CN103521889B - 一种可移动式多功能全自动辊子堆焊机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可移动式多功能全自动辊子堆焊机，有效提高了堆焊机控制性能、生产效率和适应性。可移动式多功能全自动辊子堆焊机包括：控制柜、控制系统、控制程序、焊机电源、跨步调整齿条、焊机主机架、摆幅调整电机、竖直调整电机、枪头竖直螺旋调整机构、螺旋自动摆幅调整机构、跨步调整电机、进给调整机构、进给调整电机、送丝伺服电机、送丝机构、焊接枪头、焊机车轮主动轴、小车行走链传动机构、四个焊机车轮、被焊辊子转动电机、两条小车行走轨道、小车行走电机和焊机车体托架。本发明实现了不同曲面和直接辊子的堆焊，提高了辊子两端焊接质量，可以广泛用于冶金行业各类辊道表面的堆焊作业中。

Description

一种可移动式多功能全自动辊子堆焊机

技术领域

本发明涉及机器零件堆焊装置，特别是一种可移动式多功能全自动辊子堆焊机。

技术背景

由于各种机器零件在运转中的磨损以及机械构件在各种不同介质中工作的腐蚀，会使零部件表面性能和尺寸发生变化，并由此导致机器工作效率降低，甚至使整个设备丧失工作能力。据统计，世界钢产量的1/10由于腐蚀和磨损而损失。机电产品提前失效的原因70％属于腐蚀和磨损，机电产品制造和使用中大约1/3的能源直接消耗于摩擦磨损。而且，机械产品的故障往往是由于个别零件失效造成的，而且零件失效大都是从零件的局部表面开始，有的甚至仅仅表现在零件的表面上，所以提高零部件的表面性能，对零部件表面进行必要的防护与强化以防止腐蚀和磨损，是一项有重大意义的工作。

目前，钢铁、冶金行业的各类辊道因长期处于高负荷的极限工作状态下运转，且受到强腐蚀、高热、严重磨损的多场耦合作用，不可避免的会造成辊道表面的损坏，促使辊道表面过早的出现磨损、氧化、腐蚀、结瘤等损伤，影响到整个生产的运行，最终造成生产的停滞和生产成本的巨大浪费。

近年来，各种硬化技术在钢铁冶金行业得到了广泛的应用，硬面技术的成效越来越明显，部分辊道已经形成了批量生产，采用埋弧、自动焊接等对各种辊道的修复技术日趋成熟。超音速、等离子、激光熔覆、激光相变也得到了广泛的应用。在国际金融风暴中，硬面技术以其独特的优势，在节约资源、节能减排、低碳经济中发挥了重要的作用。

众所周知，没有制造业就没有修复业(修复业又称为再制造，或者定性为绿色制造)，有了修复业就有了循环，有了循环再制造就会产生大量的经济效益，进而在循环中自然会产生低碳排放。冶金行业备件修复以及修旧利废属于循环经济和低碳经济范畴，它符合低碳排放标准。首先，钢铁冶金行业大量下线的备品备件若回炉再制造，再制造的过程中必然产生大量的碳排放，因其必然从炼钢入炉到轧制成型要两次动火，动火就会产生大量碳的排放。其次，冶金备件的循环修复没有冶炼和轧制的过程，只有堆焊、热处理等过程。该过程所产生的碳排放是微量的，与回炉再生产相比碳的排放量很少，因此属于低碳经济。再者，因其可无数次的循环修复，因此属于循环经济。结果必然产生大量的经济效益和社会效益。

