CN111195758A - 自动化焊接防喷器活塞及活塞连杆耐磨层的焊接系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化焊接防喷器活塞及活塞连杆耐磨层的焊接系统；机柜内设有PLC控制器并通过通讯线与十字划架、摆动器、双轴变位机、控制面板、焊枪、马达、焊机水箱、焊接电源、送丝机连接；十字划架包括竖向设置的竖轴与横向设置的横梁；地线连接双轴变位机与焊接电源；焊机水箱、焊接电源与送丝机依次连接且双轴变位机端部设有4爪卡盘，横梁一端端部设有摆动器、焊枪与马达且摆动器、焊枪、马达与贯穿横梁的通讯线连接并在另一端端部通过通讯线与送丝机连接。本发明保证了活塞及活塞连杆耐磨层质量一致性，为防喷器和水下防喷器的安全的使用提供了可靠的保障；操作简单，使用方便，安全性高，有效提高焊接效率与质量。

Description

自动化焊接防喷器活塞及活塞连杆耐磨层的焊接系统

技术领域

本发明涉及焊接领域，尤其涉及一种自动化焊接防喷器活塞及活塞连杆耐磨层的焊接系统。

背景技术

目前国际石油行业频发安全事故，如墨西哥漏油事件造成严重生态平衡问题等。纵观其原因主要是石油防喷器的质量问题所致，在产生井喷现象时防喷器未及时卡死石油管道造成的漏油无法扼制。在发生漏油现象时防喷器活塞及活塞连杆的紧急卡死就起到关键的作用。目前市面上的对这种软基耐磨的材料通过很多种形式过渡到活塞及活塞连杆上，根据调查主要有火焰钎焊、脉冲电弧焊等，大多以手工为主，在施工过程中容易导致以下问题：

1、焊接质量不稳定，火焰钎焊时较难清除铝青铜的致密氧化物，在焊接时生成致密而难溶的Al₂O₃氧化膜覆盖在溶滴和熔池表面，易出现在焊缝中产生夹渣、气孔或者未溶合等缺陷。在采用常规脉冲MIG焊时脉冲的峰值电流较大造成铝青铜的焊缝中铁的含量过高，在使用此类活塞及活塞连杆时铁含量越高产生的电火花的影响就越大。

2、焊接效率低，常规脉冲MIG焊时往往会使工件的温度提升至很高，多层多道焊时需等待层间温度。TIG焊时需要使用AC电源，焊接过程中钨针的频繁更换、人员的劳动强度都会对效率造成影响。

3、安全系数低，火焰焊时火焰为氧乙炔，易产生回火，操作工的安全系数低。

4、操作环境恶劣，喷焊时火焰为氧乙炔，人员夏天操作时环境温度均在40℃以上，职业健康无法保证。

5、工艺难度较大，常规脉冲焊或TIG焊时人员对工艺的依赖性或操作者的经验要求很严格，另外使用火焰钎焊时对操作者火候的调节需要非常丰富的经验，忽略了某一点就会产生严重的质量问题。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足与缺陷，本发明提供一种自动化焊接防喷器活塞及活塞连杆耐磨层的焊接系统，保证了活塞及活塞连杆耐磨层质量一致性，为防喷器和水下防喷器的安全的使用提供了可靠的保障；操作简单，使用方便，安全性高，有效提高焊接效率与质量。

技术方案：本发明的自动化焊接防喷器活塞及活塞连杆耐磨层的焊接系统，其特征在于：包括控制系统、行走系统与焊接系统，控制系统包括控制面板、机柜与通讯线，行走系统包括十字划架、摆动器与双轴变位机，焊接系统包括焊枪、马达、地线、焊机水箱、焊接电源与送丝机；所述机柜内设有PLC控制器并通过通讯线与十字划架、摆动器、双轴变位机、控制面板、焊枪、马达、焊机水箱、焊接电源、送丝机连接；所述十字划架包括竖向设置的竖轴与横向设置的横梁且竖轴与横梁活动连接；所述地线连接双轴变位机与焊接电源；所述焊机水箱、焊接电源与送丝机依次连接且双轴变位机端部设有4爪卡盘，横梁一端端部设有摆动器、焊枪与马达且摆动器、焊枪、马达与贯穿横梁的通讯线连接并在另一端端部通过通讯线与送丝机连接。

