CN202506936U

CN202506936U - 一种大型薄壁导管纵缝自动焊接设备

Info

Publication number: CN202506936U
Application number: CN2011205549977U
Authority: CN
Inventors: 冯立杰; 沈宏华; 沈彩霞; 朱晓锋; 胡明华; 杨学勤; 徐爱杰; 陈杰; 曹雪峰
Original assignee: Shanghai Space Precision Machinery Research Institute
Current assignee: Shanghai Space Precision Machinery Research Institute
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2021-12-28

Abstract

本实用新型涉及一种大型薄壁导管纵缝自动焊接设备，包括焊接工装、焊枪移动机构、控制系统、焊接电源，焊枪移动机构位于焊接工装上端，控制系统连接芯轴位于焊接工装右侧，焊接电源连接控制系统。焊接工装由焊接机架、焊漏槽、锁紧机构、芯轴、气动琴键压紧机构、精密滑轨组成；焊枪移动机构由移动滑台、送丝机、焊枪及十字滑架组成；本实用新型能够满足直径为160～1000mm，长度为1600mm，厚度为2～7mm的大型薄壁导管的快速可靠装夹，控制系统完成对焊接设备的控制、焊接参数的设置及焊接过程的监控功能，实现了大型薄壁导管纵缝的自动化焊接。

Description

一种大型薄壁导管纵缝自动焊接设备

技术领域

本实用新型涉及焊接技术领域，具体涉及一种大型薄壁导管纵缝自动焊接设备，该设备适用于某型火箭贮箱燃料输送导管的纵缝焊接过程，提高了焊接质量和生产效率。

背景技术

目前在航天运载火箭焊接技术领域，由于火箭用零件多为大型结构，同时对于不同型号的火箭，零件的尺寸变化较大，焊接设备难以兼容，各加工单位多采用人工焊接的方法，焊接质量的稳定性难以保证，焊接效率低下。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种大型薄壁导管纵缝焊接设备，它能有效地解决大型薄壁导管装夹不方便，焊接效率低，焊接质量不稳定，操作人员操作不方便等问题。

本实用新型解决其技术问题的技术方案是,一种大型薄壁导管纵缝自动焊接设备，其特征在于：该设备包括焊接工装、焊枪移动机构、控制系统、焊接电源等，焊枪移动机构位于焊接工装上端，控制系统连接芯轴位于焊接工装右侧，焊接电源连接控制系统。

所述焊接工装由焊接机架、焊漏槽、锁紧机构、芯轴、气动琴键压紧机构、精密滑轨组成；

所述焊接机架为焊接工装的支撑机构，芯轴一端固定在焊接机架上，另一端通过锁紧机构锁紧，芯轴上安装有焊漏槽，焊漏槽横截面为梯形，与芯轴的倒V型槽配合；气动琴键压紧机构左右各一排琴键式的压指，放置在焊接机架的上方，导管装夹到芯轴上后通过气动琴键压紧机构压紧。

所述焊枪移动机构由移动滑台、送丝机、焊枪及十字滑架组成，十字滑架调整焊枪与纵缝的间距，移动滑台与精密导轨配合，移动滑台与精密导轨通过丝杠传动，带动其上的送丝机、焊枪、十字滑架和控制小盒一起做直线运动。

所述控制系统安装在电气控制柜内，包括可编程控制器、触摸屏、控制电路、控制气路、控制小盒、电磁阀、继电器、直流电源、步进电机驱动器等，可编程控制器采集来自触摸屏、按钮开关、限位开关等的数字量、模拟量信号，通过内部逻辑运算后控制继电器的开断、步进电机的运转等，触摸屏为焊接参数的输入端和焊接状态的显示端。

步进电机、送丝机、焊接电源的控制按钮集成到控制小盒上，控制小盒调整焊接电流、送丝机构的送丝速度，控制焊枪移动机构的启动时间、焊接电源的开启等。

焊枪移动速度和移动距离通过触摸屏输入，并通过触摸屏显示实时数据，可编程控制器接受按钮开关、限位开关等的输入信号，控制步进电机、电磁阀等的动作。

所述控制系统软件功能模块包括触摸屏程序和可编程控制器程序两部分，触摸屏程序主要包括功能选择模块、输入模块、状态显示模块和异常报警模块；可编程控制器程序包括初始化模块、复位模块、运动控制模块、输出模块和数据分析模块，触摸屏与可编程控制器通过RS232进行通信，实现焊接过程的人机交互操作。

本实用新型相对于现有技术的有益效果是：针对某型号火箭用燃料输送导管的焊接技术要求，设计了一种自动焊接设备，该设备控制系统的设计提高了抗干扰性能，通过人机交互界面，操作方便；选用步进系统和精密导轨，提高了控制的精确性。

附图说明

图1 是本实用新型大型薄壁导管纵缝自动焊接设备的总体结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括焊接工装1、焊枪移动机构、控制系统10、焊接电源12。

所述焊接工装1由焊接机架、焊漏槽、锁紧机构2、芯轴3、气动琴键压紧机构4、精密滑轨5组成；芯轴3一端固定在焊接机架上，另一端通过锁紧机构2锁紧，锁紧机构2锁紧芯轴3的悬臂端保证芯轴3的平行度，芯轴3上侧安装有焊漏槽，焊漏槽横截面为梯形，与芯轴3的倒V型槽配合；气动琴键压紧机构4为一排琴键式的压指，放置在焊接机架的上方，左右各一排，通过气囊的充放气对琴键压紧机构4施加作用力，将工件固定在芯轴3上。

