摘　要: 本文提出的針對鋼筋網(wǎng)焊接特點(diǎn)設(shè)計的工地用焊網(wǎng)設(shè)備采用類似打印機(jī)結(jié)構(gòu)的單點(diǎn)焊接工藝方式，既解決了工地供電容量和場地的問題，又解決了生產(chǎn)大型網(wǎng)片的各項困難，使用結(jié)果表明該套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、控制性能良好、成本低,既能滿足生產(chǎn)的要求又可將其運(yùn)用于柔性制造系統(tǒng),大大提高了設(shè)備利用率。
關(guān)鍵詞:移動 單焊頭 焊網(wǎng) 研究 應(yīng)用
中圖分類號:TP 273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:Ａ
The Study and Application of Key Technology Moving Single Torch Welding Net Device
CAO Meng-long
(Qingdao University of science & technology, Qingdao 266042, China)
Abstract: According to the characteristic of steel welding, the device was designed the same as the printer adopting resistance welding technique. This key technology has solved the problem of the power supply and the field. Large steel net can be producted by the device. The structure of this device is simple, the performance is good and the cost is low. The key technology makes the device used flexible and widely.
Key words: moving single torch welding net study apply

引言[4]
　　鋼筋焊接網(wǎng)是十九世紀(jì)中葉歐洲首創(chuàng)的一種在工廠中利用先進(jìn)的微機(jī)編程控制技術(shù)、檢測技術(shù)和氣動技術(shù)，將普通低碳冷軋鋼筋、冷軋帶肋鋼筋在縱橫的交叉點(diǎn)處用電阻熔接法焊接而成的網(wǎng)狀鋼筋制品。經(jīng)近百年的應(yīng)用與發(fā)展, 鋼筋焊接網(wǎng)在國外已被建筑界廣泛采用。國內(nèi)近五、六年已建成50余家焊網(wǎng)廠，并將冷軋帶肋鋼筋焊接網(wǎng)技術(shù)列入建筑業(yè)“十項新技術(shù)”。國內(nèi)所用的固定多焊頭焊網(wǎng)設(shè)備機(jī)體龐大、智能化程度不高、用電量高，不能直接應(yīng)用于施工現(xiàn)場?？梢苿訂魏割^移動焊接關(guān)鍵技術(shù)的研究成果，填補(bǔ)了國內(nèi)焊接領(lǐng)域該項技術(shù)的空白。
　　針對鋼筋網(wǎng)焊接特點(diǎn)設(shè)計的工地用焊網(wǎng)設(shè)備采用類似打印機(jī)結(jié)構(gòu)的單點(diǎn)焊接工藝方式，既解決了工地供電容量和場地的問題，又解決了生產(chǎn)大型網(wǎng)片的各項困難。整個系統(tǒng)采用PC技術(shù)形成兩級控制，應(yīng)用變頻調(diào)速方式進(jìn)行網(wǎng)距自由定位，使網(wǎng)距任意可調(diào)，既提高了網(wǎng)距精度，又提高了網(wǎng)距控制的靈活性。

1 可移動單焊頭焊網(wǎng)設(shè)備系統(tǒng)組成[1][2]
　　可移動單焊頭焊網(wǎng)設(shè)備由焊網(wǎng)機(jī)器人本體和控制柜組成。圖1-1為焊網(wǎng)機(jī)器人基本組成圖。
　　焊網(wǎng)機(jī)器人本體的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要是平行四邊形結(jié)構(gòu)形式。為了適應(yīng)鋼筋焊網(wǎng)的焊接要求，參照國外焊接機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)將焊頭通過連接法蘭固定于機(jī)器人最后一個軸的機(jī)械接口，使之能進(jìn)行焊接。焊網(wǎng)機(jī)器人平行移動驅(qū)動采用交流變頻技術(shù)。由于交流電機(jī)沒有碳刷，動特性好，使機(jī)器人不僅事故率低，而且免維修時間大為增長，加（減）速度也快，定位準(zhǔn)確，振動小。焊網(wǎng)機(jī)器人固著焊頭的機(jī)械前臂用氣缸驅(qū)動，可以上下移動。移動焊頭和固定焊頭閉合加壓時，壓力大小可以調(diào)節(jié)，在閉合時兩電極是輕輕閉合，減少撞擊變形和噪聲。 圖1-1焊網(wǎng)機(jī)器人組成結(jié)構(gòu)圖 Fig.1-1 The frame of welding Robot
  　　采取電阻焊工藝進(jìn)行鋼筋焊網(wǎng)焊接時機(jī)器人末端固定焊頭的機(jī)械前臂在點(diǎn)與點(diǎn)之間移位時速度要快捷，動作要平穩(wěn)，定位要準(zhǔn)確，以減少移位的時間、提高工作效率。針對鋼筋焊網(wǎng)工藝特點(diǎn)設(shè)計的焊網(wǎng)機(jī)器人橫向運(yùn)動采用固定軌道，可以將電纜放入軌道槽中，避免電纜線隨機(jī)器人運(yùn)動而不停擺動，降低電纜的損壞率。
　　由于采用了一體化焊頭，焊網(wǎng)機(jī)器人能夠適應(yīng)連續(xù)焊接時焊頭短距離快速移位的要求，焊網(wǎng)機(jī)器人可在0.3s內(nèi)完成50mm位移。
　　焊網(wǎng)機(jī)器人本體控制由PLC完成，其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1-2:

