倪曉暉

0引言

集裝箱前后角柱與側(cè)墻板以及前角柱與前墻板連接處共有6條比箱體高度略短的直線搭接焊縫，焊縫高度約（標(biāo)準(zhǔn)箱）或（高箱），其焊接質(zhì)量直接影響集裝箱的總體質(zhì)量和外觀。

過(guò)去，操作人員使用升降臺(tái)手工焊接前后角柱與側(cè)墻板連接處，焊縫質(zhì)量不夠穩(wěn)定，焊縫成型不夠美觀。在焊接前角柱與前墻板連接處時(shí)，操作人員將前端框水平放置，使用半自動(dòng)焊機(jī)完成焊接，其間需不時(shí)調(diào)節(jié)十字拖把手柄。由于搭接焊縫為水平焊接，焊縫呈棍狀，且經(jīng)常出現(xiàn)虛焊、咬邊等焊接缺陷，難以滿足質(zhì)量要求。針對(duì)上述問(wèn)題，筆者設(shè)計(jì)全新的立焊自動(dòng)焊機(jī)，其自動(dòng)化程度較高，焊出的焊縫完全符合質(zhì)量要求，且較為美觀。

1結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

本焊機(jī)由焊縫跟蹤裝置、跟蹤滑移小車(chē)、配重滑移小車(chē)、自動(dòng)控制裝置以及機(jī)架和動(dòng)力裝置等5部分組成，整體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

1.1焊縫跟蹤裝置

焊縫跟蹤裝置是該自動(dòng)焊機(jī)的核心部件。如圖2所示，立焊自動(dòng)焊機(jī)采用機(jī)械式跟蹤頭，鍥型跟蹤刀頭在隨跟蹤滑移小車(chē)下降的過(guò)程中跟蹤立焊縫，跟蹤頭依靠向一側(cè)偏移的重力作用始終緊靠搭接縫。焊槍安裝在緊靠跟蹤頭的上方，焊槍和跟蹤頭共同安裝在滑移導(dǎo)軌的滑塊座上，導(dǎo)軌向下傾斜，確?；瑝K座始終保持向下滑動(dòng)的趨勢(shì)，從而使跟蹤頭緊靠焊縫。滑塊座后部連接氣缸，焊接時(shí)氣缸伸出，焊接結(jié)束時(shí)氣缸收回，完成收槍動(dòng)作。導(dǎo)軌副固定在傾斜的旋轉(zhuǎn)軸上，可旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)。由于采用偏心安裝的方式，因此跟蹤刀頭可始終跟蹤焊縫。

1.2跟蹤滑移小車(chē)

焊縫跟蹤裝置安裝在沿垂直方向滑動(dòng)的滑移小車(chē)上。在小車(chē)向下移動(dòng)的過(guò)程中，焊槍隨跟蹤頭向下施焊，完成焊接工作。小車(chē)由渦輪減速機(jī)帶動(dòng)鏈條拖動(dòng)，配重塊在立焊機(jī)架的另一側(cè)通過(guò)鋼絲繩平衡小車(chē)。小車(chē)與配重塊裝有軸承車(chē)輪，可在機(jī)架導(dǎo)軌面上滑動(dòng)。跟蹤滑移小車(chē)的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

1.3配重滑移小車(chē)

與跟蹤滑移小車(chē)相對(duì)應(yīng)的機(jī)架另一面裝有配重滑移小車(chē)。小車(chē)上端與牽引鋼絲繩相連，下端與傳動(dòng)鏈條相連，其作用是與跟蹤滑移小車(chē)保持相對(duì)平衡。配重滑移小車(chē)的運(yùn)動(dòng)方向與跟蹤滑移小車(chē)相反，可確保焊接平穩(wěn)，速度均衡，從而保證焊接質(zhì)量。配重滑移小車(chē)的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。

1.4自動(dòng)控制裝置

自動(dòng)控制裝置主要由3個(gè)行程開(kāi)關(guān)和電磁閥等構(gòu)成簡(jiǎn)易控制線路，執(zhí)行從起弧到焊接完畢的一系列連貫動(dòng)作。其中，1個(gè)行程開(kāi)關(guān)位于跟蹤頭附近，與電焊機(jī)開(kāi)關(guān)相連，作用是保證焊接的正常進(jìn)行，遇到意外情況可自動(dòng)斷開(kāi)焊機(jī)；另外2個(gè)行程開(kāi)關(guān)分別位于滑移小車(chē)行程的起點(diǎn)和終點(diǎn)，控制焊接的起始位置和結(jié)束位置。電磁閥控制氣缸的收放，與行程開(kāi)關(guān)的線路相連。

