主梁腹板角鋼自動(dòng)焊接線(xiàn)

張磊言 李明春 王國(guó)磊

（山起重型機(jī)械股份公司技術(shù)中心，青州 262515）

與傳統(tǒng)QD型主梁相比，輕量化起重機(jī)采用了偏軌箱形結(jié)構(gòu)。取消主梁內(nèi)部用于支撐小車(chē)軌道的全部小隔板，大大提高了腹板上防止局部失穩(wěn)的加強(qiáng)角鋼的受力，這對(duì)腹板與加強(qiáng)角鋼之間的焊縫提出了更高的質(zhì)量要求。QD型工藝是在組裝成“∏”型梁后再由人工焊接腹板與加強(qiáng)角鋼的焊縫。在半封閉的空間內(nèi)，煙塵易對(duì)焊工造成傷害。改變傳統(tǒng)工藝，將腹板平鋪在平臺(tái)上，將加強(qiáng)角鋼事先固定在腹板上，采用自動(dòng)智能斷續(xù)雙焊槍焊接。此外，開(kāi)展自動(dòng)智能斷續(xù)雙面焊接小車(chē)研究，以實(shí)現(xiàn)智能調(diào)節(jié)斷續(xù)焊間距。一方面可保證焊接質(zhì)量，提高焊接效率；另一方面減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，減少焊接煙塵對(duì)人員造成的傷害[1]。

1 關(guān)鍵技術(shù)

關(guān)鍵技術(shù)主要包括3方面：在腹板組立前，將加強(qiáng)角鋼事先焊接在腹板上；斷續(xù)焊縫的焊接區(qū)域與非焊接區(qū)域的距離控制；確定自動(dòng)焊焊接參數(shù)[2]。

2 研發(fā)路徑

用門(mén)式腹板角鋼自動(dòng)焊接裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)加強(qiáng)角鋼對(duì)稱(chēng)斷續(xù)自動(dòng)焊接；通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，確定雙頭自動(dòng)焊接的電流、電壓以及速度等參數(shù)，形成固定工藝。主梁腹板角鋼自動(dòng)焊接線(xiàn)主要由焊接小車(chē)、焊接機(jī)頭、門(mén)架行走機(jī)構(gòu)、門(mén)架結(jié)構(gòu)、定位矯整壓臂機(jī)構(gòu)、小車(chē)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及鎖緊機(jī)構(gòu)等組成[3]。

圖1 主梁腹板角鋼自動(dòng)焊接線(xiàn)方案圖

3 工作原理

首先，將主梁腹板放到平臺(tái)上找正并固定，然后將加強(qiáng)角鋼（及扁鋼）擺放到相應(yīng)位置。其次，將焊接機(jī)頭移至起始定位位置，將定位/矯整壓臂降至工作位置，并把工件點(diǎn)焊壓緊。工件定位如圖2所示。再次，手動(dòng)調(diào)整各組焊槍分別對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)焊接位置，同時(shí)前傾角和左右傾斜角按焊接規(guī)范調(diào)整，接電源開(kāi)關(guān)閉合。最后，焊接啟動(dòng)鈕—焊槍送絲—引弧—焊接（行走大車(chē)行走）—焊到終點(diǎn)行走大車(chē)停止行走—收弧—焊槍退回（定位/矯整壓臂組合機(jī)構(gòu)上升復(fù)位）—快動(dòng)返回至起始位置—手動(dòng)調(diào)整各組焊槍使其分別對(duì)準(zhǔn)另一焊接位置……直至完成全部工作。

圖2 工件定位示意圖

4 研究過(guò)程

4.1 行走機(jī)構(gòu)

采用雙立柱的龍門(mén)行走機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用高精度雙級(jí)蝸輪和蝸桿減速機(jī)，扭矩大，傳動(dòng)速比1:5，噪聲小[4]。驅(qū)動(dòng)裝置采用扭矩反饋，主、從雙側(cè)同步控制，保證設(shè)備長(zhǎng)期平穩(wěn)可靠運(yùn)行，并具備焊接速度、間隔行走速度以及快速返程速度的功能。前后雙側(cè)向配置平衡壓緊輪組件，防止行走大車(chē)移動(dòng)時(shí)偏移。

