CN110293292A - 一种圆筒智能拼焊一体机及其焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆筒智能拼焊一体机及其焊接工艺，其设有执行装置、左右导向护翼板、筒体定位块、左右导向压脚、激光检测装置、自动焊接装置。执行装置可以为执行油缸或伺服执行缸。当筒体固定后，可以对其自动进行调整和焊接。焊接工艺包括定量执行ΔT自动拼焊工艺和渐变量执行ΔT自动动态拼焊工艺。通过执行油缸或伺服执行缸执行ΔT的位移量，定量ΔT是根据现场测试结构统计以后设定的定量值，渐变量的ΔT是根据激光检测装置检测的间隙值C来确定的，随着上部开口间隙C的减小，位移值△T逐渐增大，实现了自动动态补偿。本发明具备对焊接部件的上料、对准、焊缝调整、夹紧、自动焊接等功能，安全性能高，焊接质量好，焊接效率高。

Description

一种圆筒智能拼焊一体机及其焊接工艺

技术领域

本发明涉及智能焊接技术领域，尤其涉及一种圆筒智能拼焊一体机及其焊接工艺。

背景技术

梳棉机撕棉辊子一般体积较大，采用的钢板较厚，“筒体”的制成工艺是采用较厚的钢板下料后由卷板机卷圆后焊接成型。

现有技术中，筒体的制作工艺是：采用厚度为25mm，宽度为1384mm，长度为3979mm的碳钢板，卷圆成内径为φ1266mm圆筒，经点焊固定后，由人工使用液压推杆缸反复校圆，或用榔头敲打不规则部分，再使用工装定位后，由人工逐层焊接来完成圆筒制作。

目前梳棉机撕棉辊子筒体焊接工艺的缺点是：

1、将近830kg重的筒体反复校圆对人工造成极大的不便，生产工艺存在着安全隐患；

2、生产效率低下，工人的劳动成本高；

3、焊接精度低，焊接后的工件尺寸无法控制在预期的范围内。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种圆筒智能拼焊一体机及其焊接工艺，其具备对焊接部件的上料、对准、焊缝调整、夹紧、自动焊接等功能，安全性能高，大大降低了工人的劳动成本，且保证了焊接质量，能将焊接后的工件尺寸控制在预期的范围以内。

为解决现有技术中存在的问题，采用的具体技术方案是：

一种圆筒智能拼焊一体机，其包括设于筒体下部的执行装置、设于执行装置上部两侧的导向护翼板、设于筒体内上部的筒体定位块、设于筒体上部的导向压脚；所述执行装置对筒体下部提供向上的压力，所述导向护翼板对称设于筒体水平中心线下的两侧，两侧的导向护翼板均为弧形板，两侧的导向护翼板的上部开口大，下部开口小；所述导向压脚为一对对称设于筒体中心线两侧的压块，所述导向压脚通过其动力装置对筒体进行压紧或松开；所述筒体的上部设有自动焊接机。导向压脚可以通过动力装置向上移动松开筒体，或向下移动压紧筒体。

其中，所述执行装置为执行油缸或伺服执行缸。执行油缸的行程为一定值，伺服执行缸的行程为一渐变量，可以根据需要选取。

另外，其包括筒体间隙的自动补偿装置，所述自动补偿装置包括设于筒体的上部用于检测筒体上部开口大小的激光检测装置，所述激光检测装置与伺服执行缸相连。通过激光检测装置实施获取筒体上部的开口间隙值，并将开口间隙传递给伺服执行缸，从而实时精确控制伺服执行缸的执行行程。

本发明还提供了一种圆筒智能拼焊一体机的焊接工艺，其包括以下步骤：

S1、当筒体从卷板机上下线后，将其装载到自动拼焊一体机上，进行准确定位后，筒体定位块从筒体内抽出；

S2、设于筒体下部的执行装置根据筒体上部开口间隙C的大小，对筒体向上施压，执行装置向上的位移值为△T；执行装置、导向护翼板和左右导向压脚的联合作用实现间隙左右合拢；