其中，所述的十字划架的竖轴长度为1.9m～2.1m且横梁长度为1.7m～1.9m。

其中，所述的摆动器的横向与竖向行程均为180mm～220mm。

其中，所述的双轴变位机载重为2.5t～3t且双轴变位机包括旋转轴与翻转轴且旋转轴安装在翻转轴上方；所述旋转轴的旋转角度为无限旋转且翻转轴的翻转角度为125°以下，旋转轴作为焊接轴使用且旋转轴上方安装4爪卡盘；所述4爪卡盘的载重为2.5t～3t。

其中，所述的控制面板底部设有滚动结构并在焊机水箱底部设有滚动结构。

其中，所述的控制面板设有液晶显示屏、急停开关与遥控器。

其中，所述的机柜设有总电源开关与信号指示灯。

其中，所述的通讯线为13芯焊接通讯线，包括十字划架通讯线、摆动器通讯线、双轴变位机通讯线与控制面板通讯线。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：本发明自动化焊接防喷器活塞及活塞连杆耐磨层的焊接系统具有如下有益效果：1、整个焊接自动化控制，保证了活塞及活塞连杆耐磨层质量一致性，为防喷器和水下防喷器的安全的使用提供了可靠的保障；2、一体化操作，提高了防喷器的活塞及活塞连杆耐磨层焊接效率；3、机械手臂操作，不需要人员手工火焊，仅需要操作人员，安全性高，操作人员工作环境良好；4、人员培训方便，一体化自动焊接系统操作简单，使用方法，提高焊接效率与质量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中1为十字划架、2为摆动器、3为双轴变位机、4为控制面板、5为竖轴、6为横梁、7为焊枪、8为马达、9为地线、10为焊机水箱、11为焊接电源、12为送丝机、13为机柜、14为通讯线。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案做进一步的描述。

本发明的自动化焊接防喷器活塞及活塞连杆耐磨层的焊接系统，包括控制系统、行走系统与焊接系统，控制系统包括控制面板4、机柜13与通讯线14，行走系统包括十字划架1、摆动器2与双轴变位机3，焊接系统包括焊枪7、马达8、地线9、焊机水箱10、焊接电源11与送丝机12；机柜13内设有PLC控制器并通过通讯线14与十字划架1、摆动器2、双轴变位机3、控制面板4、焊枪7、马达8、焊机水箱10、焊接电源11、送丝机12连接；十字划架1包括竖向设置的竖轴5与横向设置的横梁6且竖轴5与横梁6活动连接；地线9连接双轴变位机3与焊接电源11；焊机水箱10、焊接电源11与送丝机12依次连接且双轴变位机3端部设有4爪卡盘，横梁6一端端部设有摆动器2、焊枪7与马达8且摆动器2、焊枪7、马达8与贯穿横梁6的通讯线14连接并在另一端端部通过通讯线14与送丝机12连接。其中，十字划架1的竖轴5长度为1.9m～2.1m且横梁6长度为1.7m～1.9m。摆动器2的横向与竖向行程均为180mm～220mm。双轴变位机3载重为2.5t～3t且双轴变位机3包括旋转轴与翻转轴且旋转轴安装在翻转轴上方；旋转轴的旋转角度为无限旋转且翻转轴的翻转角度为125°以下，旋转轴作为焊接轴使用且旋转轴上方安装4爪卡盘；所述4爪卡盘的载重为2.5t～3t。控制面板4底部设有滚动结构并在焊机水箱10底部设有滚动结构。控制面板4设有液晶显示屏、急停开关与遥控器。机柜13设有总电源开关与信号指示灯。通讯线14为13芯焊接通讯线，包括十字划架通讯线、摆动器通讯线、双轴变位机通讯线与控制面板通讯线。