4.2 焊接機(jī)頭

配置3組焊接機(jī)頭，每個(gè)機(jī)頭通過(guò)大口徑氣缸快速升降，簡(jiǎn)單可靠。安裝一把焊槍?zhuān)堪押笜尳M合件可進(jìn)行左右垂直移動(dòng)、左右傾角前后傾角調(diào)整，并可實(shí)現(xiàn)垂直與左右水平機(jī)械跟蹤[5]。垂直跟蹤靠自重和彈簧，并通過(guò)圓柱直線(xiàn)軸承機(jī)構(gòu)跟蹤。水平跟蹤氣缸和彈簧通過(guò)圓柱直線(xiàn)軸承機(jī)構(gòu)跟蹤，靠氣缸實(shí)現(xiàn)焊槍的進(jìn)退。

4.3 定位矯整壓臂機(jī)構(gòu)

配置3組機(jī)頭定位/矯整壓臂組合機(jī)構(gòu)，可最大程度滿(mǎn)足工件工藝組合要求。每組壓臂配置大口徑升降氣缸，可選擇適當(dāng)?shù)奈恢枚ㄎ?，方便工件的組合裝配。壓臂端部配置兩組平衡矯整輪，一組壓緊輪。

4.4 組合機(jī)頭傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

每一組焊接機(jī)頭與定位/矯整壓臂組合機(jī)構(gòu)組合成剛性整體，由一組直流調(diào)速電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)和齒輪齒條組合傳動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)焊槍、壓臂左右平穩(wěn)快速移動(dòng)定位，方便加工操作。

4.5 鎖緊機(jī)構(gòu)

在工件已實(shí)現(xiàn)定位并壓輪壓緊狀態(tài)下，為避免設(shè)備在運(yùn)行矯整過(guò)程中機(jī)頭的晃動(dòng)，需保證加工過(guò)程中工件的直線(xiàn)度。

4.6 氣動(dòng)系統(tǒng)

氣動(dòng)系統(tǒng)均采用進(jìn)口及合資企業(yè)產(chǎn)品，性能穩(wěn)定。焊接機(jī)頭、壓臂機(jī)構(gòu)的工作氣缸的工作壓力均可選擇調(diào)節(jié)，保證工作穩(wěn)定。

4.7 電控系統(tǒng)

以PLC為控制核心，有觸摸屏智能化集中控制技術(shù)參數(shù)，并設(shè)置3個(gè)獨(dú)立操作站，無(wú)線(xiàn)遙控器，對(duì)龍門(mén)行走機(jī)構(gòu)、焊接機(jī)頭、定位/矯整壓臂組合機(jī)構(gòu)的各種動(dòng)作以及焊接參數(shù)進(jìn)行獨(dú)立控制[6]。

（1）具有焊接同步控制功能，在任一操作站可實(shí)現(xiàn)一鍵化焊接啟動(dòng)、停止操作。

（2）具有焊槍預(yù)選控制功能。對(duì)于工件不同的焊接長(zhǎng)度，可進(jìn)行模塊化編程設(shè)計(jì)。對(duì)選定的焊縫可進(jìn)行焊槍的間斷控制，從而實(shí)現(xiàn)了專(zhuān)機(jī)連續(xù)焊、間斷焊接的全過(guò)程控制。

主梁腹板角鋼自動(dòng)焊接線(xiàn)主要技術(shù)參數(shù)，如表1所示。

表1 主梁腹板角鋼自動(dòng)焊接線(xiàn)主要技術(shù)參數(shù)

5 結(jié)語(yǔ)

本文研究方案解決了半封閉焊接作業(yè)空間狹小、焊接煙霧不易擴(kuò)散對(duì)焊工健康損害的問(wèn)題，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了焊接質(zhì)量及工作效率。