多功能自动焊接机床控制设计分析

多功能自动焊接机床控制设计分析

张颖

中冶重工（唐山）有限公司 河北省唐山市 063000

摘要：现阶段，我国工程机械制造领域有了长足的发展，自动化焊接机械被广泛地运用。由于自动化焊接机械对技术的需求相对较高，因此，在通过对机械实施制造的环节中，其运用策略更是受到制造企业的广泛关注。多功能自动焊接机床控制设计融入到机械焊接工作中对保证焊接工作质量的提升，满足当前多功能的焊接需求具有重要的作用。对此本文对自动焊数机床控制设计系统改善升级进行了相关的分析，得到了多功能自动焊接机床控制设计体系是一个复杂的设计体系，需要综合考虑多方面内容，才能保证设计的全面性、实用性等结论，期望对提高多功能自动焊接机床控制设计水平有所帮助。

关键词：多功能；自动焊接机床；控制；设计

引言

随着机械加工生产对精密度要求的不断提升，要求严格的控制焊接的质量，但是在传统焊接系统中，焊接功能单一，焊接体系不健全，不仅无法满足当前焊接工作的多样化需求，而且也很难对焊接质量进行控制。在这种情况下加强对多功能自动焊接机床控制设计的相关研究，对解决目前机械焊接现状、提高焊接精准度具有重要的现实意义。

1自动焊接技术原理

自动化焊接技术主要是把焊接的原理、机械运动原理以及自动化控制原理等有机结合类加工性技术，可以保障焊接全过程都可以自动化开展。在运用自动焊接技术的过程中，采用工件夹紧机构、焊枪夹紧机构、脱料机构等设备可以完成对焊接设备和工件的定位与安装，而后再运用转动机构、导轨床体、气动尾顶滑台机构以及转动转台机构等设备开展焊枪和工件左右、前后、上下的运动。现阶段，自动化焊接技术不仅可以将上述各类技术与原理灵活运用，还将大量人工智能技术与数字技术引入，促使自动化焊接技术可以朝着更高的技术化平台延伸。埋弧焊、激光焊、等离子弧焊、MIG/MAG焊、激光复合焊、TIG焊以及机器人焊接等都是自动化焊接中常用类方法和设备。

2多功能自动焊接机床控制的主要特点

2.1大型化、组合化

通过对于已经研制成功的自动化焊接设备调查发现，大部分的自动化焊接设备都被广泛的应用于大型的制造生产之中，比如集装箱的外壳整体组装焊机中心等等设备。甚至于少部分的大型焊机中心占地面积相当于一整个车间之大。

2.2数字化、智能化

在自动焊接技术的应用中数字化和智能化是最复杂的部分，这是因为想要实现数字化和智能化一方面需要考虑到焊接过程中发生的形变等现象，另一方面还需要以先进的自控信息系统作为支撑。想要控制焊接过程中发生的形变，相关工作人员需要严格的掌控工作中对于传感技术的控制。除此之外，对于难度较高且作业过程较为复杂的工作，需要以计算机信息技术作为辅助。

2.3高精度、高质量

通常来讲，在进行自动化焊接中的焊接机器人和焊接操作过程中，定位的精准密度需要控制在1毫米到0.05毫米之内。这就是自动化焊接设备的高精准和高质量的体现，也是深受机械制造企业喜爱的重要原因。

2.4管控一体化

管控一体化在自动化焊接技术中主要是体现在以计算机软件为基础，通过局域网将生产、制造等环节实现作业中的自动化控制，比如说远程监控等，而在设备出现故障时，也无需担忧，计算机能够及时的检测出问题所在之地，之后通过自动化的管理控制实现对机械设备的维修。由此观之，管理控制一体化的重要性不言而喻，管控一体化在自动化焊接中的应用不仅仅是针对于日常的管理工作，更是针对于工作过程中所出现的诸多问题，在保证机械设备的有效运转的基础上，为机械制造企业的发展打好基础。

3多功能自动焊接机床控制设计

3.1机床本体设计

通过对多功能自动焊接机床控制设备结构进行了解，发现机床设计结构是由焊接设备、机床两大部分构成的，焊接设备是依托于机床设备来实现焊接功能的，不同的焊接工作所用的焊接设备不同，比如点焊设备的构成主要有焊钳、弧焊、电源等部分构成；弧焊主要有焊枪、送丝机、电源等部分构成等等。机床主体的构成主要包括虚拟主体、实用主体两个部分，其中实用主体包括机床运行设备、控制柜硬件；软件主要由功能模块软件组成，以此形成系统的控制系统，为满足多功能自动焊接机床需求提供有利条件。

3.2伺服控制硬件系统设计

通过以上分析得知多功能自动焊接机床控制是一个系统的设计体系，不仅包括硬件设备，还包括软件系统设计，而且软件设备是核心，是实现多功能焊接的前提条件，因此应构建满足多功能需求的伺服控制硬件系统，在设计中一般采用驱动器、加步进电机、计算机来完成伺服控制硬件系统设计工作。在设计中将计算机软件接入到加步进电机系统中，不仅满足了多功能的焊接需求，而且还实现了多方位的控制。此外随着功能的增多，设备体系也相对复杂，需要和当前信息化技术、大数据技术进行有效的接入，而计算机具有强大的网络功能，对满足这种多功能需求，保证功能应用的前瞻性具有重要的意义。在伺服控制硬件系统设计中，硬件系统的控制作用来源于采用的I/0卡，即控制加步进电机的系统，在对加步电机系统的控制中，需要查看控制需求，根据控制需求来设置I/0卡的设计位数以及控制信号数，进而满足具体的功能需求，使功能更贴近实际工作。从伺服控制硬件系统的工作原理可以看出输入系统非常强大，有两个部分构成，其中普通的输入设备有控制杆、键盘PC机；通用的数字设备输入卡既可以输入，也可以输出，通过串行总线的方式来完成16项的输入、输出，进而通过不同的信号，比如细分信号、脉冲信号、正反转信号来实现对驱动器的控制，进而实现对步进电机的控制，从这个控制体系中可以看出在融入了计算机系统控制之后，控制能力得到了提升，能够实现5个不仅电机的控制，而且由于输入渠道的增多，实现了多方位、多层次的控制，这对保证焊接的精度，提高焊接质量具有重要的作用。

3.3注重系统改善升级，进行相关层面的调控

通过对多功能自动焊接机床控制设计进行充分的了解并分析，并将设计成果投入到具体的实践应用中，得到了影响焊接精准度的主要原因是有热变形、导轨误差、齿隙误差、步进电机误差等原因，对于不同的误差应选择相应的方法进行控制，比如针对步进电机的控制应采用传动比控制的方法来实现精度控制，当传动比不变的情况下，脉冲量的变动和步距角的变化紧密相连，脉冲量会随着步距角的减小而减小，进而达到了提高了焊接精准度的有效控制。此外还可以在软件方面来进行相应的控制，利用数学模型来进行焊接多功能程序的轨迹研究，并将精确的研究赋予到系统体系中，进而实现了软件的有效控制。但是值得注意的是软件控制中需要科学的确定插补周期、插补时间点等，减少焊接工作进入到震荡区间，以防由于电机运行不平稳而引发焊接质量问题。

结束语

综上所述，自动化焊接机械的运用能够给工程机械制造质量和效率提升提供助力。多功能自动焊接机床控制设计是一个系统的设计体系，形成自动焊接软件系统平台，为满足多功能自动焊接机床控制设计需求提供有利条件。不过需要注意的是后续会涉及一些整改工作，需要针对设计的系统进行整改升级来满足当前焊接工作的相关需求。

参考文献

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