CN105234530B - 一种埋弧焊辅助送丝工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种埋弧焊辅助送丝工艺及装置，从焊丝盘引出的焊丝进入辅助送丝装置，在辅助送丝装置内通过压丝轮组调整输送速度后送往送丝机，并保证辅助送丝装置与送丝机之间的焊丝留有一定存量，即两个装置之间焊丝呈弧形状态连续输送；压丝轮组中的上压丝轮可自动补偿并调整压紧力，使焊丝在输送过程中的牵引力保持恒定，并保证焊丝不受损伤。本发明将送丝机和焊丝盘之间通过辅助送丝装置柔性连接，并可自动调整送丝速度，有效提高送丝的精度和稳定性；送丝机和焊丝盘摆放位置更加灵活，焊丝盘可增加焊丝卷重，减少焊丝更换次数，提高效率；送丝机压轮压力减少，可避免对焊丝的损伤。

Description

一种埋弧焊辅助送丝工艺及装置

技术领域

本发明涉及埋弧焊焊丝连续输送系统，尤其涉及一种埋弧焊辅助送丝工艺及装置。

背景技术

目前，螺旋焊管制造工艺广泛采用埋弧自动焊方式，为提高焊缝质量和生产效率，普遍采用內焊、外焊多丝焊接工艺。每根焊丝的焊丝输送系统一般由焊丝盘和送丝机组成，其工艺发展趋势是：1)为减少更换焊丝次数，每卷焊丝重量越来越大，甚至达到400Kg以上；2)在多丝埋弧焊工艺中，要同时摆放2-6台送丝机，对于钢管內侧焊接，空间十分狭小，因此单台送丝机不能太大；3)焊丝盘和送丝机间安装距离越来越远，如“预精焊机组”。这些新趋势，使现有送丝工艺系统无法满足要求。

现有焊丝送丝工艺系统存在下述问题：1)送丝机设计是快速响应系统，需要快速调节送丝速度，应使焊接工艺保持稳定并符合规范要求，大的焊丝卷重不利于快速调节；2)送丝机和焊丝盘距离远，中间焊丝时而绷紧、时而松弛，焊丝盘几乎处于间歇运转状态，运行状态不稳定；3)为提高送丝机驱动力，避免焊丝打滑，习惯上加大送丝牙轮压力，造成焊丝表面形成较深的牙印，牙印造成焊嘴磨损加剧；刻痕造成焊丝表面镀层脱落，堵塞焊嘴；牙印形成，使焊丝和导电嘴接触面积大大减少，电阻增加，降低导电性，形成火花；4)送丝机和焊嘴系统安装不是完全刚性，焊丝对送丝机枪嘴系统拉力周期性变化，使焊嘴位置不稳定，高度变化影响焊接规范，水平变化影响焊道成型。

发明内容

本发明提供了一种埋弧焊辅助送丝工艺及装置,送丝机和焊丝盘之间通过辅助送丝装置柔性连接，并可自动调整送丝速度，有效提高送丝的精度和稳定性；送丝机和焊丝盘摆放位置更加灵活，焊丝盘可增加焊丝卷重，减少焊丝更换次数，提高效率；送丝机压轮压力减少，可避免对焊丝的损伤。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种埋弧焊辅助送丝工艺，包括如下步骤：

1)从焊丝盘引出的焊丝进入辅助送丝装置，在辅助送丝装置内通过压丝轮组调整输送速度后送往送丝机，并保证辅助送丝装置与送丝机之间的焊丝留有一定存量，即两个装置之间焊丝呈弧形状态连续输送；

2)辅助送丝装置在焊丝输出方向的一端设有摆臂，焊丝从摆臂前端的孔中穿出后去往送丝机；摆臂的后端设有角度传感器，将焊丝输送时带动摆臂摆动产生的角度变化值转化为数字信号传递给伺服控制器；

3)伺服控制器经过PI计算，驱动交流伺服电机并自动调整压丝轮组的输送速度；

4)压丝轮组中的上压丝轮可自动补偿并调整压紧力，使焊丝在输送过程中的牵引力保持恒定，并保证焊丝不受损伤。

用于实现一种埋弧焊辅助送丝工艺的装置，设置在焊丝盘和送丝机之间；包括驱动装置、压丝轮组和控制系统，压丝轮组由上压丝轮和下压丝轮组成，可在驱动装置带动下做相对转动，并夹带焊丝向焊丝输出端移动；控制系统由摆臂、角度传感器、伺服控制器组成，摆臂通过角度传感器固定在焊丝输出端，其伸出端设孔供焊丝穿过，角度传感器信号输出端通过伺服控制器连接驱动装置中的交流伺服电机；上部压丝轮还设有压力调整装置。

