CN104551302B - 一种用于pdc锚杆钻头的自动焊接工作台 - Google Patents

一种用于pdc锚杆钻头的自动焊接工作台 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于PDC锚杆钻头的自动焊接工作台，至少包括工作台、压紧单元、上料台推进单元、焊片上料单元以及PDC刀片上料单元，所述的工作台包括导轨支撑板、竖直固定板以及调节螺栓；所述的压紧单元包括压紧架、压紧气缸、弹簧导杆、水冷压头导向套、水冷压头和水冷封头；所述的上料台推进单元包括步进电机、电机固定座、丝杆导轨、料斗支撑板；所述的焊片上料单元包括水平行程气缸、竖直行程气缸、焊片气缸支架、焊片燕尾滑槽、焊片上滑槽、吸盘固定块、吸盘弯头、吸盘以及焊片筒；本发明结构简单、操作方便，能够实现焊片和刀片的全自动送料，能够提高焊接质量及焊接效率，实现锚杆钻头的自动化、规模化生产。

Description

一种用于PDC锚杆钻头的自动焊接工作台
技术领域
本发明提供了一种焊接工作台，尤其涉及一种用于PDC锚杆与钻头焊接的自动上料工作台，属于机械工程自动化技术领域。
背景技术
聚晶金刚石复合体(PDC)锚杆钻头是在煤矿中为了固定锚杆使用的钻进工具，它一般由PDC刀片和刀杆组成。刀杆的顶端固定有刀片，一般在刀杆的端部设置有顶端面平直的刀片焊接槽，刀杆轴向边缘处还设有一个或几个排屑槽，用于把钻孔时产生的钻屑输送到钻孔外部，在刀杆轴为中空，用于输送泥浆液。目前PDC锚杆钻头一般采用手工焊接，在焊接时容易造成钻头刀杆与刀片的压紧用力不均匀，焊接的同轴度差，焊接质量不稳定，焊接成本高，焊接效率低等问题。
PDC钻头是将PDC复合片加热焊接到钻头基体上制成的切削型钻头，复合片的焊接是制造钻头的关键原材料。PDC片上的金刚石层的在焊接时的加热温度不能过高，因为聚晶金刚石有一个热稳定温度，为700℃，超过该温度，聚晶金刚石就会分解失效，金刚石与硬质合金衬底结合面易分层或金刚石层易崩刃，金刚石层的耐磨性也将因石墨化而下降。目前,国内PDC钻头普遍采用高频感应钎焊、真空扩散焊以及氧-乙炔火焰钎焊等方法进行，其中应用较多的就是高频感应钎焊。而现在国内钻头制造厂家生产钻头所采用的加工方法主要都是人工手动操作，所使用也一般都是一些陈旧老式的加工设备，因此普遍存在焊接质量不稳定，焊缝容易出现夹渣、气孔，工人劳动强度大，加热不均匀等问题，这些工艺方法和设备已经无法适应当今市场大规模、大批量生产经营的要求，已经成为钻头生产行业质量和效率提高的主要障碍。因此，研究和开发出满足现代化钻头批量化、规模化生产的工艺方法以及设备，对目前的钻头生产行业的工艺方法和设备进行更新换代和改造，已经成为提高钻头行业生产质量和效率的最为主要的任务。
发明内容
本发明解决了上述背景技术中的不足，提供了一种用于PDC锚杆钻头的自动焊接工作台，其结构简单、操作方便，能够实现焊片和刀片的全自动送料，能够提高焊接质量及焊接效率，实现锚杆钻头的自动化、规模化生产。
实现本发明上述目的所采用的技术方案为：
一种用于PDC锚杆钻头的自动焊接工作台，至少包括工作台、压紧单元、上料台推进单元、焊片上料单元以及PDC刀片上料单元，其中压紧单元和上料台推进单元安装于工作台的上方，焊片上料单元以及PDC刀片上料单元安装于上料台推进单元的上方；
所述的工作台包括导轨支撑板、竖直固定板以及调节螺栓，其中竖直固定板通过调节螺栓安装在焊接机机柜上，导轨支撑板固定在竖直固定板上，并通过调节螺栓调节工作台的高度，使上料工作面与焊接工作面齐平；
所述的压紧单元包括压紧架、压紧气缸、弹簧导杆、水冷压头导向套、水冷压头和水冷封头，压紧架呈倒L型，其安装在导轨支撑板上，压紧气缸和水冷压头导向套通过螺栓固定于压紧架上，水冷压头安装在水冷压头导向套中，水冷封头安装在水冷压头中，所述水冷压头为中空状，其上部接有水管，通过流动水冷却压头，压紧气缸的活塞杆推动水冷压头向下压；
所述的上料台推进单元包括步进电机、电机固定座、丝杆导轨、料斗支撑板，步进电机通过电机固定座安装在导轨支撑板上，丝杆导轨也固定在导轨支撑板上，料斗支撑板连接在丝杆导轨滑块上，步进电机的输出轴与丝杆相连，通过导轨将步进电机的转动角度转换为导轨滑块的直线位移，推动整个上料工作台进给运动；
所述的焊片上料单元包括水平行程气缸、竖直行程气缸、焊片气缸支架、焊片燕尾滑槽、焊片上滑槽、吸盘固定块、吸盘弯头、吸盘以及焊片筒，所述水平行程气缸和竖直行程气缸通过焊片气缸支架固定在所述料斗支撑板上，水平行程气缸的活塞杆与焊片上滑槽相连，吸盘固定块连接在竖直行程气缸的活塞杆上，吸盘通过吸盘弯头安装在吸盘固定块上，焊片筒位于吸盘初始行程的正下方；
所述的PDC刀片上料单元包括刀片气缸、气缸支架、刀片推杆、刀片筒、刀片燕尾滑槽、焊剂槽以及刀片推槽板，刀片气缸安装在气缸支架上，刀片气缸的活塞杆与刀片推杆连接，气缸支架为组焊件，刀片筒通过燕尾槽安装在刀片推槽板上，刀片推槽板上开有推杆槽，并且推杆槽上开有下凹的焊剂出口，焊剂槽通过燕尾槽连接在刀片燕尾滑槽上；
