CN106112334A - 一种适用于多种圆柱型零件焊接的多功能自动焊接装置 - Google Patents

一种适用于多种圆柱型零件焊接的多功能自动焊接装置 Download PDF

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谭晓东
秦来超
孔令昊
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/02—Carriages for supporting the welding or cutting element
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

本发明公开了一种适用于多种圆柱型零件焊接的多功能自动焊接装置，包括焊接机构、焊接进给与旋转机构、压紧装置和控制系统，所述的焊接机构包括焊枪、伺服电机C、伺服电机D和齿轮齿条机构；所述的焊接进给与旋转机构包括伺服电机A、伺服电机B、丝杠、螺母、齿轮、导向杆和齿形带；所述的控制系统包括PLC、位置控制模块以及人机界面触摸屏。本发明用四台伺服电机分别控制焊枪接近加工以及远离工件的运动、焊接的进给以及焊枪圆周位置的旋转、两焊枪之间的距离调节，以便完成多种不同直径的圆柱型零件加工。这就意味着本发明能够精确并且快速的定位以完成相应的工作任务，可实现多种不同尺寸的圆柱形零件加工，而且不需要改变装置的结构。

Description

一种适用于多种圆柱型零件焊接的多功能自动焊接装置
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，特别是一种适用于圆柱(圆筒)型零件焊接的自动焊接装置。
背景技术
电动机、压缩机等重要部件已有多年的生产历史。其中，电动机和压缩机的壳体以及电动机定子等均为圆柱型零件，这些圆柱型零件的焊接质量对于电动机和压缩机显得尤为重要。但是，现有的焊接装置只能焊接单一规格的圆柱形零件，由于同一个公司不可能只生产同一规格的产品，这就意味这厂家要为多种产品的多种部件配备多台焊接装置，这就造成了生产成本的提高以及工作效率的下降。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种能降低生产成本并提高工作效率的适用于多种圆柱型零件焊接的多功能自动焊接装置，以解决传统焊接装置的单一性问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种适用于多种圆柱型零件焊接的多功能自动焊接装置，包括焊接机构、焊接进给与旋转机构、压紧装置和控制系统，所述的焊接机构包括焊枪、伺服电机C、伺服电机D、齿轮齿条机构和圆形安装板；所述的焊接进给与旋转机构包括伺服电机A、伺服电机B、丝杠、螺母、齿轮、导向杆和齿形带；所述的控制系统包括PLC、位置控制模块以及人机界面触摸屏；
所述的伺服电机A通过齿轮啮合方式连接到焊接机构的上部，用于带动丝杠通过螺母进行上下运动，驱动焊枪完成接近工件动作和焊接进给动作，并控制焊接速度；
所述的伺服电机B通过齿形带连接焊接机构中部的转盘，通过转盘的转动实现焊枪沿工件的圆周位置做顺时针或逆时针转动；
所述的伺服电机C和伺服电机D分别安装在焊接机构下部的左右两侧，通过齿轮齿条机构驱动两侧的焊枪进行径向移动，控制两侧的焊枪的相对位置；
所述的压紧装置安装在焊接机构的下端，通过液压缸驱动装置驱动，对工件进行压紧及固定。
本发明所述的控制系统的控制方法包括以下步骤：
A、PLC通过人机界面触摸屏进行人工控制，并控制指示灯、接触器、继电器、液压开关阀的输出量，还控制限位开关、压力开关、按钮和旋钮开关的输入量；
B、位置控制模块通过伺服控制器控制伺服电机A、伺服电机B、伺服电机C和伺服电机D的动作。
本发明所述的控制系统具有示教功能。
本发明的工作原理如下：
伺服电机A通过齿轮与齿形带将动力传递给丝杠，然后丝杠转动带动螺母上下运动，进而带动整个焊接装置上下运动完成接近工件以及进给运动。伺服电机B通过齿形带与转盘连接，带动焊接装置旋转。伺服电机C和伺服电机D带动齿轮齿条机构动作，完成焊枪相对距离的调整。
本发明用四台伺服电机分别控制焊枪接近加工以及远离工件的运动、焊接的进给以及焊枪圆周位置的旋转、两焊枪之间的距离调节，以便完成多种不同直径的圆柱型零件加工。这就意味着本发明能够精确并且快速的定位以完成相应的工作任务。
焊枪的接近和远离工件的运动、以及焊枪的进给运动由伺服电机A驱动，并通过控制系统控制，通过齿形带带动丝杠动作，与丝杠配合动作的螺母通过螺钉固定在与焊枪连接的圆形安装板上，通过螺母的上下运动进而带动焊枪的上下运动。
焊枪的圆周旋转动作是指，当焊接件的圆周要求焊接多次，焊枪需要旋转以接近焊缝。焊枪的圆周旋转动作也是由伺服电机B驱动，并通过控制系统控制，通过齿形带直接带动工作台转动，并最终达到动作要求。
两焊枪之间的距离调节是指，当加工不同直径的零件时，本发明可以通过修改伺服电机参数的方式，调节焊接圆柱形零件的圆周直径，以便达到使用多种不同直径的圆柱形零件加工的目的。
本发明还配有压紧装置，当加工一些需要在焊接过程中施加一定作用力的圆柱形零件(例如发电机定子线圈)时，本发明用液压缸驱动压紧装置，对工件进行压紧及固定。
为了解决传统焊接机的加工单一性问题上，本发明采用了示教再现技术。这一功能可以在人机界面触摸屏上实现操作，并通过PLC存储数据。例如加工一个圆柱型多焊缝零件，可以在触摸屏上先进行手动的操作，手动操作的同时PLC同时记录下焊枪运动轨迹，手动操作完成后点击SET键，并输入产品编号。再次加工该零件时，只需输入产品编号就可自动完成工艺。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过伺服电机控制焊枪的上下移动以及进给运动，与传统的用过液压系统配合传感器的焊接装置比较，具有更加灵活的工作方式，可以实现多种不同尺寸的圆柱形零件加工，而且不需要改变装置的结构。
2、传统的焊机系统只能加工单一直径的圆柱形零件，本发明采用两个伺服电机控制焊枪之间的距离，可以对不同直径的圆柱形零件进行加工，大大提高了工作效率。
3、本发明引入了友好的人机界触摸屏，所有的操作执行均可通过人机界面触摸屏实现，并且控制系统中加入了示教再现功能，能够存储多种不同的加工工艺，大大节省了人力，方便使用。
附图说明
图1是本发明的电器原理系统图。
图2是本发明的机械系统原理图。
图3是本发明的人机界面触摸屏的主界面示意图。
图4是本发明的人机界面触摸屏的示教界面示意图。
图中：1.伺服电机A，2.伺服电机B，3.伺服电机C，4.齿轮齿条机构，5.焊枪，6.丝杠，7.齿轮，8.导向杆，9.螺母，10.齿形带，11.伺服电机D，12.压紧装置。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体的实施例来对本发明进行详细阐述。
如图1-2所示，本发明的压紧装置12，通过液压缸驱动对工件进行压紧；焊枪5由伺服电机A1通过丝杠6螺母9装置驱动，分别完成焊枪5接近工件动作和焊接进给动作；焊接进给由伺服电机A1驱动，实现焊接速度的控制；焊接位置由限位开关控制。焊枪5旋转位置的调整由伺服电机B2带动齿形带10、从而带动转盘转动实现焊枪5的位置移动。焊枪5相对距离的控制由伺服电机C3和伺服电机D11通过齿轮齿条机构4驱动焊枪5进行控制，进而实现加工不同直径尺寸的焊接工件。各伺服电机动作的驱动完全独立。焊接的起讫点位置由控制系统设定，由位置闭环控制；控制系统采用PLC及位置控制模块，实现工件的左右工件的装夹、夹具进退、压紧、定时控制、焊接的进给控制，完成多种方式的焊接加工和多品种焊接生产。如图3所示，本发明采用示教功能，可以在人机界面触摸屏的主界面中，输入工艺号，然后点击自动按钮，就可以自动运行已经存储的工艺。如图4所示，点击示教按钮，进入示教界面，可以在该界面下新建工艺，输入工艺号、接近速度、焊接速度，然后通过手动移动焊枪5位置，并点击相应按钮，确定焊枪5的各个位置参数，设置完成后点击SET按钮，工艺设定完毕，点击返回，即可进行加工。