所述驱动装置由交流伺服电机、一级传动齿轮和两级传动链轮组成，交流伺服电机通过主动齿轮同时带动上、下侧2个被动齿轮转动，且两个被动齿轮相互啮合传动；与被动齿轮同轴的一级传动主动链轮分别带动同侧的一级传动被动链轮转动，并通过与一级传动被动链轮同轴的二级传动主动链轮分别带动同侧的二级传动被动链轮转动；一级传动齿轮和两级传动链轮均安装在传动箱内，且两级被动传动链轮所在的传动轴一端均伸出传动箱外，其中上、下侧一级传动被动链轮的传动轴轴伸端分别设有上压丝轮一和下压丝轮一，上、下侧二级传动被动链轮的传动轴轴伸端分别设有上压丝轮二和下压丝轮二。

所述压丝轮组由上压丝轮一、下压丝轮一、上压丝轮二和下压丝轮二组成，其中下压丝轮一和下压丝轮二所在的传动轴两端通过轴承固定在传动箱两侧箱体上；上压丝轮一和上压丝轮二所在的传动轴可在压力调整装置调节下在传动箱内上下浮动；压力调整装置由活动滑块、弹簧和调整螺丝组成，活动滑块设置在2个上压丝轮对应位置的传动箱内，并可沿箱体上对应滑道上下滑动；上压丝轮一和上压丝轮二所在的传动轴两端分别通过轴承固定在活动滑块上并可随之移动；活动滑块上部的箱体上设有调整螺丝，调整螺丝伸入活动滑动上对应的盲孔中并压紧在弹簧上，通过调整螺丝可调整对上压丝轮的压紧力。

所述上压丝轮一、下压丝轮一、上压丝轮二和下压丝轮二沿周向均设有与焊丝直径相适应的圆弧形沟槽。

所述摆臂通过角度传感器固定在传动箱焊丝输出端一侧箱体上，与压丝轮组同侧设置，其初始位置平行于焊丝输送方向。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)送丝机和焊丝盘不直接相连，而是通过辅助送丝装置柔性连接，有利于发挥各自优势；送丝速度可自动调整，有效提高送丝的精度和稳定性；

2)焊丝盘上的焊丝卷重可以成倍增加，减少焊丝更换次数，提高效率；焊丝盘外还可做防护室，提高安全性能；

3)送丝机和焊丝盘间距可以加大，摆放位置更加灵活，有利于多丝焊接；

4)焊丝盘出丝拉力不由送丝机提供，送丝压轮压力大大减小，可减少焊丝压痕，增强焊丝导电性，并有利于延长焊嘴、牙轮寿命；

5)由于送丝稳定，可使焊接质量、稳定性大幅提高；

6)可自动完成送丝工作，无需人工调节，自动化程度高。

附图说明

图1是本发明所述装置的应用状态示意图。

图2是本发明所述装置的主视图。

图3是图2中的A-A剖视图。

图4是图2中的B-B剖视图。

图5是图2中的C-C剖视图。

图6是本发明所述控制系统的结构示意图。

图7a是本发明所述活动滑块的主视图。

图7b是本发明所述活动滑块的侧视图。

图7c是图7a中的M-M剖视图。

图中：1.焊丝盘 2.焊丝 3.上压丝轮一 4.下压丝轮一 5.调整螺丝 6.上压丝轮二 7.下压丝轮二 8.传动箱 9.角度传感器 10.摆臂 11.交流伺服电机 12.主动齿轮 13.被动齿轮 14.一级传动主动链轮 15.一级传动被动链轮 16.二级传动主动链轮 17.二级传动被动链轮 18.活动滑块 19.滑道 20.弹簧

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

见图1，是本发明所述装置的应用状态示意图。本发明一种埋弧焊辅助送丝工艺，包括如下步骤：

1)从焊丝盘1引出的焊丝2进入辅助送丝装置，在辅助送丝装置内通过压丝轮组调整输送速度后送往送丝机，并保证辅助送丝装置与送丝机之间的焊丝留有一定存量，即两个装置之间焊丝2呈弧形状态连续输送；

2)辅助送丝装置在焊丝2输出方向的一端设有摆臂10，焊丝2从摆臂10前端的孔中穿出后去往送丝机；摆臂10的后端设有角度传感器9，将焊丝2输送时带动摆臂10摆动产生的角度变化值转化为数字信号传递给伺服控制器；

