CN109048147A - 一种掘进机截割头截齿的精确定位焊接系统及其焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种掘进机截割头截齿的精确定位焊接系统及其焊接方法，包括第一导轨，所述第一导轨一端固定连接有用于支撑并固定掘进机截割头的支撑装置；所述第一导轨的另一端设有可沿第一导轨的长度方向进行滑动的可调支架，所述可调支架上安装有用于对掘进机截割头截齿进行焊接的焊枪。本发明由系统通过控制转动电机连接卡盘带动截割头旋转，通过滑块在对应导轨上的滑动，控制焊枪与截齿座的距离，由控制系统进行控制液压缸的进油量出油量保证伸缩杆的伸缩，改变焊枪的扬起角度，实现对不同角度截齿的焊接，每一个截齿与截齿座的连接都由控制系统控制，利用对应部件的移动旋转，保证每个角度方位不出现偏差，确保精确定位最小程度减小误差。
Description
技术领域
本发明属于煤岩掘进机械的技术领域，尤其涉及一种掘进机截割头截齿的精确定位焊接系统及其焊接方法。
背景技术
截割头主要用于破碎岩石以及煤岩，目前，截割头截齿的精准焊接已成为保证掘进机工作性能的因素之一，截割头截齿按一定螺旋线方程定位分布，每一个截齿的角度、方向各不相同，这就使得截齿在焊接过程难度增加，表面三向角度角度易于出现偏差，这就会导致在掘进过程中工作效率降低，截齿损坏严重。
因此，有必要设计一种关于掘进机截割头截齿的精确定位焊接系统，以解决上述问题。
发明内容
基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种掘进机截割头截齿的精确定位焊接系统及其焊接方法，可以精确焊接截齿并且保证截齿方向角度不改变、保证截齿精确定位。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种掘进机截割头截齿的精确定位焊接系统，包括：
第一导轨，所述第一导轨一端固定连接有用于支撑并固定掘进机截割头的支撑装置；
所述第一导轨的另一端设有可沿第一导轨的长度方向进行滑动的可调支架，所述可调支架上安装有用于对掘进机截割头截齿进行焊接的焊枪；
所述可调支架包括竖直杆、一端可在所述竖直杆的高度方向进行上下调节并与所述竖直杆进行铰接的旋转杆，所述旋转杆的另一端通过夹持机构安装有所述焊枪。
由上，截割头通过支撑装置固定在导轨的一端，焊枪则通过另一端的滑块进行距离调节，在整个焊接系统中，每一个截齿的不同方位的焊接可通过整个系统装置对应部件的移动旋转来实现，保证每一个方位不会在焊接时发生变化，确保精确定位，最小程度的减小误差。
进一步的，所述旋转杆的另一端与所述竖直杆的底部之间还设有用于控制所述旋转杆的扬起角度并保持旋转杆和竖直杆之间连接的稳定性的液压缸；
所述液压缸的伸缩杆上安装有用于反馈所述伸缩杆的位移变化的位移传感器。
由上，利用液压缸的支撑保证旋转杆的刚度，利用液压缸的伸缩实现焊枪角度变化。
进一步的，所述第一导轨上配置有与所述第一导轨滑动连接第一滑块，所述第一滑块上固接有与所述第一导轨垂直的第二导轨，所述第二导轨上滑动连接有第二滑块，所述竖直杆的底端部固定在所述第二滑块上；
所述第一滑块上安装有用于反馈第一滑块的移动距离的第一距离传感器；
所述第二滑块上安装有用于反馈第二滑块的移动距离的第二距离传感器。
可选的，所述竖直杆的顶部设有用于给所述焊枪输送焊接介质的送料电机，所述送料电机和所述焊枪之间通过管道连接。
由上，通过竖直杆上方的送料电机，由控制系统进行控制，通过管道进行焊接介质的输送，实现对应位置的焊接。
进一步的，所述支撑装置包括固定在所述第一导轨一端的固定支架，所述固定支架上从上到下依次设有卡盘和连接法兰，所述固定支架上还安装有带动所述卡盘实现转动的转动电机。
可选的，所述竖直杆和旋转杆上均形成有均匀间隔的定位孔，经由定位销穿过所述竖直杆和旋转杆上的定位孔将所述竖直杆和旋转杆进行铰接。
