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全自动化助力焊接生产线的高效率
作者:德尔玛(珠海)焊接自动化技术
德尔玛 DEUMA 公司自 1939 年推出第一条机械式焊接生产线到现在的自动化生产线,
始终结合客户的应用与需求不断研发新技术,改进现有技术。现在推出的全数字化焊接生产
线及辅助设备,可实现从钢板下料到焊接再到防腐全过程的自动化控制,可应用于管道制造、
潜艇制造、海上钻井平台、风力发电工程等领域。同时,大型压力容器的焊接、磨锉、清根、
角度变位等工作也可通过设备的相互联动实现自动化生产。
焊接的自动化生产线是由一系列数字化设备工作站(工作单元)组合通过总控计算机和
监控单元的联动实现整个生产线的自动化。同时,这些工作站也可独立作业。多功能复杂的
全数字化焊接生产线使用的设备一般包括:数控切割机、卷(弯)板机、旋转和传送系统、
液压夹钳、焊接设备(如纵缝焊机、环缝焊接装置、导管焊机、导管凸缘焊接机、弯头焊机、
导管隔板焊接机等)、定位器、校准设备、扩管机、套管设备、涨管设备、研磨机、自动化
控制系统以及相关检验测试设备等,针对核电用大型压力容器还有重型变位机、操作机、防
窜滚轮架、堆焊设备和专业磨锉机等。
完整的 DEUMA 生产线可以处理加工各类直径大小的筒形工件。该生产线主要的装配
和焊接设备包括传送系统、内部固定装置、外部固定装置、通用装配设备和特殊设计的设备
等。内部夹钳装置包括一个安装在可移动悬臂上的旋转压环,这个压环置于筒形内部并压紧。
外部焊接由旋转环和焊接悬臂完成,形成圆形焊缝,比如制造油罐等。用于装配和外环焊接
的自动旋转压环,依靠内部的不锈钢撑杆,用于管与管对接或管与封头相接。带液压系统的
旋转压环,可进行外壳或头部的快速装配。在具有无极调速功能的集成回转装置的协助下,
一个焊接悬臂可以顺利完成内部和外部的焊接。这样的生产线还包括可升降的液压式转向
辊。
DEUMA 的“鳄鱼嘴”系列焊接生产线主要用于大型容器和导管的单件生产或量产。通过
设备自动化联动,只需一个操作人员就可完成对齐、组装、外部点焊或连续焊接、管与管对
接或管与封头焊接等整个过程的操作。“鳄鱼嘴”系列焊接生产线由不同的焊接设备、旋转和
传送系统组合而成。图 1 是一条风力发电站风塔生产线,由“鳄鱼嘴”型装置、一些转向辊和
线型传送系统组成。
图 1 风力发电站风塔生产线
DEUMA 的型钢焊机,支持T 型钢或工字型钢横梁的焊接(最大腹板高度可达
3000mm ),使用液压预应力和导向装置,不再需要点焊装置。其它特别针对各个工程项目
而特殊设计的设备(如核电、舰船、海上设施等)同其它系统单元(如数控环形焊机、锯割、
管道存储、传送单元等)结合起来可以组成自动化程度很高的焊接组装生产线,应用于船舶、
潜艇制造或者海上钻井设施的制造等。
图2 核电容器制造中的不同设备联动控制方式
数字化控制系统
新的焊接生产线设计的电控系统采用的是目前世界最先进、可靠的计算机控制技术和成
熟的工业总线技术,适合焊接作业时的高速、实时、精密的过程控制。元器件采用德国西门
子公司的最佳产品,大大提高了自动化控制的灵敏度和可靠性。系统的控制方式有:全数控、
计算机数控、可编程的、手动控制。控制系统由电控柜、主控制台以及遥控盒等组成。主控
制台上装有先进的西门子触摸屏控制系统和工业视频跟踪监视系统(如图 3 ),而且还可以
扩充加装工业控制计算机。控制系统软件是基于 Windows 系统而设计的操作界面,有中、
德、英三种文字,便于使用者进行操作。各种焊接参数均以数字、图表等形式实时同步显示,
操作者可随时对最初的设置进行修改和调整。
图3 工业视频跟踪监视系统
生产线的控制系统设置有计算机网络接口和其他控制接口,用户通过计算机网络进行远
程生产过程监视,可以控制不同设备,如变位机、滚轮架等协同工作,也能够通过配置的遥
控盒实现现场控制功能。底层控制器件采用西门子 PLC,性能稳定可靠,可以通过增加数
据存储卡的容量来灵活满足更加复杂的控制要求。
数字控制系统在各项作业时的自适应控制系统会实时记录和校正工作中的一致性。以焊
接控制系统为例,它完全实现了焊缝的自动跟踪和自动调整的全数字化控制,焊接过程的全
自动监控和调整不再需要人工干预。整个系统包括焊接参数的编程、查询、实时显示、焊接
参
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