Claims (3)

1.一种适用于多种圆柱型零件焊接的多功能自动焊接装置，其特征在于：包括焊接机构、焊接进给与旋转机构、压紧装置(12)和控制系统，所述的焊接机构包括焊枪(5)、伺服电机C(3)、伺服电机D(11)、齿轮齿条机构(4)和圆形安装板；所述的焊接进给与旋转机构包括伺服电机A(1)、伺服电机B(2)、丝杠(6)、螺母(9)、齿轮(7)、导向杆(8)和齿形带(10)；所述的控制系统包括PLC、位置控制模块以及人机界面触摸屏；
所述的伺服电机A(1)通过齿轮(7)啮合方式连接到焊接机构的上部，用于带动丝杠(6)通过螺母(9)进行上下运动，驱动焊枪(5)完成接近工件动作和焊接进给动作，并控制焊接速度；
所述的伺服电机B(2)通过齿形带(10)连接焊接机构中部的转盘，通过转盘的转动实现焊枪(5)沿工件的圆周位置做顺时针或逆时针转动；
所述的伺服电机C(3)和伺服电机D(11)分别安装在焊接机构下部的左右两侧，通过齿轮齿条机构(4)驱动两侧的焊枪(5)进行径向移动，控制两侧的焊枪(5)的相对位置；
所述的压紧装置(12)安装在焊接机构的下端，通过液压缸驱动装置驱动，对工件进行压紧及固定。
2.根据权利要求1所述的一种适用于多种圆柱型零件焊接的多功能自动焊接装置，其特征在于：所述的控制系统的控制方法包括以下步骤：
A、PLC通过人机界面触摸屏进行人工控制，并控制指示灯、接触器、继电器、液压开关阀的输出量，还控制限位开关、压力开关、按钮和旋钮开关的输入量；
B、位置控制模块通过伺服控制器控制伺服电机A(1)、伺服电机B(2)、伺服电机C(3)和伺服电机D(11)的动作。
3.根据权利要求1所述的一种适用于多种圆柱型零件焊接的多功能自动焊接装置，其特征在于：所述的控制系统具有示教功能。
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