic welding