CN105665953B - 组合把持式电极壳自动焊接装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合把持式电极壳自动焊接装置，包括：焊接小车(1)，用于承载电极壳组片(6)，焊接小车(1)可相对于缝焊机(3)移动，电极壳组片(6)可在焊接小车(1)上转动；点焊机(2)，用于点焊固定焊接小车(1)上的电极壳组片(6)；缝焊机(3)，用于完成焊接小车(1)上的电极壳组片(6)之间的直条焊缝的焊接；控制系统(4)，用于控制焊接小车(1)上的电极壳组片(6)的转动、焊接小车(1)的行进、以及焊接小车(1)的行进速度与缝焊机(3)的焊接速度的匹配。本发明还公开了一种组合把持式电极壳自动焊接方法。本发明中缝焊过程实现了自动化，有效的提高了产品质量，降低了工人的劳动强度。

Description

组合把持式电极壳自动焊接装置及方法

技术领域

本发明涉及一种用于组合把持式电极壳焊接的焊接装置及方法，尤其涉及一种能完成电极壳自动缝焊的焊接装置及方法。

背景技术

电极壳是矿热炉自焙电极使用的钢套，其作用是用以增加电极的强度和导电性，电极安装在电极壳把持器内，通过电极夹紧装置延伸到矿热炉中反应区。电极壳的完好与否直接关系到生产能否安全、连续、稳定运行，是生产过程中必不可缺的保障因素。

电极壳为生产消耗件，需大量制作。其中，组合把持式电极壳是由若干薄钢板经压制成型和拼装焊接而成的的钢套，内有铁翅和拉筋，有多条直线焊缝，焊接工作量很大。

目前，国内外矿热炉逐步大型化，组合把持式电极应用越来越多，国内电极壳的焊接均采用传统的焊接系统，即焊接运行小车人工操作，小车的运行和焊接工装及工件的旋转均由人工驱动。

传统的组合把持式电极壳焊接方法存在以下几个缺点：

1)在缝焊过程中，焊接工人手推焊接小车无法保证小车进给速度与缝焊机焊接速度相匹配，故焊接质量不高。

2)小车进给速度与缝焊机焊接速度不匹配，致使小车在运行过程中，长期受力不均，引起小车轨道变形，无法保证正常生产。

3)小车的运行及工件的旋转靠人工驱动，工人劳动强度大，焊接效率低下。

4)焊接产生的烟尘没有收集处理，影响环境及工人身心健康。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现缝焊过程自动化的组合把持式电极壳自动焊接装置及方法。

为实现上述目的，本发明的一种组合把持式电极壳自动焊接装置及方法的具体技术方案为：

一种组合把持式电极壳自动焊接装置，包括：焊接小车，用于承载电极壳组片，焊接小车可相对于缝焊机移动，电极壳组片可在焊接小车上转动；点焊机，用于点焊固定焊接小车上的电极壳组片；缝焊机，用于完成焊接小车上的电极壳组片之间的直条焊缝的焊接；控制系统，用于控制焊接小车上的电极壳组片的转动、焊接小车的行进、以及焊接小车的行进速度与缝焊机的焊接速度的匹配。

一种组合把持式电极壳自动焊接方法，包含以下步骤：将电极壳组片拼装在焊接小车的电极壳工装上；使用点焊机对电极壳工装上的相邻电极壳组片进行点焊固定；由行走电机驱动焊接小车朝向缝焊机运行，并使用缝焊机对电极壳工装上的相邻电极壳组片进行焊接，焊接小车的行进速度与缝焊机的焊接速度保持一致；焊接过程中，使烟尘收集净化装置处于工作状态，以将焊接产生的烟尘进行收集处理。

本发明的组合把持式电极壳自动焊接装置及方法的优点在于：

1)本发明中将点焊机、缝焊机、焊接小车，焊接工装台架集成为一个焊接系统，该焊接系统能够完成电极壳的拼装、焊接等电极壳制作工序。

2)本发明中的电极壳焊接运行小车为电机驱动，带动焊接工装台架及电极壳的运行，并与缝焊机联动，保证焊接过程中小车进给速度与缝焊机的焊接速度相一致，缝焊过程实现自动化。