目前，市场上使用的堆焊技术及设备，主要利用直径Φ3.2～5.0的管状焊丝，例如422H、422HC、43A等，配合107的焊剂，在基体为碳钢和合金钢的辊子表面实现焊接，通过简单的开关控制枪头的动作调整，在轨道表面形成瞬时熔化的焊接熔池，实现焊接和修复，达到所需的金相组织和力学强度，堆焊硬度一般20～60HRC不等。目前，主流焊机存在着工艺参数无法准确设定、调整范围窄等多种缺陷和不足，主要表现在：(1)枪头升降不能实现微调，经常在调整中撞焊枪机头；(2)焊机焊接工况受限，焊接辊子的长度受限，例如5m、6m不等，需根据不同客户需求而定；(3)不能实现不同曲面辊道的堆焊，辊子两端焊接质量较差，不能实现有效焊接；(4)控制程序不够优化，参数调整范围窄，控制系统性能不够稳定，针对不同客户需求的适用性较差。

中国专利公开(公告)号：CN200963723，公开了一种用于强化和修复辊轴类金属零件表面的堆焊机，包括机架、机头、翻转机构、控制设备，所述控制设备通过机头控制卡与机头相连接，同时通过控制电路板、驱动器与翻转机构相连接，以实现各机构的协同精确转动，机头有两个，一个是丝极机头，一个是带极机头；所述控制设备采用工控机，机架为横移式门形机架。通过采用计算机编程计算和控制，实现焊接动作。但调节中任然不可避免撞焊枪机头的缺陷，因枪头升降不能实现微调；控制参数调整范围不够优化；不能实现较长辊子的焊接工作，工况受限。

中国专利公开(公告)号：CN102350565，公开了一种全自动堆焊机，包括机架、机头、翻转机构、控制设备，实现了能对环面结构的不同面一次性整体焊接的工艺，但存在以下不足：(1)枪头升降不能实现微调，偶尔也会出现撞焊枪机头；(2)焊接工况受限，焊接辊子的长度受限；(3)辊子两端焊接质量较差，不能实现有效焊接；(4)控制系统性能不够稳定，针对不同客户需求的适用性较差。这些缺点并没有得到有效的改善，同时各个控制参数调整的范围有限。

发明内容

本发明提供了一种可移动式多功能全自动辊子堆焊机，有效提高了堆焊机控制性能、生产效率和适应性。

本发明提供的一种可移动式多功能全自动辊子堆焊机包括：控制柜、控制系统、控制程序、焊机电源、跨步调整齿条、焊机主机架、摆幅调整电机、竖直调整电机、枪头竖直螺旋调整机构、螺旋自动摆幅调整机构、跨步调整电机、进给调整机构、进给调整电机、送丝伺服电机、送丝机构、焊接枪头、焊机车轮主动轴、小车行走链传动机构、四个焊机车轮、被焊辊子转动电机、两条小车行走轨道、小车行走电机和焊机车体托架。

控制柜内装PLC控制系统、控制程序和触摸屏。控制柜与焊机各个动作执行电机之间通过电缆线连接，跨步调整齿条横置于焊机主机架上，通过与齿轮的啮合由跨步调整电机带动实现跨步动作调整；枪头竖直螺旋调整机构竖立放置在焊机主机架上，由竖直调整电机带动实现枪头竖直调整；螺旋自动摆幅调整机构横置于枪头竖直螺旋调整机构上，由摆幅调整电机实现自动摆幅；进给调整机构置于螺旋自动摆幅调整机构上，由进给调整电机带动实现枪头的进给运动；送丝机构置于进给调整机构上，通过送丝伺服电机带动实现送丝运动；焊接枪头置于送丝机构的正下方；焊机主机架置于焊机车体托架上，焊机车体托架由焊机车轮支撑；焊机车轮置于焊机车轮主动轴的两端；四个焊机车轮分别沿两条小车行走轨道运动；焊机车轮主动轴与小车行走链传动机构连接，置于焊机车体托架的前端下部正中央；小车行走电机置于焊机车体托架的前端下部，与小车行走链传动机构连接，实现小车行走操作；被焊辊子转动电机和被焊辊子一起置于焊机车体托架的侧前端；控制柜中的触摸屏与PLC实现通信，调整各个焊接参数的调整范围，控制变频器驱动摆幅调整电机、竖直调整电机、.跨步调整电机、进给调整电机、被焊辊子转动电机和小车行走电机，实现调频变速，进而实现焊接枪头的位置调整、焊接线速度调整和焊接螺距的精密调整，驱动伺服电机实现准确送丝，驱动小车行走电机实现小车沿轨道的行走，根据辊子长度的不同，调整小车走行电机，实现不同工况辊子的焊接。