S3、筒体上部两侧的左右导向压脚先后压紧筒体中间的缝隙两侧，使缝隙合拢；左右导向压脚可实现间隙上下间隙的合拢；

S4、筒体上部的自动焊接机自动对筒体上部的缝隙进行焊接。

优选的，所述执行装置为执行油缸。所述执行油缸向上的位移值△T为一定值，ΔT是根据现场测试结构统计以后设定的定量值，可以从数控系统界面输入。

进一步优选的方案，所述执行装置为伺服执行缸。所述述筒体的上部设有用于检测筒体上部开口间隙C的大小的激光检测装置。所述伺服执行缸的位移值△T为一渐变量，所述位移值△T的大小根据筒体上部开口间隙C的大小的变化而变化，且随着上部开口间隙C的减小，位移值△T逐渐增大，当ΔT同时符合预设的期望值后，系统锁紧，开始焊接。

其中，所述执行装置的位移值△T与筒体上部开口间隙C满足以下式：

ΔT=（d1-d）*k1

C = ( π*ΔT )*k2

其中，d1为实际获得的筒体体直径值；C为实际获得的焊缝间隙值；△T为执行装置的位移量；d为系统设定的筒体直径的标准理想值；k1和k2均为偏差系数，需要在机床调试后测试实际工件后，统计数据以后设定默认值，当用户原材料变化，工况环境变化时，根据实际情况可以重新设定；π为常数。d1的尺寸由ΔT有效控制，C的尺寸由ΔT调整。

当C值尺寸和ΔT无法同时满足要求时，首先确保ΔT。C值焊缝宽度可以通过埋弧焊适当调整焊接参数，或者自动退回人工检测工位做相应手动补救。

通过采用上述方案，本发明的一种圆筒智能拼焊一体机及其焊接工艺与现有技术相比，其技术效果在于：

1、本发明当卷筒下线到拼焊一体机上时，可以轻易实现对焊接部件“筒体”进行上料、纠正对准、焊缝调整、自动夹紧、焊接等功能，操作简单，安全性能高，与现有技术相比，大大减小了安全隐患；

2、本发明拼焊一体机加工工艺简单，全程对庞大的筒体自动调整与焊接，焊接精度高，可以将焊接后的工件尺寸控制在预期定量的公差范围以内。

3、本发明筒体周围设有左右导向护翼板、导向压脚、缸体定位架，对筒体的定位牢固，且弧形的左右导向护翼板使放料方便、易定位，且保证了筒体的形状。

4、由于整个工艺采用自动调整与焊接，大大节约了工人的劳动成本。

附图说明

图1是本实施例中ΔT为定量的拼焊系统结构图；

图2是本实施例中ΔT为渐变量的动态补偿系统原理图；

图3是本实施例中带有自动动态补偿系统的局部结构示意图；

图4是本发明一种圆筒智能拼焊一体机的工作原理示意图；

图5是本实施例中锡林滚筒和道夫滚筒使用时的动态补偿示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实例并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

本发明是一种圆筒智能拼焊一体机，其包括设于筒体1下部的执行装置2、设于执行装置2上部两侧的左导向护翼板31、右导向护翼板32、设于筒体1内上部的筒体定位块4、设于筒体1上部的左导向压脚51、右导向压脚52。所述执行装置2对筒体1下部提供向上的压力，所述左导向护翼板31、右导向护翼板32对称设于筒体1水平中心线下的两侧，左导向护翼板31、右导向护翼板32均为弧形板，左导向护翼板31、右导向护翼板32的上部开口大，下部开口小；所述左导向压脚51、右导向压脚52为一对对称设于筒体1中心线两侧的压块，所述左导向压脚51、右导向压脚52通过其动力装置对筒体1进行压紧或松开；所述筒体1的上部设有自动焊接机。左导向压脚51、右导向压脚52可以通过动力装置向上移动松开筒体1，或向下移动压紧筒体1。所述筒体1的上部设有用于检测筒体上部开口大小的激光检测装置。所述筒体定位块4上部设有筒体定位导向块41。