圖1-2焊網(wǎng)機(jī)器人控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 Fig.1-2 The structure of control system for welding robot
  2可移動單焊頭關(guān)鍵技術(shù)解決方案[3]
　　焊網(wǎng)機(jī)器人要在移動的過程中實(shí)現(xiàn)定位焊接，對機(jī)器人固著焊頭機(jī)械臂移動定位的控制是一個技術(shù)關(guān)鍵，焊網(wǎng)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)配置圖如圖2-1所示。
圖2-1焊網(wǎng)機(jī)器人移動電氣控制系統(tǒng)配置圖 Fig.2-1 The electric system scheme chart of moving control for welding robot
  　　進(jìn)行焊接前，首先將橫筋與縱筋搭接在固定電極排上，然后啟動變頻器驅(qū)動三相籠型交流異步電機(jī)，電機(jī)經(jīng)蝸輪減速機(jī)減速后拖動機(jī)器人移動鏈軌，當(dāng)機(jī)器人手臂上的焊頭（移動焊接電極）對準(zhǔn)某一焊點(diǎn)（固定電極上橫筋與縱筋交叉點(diǎn)）位置停穩(wěn)后，機(jī)器人機(jī)械臂下壓貼緊焊點(diǎn)，進(jìn)行焊接。一個焊點(diǎn)焊接完了，機(jī)械臂抬起，鏈軌將焊網(wǎng)機(jī)器人送到下一個焊接位置停穩(wěn)，開始第二個焊點(diǎn)的焊接，這樣周而復(fù)始，連續(xù)作業(yè)直到整片鋼筋網(wǎng)焊接完畢。
　　通常位置控制大多由計算機(jī)或PLC加模塊構(gòu)成。傳動部分對精度要求不高的采用非調(diào)速的交流傳動，對定位精度和響應(yīng)速度要求高的設(shè)備則采用直流調(diào)速傳動。隨著電子功率器件技術(shù)的發(fā)展，變頻器性能不斷得到提高，而價格的迅速降低使變頻調(diào)速技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，在許多場所變頻調(diào)速已經(jīng)取代傳統(tǒng)的直流調(diào)速。焊網(wǎng)機(jī)器人的這種移動定位控制便是由PLC和變頻器完成。
　　首先依照焊網(wǎng)生產(chǎn)的規(guī)格要求從上位機(jī)配方數(shù)據(jù)庫中下載焊接預(yù)期位置，即位置設(shè)定值。當(dāng)PLC經(jīng)運(yùn)算后輸出調(diào)節(jié)信號給變頻器，變頻器按照PLC輸出指令控制電機(jī)的加速、運(yùn)行、減速和制動停止，最后使焊頭停止在預(yù)期的設(shè)定位置上。
　　在每一周期的開始，傳動裝置先根據(jù)速度預(yù)設(shè)定進(jìn)行速度預(yù)控制。同時，反饋回來的實(shí)際值與設(shè)定值進(jìn)行比較計算，得出的偏差與比例增益相乘后疊加，得出傳動裝置應(yīng)該具有的速度。經(jīng)速度、電壓轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換后向移動系統(tǒng)發(fā)出控制信號。機(jī)器人先以設(shè)定的加速度勻加速度運(yùn)動，直至達(dá)到設(shè)定速度，然后勻速運(yùn)動一定的時間，再以設(shè)定的加速度勻減速運(yùn)動，直到速度變?yōu)?。速度到0時，軸移動的距離正好是命令規(guī)定的兩個焊點(diǎn)之間的脈沖差值。變頻器輸出變化曲線如圖2-2所示。

圖2-2 變頻器輸出變化曲線 Fig.2-2 The output curve of transducer
3 結(jié)語
　　采用單焊頭移動焊接技術(shù)，縮小了焊網(wǎng)機(jī)的體積、降低了供電容量，可以在建筑施工現(xiàn)場使用。這樣不但可以大大減少焊網(wǎng)的運(yùn)輸費(fèi)用，還能適應(yīng)建筑施工現(xiàn)場隨時變動的各種焊網(wǎng)的需求，是建筑焊網(wǎng)機(jī)設(shè)備的創(chuàng)新。使用結(jié)果表明,該套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、控制性能良好、成本低,能滿足生產(chǎn)的要求,而且可將其運(yùn)用于柔性制造系統(tǒng),大大提高了設(shè)備利用率。該控制系統(tǒng)已投入運(yùn)行，運(yùn)行效果良好。已生產(chǎn)的鋼筋網(wǎng)成品如圖3-1所示。 圖3-1 鋼筋網(wǎng)成品圖 Fig.3-1 Picture of steel sealing net production
參考文獻(xiàn)：
[1] 李凡，汪法根等，一種機(jī)器人特殊手部機(jī)構(gòu)設(shè)計，機(jī)械設(shè)計與制造，Dec.2002 No.6
[2] 曹夢龍，智能焊網(wǎng)設(shè)備DDC控制系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)，青島科技大學(xué)報，第26卷，第3期2005，6,256-258.
[3]韓軍，PLC在變頻調(diào)速仿形噴涂機(jī)器人控制系統(tǒng)中的應(yīng)用,制造業(yè)自動化,第22卷第10期，2000,10,55-62
[4]王彬，我國焊接自動化技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，焊接技術(shù)，2000，12，Vol.29，No.6