3)伺服控制器经过PI计算，驱动交流伺服电机11并自动调整压丝轮组的输送速度；

4)压丝轮组中的上压丝轮3、6可自动补偿并调整压紧力，使焊丝2在输送过程中的牵引力保持恒定，并保证焊丝2不受损伤。

如图2-图5所示，用于实现一种埋弧焊辅助送丝工艺的装置，设置在焊丝盘1和送丝机之间；包括驱动装置、压丝轮组和控制系统，压丝轮组由上压丝轮3、6和下压丝轮4、7组成，可在驱动装置带动下做相对转动，并夹带焊丝2向焊丝输出端移动；控制系统由摆臂10、角度传感器9、伺服控制器组成，摆臂10通过角度传感器9固定在焊丝2输出端，其伸出端设孔供焊丝2穿过，角度传感器9信号输出端通过伺服控制器连接驱动装置中的交流伺服电机11；上部压丝轮3、6还设有压力调整装置。

所述驱动装置由交流伺服电机11、一级传动齿轮和两级传动链轮组成，交流伺服电机11通过主动齿轮12同时带动上、下侧2个被动齿轮13转动，且两个被动齿轮13相互啮合传动；与被动齿轮13同轴的一级传动主动链轮14分别带动同侧的一级传动被动链轮15转动，并通过与一级传动被动链轮15同轴的二级传动主动链轮16分别带动同侧的二级传动被动链轮17转动；一级传动齿轮和两级传动链轮均安装在传动箱8内，且两级被动传动链轮所在的传动轴一端均伸出传动箱8外，其中上、下侧一级传动被动链轮15的传动轴轴伸端分别设有上压丝轮一3和下压丝轮一4，上、下侧二级传动被动链轮17的传动轴轴伸端分别设有上压丝轮二4和下压丝轮二7。

所述压丝轮组由上压丝轮一3、下压丝轮一4、上压丝轮二6和下压丝轮二7组成，其中下压丝轮一4和下压丝轮二7所在的传动轴两端通过轴承固定在传动箱8两侧箱体上；上压丝轮一3和上压丝轮二6所在的传动轴可在压力调整装置调节下在传动箱8内上下浮动；压力调整装置由活动滑块18、弹簧20和调整螺丝5组成，活动滑块18设置在2个上压丝轮3、6对应位置的传动箱8内，并可沿箱体上对应滑道19上下滑动；上压丝轮一3和上压丝轮二6所在的传动轴两端分别通过轴承固定在活动滑块18上并可随之移动；活动滑块18上部的箱体上设有调整螺丝5，调整螺丝5伸入活动滑动18上对应的盲孔中并压紧在弹簧20上，通过调整螺丝5可调整对上压丝轮3、6的压紧力。

所述上压丝轮一3、下压丝轮一4、上压丝轮二6和下压丝轮二7沿周向均设有与焊丝2直径相适应的圆弧形沟槽。

所述摆臂10通过角度传感器9固定在传动箱8焊丝输出端一侧箱体上，与压丝轮组同侧设置，其初始位置平行于焊丝2输送方向。

本发明所述辅助送丝工艺的原理是在送送机和焊丝盘1之间增加一个焊丝牵引系统，即本发明所述的埋弧焊辅助送丝装置，埋弧焊辅助送丝装置和送丝机之间的焊丝形成弧形输送，其输送段的焊丝2存有一定长度的余量，俗称“活套”，通过摆臂10检测焊丝2弧形大小，再通过角度传感器9发送信号到控制系统控制送丝速度。“活套”的作用是解除送丝机和焊丝盘1之间的耦合关系，使之成为2个独立系统，便于各自控制。埋弧焊辅助送丝装置采用交流伺服电机11驱动，功率较大，保证系统快速响应，各压丝轮均采用带沟槽的光轮驱动，配有压力调整装置，避免损伤焊丝。

主动齿轮12和2个被动齿轮13中的上部被动齿轮啮合传动，上部被动齿轮与下部被动齿轮啮合传动，共同组成了一级传动齿轮，且2个被动齿轮13转速相等，转动方向相反。2个被动齿轮13分别带动一组两级传动链轮传动，两级传动链轮由一级传动主动链轮14、一级传动被动链轮15、二级传动主动链轮16、二级传动被动链轮17通过链条传动共同组成，且位于上部的各传动链轮的转向与上部被动齿轮转向相同，位于下部的各传动链轮的转向与下部被动齿轮的转向相同。因此，设置在传动箱8外的2个上压丝轮3、6和2个下压丝轮4、7的转速相等、转向相反，且其相对转动方向与送丝方向一致。