执行装置的一侧设有位移传感器6，用于感知执行装置的行程ΔT。

所述执行装置2为执行油缸或伺服执行缸。

图1为执行装置为执行油缸，执行油缸的行程ΔT为定量的拼焊系统结构图，执行油缸的行程ΔT是根据现场测试结构统计以后设定的定量值，可以从数控系统界面输入。

图2是执行装置为伺服执行缸时，执行伺服缸位移量ΔT为渐变量的动态补偿系统原理图。当选择伺服执行缸时，通过激光检测装置实施获取筒体上部的开口间隙值，并将开口间隙传递给伺服执行缸，从而精确控制伺服执行缸的执行行程。图3是带有自动动态补偿系统的结构示意图，图中，A为激光监测点位置。

本发明根据切割机与卷板机可控精度特点，可以将成型后的卷筒控制在定量的公差范围内，下线到拼焊一体机上，对于此拼焊机工艺方法，可以控制以下变量：如图4所示，校正变量a为水平错位间隙，校正变量b为间隙的竖直错位间隙，校正变量c为间隙的大小，校正变量d为筒体的直径；纠正措施分别为（1）（2）（3）（4）。

下面分别是ΔT为定量和渐变量时的自动拼焊过程：

一、定量执行ΔT自动拼焊过程

当筒体从卷板机上下线后，将被装载到自动拼焊一体机上，当定位准确后，筒体定位块从筒体内部抽出，执行油缸定量执行ΔT行程位置，左右导向压脚先后压紧筒体的体间缝的两侧，自动焊机直接开始焊接。

执行油缸的定量ΔT是根据现场测试结构统计以后设定的定量值，可以从数控系统界面输入。

二、渐变量执行ΔT自动动态拼焊过程

当筒体从卷板机上下线后，将被装载到自动拼焊一体机上，当定位准确后，筒体定位块抽出，由激光检测装置对筒体指缝间距进行检测，系统获取间隙当前值C，伺服执行缸执行ΔT行程位置，左右导向压脚先后压紧筒体间缝两侧，激光头测量C值尺寸反馈给系统继续调整ΔT行程，由小变大，同时C值尺寸由大变小，当ΔT同时符合期望值后，整个系统锁紧筒体，自动焊机直接开始焊接。

当C值尺寸和ΔT无法同时满足要求时，首先确保ΔT。C值焊缝宽度可以通过埋弧焊适当调整焊接参数，或者自动退回人工检测工位做相应手动补救。

*k1，k2 值为偏差系数，需要在机床调试后测试实际工件后，统计数据以后设定默认值。当用户原材料变化，工况环境变化时，根据实际情况可以重新设定。

以下为系统控制参数：

ΔT -执行缸位移量（可以为设定定量或者渐变量）；

d1 - 实际获得的筒体体直径值；

C - 实际获得的焊缝间隙值。

存在以下关系式：

ΔT=（d1-d）*k1(d为系统设定标准理想值锡林滚筒为1287mm，道夫滚筒为698mm)

C = ( π*ΔT )*k2

K1，k2为偏差系数，需要在设备调试过程中，按照用户的实际生产条件中测试试验中统计确认。

d1的尺寸由ΔT有效控制，在上文工作过程描述中有具体描述。

c的尺寸由ΔT调整，通过激光测量获得。

如图5所示，为锡林滚筒和道夫滚筒使用时的动态补偿示意图，由于锡林滚筒直径为1287mm，道夫滚筒直径为698mm，中心下降值L为589mm。

本发明当筒体进入拼焊一体机后，由导向定位架与定位块将筒体定位，左右导向压脚随着执行油缸上顶同时慢慢下压，缸体导向块自动撤离，左右导向护翼配合执行油缸与导向压脚动作，当执行油缸行程到ΔT位置时，整个系统活动部件全部定位锁紧，埋弧焊机执行自动焊接。ΔT的行程在试生产过程中，通过具体试样，最后确定数值。

