CN201304539Y - 恒线速度环缝焊接机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种恒线速度环缝焊接机，由工件转盘和焊接操作架构成，工件转盘由电机驱动旋转，焊接操作架上端水平安装的可升降横臂内设置一水平的伸缩杆，该伸缩杆前端安装焊枪、水平磁力探头及垂直磁力探头，在横臂内伸缩杆末端固装一水平的传动轨，该传动轨上表面滚动安装与一多圈电位器同轴固定的滚轮，在横臂外部安装一与多圈电位器电连接的线速度控制器，该线速度控制器与驱动工件转盘的电机电连接。本实用新型结构小巧，通过正交坐标系分别检测每个坐标轴下的焊缝位置，通过几何关系计算焊缝转动半径，实现对任意回转体构成的环焊缝形式进行等速焊接。这种技术方案原理简单，成本低，适于多种非圆形环缝焊接机的恒线速度控制。

Description

恒线速度环缝焊接机
技术领域
本实用新型属于焊接设备领域，尤其是一种恒线速度环缝焊接机。
背景技术
焊接机是加工生产过程中经常使用的一种加工设备，目前绝大多数的焊接工艺均要求速度恒定，即恒线速度焊接。现有恒转速环缝焊接机可满足焊缝为规则圆形曲线的恒线速度焊接的要求。然而，对于非圆形曲线焊缝，使用恒转速环缝焊接机则无法确保焊接线速度不变。如，离心风机的风机蜗壳的焊缝轨迹为阿基米德螺线，使用恒转速环缝焊接机对风机蜗壳进行焊接就不能确保焊接的线速度不变。因此为保证恒定的焊接速度，必须采用恒线速度环缝焊接机。
现有恒线速度环缝焊接机通过靠轮编码器检测风机蜗壳侧板线速度，将编码器脉冲送入单片机系统，系统软件经过计算，输出给定信号，实时调节电机转台的转速，实现恒线速度控制。这种焊接机存在以下缺点：1.线速度传感器(脉冲编码器)必须接触工件(蜗壳侧板)，离电弧很近，因此故障率较高；2.控制系统成本高；3.数字化控制器不太适合恶劣环境，维护、维修次数多且维护、维修的难度大，普通技工不易掌握。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种故障率低、成本低、便于后期维护的恒线速度环缝焊接机。
本实用新型解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种恒线速度环缝焊接机，由工件转盘和焊接操作架构成，工件转盘由电机驱动旋转，焊接操作架上端水平安装的可升降横臂内设置一水平的伸缩杆，该伸缩杆前端安装焊枪、水平磁力探头及垂直磁力探头，其特征在于：在横臂内伸缩杆末端固装一水平的传动轨，该传动轨上表面滚动安装与一多圈电位器同轴固装的滚轮，在横臂外部安装一与多圈电位器电连接的线速度控制器，该线速度控制器与驱动工件转盘的电机电连接。
而且，所述横臂的内壁固装一支架，多圈电位器安装在该支架的下端，滚轮同轴安装在多圈电位器的旋钮上。
而且，所述的线速度控制器内的控制电路由给定模块、反比运算模块、直流伺服驱动模块、比例运算模块和数显表模块构成，给定模块的输入端连接输入电压，给定模块的输出端分别连接反比运算模块的输入端和比例运算模块的输入端，反比运算模块的输出端连接直流伺服驱动模块的输入端，直流伺服驱动模块的输出端连接电机，比例运算模块的输出端连接数显表模块的输入端。
本实用新型的优点和有益效果为：
1.多圈电位器与工件实现非接触，降低了多圈电位器故障率。本实用新型用多圈电位器代替脉冲编码器，将多圈电位器置于焊接操作架上部的横臂内部，并由外壳封闭隔离；将直接测速改为测量转动半径，实现恒线速度控制。
2.明显降低了控制器成本。本实用新型的控制系统器件完全采用模拟电路，且十分简单，相比原有数控系统而言，成本大幅度下降，有利于技术产品的推广。
3.明显提高了产品的稳定性，经济耐用。本实用新型采用内置多圈电位器、模拟电子技术等，使系统可靠性大幅度提高，减少了维修次数；此外，检维修非常简单，普通技工很容易掌握。
4.本实用新型结构更加小型化，其体积小、重量轻。通过正交坐标系分别检测每个坐标轴下的焊缝位置，通过几何关系计算焊缝转动半径，实现对任意回转体构成的环焊缝形式进行等速焊接。这种技术方案原理简单，成本低，适于多种非圆形环缝焊接机的恒线速度控制。
附图说明
图1是本实用新型的主视图(局部剖视)；
图2是图1的A部放大示意图；
图3是图1的B部放大示意图；
图4是本实用新型的线速度控制器内的控制电路的方框图；
图5是本实用新型的线速度控制器内的控制电路图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。
一种恒线速度环缝焊接机，由工件转盘3和焊接操作架7构成，工件转盘由电机1驱动旋转，该电机安装在工作转盘的下端面。焊接操作架上水平安装有一可以升降的横臂6，该横臂为中空结构，由外壳16将其封闭，其内水平设置一伸缩杆4，该伸缩杆前端安装焊枪10、水平磁力探头9及垂直磁力探头12。
本实用新型的创新点在于：在横臂内的伸缩杆末端固装一水平传动轨8，该传动轨上表面滚动安装与一多圈电位器14同轴固定安装的滚轮15。其具体连接结构为：横臂的内壁固装一个支架13，多圈电位器安装在该支架的下端，滚轮同轴安装在多圈电位器的旋钮上，滚轮与旋钮同步旋转。
在横臂外部安装一与多圈电位器电连接的线速度控制器5，该线速度控制器与驱动工件转盘的电机电连接。
该线速度控制器内包含线速度算法电路。该控制电路线由给定模块、反比运算模块、直流伺服驱动模块、比例运算模块和数显表模块构成，给定模块的输入端连接输入电压Ui，Ui由R1和R#并联所得，给定模块的输出端分别连接反比运算模块的输入端和比例运算模块的输入端，反比运算模块的输出端连接直流伺服驱动模块的输入端，直流伺服驱动模块的输出端连接电机，比例运算模块的输出端连接数显表模块的输入端。
以下以蜗壳焊接为例对本实用新型的工作原理进行说明：
1.伸缩杆前端的水平磁力探头可吸引接触到工件2的一个侧板(蜗壳侧板)；垂直磁力探头可吸引接触到工件的另一个侧板(蜗壳底板)，从而形成对角焊缝的位置跟踪。
2.在磁力作用下，带着焊枪移动，使枪头随时对准焊缝。
3.牵引伸缩杆随焊缝焊点半径变化自动伸缩，使传动轨带动滚轮转动。滚轮的转动导致多圈电位器的阻值R产生变化，使之与伸缩位移ΔL相关联：R＝kΔL。
线速度控制器根据伸缩位移ΔL计算焊接点转动半径r，再计算电机转速n，控制转台的转速N，即工件的转速。按照n＝V/2πr的物理规则，使焊接点线速度V保持恒定，实现等速焊接。
根据图5所示的控制电路图，可以得出以下结论。线速度控制器是基于以下算法进行控制从而实现等速焊接的：线速度V＝2πrN。其中，r：焊接点转动半径，N：工件转速。当需要恒定速度焊接时，应遵循N＝V/2πr的规律，根据图4中的几何关系可知：r＝L0+ΔL，L0：初始半径，若L0＝kR0，则有：
r＝L0+ΔL＝(R0+R)/k
N＝pR#/(R0+R)
其中pR#＝V，R#为线速度给定电阻值。k：是由设备机械几何特征决定的几何常数，也叫系统常数；是单位半径变化对应的阻值，即k＝R/ΔL，其单位是欧姆/毫米。