该系统的使用方法，包括下述步骤：

1)给焊接系统供电，打开行走系统的双轴变位机3上的4爪卡盘并安装上待焊接的活塞及活塞连杆，通过翻折轴调整待焊角度并通过焊枪7为基准确定圆心；

2)通过控制面板4设置焊接的基本参数，包括活塞及活塞连杆的直径、焊接速度、变道角度、变道次数、变道速度、跟踪、摆宽、摆速、摆动停留时间；

3)将活塞及活塞连杆耐磨层铝青铜的焊接程序导入焊接电源11的遥控器内，设置焊接的基本参数，包括焊接电流、送丝速度、焊接电压、弧长修正、电感设置、收弧参数；

4)通过控制面板4的遥控器控制十字划架1、摆动器2的运动，焊枪7的焊丝端对准活塞及活塞连杆耐磨层的待焊区域，调节摆动器2的横梁使其能在焊接过程中有足够的自动变道行程；

5)打开焊接气体，安装焊丝在送丝机12上，使用电动角磨机清除活塞及活塞连杆表面的铁锈油污杂质，开始焊接；

6)通过控制面板4对焊接过程进行实时控制，遇到紧急情况，通过控制面板4的急停开关进行停止；

7)焊接结束后，从4爪卡盘上拆卸工件，完成焊接操作。

其中，焊枪7为CMT焊枪且焊接电源11为TPSCMT5000型电源并配有RCU5000遥控器；送丝机12用的焊丝为CUAL8焊丝。摆动器2的竖梁在焊接中用于控制电压或由控制面板4设置为弧压自动跟踪，通过跟踪基准值、弧压精度、跟踪速度控制，或作为横向摆动，在焊接过程中实现左右摆动，由控制面板4中设置摆动宽度、摆动速度、左右停留时间控制；摆动器2的横梁用于焊接过程中每焊完365°行程自动偏移变道和控制焊接过程中Y方向的焊接行程，由控制面板4设置变道角度、变道速度和变道距离控制。机柜13内设有PLC控制模块，PLC控制模块控制十字划架1的竖轴5上下运动与横梁6的前后运动，同时控制双轴变位机3进行旋转与翻转运动。

同时，本发明焊接系统设置FRONIUS品牌焊机ROB5000通讯模块用于与TPSCMT5000焊机连接通讯；ROB5000通讯模块用于控制FRONIUS TPSCMT5000焊接的起弧开关、息弧开关、检测送气开关、调节参数等。另外也可设置为外部焊机自行控制，由焊接自行通过RCU5000遥控器调节参数检测送气等。

本发明焊接系统的的控制面板4上设置有急停开关、液晶显示屏和遥控器等。急停开关用于在特殊情况下紧急停止所有自动化系统动作。液晶显示屏为触屏操作用于设置焊接程序调节焊接参数和显示设备运行状态。遥控器用于控制整套系统编程运动操作的示教器，另外还具有起息弧操作控制焊接设备检测状态开关等功能。液晶显示屏上运行状态主要是给操作者了解整套自动化焊接系统焊前、焊接过程中、焊后的状态；主要有工件计数、焊接时间、焊接实时参数显示、焊接系统报警状态等。焊接程序调节主要是完成整套防喷器活塞及活塞连杆耐磨层焊接的焊接程序，该程序具有焊前尺寸编辑示教、焊接参数编辑、焊接过程中反复起息弧自动寻位等完成自动化的操作的编辑功能。遥控器由按钮和显示屏组成，按钮主要有十字划架1上下前后运动按钮、摆动器2上下前后运动运动按钮、焊接与模拟焊接按钮、双轴变位机3翻转旋转按钮、焊接启动与关闭按钮、检测送气按钮、点动送丝与退丝按钮等，液晶显示屏主要是在按钮调节时显示实时数据的变化给予操作者了解数据的实时变化。

本发明焊接系统的焊接电源11型号为TPSCMT5000机型，额定焊接电流为500安培，配有RCU5000遥控器，负载持续率为60％300A。焊机水箱10为不制冷水箱，由焊机电源11供24V电运行，内设置有控制模块由焊接电源11控制，实现焊接过程中水箱运行，不焊接时水箱关闭。送丝机12用于焊接送丝作用，4轮驱动，最大送丝速度22m/min，由焊接电源11控制，实现焊接送丝，不焊接不送丝，另外送丝机与焊接电源11之间通过通讯线14连接达到通讯与控制的作用，其中通讯线14中包涵电源正极线与焊丝连接。地线9连接焊接电源11与行走系统Ⅱ的双轴变位机3的旋转轴连接，起到负极接电的作用。CMT马达8与CMT焊枪7和送丝机12连接，另外CMT马达也与焊接电源11连接，由焊接电源11内的主板控制CMT的焊接程序。

