立焊自动焊机在集装箱生产中的应用

倪晓晖

0引言

集装箱前后角柱与侧墙板以及前角柱与前墙板连接处共有6条比箱体高度略短的直线搭接焊缝，焊缝高度约（标准箱）或（高箱），其焊接质量直接影响集装箱的总体质量和外观。

过去，操作人员使用升降台手工焊接前后角柱与侧墙板连接处，焊缝质量不够稳定，焊缝成型不够美观。在焊接前角柱与前墙板连接处时，操作人员将前端框水平放置，使用半自动焊机完成焊接，其间需不时调节十字拖把手柄。由于搭接焊缝为水平焊接，焊缝呈棍状，且经常出现虚焊、咬边等焊接缺陷，难以满足质量要求。针对上述问题，笔者设计全新的立焊自动焊机，其自动化程度较高，焊出的焊缝完全符合质量要求，且较为美观。

1结构简介

本焊机由焊缝跟踪装置、跟踪滑移小车、配重滑移小车、自动控制装置以及机架和动力装置等5部分组成，整体结构见图1。

1.1焊缝跟踪装置

焊缝跟踪装置是该自动焊机的核心部件。如图2所示，立焊自动焊机采用机械式跟踪头，锲型跟踪刀头在随跟踪滑移小车下降的过程中跟踪立焊缝，跟踪头依靠向一侧偏移的重力作用始终紧靠搭接缝。焊枪安装在紧靠跟踪头的上方，焊枪和跟踪头共同安装在滑移导轨的滑块座上，导轨向下倾斜，确保滑块座始终保持向下滑动的趋势，从而使跟踪头紧靠焊缝。滑块座后部连接气缸，焊接时气缸伸出，焊接结束时气缸收回，完成收枪动作。导轨副固定在倾斜的旋转轴上，可旋转摆动。由于采用偏心安装的方式，因此跟踪刀头可始终跟踪焊缝。

1.2跟踪滑移小车

焊缝跟踪装置安装在沿垂直方向滑动的滑移小车上。在小车向下移动的过程中，焊枪随跟踪头向下施焊，完成焊接工作。小车由涡轮减速机带动链条拖动，配重块在立焊机架的另一侧通过钢丝绳平衡小车。小车与配重块装有轴承车轮，可在机架导轨面上滑动。跟踪滑移小车的结构见图3。

1.3配重滑移小车

与跟踪滑移小车相对应的机架另一面装有配重滑移小车。小车上端与牵引钢丝绳相连，下端与传动链条相连，其作用是与跟踪滑移小车保持相对平衡。配重滑移小车的运动方向与跟踪滑移小车相反，可确保焊接平稳，速度均衡，从而保证焊接质量。配重滑移小车的结构见图4。

1.4自动控制装置

自动控制装置主要由3个行程开关和电磁阀等构成简易控制线路，执行从起弧到焊接完毕的一系列连贯动作。其中，1个行程开关位于跟踪头附近，与电焊机开关相连，作用是保证焊接的正常进行，遇到意外情况可自动断开焊机；另外2个行程开关分别位于滑移小车行程的起点和终点，控制焊接的起始位置和结束位置。电磁阀控制气缸的收放，与行程开关的线路相连。

1.5机架和动力装置

自动焊机架由槽钢拼焊而成，结构简单（见图5）。机架顶端安装配重钢丝绳滑轮，钢丝绳一端与跟踪滑移小车顶部相连，另一端与配重滑移小车顶部相连。机架底部安装涡轮减速机，减速机输出轴带动链轮输出动力，链条一端与跟踪滑移小车底部相连，另一端与配重滑移小车底部相连。这样，跟踪滑移小车和配重滑移小车通过链条和钢丝绳的连接形成闭合整体。

2焊接过程

（1）跟踪头在箱顶起始位置待命，待箱子到达焊接位置停下后，操作人员将自然偏置状态下的跟踪头转到焊缝起始处，同时打开气缸开关，跟踪头刀口下滑抵达焊缝搭接处，操作人员打开焊机开关，开始焊接作业。正常焊接时，跟踪头与旁边的行程开关始终保持接触，直到焊接结束。

（2）在起弧后的整个焊接过程中，操作人员无需进行看管和调节。滑移小车行至箱底位置时，小车上的触杆触碰到机架底部的行程开关，行程开关发出信号，小车随即停止运行，同时向气缸电磁阀开关发出信号，气缸完成收枪动作，跟踪触头和焊枪脱离焊缝。跟踪触头脱离焊缝后，由于与跟踪头连接的旋转轴是倾斜的，跟踪机构在重力作用下自动摆向旁边，脱离箱体。

（3） 跟踪机构复位后，控制系统发出信号，滑移小车开始上行，同时配重块下行。当跟踪滑移小车上行到箱顶初始位置时，配重滑移小车下行到箱底，配重滑移小车上的触杆触碰到另一个行程开关，发出信号，减速机停转，滑移小车停止，等待下次焊接工作。一次完整的自动立焊动作至此完成。

3工艺评价

（1） 自动化程度较高作为适用于集装箱制造业的机械跟踪式立焊自动焊设备，该机能够满足总装线立焊工位全程自动焊接的要求，除起弧需人工控制外，其他动作均自动完成，具有结构简单、制造成本较低、自动化程度较高以及适于恶劣作业环境下使用的特点。除应用于集装箱制造业外，本机还可以应用于其他行业的钢结构焊接作业，为今后研制类似非标自动焊设备提供借鉴。

（2）生产效率明显提高由于焊接过程无需照看,操作人员可以同时进行其他部位的焊接作业。本机投入使用后，单班集装箱产量增加10个左右，生产效率明显提高。

（3） 焊接质量得到保证前墙板与前角柱的焊缝质量大幅提高，棍状焊缝现象彻底消除，前后角柱与侧墙板的焊缝质量同手工焊相比有质的进步。

（4）工人劳动强度降低采用全自动焊技术后，手工立焊和需要手工调节的半自动水平焊均被取消。操作人员从高度紧张的焊接作业中解脱出来，可以从容地监控焊接过程，劳动强度有所降低。

4结束语

该立焊自动焊机的研发成功说明，针对集装箱制造业的焊接特点，自行开发低成本的半自动及全自动机械跟踪式焊接设备是可行的。外购的高精密机电式自动焊接设备不但价格高昂、维护成本高，而且可能难以适应恶劣的作业环境。集装箱产品使用自动焊的部位很多，自动焊接设备具有广阔的开发空间。

（编辑：张敏收稿日期：2008-12-16）