由上，竖直杆和旋转杆通过对应的定位孔进行铰接。
本发明还提供一种使用上述掘进机截割头截齿的精确定位焊接系统的逃生方法，包括以下步骤：
S10：控制系统控制转动电机通过连接法兰带动卡盘转动，以将卡盘爪固定的掘进机截割头转到一固定位置；
S20：控制系统控制第一滑块在第一导轨上进行移动，通过第一距离传感器将第一滑块的实时距离反馈给控制系统，通过控制系统判定第一滑块是否继续移动；
S30：控制系统控制第二滑块在第二导轨上进行移动，通过第二距离传感器将第二滑块的实时距离反馈给控制系统，通过控制系统判定第二滑块是否继续移动；
S40：控制系统控制液压缸的进油量和出油量，改变液压缸的伸缩杆的伸缩长度，通过位移传感器将伸缩杆的位移变化反馈给控制系统，通过控制系统判定伸缩杆是否继续伸缩；
S50：当所述第一滑块、第二滑块和伸缩杆不移动时，控制系统控制送料电机运转，通过焊枪对掘进机截割头截齿进行焊接；
S60：当掘进机截割头截齿背靠焊枪的另一侧需要焊接时，控制系统控制转动电机通过连接法兰带动卡盘转动，将掘进机截割头转动到便于焊枪进行焊接的位置；
S70：重复步骤S20、S30、S40和S50，对掘进机截割头截齿进行全方位焊接。
对于不同尺寸的掘进机截割头的焊接，可通过竖直杆和旋转杆上分布均匀的定位孔之间的定位来实现。
由上，本发明由系统通过控制转动电机连接卡盘带动截割头旋转，通过滑块在对应导轨上的滑动，控制焊枪与截齿座的距离，同时为保证竖直杆和旋转杆的稳定性与结构刚度，两杆之间连接一液压缸，在起到支撑杆的作用之外，还可由控制系统进行控制液压缸的进油量出油量保证伸缩杆的伸缩，改变焊枪的扬起角度，实现对不同角度截齿的焊接，每一个截齿与截齿座的连接都由控制系统控制，利用对应部件的移动旋转，保证每个角度方位不出现偏差，确保精确定位最小程度减小误差。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
图1为本发明优选实施例的掘进机截割头截齿的精确定位焊接系统的结构示意图；
图2为本发明优选实施例的掘进机截割头截齿的精确定位焊接系统的左右二等角轴测图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。
如图1-2所示，本发明的掘进机截割头截齿的精确定位焊接系统包括第一导轨1，所述第一导轨1的一端固定连接有用于支撑并固定掘进机截割头的支撑装置；所述支撑装置包括固定在所述第一导轨1的一端的固定支架17，所述固定支架17上从上到下依次设有卡盘14和连接法兰15，并且卡盘14上配置有卡盘爪13，通过卡盘爪13直接夹紧掘进机截割头，所述固定支架17上还安装有带动所述卡盘14实现转动的转动电机16。
所述第一导轨1的另一端设有可沿第一导轨1的长度方向进行滑动的可调支架，所述可调支架上安装有用于对掘进机截割头截齿进行焊接的焊枪12，具体地，所述可调支架包括竖直杆6、一端可在所述竖直杆6的高度方向进行上下调节并与所述竖直杆6进行铰接的旋转杆8，所述竖直杆6和旋转杆8上均形成有均匀间隔的定位孔5，经由定位销穿过所述竖直杆和旋转杆上的定位孔5将所述竖直杆6和旋转杆8进行铰接。所述焊枪12通过夹持机构安装在所述旋转杆8的另一端。在本发明中，对于不同尺寸的掘进机截割头的焊接，可通过竖直杆6和旋转杆8上分布均匀的定位孔5之间的定位来实现，即通过人为控制实现不同的定位孔5的铰接控制旋转杆8以及焊枪12的高度。
另外，所述旋转杆8的另一端与所述竖直杆6的底部之间还设有用于控制所述旋转杆8的扬起角度并保持旋转杆8和竖直杆6之间连接的稳定性的液压缸11，所述竖直杆6的顶部设有用于给所述焊枪输送焊接介质的送料电机7，所述送料电机7和所述焊枪12之间通过管道10连接，并且所述液压缸11的伸缩杆上安装有用于反馈所述伸缩杆的位移变化的位移传感器。