3)本发明中可实现两道焊缝之间的自动衔接，每焊完一道焊缝后，焊接工装自动旋转一定角度，使下一道电极壳焊缝与缝焊机对中。

4)本发明中整个缝焊过程实现了全自动化，有效的提高了产品质量，降低了工人的劳动强度。

附图说明

图1为本发明的组合把持式电极壳自动焊接装置的结构示意图；

图2为本发明中的焊接小车的主视图；

图3为本发明中的焊接小车的侧视图；

图4为本发明中的焊接小车的俯视图。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种组合把持式电极壳自动焊接装置及方法做进一步详细的描述。

如图1至图4所示，本发明的组合把持式电极壳自动焊接装置包括焊接小车1、点焊机2、缝焊机3、控制系统4和烟尘收集净化装置5，其中，焊接小车1用于承载电极壳组片6，焊接小车1可相对于缝焊机3移动，电极壳组片6可在焊接小车1上转动；点焊机2用于点焊固定焊接小车1上的电极壳组片6；缝焊机3用于完成焊接小车1上的电极壳组片6之间的直条焊缝的焊接；控制系统4用于控制焊接小车1上的电极壳组片6的转动、焊接小车1的行进、以及焊接小车1的行进速度与缝焊机3的焊接速度的匹配；烟尘收集净化装置5用于收集、处理电极壳组片6焊接过程中产生的烟尘。

进一步，焊接小车1包括焊接台架7和移动小车8，焊接台架7固定设置在移动小车8上，移动小车8可带动焊接台架7移动，焊接台架7上设置有电极壳组片6，电极壳组片6可在焊接台架7上转动。其中，焊接台架7包括用于承载电极壳组片6的电极壳工装9，电极壳工装9的两端分别设置有短轴10，电极壳工装9一端的短轴10上设置有链轮11，链轮11通过链条12与旋转电机13相连，旋转电机13可通过链条12、链轮11、短轴10带动电极壳工装9上的电极壳组片6转动。此外，电极壳工装9上与设置有链轮11的短轴10相对的另一短轴10与气缸14相连，气缸14可通过短轴10推动电极壳工装9移动，以将焊接完成的电极壳从电极壳工装9上取下。

具体来说，如图2至图4所示，本实施例中，焊接台架7包括一台气缸14(优选型号为JB-160X550-f)、两个气缸支架15、两个短轴10、两个轴架16、两个台架17、两个工装组件18、一台旋转电机13(优选型号为DLk04R01-4-YPG80M2-4-E)、链轮11和链条12。其中，两个工装组件18分别焊接在两个短轴10上，短轴10分别与两个轴架16配合连接，轴架16焊接在台架17上并由下面的移动小车8支撑；气缸14由气缸支架15支撑固定在台架17上，并与一侧的短轴10相连接，可推动短轴10带动工装组件18前进或后退，从而将焊接完的电极壳从台架17上拆卸下来；另一侧的短轴10上设置有链轮11，链轮11通过链条12与旋转电机13连接，当缝焊机3完成一条弧板焊缝的焊接时，旋转电机13通过链条12、链轮11旋转工装组件18及电极壳组片6旋转，使得缝焊机3对准另一条弧板焊缝进行焊接。

进一步，移动小车8包括车体19，车体19的底部设置有车轮20和车轴21，车轴21上设置有链轮11，链轮11通过链条12与行走电机22相连，行走电机22可通过链条12、链轮11、车轴21、车轮20、车体19带动焊接台架177上的电极壳组片6相对于缝焊机3移动。

具体来说，如图2至图4所示，本实施例中，移动小车8包括一台行走电机22、链轮11、链条12、车轴21、车轮20和车体19。其中，焊接台架177固定在车体19上，车轴21上设置有链轮11，链轮11通过链条12由固定在车体19上的行走电机22驱动，车轮20旋转，通过控制系统4控制，使得车体19以缝焊机3相同的焊接速度前行，能使缝焊机3均匀地对电极壳的一条弧板焊缝进行焊接。