所述工作台能够进行高度调节，将工作面调节到与焊接面同一水平面处，压紧单元在焊接过程中对刀片施加压力，上料台推进单元将焊片上料单元和PDC刀片上料单元推送到工作工位，焊片上料单元通过吸盘将焊片运送到焊接工位，PDC刀片上料单元将粘附焊剂的PDC刀片送至焊接工位，实现焊片和刀片的全自动上料。
压紧气缸的活塞杆与水冷压头之间设置有弹簧导杆，并通过弹簧导杆推动水冷压头向下压，弹簧导杆上的弹簧能够防止压力过大造成损害。
在本发明中，工作台用于调节整个工作面的高度，压紧单元在焊接过程中提供一定的压紧力，上料台推进单元在上料时将焊片上料单元和PDC刀片上料单元推送到工作工位，焊片上料单元通过吸盘式机械手上料，PDC刀片上料单元的PDC刀片以推杆式上料，焊剂以膏状物的形式上料。本发明结构简单、操作方便能够实现焊片和PDC刀片的全自动上料，能够提高焊接质量及焊接效率，实现锚杆钻头的自动化、规模化生产。
附图说明
图1为本发明提供的用于PDC锚杆钻头的自动焊接工作台的整体结构示意图；
图2为压紧单元的结构示意图；
图3为上料台的俯视结构图；
图4为PDC刀片上料单元的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做详细具体的说明，但是本发明的保护范围并不局限于以下实施例。
本实施例所提供的用于PDC锚杆钻头的自动焊接工作台的整体结构如图1所示，至少包括工作台1、压紧单元2、上料台推进单元3、焊片上料单元4以及PDC刀片上料单元5，其中压紧单元2和上料台推进单元3安装于工作台1的上方，焊片上料单元4以及PDC刀片上料单元5安装于上料台推进单元3的上方。
所述的工作台包括导轨支撑板34、竖直固定板33以及调节螺栓49，其中竖直固定板33通过调节螺栓49安装在焊接机机柜上，导轨支撑板34固定在竖直固定板上，并通过调节螺栓调节工作台的高度，使上料工作面与焊接工作面齐平。
所述的压紧单元的结构如图2所示，包括压紧架27、压紧气缸32、弹簧导杆30、水冷压头导向套31、水冷压头28和水冷封头29，压紧架27呈倒L型，其安装在导轨支撑板上，压紧气缸32和水冷压头导向套31通过螺栓固定于压紧架27上，而压紧架27安装在所述导轨支撑板34上，水冷压头28安装在水冷压头导向套31中，而水冷封头29则安装在水冷压头28中，所述水冷压头28为中空，上面接有水管，通过流动水冷却压头。压紧气缸32活塞杆通过弹簧导杆30，推动水冷压头28向下压，而弹簧导杆30上的弹簧使压头保持一定的压紧力，防止了压力过大对钻头或其他装置造成的损害。
所述的上料台推进单元3包括步进电机36、电机固定座35、丝杆导轨37以及料斗支撑板47，步进电机36通过电机固定座35安装在导轨支撑板34上，而丝杆导轨37也固定在导轨支撑板34上面，料斗支撑板47连接在丝杆导轨37滑块上。步进电机36的输出轴与丝杆相连，通过导轨将步进电机36的转动角度精确地转换为导轨滑块的直线位移，推动整个上料工作台进给运动，精确性高。
焊片上料单元4的结构如图1和图3所示，包括水平行程气缸41、竖直行程气缸44、焊片气缸支架42、焊片燕尾滑槽40、焊片上滑槽43、吸盘固定块50、吸盘弯头51、吸盘52、焊片筒54，所述水平行程气缸41和竖直行程气缸44通过焊片气缸支架42固定在所述料斗支撑板47上，水平行程气缸41活塞杆与焊片上滑槽43相连，而吸盘固定块50连接在竖直行程气缸44活塞杆上，吸盘52通过吸盘弯头51安装在吸盘固定块50上，焊片筒54位于吸盘52初始行程的正下方。在初始位置时，首先竖直行程气缸44活塞杆向下伸出和退回，通过吸盘固定块50控制吸盘52吸取焊片，然后水平行程气缸41活塞杆伸出，通过燕尾滑槽将吸盘52送到焊接工位，吸盘52松开后，随着水平行程气缸41活塞杆的退回而回到初始位置，动作迅速。
PDC刀片上料单元5的结构如图1、图3和图4所示，包括刀片气缸39、气缸支架38、刀片推杆53、刀片筒45、刀片燕尾滑槽57、焊剂槽56、刀片推槽板55等，刀片气缸39安装在气缸支架38上，其活塞杆与刀片推杆53连接，气缸支架38为组焊件，刀片筒45通过燕尾槽安装在刀片推槽板55上，刀片推槽板55上开有推杆槽，并且推杆槽上开有下凹的焊剂出口，焊剂槽56通过燕尾槽连接在刀片燕尾滑槽57上。刀片气缸39利用刀片推杆53将刀片筒45中的PDC刀片沿焊剂槽推出，并经过焊剂槽出口，在刀片沾附焊剂后送至焊接工位，可同时完成了刀片和焊剂的上料工作。
本发明所提供的用于PDC锚杆钻头的自动焊接工作台的工作方式如下：工作台可进行高度调节，将工作面调节到与焊接面同一水平面处，压紧单元在焊接过程中对刀片施加一定的压力，以保证焊接质量，上料台推进单元将焊片上料单元和PDC刀片上料单元推送到工作工位，焊片上料单元通过吸盘式机械手将焊片运送到焊接工位，PDC刀片上料单元将粘附焊剂的金刚石复合刀片送至焊接工位，同时保持一定的位置精度，以达到焊接要求，如此能够实现焊片和刀片的全自动上料，并提高焊接质量及焊接效率，实现锚杆钻头的自动化、规模化生产。