在本发明的具体实施例中，所述第一导轨1上配置有与所述第一导轨1滑动连接第一滑块2，所述第一滑块2上固接有与所述第一导轨1垂直的第二导轨3，所述第二导轨3上滑动连接有第二滑块4，所述竖直杆6的底端部固定在所述第二滑块4上，并且，所述第一滑块2上安装有用于反馈第一滑块2的移动距离的第一距离传感器；所述第二滑块4上安装有用于反馈第二滑块4的移动距离的第二距离传感器。
本发明中的转动电机16和送料电机7的动作可通过控制系统进行控制，控制系统可通过计算机编程。
在本发明中，整个装置采用一个控制系统进行控制，转动电机16通过连接法兰15连接带动卡盘14转动，通过计算机编程控制转动电机16转动，第一滑块2可通过驱动电机连接齿轮转动带动丝杠传动来实现在第一导轨1上的移动，同时在第一滑块2上加装一距离传感器，将实时距离反馈给控制系统，通过系统判定是否继续移动，避免移动出现偏差，第二滑块4同样可通过丝杆传动的方式在第二导轨3上移动；系统运转开始，就对于某一截齿而言，第一滑块2通过控制系统控制焊枪12与掘进机截割头截齿之间的横向距离，第二滑块4控制焊枪12与掘进机截割头截齿之间的纵向距离，在焊接过程中每一个截齿的焊接都有不同的方位，此时控制液压缸11的进油量与出油量，改变旋转杆8的扬起角度，可在伸缩杆上加一位移传感器，将信号反馈给系统，进而控制液压缸中伺服阀的阀芯开口，实现位移变化，由于截齿与截齿座属于360度无缝焊接，此时背靠焊枪12的一侧就无法焊接，这时转动电机16带动卡盘14根据截齿分布螺旋线方程旋转一定角度，实现另一侧的焊接，在系统控制中，系统各部件旋转或移动到某一焊接位置，系统便控制送料电机7运转，进行焊接，焊接时间根部不同截齿大小进行设定；对于不同尺寸的截割头，可通过调节旋转杆8和竖直杆6分布均匀的定位孔5之间的定位来实现，同时根据需要更换不同尺寸的卡盘14，由于截齿座是按照一定的螺旋线分布的，虽然不同的截齿座对应的角度各不相同但是每个截齿的方位与旋转方向却是一致的，使得本发明的焊接更为精准。
在本发明中，无论是送料电机7、转动电机16、液压缸11、滑块的控制都是通过控制系统完成的，由事先编好的程序来运行实现，对于不同截割头截齿的焊接，螺旋线的分布规律不一样，截齿座的角度不同，需要提前改变焊枪高度、事先编好程序的具体参数等。
下面，参照图1～图2并结合上述结构描述，对本发明的掘进机截割头截齿的精确定位焊接系统及其焊接方法进行描述：
S10：控制系统控制转动电机16通过连接法兰15带动卡盘14转动，以将卡盘爪13固定的掘进机截割头转到一固定位置；
S20：控制系统控制第一滑块2在第一导轨上1进行移动，通过第一距离传感器将第一滑块1的实时距离反馈给控制系统，通过控制系统判定第一滑块1是否继续移动；
S30：控制系统控制第二滑块4在第二导轨3上进行移动，通过第二距离传感器将第二滑块4的实时距离反馈给控制系统，通过控制系统判定第二滑块4是否继续移动；
S40：控制系统控制液压缸11的进油量和出油量，改变液压缸11的伸缩杆的伸缩长度，通过位移传感器将伸缩杆的位移变化反馈给控制系统，通过控制系统判定伸缩杆是否继续伸缩；
S50：当所述第一滑块2、第二滑块4和伸缩杆不移动时，控制系统控制送料电机7运转，通过焊枪12对掘进机截割头截齿进行焊接；
S60：当掘进机截割头截齿背靠焊枪的另一侧需要焊接时，控制系统控制转动电机16通过连接法兰15带动卡盘14转动，将掘进机截割头转动到便于焊枪进行焊接的位置；
S70：重复步骤S20、S30、S40和S50，对掘进机截割头截齿进行全方位焊接。