Claims (3)

1.一种恒线速度环缝焊接机，由工件转盘和焊接操作架构成，工件转盘由电机驱动旋转，焊接操作架上端水平安装的可升降横臂内设置一水平的伸缩杆，该伸缩杆前端安装焊枪、水平磁力探头及垂直磁力探头，其特征在于：在横臂内伸缩杆末端固装一水平的传动轨，该传动轨上表面滚动安装与一多圈电位器同轴固定的滚轮，在横臂外部安装一与多圈电位器电连接的线速度控制器，该线速度控制器与驱动工件转盘的电机电连接。
2.根据权利要求1所述的恒线速度环缝焊接机，其特征在于：所述横臂的内壁固装一支架，多圈电位器安装在该支架的下端，滚轮同轴安装在多圈电位器的旋钮上。
3.根据权利要求1所述的恒线速度环缝焊接机，其特征在于：所述的线速度控制器内的控制电路由给定模块、反比运算模块、直流伺服驱动模块、比例运算模块和数显表模块构成，给定模块的输入端连接输入电压，给定模块的输出端分别连接反比运算模块的输入端和比例运算模块的输入端，反比运算模块的输出端连接直流伺服驱动模块的输入端，直流伺服驱动模块的输出端连接电机，比例运算模块的输出端连接数显表模块的输入端。
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