焊接电源12除满足对焊接性能要求外，还要有外部通讯接口与核心控制器进行通信。

精密滑轨5为螺纹丝杠机构，固定在焊接机架上方侧面，螺纹丝杠机构通过联轴器与步进电机9输出轴的减速器连接。

所述焊枪移动机构由移动滑台13、送丝机6、焊枪7及十字滑架组成，移动滑台13与精密导轨5配合，保证焊枪运动的平稳性和准确性，移动滑台13与精密导轨5通过丝杠传动，带动其上的送丝机6、焊枪7、十字滑架和控制小盒8一起做直线运动；十字滑架用来调整焊枪与焊缝的相对位置，通过对送丝机6的控制来保证焊丝的输送速度。

所述控制系统10安装在电气控制柜内，包括可编程控制器、触摸屏11、控制电路、控制气路、控制小盒8、电磁阀、继电器、直流电源、步进电机驱动器等，可编程控制器采集来自触摸屏11、按钮开关、限位开关等的数字量、模拟量信号，通过内部逻辑运算后控制继电器的开断、步进电机9的运转等，触摸屏11为焊接参数的输入端和焊接状态的显示端，实现人机交互操作。

可编程控制器（PLC）接收触摸屏11、控制按钮、限位开关和检测开关等的输入信号，通过内部逻辑运算，控制电磁阀的状态，进而控制气路的开启，控制步进电机驱动器的状态，进而控制步进电机9的启停和转动速度，使焊枪按照设定的速度沿纵缝直线运动，控制送丝电机驱动器，进而控制送丝速度。所述控制小盒8上安装有焊接电源起动按钮、焊接电流调整旋钮、起弧按钮、送丝启动及速度调节旋钮、琴键压紧及松开按钮，操作人员可以边观察熔池状态边控制焊接电流及送丝速度，操作简单方便。

控制小盒8、触摸屏11和电气控制柜上的操作面板共同组成人机交互界面，通过触摸屏11登陆焊接系统，设置焊枪的运动行程和速度，并实时显示焊枪速度和移动距离，触摸屏11与PLC通过RS232通信。

控制系统10软件功能模块包括触摸屏程序和PLC程序两部分，触摸屏程序主要包括功能选择模块、输入模块、状态显示模块和异常报警模块；PLC程序包括初始化模块、复位模块、运动控制模块、输出模块和数据分析模块，触摸屏与PLC通过RS232进行通信，实现焊接过程的人机交互操作。

整个焊接过程是这样实现的：开启设备的总电源和总气源，输入登陆密码，系统初始化焊枪移动机构恢复到原位后，抬起锁紧机构2的拉杆，将导管套入芯轴3上，焊缝对准焊漏槽，按下控制小盒8或电控柜控制面板上的“1#气囊压紧”、“2#气囊压紧”按钮，导管压紧后放下锁紧机构2的拉杆，通过十字滑架调整焊枪对中导管的纵缝，调整送丝高度和送丝的角度，工件准备就绪后，通过触摸屏11设置焊接方式（自控焊接、手动焊接），焊接速度，焊接行程，焊接电流，送丝速度等参数，按下模拟焊接按钮，焊枪将沿焊缝往复运行一次回到原位而不启动焊接电源12，实现模拟焊接。确定焊枪路径无误后，按下“自动焊接”按钮，焊枪移动机构按照设置的焊接参数自动完成焊接过程，焊接完成后，自动关闭焊接电源和所有电机，琴键松开，设备停止，卸下工件。

Claims

1.一种大型薄壁导管纵缝自动焊接设备，其特征在于：该设备包括焊接工装、焊枪移动机构、控制系统、焊接电源，焊枪移动机构位于焊接工装上端，控制系统连接芯轴位于焊接工装右侧，焊接电源连接控制系统。

2.根据权利要求1所述的大型薄壁导管纵缝自动焊接设备，其特征在于：所述焊接工装由焊接机架、焊漏槽、锁紧机构、芯轴、气动琴键压紧机构、精密滑轨组成；

3.根据权利要求1所述的大型薄壁导管纵缝自动焊接设备，其特征在于：所述焊枪移动机构由移动滑台、送丝机、焊枪及十字滑架组成，十字滑架调整焊枪与纵缝的间距，移动滑台与精密导轨配合，移动滑台与精密导轨通过丝杠传动，带动其上的送丝机、焊枪、十字滑架和控制小盒一起做直线运动。

4.根据权利要求1所述的大型薄壁导管纵缝自动焊接设备，其特征在于：所述控制系统安装在电气控制柜内，包括可编程控制器、触摸屏、控制电路、控制气路、控制小盒、电磁阀、继电器、直流电源、步进电机驱动器，可编程控制器采集来自触摸屏、按钮开关、限位开关等的数字量、模拟量信号，通过内部逻辑运算后控制继电器的开断、步进电机的运转等，触摸屏为焊接参数的输入端和焊接状态的显示端。

5.根据权利要求1或4所述的大型薄壁导管纵缝自动焊接设备，其特征在于：步进电机、送丝机、焊接电源的控制按钮集成到控制小盒上，控制小盒调整焊接电流、送丝机构的送丝速度，控制焊枪移动机构的启动时间、焊接电源的开启。

6.根据权利要求1所述的大型薄壁导管纵缝自动焊接设备，其特征在于：所述控制系统软件功能模块包括触摸屏程序和可编程控制器程序两部分，触摸屏程序主要包括功能选择模块、输入模块、状态显示模块和异常报警模块；可编程控制器程序包括初始化模块、复位模块、运动控制模块、输出模块和数据分析模块，触摸屏与可编程控制器通过RS232进行通信，实现焊接过程的人机交互操作。