如图7a-7c所示，是本发明所述活动滑块18的结构示意图，活动滑块18为整体式结构，两侧面设有供两级被动链轮所在传动轴及轴承穿过的通孔，上部设有放置弹簧20用的盲孔，两端部设有与传动箱8箱体配合的滑轨。

如图6所示，是本发明所述控制系统的结构示意图。本发明所述装置可配备小型电控箱，负责“活套”给定长度的闭环控制，以及手动送退焊丝操作，其操作面板上设有系统开关按钮、系统状态指示灯、手动送退丝按钮，其中系统开关按钮分别是手动、关闭、自动按钮。电控箱内部是伺服控制器，接受角度传感器9反馈的信号，经过PI运算，输出速度信号驱动交流伺服电机11运转，保证摆臂10摆动角度即活套的弧形维持在给定范围内。

Claims (4)

1.一种埋弧焊辅助送丝装置，其特征在于，辅助送丝装置设置在焊丝盘和送丝机之间，包括驱动装置、压丝轮组和控制系统，压丝轮组由上压丝轮和下压丝轮组成，可在驱动装置带动下做相对转动，并夹带焊丝向焊丝输出端移动；控制系统由摆臂、角度传感器、伺服控制器组成，摆臂通过角度传感器固定在焊丝输出端，其伸出端设孔供焊丝穿过，角度传感器信号输出端通过伺服控制器连接驱动装置中的交流伺服电机；上部压丝轮还设有压力调整装置；

所述驱动装置由交流伺服电机、一级传动齿轮和两级传动链轮组成，交流伺服电机通过主动齿轮同时带动上、下侧2个被动齿轮转动，且两个被动齿轮相互啮合传动；与被动齿轮同轴的一级传动主动链轮分别带动同侧的一级传动被动链轮转动，并通过与一级传动被动链轮同轴的二级传动主动链轮分别带动同侧的二级传动被动链轮转动；一级传动齿轮和两级传动链轮均安装在传动箱内，且两级被动传动链轮所在的传动轴一端均伸出传动箱外，其中上、下侧一级传动被动链轮的传动轴轴伸端分别设有上压丝轮一和下压丝轮一，上、下侧二级传动被动链轮的传动轴轴伸端分别设有上压丝轮二和下压丝轮二；

采用所述送丝装置的送丝工艺包括如下步骤：

1)从焊丝盘引出的焊丝进入辅助送丝装置，在辅助送丝装置内通过压丝轮组调整输送速度后送往送丝机，并保证辅助送丝装置与送丝机之间的焊丝留有一定存量，即两个装置之间焊丝呈弧形状态连续输送；

2)辅助送丝装置在焊丝输出方向的一端设有摆臂，焊丝从摆臂前端的孔中穿出后去往送丝机；摆臂的后端设有角度传感器，将焊丝输送时带动摆臂摆动产生的角度变化值转化为数字信号传递给伺服控制器；

3)伺服控制器经过PI计算，驱动交流伺服电机并自动调整压丝轮组的输送速度；

4)压丝轮组中的上压丝轮可自动补偿并调整压紧力，使焊丝在输送过程中的牵引力保持恒定，并保证焊丝不受损伤。

2.根据权利要求1所述的一种埋弧焊辅助送丝装置，其特征在于，所述压丝轮组由上压丝轮一、下压丝轮一、上压丝轮二和下压丝轮二组成，其中下压丝轮一和下压丝轮二所在的传动轴两端通过轴承固定在传动箱两侧箱体上；上压丝轮一和上压丝轮二所在的传动轴可在压力调整装置调节下在传动箱内上下浮动；压力调整装置由活动滑块、弹簧和调整螺丝组成，活动滑块设置在2个上压丝轮对应位置的传动箱内，并可沿箱体上对应滑道上下滑动；上压丝轮一和上压丝轮二所在的传动轴两端分别通过轴承固定在活动滑块上并可随之移动；活动滑块上部的箱体上设有调整螺丝，调整螺丝伸入活动滑块上对应的盲孔中并压紧在弹簧上，通过调整螺丝可调整对上压丝轮的压紧力。

3.根据权利要求2所述的一种埋弧焊辅助送丝装置，其特征在于，所述上压丝轮一、下压丝轮一、上压丝轮二和下压丝轮二沿周向均设有与焊丝直径相适应的圆弧形沟槽。

4.根据权利要求1所述的一种埋弧焊辅助送丝装置，其特征在于，所述摆臂通过角度传感器固定在传动箱焊丝输出端一侧箱体上，与压丝轮组同侧设置，其初始位置平行于焊丝输送方向。