本发明与现有同类装置相比，其显著的有益效果体现在：

1.采用PLC作为中央处理器，通过软硬件的有机结合使焊接工艺过程更加稳定。

2.焊接参数调整范围更广，被焊辊子直径50mm～1500mm任选，长度不限，极大的提高了焊接适应工况范围。螺距0～30mm，摆幅0～100mm，焊接电流0～1000A，焊接电压0～100V根据焊接工况随机调整，焊接线速度0～1000mm/min；机头升降通过软硬件结合实现了100～1000mm/min速度调整，可实现随意微调，有效避免了撞焊枪机头现象。

3.通过控制程序操作，实现不同曲面和直接辊子的堆焊，有效提高了辊子两端焊接质量。堆焊辊道表面具有抗磨损、热障、抗氧化、防腐蚀、抗结瘤、抗粘结等多种功能，有效地提高了钢铁企业设备及备件的使用周期及寿命。可以广泛用于冶金行业各类辊道表面的堆焊作业中。

附图说明

图1一种可移动式多功能全自动辊子堆焊机结构示意图。

图2一种可移动式多功能全自动辊子堆焊机调整机构示意图，表明了枪头各个调整机构的具体结构和位置布局。

图3是一种可移动式多功能全自动辊子堆焊机中小车走行机构示意图。

图中标注说明：1.控制柜；2.焊机；3.跨步调整齿条；4.焊机主机架；5.摆幅调整电机；6.竖直调整电机；7.枪头竖直螺旋调整机构；8.螺旋自动摆幅调整机构；9.跨步调整电机；10.进给调整机构；11.进给调整电机；12.送丝伺服电机；13.送丝机构；14.焊接枪头；15.焊机车轮主动轴；16.小车行走链传动机构；17.焊机车轮I；18.被焊辊子转动电机；19.被焊辊子；20.小车行走轨道I；21.焊机车轮Ⅳ；22.小车行走轨道II；23.焊机车轮Ⅲ；24.小车行走电机；25.焊机车轮II；26.焊机车体托架。

图4是一种可移动式多功能全自动辊子堆焊机控制柜内PLC控制系统电路图。

图中标注说明：A.进线电源；B.开关电源；C.变压器系统；D.主控接触器；E.变压器PLC电源；F.变频器主轴旋转；G.变频器机头升降；H.变频器台车移动；I.伺服横梁移动；J.主轴K.机头；M.台车；N.横移机构。

图5是一种可移动式多功能全自动辊子堆焊机控制程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图具体描述本发明。

如图1-5所示，一种可移动式多功能全自动辊子堆焊机，该对焊机由控制柜1、焊机2、跨步调整齿条3、焊机主机架4、摆幅调整电机5、竖直调整电机6、枪头竖直螺旋调整机构7、螺旋自动摆幅调整机构8、跨步调整电机9、进给调整机构10、进给调整电机11、送丝伺服电机12、送丝机构13、焊接枪头14、焊机车轮主动轴15、小车行走链传动机构16、焊机车轮I17、被焊辊子转动电机18、被焊辊子19、小车行走轨道I20、焊机车轮Ⅳ21、小车行走轨道II22、焊机车轮Ⅲ23、小车行走电机24、焊机车轮II25和焊机车体托架26构成。

