环形氩弧焊接工艺整改方案

环形氩弧焊接工艺合理化建议

一、 前言

由于人工氩弧焊接在生产中出现很多问题，焊接过程完全依赖人控制焊枪与焊接面的距离。焊接的结果可想而知，表面要求和焊接强度都不能满足高要求的焊接工艺。浮盘车间的铝和不锈钢环形焊接就是属于这种需要高强度、高要求的焊接工艺，能有一台自动氩弧焊接的，精度能够满足要求的设备迫在眉睫。而且，纵观国内像这样的高要求的焊接工艺很多，特别是氩弧焊工艺，而且这样的设备厂家国内比较少，进口的设备又太贵，开发各种高精度、性价比高的自动氩弧焊接的设备市场前景很大。

二、 设计思路

在原有的氩弧焊机的基础上，把焊枪固定在可以自动调节的焊接机架上，根据激光传感器测量的距离和视觉传感器测得的图像坐标，由PLC控制伺服电机带动焊接机架上的焊枪实现自动焊接的要求。系统控制流程如下：

需要的设备有视觉传感器，激光测距传感器，控制焊枪左右、进退的伺服电机，PLC及其它执行元件等。

三、 控制原理

由于焊接面凹凸不平，且左右形成锯齿状；凹凸面需要激光测距传感器来测量焊枪与焊接面的距离，与设定好的距离（焊枪到焊接面的距离）比较，通过PLC逻辑控制焊枪的进退；锯齿状的焊接面需要视觉传感器寻找焊接点的坐标，根据坐标逻辑控制控制焊枪的左右移动达到焊枪焊接点与焊缝点吻合，如果不采用视频传感器，则要求焊接面在空间水平面上程直线形。圆筒的旋转需要电机变频控制，速度可调，如果需要很精确的测速，需另增加测速传感器。

系统需要激光测距传感器的精度小于±1毫米，视觉传感器自动对位精度在±1毫米（可以利用大连大鹤管合同的传感器先做试验），伺服电机脉冲精度要求达到0.01%，这需要专用私服电机控制模块或自主研发相应的控制电路实现。

四、 开发需要及预算

系统开发需要机械和电气相结合，暂拟机械电气各一名，由公司统一指导、分派。试验设备包括：1、伺服电机及减速机等传动机构；2、给进及上下滑行轨道支架等；3、传感器及PLC控制系统一套。

先期可以自行加工简易的实验平台，上设滑行导轨；购买2台10~20W的伺服电机及配套变速比为10:1的减速机及传动连接机构安装在相应的导轨上。另外要购买一台高精度的激光距离传感器，传感器的精度小于±1毫米（可采用型号为LDS9-450的美国进口传感器，价格在9千左右），采集及控制部分采用微型PLC控制元件。所有采购设备费用可预计控制在5万左右。

五、 试验步骤

1、 PLC控制伺服电机设计成三种速度可切换的形式，检验理论计算速度和实际测量计算的速度是否一致，误差多少，并加于修正；

2、 检验控制焊枪给进距离设置距离与传感器测得的距离是否一致；

3、 检验焊枪自动给进距离与实际需要给进的时间、距离要求是否一致；

4、 检验调节焊枪前后摆动的幅度与速度是否满足焊接的需要；

5、 调准所有需要可控的速度与时间的关系点，绘制相关的向量图与矢量图。

六、 结语

我公司可能用到的自动环形焊接的地方有浮盘车间的浮筒端盖的焊接，输油臂车间所有不锈钢管连接点的焊接等。同时可以把这个技术做成成套自动焊接设备，以产品的形式进行销售。实现公司额外利润的增长点。