针对现有技术的不足，本发明的自动化焊接防喷器活塞及活塞连杆耐磨层的焊接系统具有如下有益效果：1、整个焊接自动化控制，保证了活塞及活塞连杆耐磨层质量一致性，为防喷器和水下防喷器的安全的使用提供了可靠的保障；2、一体化操作，提高了防喷器的活塞及活塞连杆耐磨层焊接效率；3、机械手臂操作，不需要人员手工火焊，仅需要操作人员，安全性高，操作人员工作环境良好；4、人员培训方便，一体化自动焊接系统操作简单，使用方法，提高焊接效率与质量。

Claims (8)

1.自动化焊接防喷器活塞及活塞连杆耐磨层的焊接系统，其特征在于：包括控制系统、行走系统与焊接系统，控制系统包括控制面板(4)、机柜(13)与通讯线(14)，行走系统包括十字划架(1)、摆动器(2)与双轴变位机(3)，焊接系统包括焊枪(7)、马达(8)、地线(9)、焊机水箱(10)、焊接电源(11)与送丝机(12)；所述机柜(13)内设有PLC控制器并通过通讯线(14)与十字划架(1)、摆动器(2)、双轴变位机(3)、控制面板(4)、焊枪(7)、马达(8)、焊机水箱(10)、焊接电源(11)、送丝机(12)连接；所述十字划架(1)包括竖向设置的竖轴(5)与横向设置的横梁(6)且竖轴(5)与横梁(6)活动连接；所述地线(9)连接双轴变位机(3)与焊接电源(11)；所述焊机水箱(10)、焊接电源(11)与送丝机(12)依次连接且双轴变位机(3)端部设有4爪卡盘，横梁(6)一端端部设有摆动器(2)、焊枪(7)与马达(8)且摆动器(2)、焊枪(7)、马达(8)与贯穿横梁(6)的通讯线(14)连接并在另一端端部通过通讯线(14)与送丝机(12)连接。

2.根据权利要求1所述的自动化焊接防喷器活塞及活塞连杆耐磨层的焊接系统，其特征在于：所述的十字划架(1)的竖轴(5)长度为1.9m～2.1m且横梁(6)长度为1.7m～1.9m。

3.根据权利要求1所述的自动化焊接防喷器活塞及活塞连杆耐磨层的焊接系统，其特征在于：所述的摆动器(2)的横向与竖向行程均为180mm～220mm。

4.根据权利要求1所述的自动化焊接防喷器活塞及活塞连杆耐磨层的焊接系统，其特征在于：所述的双轴变位机(3)载重为2.5t～3t且双轴变位机(3)包括旋转轴与翻转轴且旋转轴安装在翻转轴上方；所述旋转轴的旋转角度为无限旋转且翻转轴的翻转角度为125°以下，旋转轴作为焊接轴使用且旋转轴上方安装4爪卡盘；所述4爪卡盘的载重为2.5t～3t。

5.根据权利要求1所述的自动化焊接防喷器活塞及活塞连杆耐磨层的焊接系统，其特征在于：所述的控制面板(4)底部设有滚动结构并在焊机水箱(10)底部设有滚动结构。

6.根据权利要求1所述的自动化焊接防喷器活塞及活塞连杆耐磨层的焊接系统，其特征在于：所述的控制面板(4)设有液晶显示屏、急停开关与遥控器。

7.根据权利要求1所述的自动化焊接防喷器活塞及活塞连杆耐磨层的焊接系统，其特征在于：所述的机柜(13)设有总电源开关与信号指示灯。

8.根据权利要求1所述的自动化焊接防喷器活塞及活塞连杆耐磨层的焊接系统，其特征在于：所述的通讯线(14)为13芯焊接通讯线，包括十字划架通讯线、摆动器通讯线、双轴变位机通讯线与控制面板通讯线。

Images