本发明由系统通过控制转动电机16连接卡盘14带动截割头旋转，通过滑块在对应导轨上的滑动，控制焊枪12与截齿座的距离，同时为保证竖直杆6和旋转杆8的稳定性与结构刚度，两杆之间连接一液压缸11，在起到支撑杆的作用之外，还可由控制系统进行控制液压缸的进油量出油量保证伸缩杆的伸缩，改变焊枪12的扬起角度，实现对不同角度截齿的焊接，每一个截齿与截齿座的连接都由控制系统控制，利用对应部件的移动旋转，保证每个角度方位不出现偏差，确保精确定位最小程度减小误差。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种掘进机截割头截齿的精确定位焊接系统，其特征在于，包括第一导轨，所述第一导轨一端固定连接有用于支撑并固定掘进机截割头的支撑装置；
所述第一导轨的另一端设有可沿第一导轨的长度方向进行滑动的可调支架，所述可调支架上安装有用于对掘进机截割头截齿进行焊接的焊枪；
所述可调支架包括竖直杆、一端可在所述竖直杆的高度方向进行上下调节并与所述竖直杆进行铰接的旋转杆，所述旋转杆的另一端通过夹持机构安装有所述焊枪。
2.如权利要求1所述的掘进机截割头截齿的精确定位焊接系统，其特征在于，所述旋转杆的另一端与所述竖直杆的底部之间还设有用于控制所述旋转杆的扬起角度并保持旋转杆和竖直杆之间连接的稳定性的液压缸；
所述液压缸的伸缩杆上安装有用于反馈所述伸缩杆的位移变化的位移传感器。
3.如权利要求1所述的掘进机截割头截齿的精确定位焊接系统，其特征在于，所述第一导轨上配置有与所述第一导轨滑动连接第一滑块，所述第一滑块上固接有与所述第一导轨垂直的第二导轨，所述第二导轨上滑动连接有第二滑块，所述竖直杆的底端部固定在所述第二滑块上；
所述第一滑块上安装有用于反馈第一滑块的移动距离的第一距离传感器；
所述第二滑块上安装有用于反馈第二滑块的移动距离的第二距离传感器。
4.如权利要求1所述的掘进机截割头截齿的精确定位焊接系统，其特征在于，所述竖直杆的顶部设有用于给所述焊枪输送焊接介质的送料电机，所述送料电机和所述焊枪之间通过管道连接。
5.如权利要求1所述的掘进机截割头截齿的精确定位焊接系统，其特征在于，所述支撑装置包括固定在所述第一导轨一端的固定支架，所述固定支架上从上到下依次设有卡盘和连接法兰，所述固定支架上还安装有带动所述卡盘实现转动的转动电机。
6.如权利要求1所述的掘进机截割头截齿的精确定位焊接系统，其特征在于，所述竖直杆和旋转杆上均形成有均匀间隔的定位孔，经由定位销穿过所述竖直杆和旋转杆上的定位孔将所述竖直杆和旋转杆进行铰接。
7.一种采用如权利要求1至6任一项所述的掘进机截割头截齿的精确定位焊接系统进行焊接的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10：控制系统控制转动电机通过连接法兰带动卡盘转动，以将卡盘爪固定的掘进机截割头转到一固定位置；
S20：控制系统控制第一滑块在第一导轨上进行移动，通过第一距离传感器将第一滑块的实时距离反馈给控制系统，通过控制系统判定第一滑块是否继续移动；
S30：控制系统控制第二滑块在第二导轨上进行移动，通过第二距离传感器将第二滑块的实时距离反馈给控制系统，通过控制系统判定第二滑块是否继续移动；
S40：控制系统控制液压缸的进油量和出油量，改变液压缸的伸缩杆的伸缩长度，通过位移传感器将伸缩杆的位移变化反馈给控制系统，通过控制系统判定伸缩杆是否继续伸缩；
S50：当所述第一滑块、第二滑块和伸缩杆不移动时，控制系统控制送料电机运转，通过焊枪对掘进机截割头截齿进行焊接；
S60：当掘进机截割头截齿背靠焊枪的另一侧需要焊接时，控制系统控制转动电机通过连接法兰带动卡盘转动，将掘进机截割头转动到便于焊枪进行焊接的位置；
S70：重复步骤S20、S30、S40和S50，对掘进机截割头截齿进行全方位焊接。
8.如权利要求7所述的使用掘进机截割头截齿的精确定位焊接系统进行焊接的方法，其特征在于，对于不同尺寸的掘进机截割头的焊接，可通过竖直杆和旋转杆上分布均匀的定位孔之间的定位来实现。
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