进一步，烟尘收集净化装置包括双臂焊接烟尘净化器、点焊机烟尘收集罩和缝焊机烟尘收集罩，点焊机烟尘收集罩设置在点焊机上，可随点焊机一起移动，缝焊机烟尘收集罩设置在缝焊机中的电极轮的上方，点焊机烟尘收集罩和缝焊机烟尘收集罩分别与双臂焊接烟尘净化器的两个吸气管相连，收集后的烟尘通过双臂焊接烟尘净化器净化后排放。

进一步，控制系统主要包括行走电机以及旋转电机的控制。其中，电机行走过程中，通过两个限位开关确定行走行程，焊接运行过程中，可以通过与焊机动作连锁按钮，可以实现与焊机动作连锁，通过焊机反馈的焊接速度(0-20mA信号)来控制电极壳移动速度，来保证焊接的同步进行。而旋转电机13通过单圈绝对值编码器来确定旋转角度位置。

具体来说，控制系统优选采用西门子200系列PLC进行控制，CPU优选采用CPU226CN，该处理器模块集成了24个数字量输出以及16个数字量输入点，其中13个数字量输入点连接至单圈绝对值编码器格雷码并行输出端口，用来确定旋转电机13的旋转角度，在旋转过程中，旋转到下一个焊缝角度，自动停止旋转，PLC输入输出系统包含一个16位数字量输入模块，1个4通道模拟量输入模块以及2个双通道模拟量输出模块。

此外，控制系统的电气柜正面柜门上设有两个数显表，用来显示电极壳行走速度以及旋转角速度，还可设有指示灯用来指示每台电机运行电源正常信号以及变频器故障信号。同时，通过柜门上面的十字轨迹主令控制器来控制两台电机的动作，控制器摇杆向上代表控制电极壳向上旋转，摇杆向下代表电极壳向下旋转，摇杆向右代表电极壳行走电机向前运行，摇杆向左代表行走电机向后运行，其中，每个方向均有3档分级，通过不同触点将信号反馈至PLC数字量输入端，通过编程实现两台电机不同方向的3档速度运行。

如图1至图4所示，本发明的组合把持式电极壳自动焊接方法为：

首先，将压制成型的电极壳组片6由工人拼装在焊接小车1的电极壳工装9上，并用夹具固定成型。

其次，使用点焊机2将某一道处于水平位置的焊缝上点焊固定，其中，点焊间距优选为300-400mm。

接着，焊接小车1的电极壳工装9旋转一定角度，使下一条焊缝处于水平位置，使用点焊机2点焊固定该条焊缝，如此往复，完成每一条焊缝的点焊固定。

然后，点焊完成后，启动自动缝焊程序，由电机驱动的焊接小车1带动焊接台架7及电极壳组片6的运行，并与缝焊机3联动，完成一条焊缝的焊接。其中，焊接过程实现自动化，保证焊接过程中，焊接小车1的进给速度与缝焊机3的焊接速度相一致。

接着，焊接小车1快速后退到初始位置，焊接小车1的电极壳工装9自动旋转一定角度，使下一道电极壳组片6的焊缝与缝焊机3对中，焊接小车1继续带动焊接台架7及电极壳的运行，并与缝焊机3联动，完成下一道焊缝的焊接。

最后，重复上述步骤，完成每一条焊缝的焊接。其中，在整个焊接过程中，烟尘收集净化装置5处于工作状态，将焊接产生的烟尘通过设置在焊机上的收集罩收集处理。

本发明的组合把持式电极壳自动焊接装置及方法中的电极壳焊接运行小车为电机驱动，带动焊接工装台架及电极壳的运行，并与缝焊机联动，保证焊接过程中小车进给速度与缝焊机的焊接速度相一致，缝焊过程实现自动化，有效的提高了产品质量，降低了工人的劳动强度。

以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (7)

