文/严小健，总经理，北京凯兴门技术咨询有限公司

制罐电阻焊机的历史回顾

最早的空罐罐身焊接是锡铅焊，有污染内部食品的可能，且效率低、工序多，质量不易保证，之后制罐电阻焊机诞生了。

世界上最早的制罐电阻焊机（线挤压焊、蝴蝶焊）由瑞士苏德罗尼克公司（SoudronicAG）发明制造。该公司成立于年，在年世界第一台半自动电阻焊罐身制罐机研制成功，它采用蝴蝶焊，焊接速度为12米/分，焊接控制元件是电子管，手动制罐焊机产量速度约30罐/分；到年，该公司全自动电阻焊罐身制罐机产量速度可达罐/分，焊接速度达米/分，相当于制罐焊机平均每年产量速度提高19罐/分。

瑞士FAEL公司成立于年，于年研制成第一台制罐电阻焊机（蝴蝶焊），到苏德罗尼克收购前的年，自动焊机SSW21及HSP产量速度达罐/分和罐/分，焊接速度68米/分和80米/分（据有关资料报道，年曾经开始研制罐/分速度的制罐焊机，但在市场上无成熟产品），发展用了21年，平均每年制罐焊机的产量速度提高33罐/分。

瑞士CANMAN公司，成立于年，从手动制罐电阻焊机开始研制，到年，全自动制罐电阻焊机X1的速度达罐/分，用了21年，每年平均制罐焊机的产量速度提高31罐/分。

意大利CEVOLANI公司成立于年，约在年开始研制制罐电阻焊机（之前是锡铅焊制罐焊机），到年全自动制罐电阻焊机产量速度达罐/分，用了28年，平均每年制罐焊机的产量速度提高25罐/分。

中国于年开始研制电阻焊制罐机，跟随世界金属制罐的质量要求，全面淘汰了带锡铅焊的空罐。第一台全自动电阻焊制罐机在年左右研制成功，产量速度80～罐/分，到年，几个制造厂的焊机产量速度均达到罐/分，用时30年，平均每年制罐焊机的产量速度提高约20罐/分。

中国台湾元录制罐机械股份有限公司创立于年，年制罐电阻焊机最高产量速度达到罐/分，用了约33年时间，平均每年制罐焊机的产量速度提高约18罐/分。

根据以上历史信息统计，世界制罐电阻焊机产量速度每年提高18～33罐/分，制罐电阻焊机的产量速度平均每年提高约25罐/分。如按此发展速度，预计从年到年，如果制罐焊机的主要结构没有变化，制罐焊机的最高速度将达到0罐/分。

图1在制罐电阻焊机速度提高的过程中，也出现了越来越多的技术难题。

但是，在制罐电阻焊机速度提高的过程中，越来越多的技术难题将摆在人类的面前。制造商们发现，随着制罐电阻焊机速度的提高，制罐焊机的生产效率和稳定性会下降，制罐质量控制越来越难，故而提高焊机产量的速度越来越慢。笔者预测，在今后二十年，如果现在传统的方式发展，焊接速度不会超过米/分，制罐焊机的产量速度不会超过0罐/分，所以要突破就要创新，目前中国的制造商正在试图通过创新来引领世界潮流。

制罐电阻焊机面临的挑战

在制罐焊机的使用中，焊机制造商和使用者都有这样的经验：虽然制罐焊机宣称最高速度为罐/分或罐/分甚至罐/分，但是当制罐焊机的运行速度超过设计的最高速度的85%后，或经验表明当制罐焊机速度超过罐/分时，高速运行的制罐焊机稳定性将下降，生产效率下降，罐身的各种质量参数将难以控制。所以为了达到稳定的运行速度和高生产效率，聪明的操作者往往会降低运行速度，找到每台制罐焊机的稳定运行速度，而非制罐焊机最高速度去生产。

下面我们可以总结各部件面临的问题。

马口铁料仓和吸料装置（A区的No.1和No.2）由于种种原因，在高速运行时，吸料机构常常有吸不下马口铁板料的情况，给调整带来了困难。此外，还有在吸料时真空吸力与破真空的矛盾，以及在高速运行时确保真空密封件的寿命问题。为解决此问题，在设计时，各零件的尺寸要非常合理。对于高速运行、往复运动的部件，为了减少零件惯性，要用轻质的材料，以减少冲击，延长零件寿命。同时卡罐保护难度加大，易损件增加。

图2制罐流程图

推料装置（A区的No.3）在高速运行的推铁装置，吸下的铁皮落在磁性平台上后，推杆头在推马口铁皮时，如果设计不合理，会打出一个小坑，特别是薄铁皮。在设计时要采取有效措施才能解决。对于高速运动的推铁装置，材料要质量轻、强度好，否则寿命短，易损件增加。