1.5機(jī)架和動(dòng)力裝置

自動(dòng)焊機(jī)架由槽鋼拼焊而成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單（見(jiàn)圖5）。機(jī)架頂端安裝配重鋼絲繩滑輪，鋼絲繩一端與跟蹤滑移小車(chē)頂部相連，另一端與配重滑移小車(chē)頂部相連。機(jī)架底部安裝渦輪減速機(jī)，減速機(jī)輸出軸帶動(dòng)鏈輪輸出動(dòng)力，鏈條一端與跟蹤滑移小車(chē)底部相連，另一端與配重滑移小車(chē)底部相連。這樣，跟蹤滑移小車(chē)和配重滑移小車(chē)通過(guò)鏈條和鋼絲繩的連接形成閉合整體。

2焊接過(guò)程

（1）跟蹤頭在箱頂起始位置待命，待箱子到達(dá)焊接位置停下后，操作人員將自然偏置狀態(tài)下的跟蹤頭轉(zhuǎn)到焊縫起始處，同時(shí)打開(kāi)氣缸開(kāi)關(guān)，跟蹤頭刀口下滑抵達(dá)焊縫搭接處，操作人員打開(kāi)焊機(jī)開(kāi)關(guān)，開(kāi)始焊接作業(yè)。正常焊接時(shí)，跟蹤頭與旁邊的行程開(kāi)關(guān)始終保持接觸，直到焊接結(jié)束。

（2）在起弧后的整個(gè)焊接過(guò)程中，操作人員無(wú)需進(jìn)行看管和調(diào)節(jié)?；菩≤?chē)行至箱底位置時(shí)，小車(chē)上的觸桿觸碰到機(jī)架底部的行程開(kāi)關(guān)，行程開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)，小車(chē)隨即停止運(yùn)行，同時(shí)向氣缸電磁閥開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)，氣缸完成收槍動(dòng)作，跟蹤觸頭和焊槍脫離焊縫。跟蹤觸頭脫離焊縫后，由于與跟蹤頭連接的旋轉(zhuǎn)軸是傾斜的，跟蹤機(jī)構(gòu)在重力作用下自動(dòng)擺向旁邊，脫離箱體。

（3） 跟蹤機(jī)構(gòu)復(fù)位后，控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，滑移小車(chē)開(kāi)始上行，同時(shí)配重塊下行。當(dāng)跟蹤滑移小車(chē)上行到箱頂初始位置時(shí)，配重滑移小車(chē)下行到箱底，配重滑移小車(chē)上的觸桿觸碰到另一個(gè)行程開(kāi)關(guān)，發(fā)出信號(hào)，減速機(jī)停轉(zhuǎn)，滑移小車(chē)停止，等待下次焊接工作。一次完整的自動(dòng)立焊動(dòng)作至此完成。

3工藝評(píng)價(jià)

（1） 自動(dòng)化程度較高作為適用于集裝箱制造業(yè)的機(jī)械跟蹤式立焊自動(dòng)焊設(shè)備，該機(jī)能夠滿足總裝線立焊工位全程自動(dòng)焊接的要求，除起弧需人工控制外，其他動(dòng)作均自動(dòng)完成，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本較低、自動(dòng)化程度較高以及適于惡劣作業(yè)環(huán)境下使用的特點(diǎn)。除應(yīng)用于集裝箱制造業(yè)外，本機(jī)還可以應(yīng)用于其他行業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)焊接作業(yè)，為今后研制類(lèi)似非標(biāo)自動(dòng)焊設(shè)備提供借鑒。

（2）生產(chǎn)效率明顯提高由于焊接過(guò)程無(wú)需照看,操作人員可以同時(shí)進(jìn)行其他部位的焊接作業(yè)。本機(jī)投入使用后，單班集裝箱產(chǎn)量增加10個(gè)左右，生產(chǎn)效率明顯提高。

（3） 焊接質(zhì)量得到保證前墻板與前角柱的焊縫質(zhì)量大幅提高，棍狀焊縫現(xiàn)象徹底消除，前后角柱與側(cè)墻板的焊縫質(zhì)量同手工焊相比有質(zhì)的進(jìn)步。

（4）工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低采用全自動(dòng)焊技術(shù)后，手工立焊和需要手工調(diào)節(jié)的半自動(dòng)水平焊均被取消。操作人員從高度緊張的焊接作業(yè)中解脫出來(lái)，可以從容地監(jiān)控焊接過(guò)程，勞動(dòng)強(qiáng)度有所降低。

4結(jié)束語(yǔ)

該立焊自動(dòng)焊機(jī)的研發(fā)成功說(shuō)明，針對(duì)集裝箱制造業(yè)的焊接特點(diǎn)，自行開(kāi)發(fā)低成本的半自動(dòng)及全自動(dòng)機(jī)械跟蹤式焊接設(shè)備是可行的。外購(gòu)的高精密機(jī)電式自動(dòng)焊接設(shè)備不但價(jià)格高昂、維護(hù)成本高，而且可能難以適應(yīng)惡劣的作業(yè)環(huán)境。集裝箱產(chǎn)品使用自動(dòng)焊的部位很多，自動(dòng)焊接設(shè)備具有廣闊的開(kāi)發(fā)空間。

（編輯：張敏收稿日期：2008-12-16）