1.一种组合把持式电极壳自动焊接装置，其特征在于，包括：

焊接小车(1)，用于承载电极壳组片(6)，焊接小车(1)可相对于缝焊机(3)移动，电极壳组片(6)可在焊接小车(1)上转动；

点焊机(2)，用于点焊固定焊接小车(1)上的电极壳组片(6)；

缝焊机(3)，用于完成焊接小车(1)上的电极壳组片(6)之间的直条焊缝的焊接；

控制系统(4)，用于控制焊接小车(1)上的电极壳组片(6)的转动、焊接小车(1)的行进、以及焊接小车(1)的行进速度与缝焊机(3)的焊接速度的匹配；

其中，焊接小车(1)包括焊接台架(7)和移动小车(8)，焊接台架(7)固定设置在移动小车(8)上，移动小车(8)可带动焊接台架(7)移动，焊接台架(7)上设置有电极壳组片(6)，电极壳组片(6)可在焊接台架(7)上转动；焊接台架(7)包括用于承载电极壳组片(6)的电极壳工装(9)，电极壳工装(9)的两端分别设置有短轴(10)，电极壳工装(9)一端的短轴(10)上设置有链轮(11)，链轮(11)通过链条(12)与旋转电机(13)相连，旋转电机(13)可通过链条(12)、链轮(11)、短轴(10)带动电极壳工装(9)上的电极壳组片(6)转动。

2.根据权利要求1所述的组合把持式电极壳自动焊接装置，其特征在于，电极壳工装(9)上与设置有链轮(11)的短轴(10)相对的另一短轴(10)与气缸(14)相连，气缸(14)可通过短轴(10)推动电极壳工装(9)移动，以将焊接完成的电极壳从电极壳工装(9)上取下。

3.根据权利要求1所述的组合把持式电极壳自动焊接装置，其特征在于，移动小车(8)包括车体(19)，车体(19)的底部设置有车轮(20)和车轴(21)，车轴(21)上设置有链轮(11)，链轮(11)通过链条(12)与行走电机(22)相连，行走电机(22)可通过链条(12)、链轮(11)、车轴(21)、车轮(20)、车体(19)带动焊接台架(7)上的电极壳组片(6)相对于缝焊机(3)移动。

4.根据权利要求1所述的组合把持式电极壳自动焊接装置，其特征在于，还包括烟尘收集净化装置(5)，用于收集、处理电极壳组片焊接过程中产生的烟尘。

5.根据权利要求4所述的组合把持式电极壳自动焊接装置，其特征在于，烟尘收集净化装置(5)包括双臂焊接烟尘净化器、点焊机烟尘收集罩和缝焊机烟尘收集罩，点焊机烟尘收集罩设置在点焊机(2)上，缝焊机烟尘收集罩设置在缝焊机(3)上方，点焊机烟尘收集罩和缝焊机烟尘收集罩分别与双臂焊接烟尘净化器的两个吸气管相连。

6.一种组合把持式电极壳自动焊接方法，其特征在于，包含以下步骤：

将电极壳组片(6)拼装在焊接小车(1)的电极壳工装(9)上；

使用点焊机(2)对电极壳工装(9)上的相邻电极壳组片(6)进行点焊固定；

由行走电机(22)驱动焊接小车(1)朝向缝焊机(3)运行，并使用缝焊机(3)对电极壳工装(9)上的相邻电极壳组片(6)进行焊接，焊接小车(1)的行进速度与缝焊机(3)的焊接速度保持一致；

焊接过程中，使烟尘收集净化装置(5)处于工作状态，以将焊接产生的烟尘进行收集处理；

其中，使用缝焊机(3)对电极壳工装(9)上的一组相邻电极壳组片(6)完成直条焊缝的焊接后，由行走电机(22)驱动焊接小车(1)后退到初始位置，由旋转电机(13)驱动电极壳工装(9)旋转，使下一组相邻电极壳组片(6)处于焊接位置，由行走电机(22)驱动焊接小车(1)朝向缝焊机(3)运行，使用缝焊机(3)对该相邻电极壳组片(6)进行焊接。

7.根据权利要求6所述的组合把持式电极壳自动焊接方法，其特征在于，使用点焊机(2)对电极壳工装(9)上的一组相邻电极壳组片(6)完成点焊固定后，由旋转电机(13)驱动电极壳工装(9)旋转，使下一组相邻电极壳组片(6)处于焊接位置，使用点焊机(2)点焊固定该相邻电极壳组片(6)。