卡罐保护功能当各零部件高速运行时，如果出现意外问题，各部位的过载保护的技术难度加大，如离合器、变频器的力矩过载保护部件将面临挑战。倘若高速运行的零件质量较大，那么就需要较大的力矩来带动零件运行，但卡罐时或意外机械过载时，零件将受到较大的冲击或损坏。但过载力矩小，高速运行的零件会使力矩保护部件误动作，造成意外停机。

双张检测（B区No.5）双张检测时间和剔出动作时间变短，准确实现功能的难度加大。

成圆站（C区No.7与No.8）当成圆速度超过米/分时，由于速度快，铁皮经过揉铁和弯曲成圆的时间短，在罐身成圆过程中与各导板、捕获装置的碰撞冲击时，会导致圆的效果变差，从而容易失去同步而造成罐身卡罐。由于传动轴的转速快，要求使用高质量的轴承和轴，且润滑要好，否则相应零件寿命会变短。

由于支撑螺钉和支撑块冲击大，磨损快，造成成圆站上各传送轴的间隙不稳定，关键部位需用硬质合金材料。

由于成圆站速度加快，成圆站的传动皮带寿命下降。

润滑装置高速制罐焊机的自动润滑系统很重要，通常要每2～4小时加一次油，以减少高速运转的零件磨损。如设计不合理，零部件的寿命将下降。

输罐装置（C区No.9，D区No.10和No.11）高速推送罐身时，在成圆后的捕获站处，链或皮带的推抓会撞击罐身后端部，导致后者被撞出印记；此外，曲柄推爪机构与输送皮带的同步不好也会有此现象。

输送皮带运动是曲线运动，为了减少这种撞出印记的现象，在皮带的推爪接触罐身的瞬间，速度要下降以减少冲击，然后再加速将罐身带出捕获站。因速度变化大，要求皮带系统惯性小，对伺服电机机构的设计要求较高，如零件惯性、运动曲线和速度。

图3在翻边后，会产生较大的凹坑，影响封口的气密性。

输罐制动系统（D区，No.25，N.26）由于皮带输送系统和最后推爪系统是变速运动，所以当罐身在被推动时也是变速运动，为了使罐身的速度与输送的皮带或最后推爪的速度同步，要用摩擦制动轮或磁铁使罐身始终靠在输罐装置的推爪上，避免罐身焊缝长短脚现象。但由于焊机高速运动，罐身的直径和罐高不同，罐身印铁的光滑度和摩擦力不同，则调整的效果不同。

焊接装置（D区No.14）高速剪板机精度要求高，剪板的毛边要小，否则焊缝质量和吸料系统的稳定性不好控制。由于焊接速度提高，加热时间短，焊缝质量的稳定性控制难度加大。对高速焊机的焊缝、两端裂口的现象消除难度加大。由于焊接电流大，焊缝飞溅大，焊缝补涂的导电值差，对液体补涂难度加大。

下焊臂（E区）、上焊臂和焊轮焊接电流大，要求焊臂冷却要好。焊接频率高，感应电流和涡流大，造成附近零件如各部件轴承发热。焊接电流大，感应电流和涡流使下焊轮的轴承易发热，寿命和精度下降。

校正定径规（F区，No.25）由于速度快，在最后推爪推罐身进入焊轮前，罐身易脱离推爪，从而产生焊缝端长短脚现象，如设计考虑不合理，将给调整增加难度。

铜线系统因焊接速度快，对铜线强度要求越来越高，铜线压扁的宽度尺寸要求也高。由于焊接速度快，铜线系统上的导轮发热严重，如不采取措施，会影响焊接质量，并使轴承寿命下降。倘若设计不合理，铜线压扁和切断装置寿命将缩短。

焊接变频器生产速度的提高，要求增大焊接电流，提高焊接频率，导致各部件易发热。如果所用冷却水太冷，易产生冷凝水。因焊接变频器的IGBT是硬关断，焊接频率的提高对IGBT等动力元件提出了高要求，设计不合理容易造成损坏；此外，焊接频率的提高也将使焊接变压器的铁心面临挑战（高频和大电流会引起铁心饱和），对焊接变频器和焊接变压器的匹配要求较高；同时，随着焊接电流稳定性下降，焊接电流将产生振荡。

控制系统干扰问题由于焊接电流加大，焊接频率提高，感应磁场强，导致对控制电路产生干扰。设计时要采取良好的屏蔽和接地。由于形成软故障的几率加大，致使焊机控制系统的稳定性下降，排除故障的难度加大。

各部件的寿命为提高高速运转的部件和零件的寿命，零件的材料质量要求越来越高，价格相应提高。易损件越来越多，给维护、维修带来了困难。

焊缝补涂和固化系统随着焊接速度的提高，焊缝补涂、固化的质量也面临挑战，焊缝飞溅加大将使补涂和固化质量难度加大。

面临上述的诸多的困难，如何突破技术难点，引起我们的深思！

图4双边一体制罐电阻焊机结构示意图

双边一体制罐焊机的创新畅想

在市场竞争激烈的今天，制罐焊机产量速度的提高对制罐成本是越来越重要的参数，特别是面临两片铝罐制罐设备产量速度（可达罐/分）的压力，这不得不引起三片罐制造商的忧虑和担心！