Claims (2)

1.一种用于PDC锚杆钻头的自动焊接工作台，其特征在于：至少包括工作台、压紧单元、上料台推进单元、焊片上料单元以及PDC刀片上料单元，其中压紧单元和上料台推进单元安装于工作台的上方，焊片上料单元以及PDC刀片上料单元安装于上料台推进单元的上方；
所述的工作台包括导轨支撑板、竖直固定板以及调节螺栓，其中竖直固定板通过调节螺栓安装在焊接机机柜上，导轨支撑板固定在竖直固定板上，并通过调节螺栓调节工作台的高度，使上料工作面与焊接工作面齐平；
所述的压紧单元包括压紧架、压紧气缸、弹簧导杆、水冷压头导向套、水冷压头和水冷封头，压紧架呈倒L型，其安装在导轨支撑板上，压紧气缸和水冷压头导向套通过螺栓固定于压紧架上，水冷压头安装在水冷压头导向套中，水冷封头安装在水冷压头中，所述水冷压头为中空状，其上部接有水管，通过流动水冷却压头，压紧气缸的活塞杆推动水冷压头向下压；
所述的上料台推进单元包括步进电机、电机固定座、丝杆导轨、料斗支撑板，步进电机通过电机固定座安装在导轨支撑板上，丝杆导轨也固定在导轨支撑板上，料斗支撑板连接在丝杆导轨滑块上，步进电机的输出轴与丝杆相连，通过导轨将步进电机的转动角度转换为导轨滑块的直线位移，推动整个上料工作台进给运动；
所述的焊片上料单元包括水平行程气缸、竖直行程气缸、焊片气缸支架、焊片燕尾滑槽、焊片上滑槽、吸盘固定块、吸盘弯头、吸盘以及焊片筒，所述水平行程气缸和竖直行程气缸通过焊片气缸支架固定在所述料斗支撑板上，水平行程气缸的活塞杆与焊片上滑槽相连，吸盘固定块连接在竖直行程气缸的活塞杆上，吸盘通过吸盘弯头安装在吸盘固定块上，焊片筒位于吸盘初始行程的正下方；
所述的PDC刀片上料单元包括刀片气缸、气缸支架、刀片推杆、刀片筒、刀片燕尾滑槽、焊剂槽以及刀片推槽板，刀片气缸安装在气缸支架上，刀片气缸的活塞杆与刀片推杆连接，气缸支架为组焊件，刀片筒通过燕尾槽安装在刀片推槽板上，刀片推槽板上开有推杆槽，并且推杆槽上开有下凹的焊剂出口，焊剂槽通过燕尾槽连接在刀片燕尾滑槽上；
所述工作台能够进行高度调节，将上料工作面调节到与焊接工作面同一水平面处，压紧单元在焊接过程中对刀片施加压力，上料台推进单元将焊片上料单元和PDC刀片上料单元推送到工作工位，焊片上料单元通过吸盘将焊片运送到焊接工位，PDC刀片上料单元将粘附焊剂的PDC刀片送至焊接工位，实现焊片和刀片的全自动上料。
2.根据权利要求1所述的用于PDC锚杆钻头的自动焊接工作台，其特征在于：压紧气缸的活塞杆与水冷压头之间设置有弹簧导杆，并通过弹簧导杆推动水冷压头向下压，弹簧导杆上的弹簧能够防止压力过大造成损害。
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