控制柜1内装PLC控制系统、控制程序和触摸屏。控制柜与焊机各个动作执行电机之间通过电缆线连接，跨步调整齿条3横置于焊机主机架4上，通过与齿轮的啮合由跨步调整电机9带动实现跨步动作调整。枪头竖直螺旋调整机构7竖立放置在焊机主机架4上，由竖直调整电机6带动实现枪头竖直调整；螺旋自动摆幅调整机构8横置于枪头竖直螺旋调整机构7上，由摆幅调整电机5实现自动摆幅；进给调整机构10置于螺旋自动摆幅调整机构8上，由进给调整电机11带动实现枪头的进给运动；送丝机构13置于进给调整机构10上，通过送丝伺服电机12带动实现送丝运动；焊接枪头14置于送丝机构13的正下方。焊机主机架4置于焊机车体托架26上，焊机车体托架26由17焊机车轮1、25焊机车轮2、23焊机车轮3、21焊机车轮4共同支撑；17焊机车轮1、25焊机车轮2置于15焊机车轮主动轴的两端；四个车轮分别置于小车行走轨道I20和小车行走轨道II22上；焊机车轮主动轴15与小车行走链传动机构16连接，置于焊机车体托架26的前端下部正中央；小车行走电机24置于焊机车体托架26的前端下部，与小车行走链传动机构16连接，实现小车行走操作。被焊辊子转动电机18和被焊辊子19一起置于焊机车体托架26的侧前端。通过控制柜内触摸屏与PLC控制系统实现通信，调整各个焊接参数的调整范围，控制变频器驱动摆幅调整电机5、竖直调整电机6、跨步调整电机9、进给调整电机11、被焊辊子转动电机18和小车行走电机24，实现任意调频变速，进而实现焊接枪头14的位置调整、焊接线速度调整和焊接螺距的精密调整，驱动伺服电机12实现准确送丝，驱动小车行走电机实现小车沿轨道的行走，根据辊子长度的不同，调整小车走行电机24，实现不同工况辊子的焊接。

控制柜内PLC控制系统电子元件种类、数量、规格如下表所示：

Claims (1)

1.一种可移动式多功能全自动辊子堆焊机，其特征在于该堆焊机包括：控制柜、控制系统、控制程序、焊机电源、跨步调整齿条、焊机主机架、摆幅调整电机、竖直调整电机、枪头竖直螺旋调整机构、螺旋自动摆幅调整机构、跨步调整电机、进给调整机构、进给调整电机、送丝伺服电机、送丝机构、焊接枪头、焊机车轮主动轴、小车行走链传动机构、四个焊机车轮、被焊辊子转动电机、两条小车行走轨道、小车行走电机和焊机车体托架，控制柜内装PLC控制系统、控制程序和触摸屏，控制柜与焊机各个动作执行电机之间通过电缆线连接，跨步调整齿条横置于焊机主机架上，通过与齿轮的啮合由跨步调整电机带动实现跨步动作调整；枪头竖直螺旋调整机构竖立放置在焊机主机架上，由竖直调整电机带动实现枪头竖直调整；螺旋自动摆幅调整机构横置于枪头竖直螺旋调整机构上，由摆幅调整电机实现自动摆幅；进给调整机构置于螺旋自动摆幅调整机构上，由进给调整电机带动实现枪头的进给运动；送丝机构置于进给调整机构上，通过送丝伺服电机带动实现送丝运动；焊接枪头置于送丝机构的正下方；焊机主机架置于焊机车体托架上，焊机车体托架由焊机车轮支撑；焊机车轮置于焊机车轮主动轴的两端；四个焊机车轮分别沿两条小车行走轨道运动；焊机车轮主动轴与小车行走链传动机构连接，置于焊机车体托架的前端下部正中央；小车行走电机置于焊机车体托架的前端下部，与小车行走链传动机构连接，实现小车行走操作；被焊辊子转动电机和被焊辊子一起置于焊机车体托架的侧前端；控制柜中的触摸屏与PLC实现通信，调整各个焊接参数的调整范围，控制变频器驱动摆幅调整电机、竖直调整电机、跨步调整电机、进给调整电机、被焊辊子转动电机和小车行走电机，实现调频变速，进而实现焊接枪头的位置调整、焊接线速度调整和焊接螺距的精密调整，驱动伺服电机实现准确送丝，驱动小车行走电机实现小车沿轨道的行走，根据辊子长度的不同，调整小车走行电机，实现不同工况辊子的焊接。