在科技日新月异的今天，各行各业都在飞速发展，制罐行业除了要跟上各个领域高科技的发展步伐，在自动化和智能程度提高的同时，我们也要打破传统，进行制罐焊机机械结构的创新。特别是高速发展的中国，在学习国外技术方面，已经到了超越和引领的阶段。

我们来横向观察其他行业：当计算机单片CPU速度和性能发展遇到瓶颈时，创造出了双核、四核结构的CPU；在汽车行业，当两轮的摩托车在速度提高后稳定性遇到问题时，四轮的汽车诞生了；当制罐行业的单冲头罐盖冲床速度无法提升时，多头整张马口铁冲床诞生了。

所以在制罐电阻焊机领域里，我们也要开拓视野，向中国军工企业学习：装备一代，研制一代，预研一代，构想一代。现在中国的制造商开始设计研制双边一体型制罐电阻焊机，在中国某制造厂已进入到研发和制造阶段了。

采用双边工作结构，主要目的是解决制罐焊机产量速度与运行稳定性的矛盾，解决上述在提高焊机速度时所面临的问题和挑战。当双边一体制罐焊机的单边速度为罐/分时，整机的速度是罐/分；如单边速度为罐/分，则总速度是罐/分。这对现有的大部分中国制罐焊机制造商来说，在现有的技术基础上都可以实现，从而稳定性提高，具有良好的性价比。

此外，双边工作结构还包括以下其他优点。

在双边高速运行时，机械的稳定性提高，具有余度技术，在一边因某些机械故障无法运行时，另一边仍能生产。

具有一定的灵活性，可根据生产需要，两边生产不同的罐型。

维修排除故障容易，因两边许多元部件相似，用互换的方式可很快发现问题。

成本更低，如：两边用一套备件，备件成本下降；双边整机制造成本远低于2台单边设备的总制造成本；操作人员成本低；只需安装一套气路和水路系统和电气控制系统，有些元部件可用一套，比2台制罐焊机成本更低。

铜线切断和铜线供线装置与主机分开，供料和回收方便；铜线导向轮带制动力矩，可防铜线运行时松弛；模块化装配，安装制造方便。

床身为简单的钢梁框架结构，结构紧凑，与两台电阻焊制罐焊机比较，空间利用率大大提高。

两套焊接电流变频调节器，位置与主控制系统电箱分开，放在床身中，靠近焊接变压器，避免焊接电流干扰控制系统。

无线操作屏，6～10寸平板电脑屏。两套遥控器，触屏多媒体显示，除控制外，操作屏内包含多媒体动态电影说明书，多语言字幕。操作屏保持架带充电器。

罐身焊接前后工序改进建议

双边一体制罐焊机的诞生提高了工作速度和性价比，但同时也给后续的焊缝补涂（液体补涂、粉末补涂）和固化设备的创新带来了挑战和机遇：虽然可用原来传统的焊缝补涂和固化系统，但双边一体制罐焊机后续的焊缝补涂系统一带二的结构也将面临设计和制造，不过由于许多元件和部件可用一套，因而设备的性价比会有很大提高。

图5双边一体制罐焊机与后续补涂固化系统的设计和改造

后续的焊缝补涂固化可采用电磁炉烘干固化体统，设计成双面一体机，可减少固化设备长度和固化效率，后端出口采用二合一罐路，由于单边产量速度不高，立罐的罐路调整和设计技术要求下降。经二合一罐路平台后，再与后续一台高速滚筋和翻边封口设备连接，整个制罐线速度可稳定达到～罐/分，稳定性、效率及可靠性与目前传统的结构相比大大提高。

如今世界一流水平的电阻焊制罐机的产量速度已达到罐/分，双边一体制罐电阻焊机的整体产量速度理论上可达到罐/分。虽然诸如翻边机、封口机等下线设备目前世界最高的产量速度是罐/分，但如果双边一体制罐电阻焊机的整体产量速度超过罐/分，或单边产量速度超过罐/分，由于受后续下线设备产量度限制，生产效率和产能无法提高，所以意义不大，除非对后续下线设备进行改进或者创新。同时，制罐电阻焊机前道工序的自动上料机构也面临重新设计，以适应双边一体制罐焊机的要求。

当然，在双边一体制罐焊机研制和创新的道路上，会遇到很多问题和困难，从初期到成熟需要付出艰苦的努力，那么就用一首歌词来激励我们吧：不经历风雨怎能见彩虹，没有人会随随便便成功！让我们金属包装行业和罐藏食品行业的同仁们，为中国制造发展到中国创造共同努力，为世界包装行业，贡献出中国人的智慧！

（来源：本文选自《金属包装》年第二期）