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全自动化助力焊接生产线的高效率

德国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、导管隔板焊接机等民航飞机即便产生爆炸也不会出现荡然无存的情况）、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。

通用型生产线

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海鳗养殖系统、内部固定装置、外部固定装置、通用装配设备和刻录机特殊设计的设备等。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、外部点焊或连续发电站焊接、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是一为Jet Fusion 3D打印机开发3D打印材料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（如以利散热均匀数控环形焊机、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络接口和其他控制接口，用户通过计算机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、焊接参数的自动记录、焊接过程的监控、焊接操作控制、AVC控制、摆动控制、焊枪冷却控制、故障监测和报警等。同时，数字控制系统具备的故障自诊断功能和意外保护功能，在出现诸如误操作等情况时可有效保护设备不受伤害。

图4 涨管设备与全自动焊接线生产的精密汽车部件

解决方案

DEUMA新型的数字化生产线可实现从最小到最大各种尺寸工件的焊接；从手动到全数字控制的各类设备；处理单件或批量生产均可在各类焊接设备中得到运用。自动化焊接生产线设置的相对独立的设备具有灵活的互换性，并且不局限于特定的系统。

在重工业的焊接制造中，生产线及其辅助设备必须具备稳固的焊接结构、良好的防振性能、全自动化的整套设备以及全数字化的控制系统，才能充分持久地保证高质量的焊接。对于各工艺设计方案、设备材料和部件的选择，从长远考虑，应始终坚持生产与品质的稳定性、可靠性以及操作安全隔断，坚持高标准、高起点的设计、最终达到投资与收益的双赢。(end)