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創(chuàng)新十佳 | 廣州數(shù)控設(shè)備有限公司
編者按：為推動行業(yè)自主創(chuàng)新和高質(zhì)量發(fā)展，中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會傳媒平臺對2024年度“自主創(chuàng)新十佳”和“產(chǎn)品質(zhì)量十佳”進(jìn)行專題宣傳報道，以期樹立品牌、提升價值。
廣州數(shù)控設(shè)備有限公司成立于1991年，專業(yè)提供機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動、伺服電機(jī)“三位一體”成套解決方案，積極拓展工業(yè)機(jī)器人及全電動注塑機(jī)領(lǐng)域，為客戶提供全方位的機(jī)床再制造解決方案和服務(wù)，產(chǎn)品線覆蓋高檔數(shù)控系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人、高端數(shù)字焊機(jī)、全電動注塑機(jī)、直驅(qū)電機(jī)等，五軸聯(lián)動、復(fù)合加工等中高端數(shù)控系統(tǒng)銷量逐年增長。
廣數(shù)研發(fā)的RH06A2-1490/500P數(shù)控雙伺服送絲焊接系統(tǒng)，獲得中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會2024年度自主創(chuàng)新十佳稱號。
產(chǎn)品技術(shù)特點
該數(shù)控焊接單元由GSK MDC-500P全數(shù)字高端焊機(jī)+GSK RH系列高性能中空機(jī)器人構(gòu)成，融合了先進(jìn)的焊接工藝技術(shù)和機(jī)器人控制技術(shù)，可有效解決原焊接工藝針對1.0mm以下的薄板和超薄板焊接時難于避免的問題，如熱輸入量大、變形嚴(yán)重、焊接飛濺等，能更好地實現(xiàn)機(jī)器人自動化焊接應(yīng)用。該技術(shù)已獲得1項發(fā)明專利、4項實用新型專利、7項外觀專利。
GSK MDC-500P全數(shù)字高端焊機(jī)，采用新型功率器件SiC作為主回路開關(guān)部件，輸出回路的開關(guān)頻率達(dá)到128kHz，具備高動態(tài)響應(yīng)能力，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的焊接電流波形控制。專門為推拉絲焊接工藝設(shè)計了焊槍伺服電機(jī)及驅(qū)動器，具備高頻送絲、抽絲能力。配合精確焊接電流波形控制，達(dá)到超低飛濺和熱輸入量可控。該焊機(jī)適用于碳鋼、不銹鋼、高強(qiáng)度鋼、鋁、銅合金等材料的焊接，廣泛應(yīng)用于軌道交通、造船、汽車制造等領(lǐng)域。
技術(shù)創(chuàng)新點及難點突破
1．焊機(jī)采用FPGA+DSP雙核控制，電源采用最新SiC寬禁帶器件，開關(guān)頻率達(dá)128kHz，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的數(shù)字化焊接電流波形控制。SiC功率器件具備開關(guān)速度快、開關(guān)損耗低、導(dǎo)通損耗小等優(yōu)點，有利于進(jìn)一步提升焊接電源的逆變頻率和響應(yīng)速度，實現(xiàn)電弧能量的精密化控制。結(jié)合雙伺服送絲系統(tǒng)，抽拉絲頻率最高達(dá)200Hz，可精準(zhǔn)控制熔滴過渡過程。
2．各部件之間采用高速工業(yè)以太網(wǎng)通信技術(shù)，以100Mbps的高速通信速率，實現(xiàn)焊接主機(jī)對各部件功能的高速控制，保障焊接單元對焊接工藝的精準(zhǔn)控制，抗干擾性更強(qiáng)，傳輸可靠性更高。
3．針對數(shù)控焊接單元主機(jī)散熱問題，采用內(nèi)外雙循環(huán)模式實現(xiàn)高效散熱。外循環(huán)風(fēng)道通過管式熱交換器給內(nèi)循環(huán)風(fēng)道進(jìn)行散熱，保證內(nèi)循環(huán)的封閉性，關(guān)鍵元氣器都被密封在內(nèi)循環(huán)空間內(nèi)。在確保長時間大電流持續(xù)穩(wěn)定運行的同時，保證內(nèi)部電路板清潔，大幅提高設(shè)備可靠性。
4．焊接單元上位機(jī)采用目前最先進(jìn)的多核異構(gòu)芯片，集成多項智能化功能，如在線故障診斷功能，可以實時監(jiān)控系統(tǒng)各個組件的工作狀態(tài)和工作信息；焊接過程實時工藝數(shù)據(jù)曲線監(jiān)控，以便進(jìn)行焊接質(zhì)量的監(jiān)控和管理；一元化參數(shù)設(shè)計，使沒有專業(yè)技術(shù)經(jīng)驗的用戶也可以輕松設(shè)置焊接參數(shù)。
5．進(jìn)行了焊接工藝的模塊化設(shè)計，可在線升級和擴(kuò)展焊接軟件，采用開放式的工藝參數(shù)設(shè)計，用戶可根據(jù)實際需求自定義現(xiàn)場工藝。
6．焊槍的推拉絲電機(jī)采用全新的技術(shù)和工藝路線，研制了一種可快速拆裝的同步電動機(jī)，通過電機(jī)腔內(nèi)的一系列設(shè)計，保證轉(zhuǎn)子與電機(jī)基座的絕緣隔離，解決了焊絲帶電工作的安全問題，提高了推拉絲機(jī)構(gòu)腔內(nèi)空間的利用率。
以上創(chuàng)新點本身也是技術(shù)難點，比如焊機(jī)中推拉絲電機(jī)的研發(fā)就是一大困擾。該電機(jī)要能實現(xiàn)高速總線通信、高響應(yīng)控制和實時報警保護(hù)。為了解決這些難題，項目組嘗試采用高頻控制算法和高速總線通信，最終實現(xiàn)了電機(jī)微秒級動態(tài)響應(yīng)。同時，集成了上電編碼器零點標(biāo)定算法，并以傳感器數(shù)據(jù)采集與智能算法相結(jié)合的方式，有效解決了缺相、過載等故障的快速報警保護(hù)問題，最終實現(xiàn)了電機(jī)的高響應(yīng)控制及快速故障保護(hù)功能，完成焊機(jī)的復(fù)雜工藝控制。
產(chǎn)品應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化前景
在汽車等高端焊接應(yīng)用領(lǐng)域，以往基本都是國際知名的“四大”品牌工業(yè)機(jī)器人配上歐系或日系的焊機(jī)單元。廣數(shù)焊接單元的研制成功，并得以在汽車領(lǐng)域推廣應(yīng)用，將很好地助推我國焊接技術(shù)的發(fā)展，形成國產(chǎn)高端焊接設(shè)備在汽車等重點領(lǐng)域應(yīng)用的良好生態(tài)。
未來，隨著軌道交通、造船、汽車等產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，廣數(shù)自主研發(fā)的數(shù)控雙伺服送絲焊接系統(tǒng)將迎來更多的應(yīng)用需求和更大的市場空間，助力持續(xù)打造中國制造新優(yōu)勢，推動工業(yè)轉(zhuǎn)型升級，加快我國制造強(qiáng)國建設(shè)。
作者：張芳麗（協(xié)會傳媒部）