本发明根据切割机与卷板机可控精度特点，可以将成型后的卷筒控制在定量的公差范围内，下线到拼焊一体机上，对焊接部件“筒体”实现上料、纠正对准、焊缝调整、自动夹紧、焊接等动作，保证焊接质量和将焊接后的工件尺寸控制在预期的范围以内。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种圆筒智能拼焊一体机，其特征在于，其包括设于筒体下部的执行装置、设于执行装置上部两侧的导向护翼板、设于筒体内上部的筒体定位块、设于筒体上部的导向压脚；所述执行装置对筒体下部提供向上的压力，所述导向护翼板对称设于筒体水平中心线下的两侧，两侧的导向护翼板均为弧形板，两侧的导向护翼板的上部开口大，下部开口小；所述导向压脚为一对对称设于筒体中心线两侧的压块，所述导向压脚通过其动力装置对筒体进行压紧或松开；所述筒体的上部设有自动焊接机。

2.根据权利要求1所述的一种圆筒智能拼焊一体机，其特征在于，所述执行装置为执行油缸或伺服执行缸。

3.根据权利要求2所述的一种圆筒智能拼焊一体机，其特征在于，其包括筒体间隙的自动补偿装置，所述自动补偿装置包括设于筒体的上部用于检测筒体上部开口大小的激光检测装置，所述激光检测装置与伺服执行缸相连。

4.一种圆筒智能拼焊一体机的焊接工艺，其特征在于，其包括以下步骤：

S1、当筒体从卷板机上下线后，将其装载到自动拼焊一体机上，进行准确定位后，筒体定位块从筒体内抽出；

S2、设于筒体下部的执行装置根据筒体上部开口间隙C的大小，对筒体向上施压，执行装置向上的位移值为△T；

S3、筒体上部两侧的左右导向压脚先后压紧筒体中间的缝隙两侧，使缝隙合拢；

S4、筒体上部的自动焊接机自动对筒体上部的缝隙进行焊接。

5.根据权利要求4所述的一种圆筒智能拼焊一体机的焊接工艺，其特征在于，所述执行装置为执行油缸。

6.根据权利要求5所述的一种圆筒智能拼焊一体机的焊接工艺，其特征在于，所述位移值△T为一定值，ΔT是根据现场测试结构统计以后设定的定量值。

7.根据权利要求4所述的一种圆筒智能拼焊一体机的焊接工艺，其特征在于，所述执行装置为伺服执行缸。

8.根据权利要求7所述的一种圆筒智能拼焊一体机的焊接工艺，其特征在于，所述述筒体的上部设有用于检测筒体上部开口间隙C的大小的激光检测装置。

9.根据权利要求8所述的一种圆筒智能拼焊一体机的焊接工艺，其特征在于，所述执行装置的位移值△T为一渐变量，所述位移值△T的大小根据筒体上部开口间隙C的大小的变化而变化，且随着上部开口间隙C的减小，位移值△T逐渐增大，当ΔT同时符合预设的期望值后，系统锁紧，开始焊接。

10. 根据权利要求9所述的一种圆筒智能拼焊一体机的焊接工艺，其特征在于，所述执行装置的位移值△T与筒体上部开口间隙C满足以下式：

ΔT=（d1-d）*k1

C = ( π*ΔT )*k2

其中，d1为实际获得的筒体体直径值，C为实际获得的焊缝间隙值，△T为执行装置的位移量，d为系统设定的筒体直径的标准理想值，k1和k2均为偏差系数，π为常数。