CN203471157U

CN203471157U - 一种离心风机外壳自动焊接机

Info

Publication number: CN203471157U
Application number: CN201320580003.8U
Authority: CN
Inventors: 王锁弘
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-09-20
Filing date: 2013-09-20
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2023-09-20

Abstract

本实用新型涉及离心风机外壳自动焊接机，包括焊接转盘、操作架和控制器。操作架内设有导轨，其上装有一个由力矩电机拖动的伸缩杆，不论向前向后，力矩电机都以恒力矩使光电式位移传感器的靠轮与工件表面接触，并做无打滑转动。在焊枪的垂直下方设有定位杆，其前端上方有一滚球和工件底面接触，其上的弹簧提供向上靠紧力。控制器为数字式闭环控制系统，设有处理器电路，力矩电机驱动电路和脉冲功率驱动电路。通过对传感器传送来的代表位移量的脉冲信号的计时，处理器计算出线速度，并把这个反馈量和设定量比较，根据误差结果来自动调节电动机的转速。本实用新型具有焊接精度高，操作简便，系统可靠性高，生产和维护成本低等优点。

Description

一种离心风机外壳自动焊接机

技术领域

本实用新型涉及一种风机焊接设备，具体的说是一种离心风机外壳自动焊接机。

背景技术

在工农业生产、国防科技以及人民生活的各个领域里，离心风机都有着广泛的应用，特别是随着节能环保产业的逐步兴起，对离心风机的需求，无论是产量还是质量，更是与日俱增。中国是风机的应用大国，也是风机的生产大国。在风机生产厂里，风机外壳的焊接是一个重要的环节。由于风机外壳是一个不规则的非圆曲线，这就给焊接带来了一定的困难。小型企业由于设备投资有限，仍然采用手工焊接工艺，这样的工艺不但工人劳动强度大，焊接的质量也无法保证。大中型企业虽然采用了自动焊接机，但目前见到的都不是真正意义上的恒线速度自动焊接，无法达到最佳的焊接效果。

目前常用的离心风机外壳焊接设备，特别是大型风机外壳的自动焊接机，一般采用卧式平放焊接方式。这种焊接机在工作时，待焊接的风机外壳平放在一个转盘上，由电动机带动转盘旋转，控制器根据传感器测量的反馈信号，自动调整电动机的速度，实现焊缝的均匀焊接。

据查论文“离心风机蜗壳自动焊接机控制系统”（刊登在《天津职业院校联合学报》2006年3月），在该论文描述的控制系统中，采用光电编码器测量转盘驱动电动机的转速，并把这个信号反馈给调速控制系统，这实际上是一个恒转速控制系统。离心风机的外壳曲线，一般是由四段不同心的圆弧连接而成的，这四段圆弧半径逐级增大，各不相同，整体大致形状类似于阿基米德曲线，所以，这样得到的焊接线速度显然是不恒定的。

据查专利“200820143516.1”，该专利为了改进焊接质量，在焊头跟综滑轨上设置了一个电位器式的线性位移传感器，并把这个信号反馈给调速控制系统，来改变转盘的速度。由于这个线性位移传感器测量的是风机外壳半径的变化量，而半径的变化与圆心有很紧密的关系，在实际生产过程中，成吨的大型离心风机外壳，都是用滑臂吊车直接吊装到焊接转盘上的，风机外壳的圆心和转盘的圆心不重合，一般差距很大，再加上四段圆弧不同心，各圆弧的半径变化量的线性度各不相同，从而无法实现恒线速度焊接，达不到最佳的焊接质量。该专利描述的磁力焊枪头定位方法，磁铁与金属工件之间的距离决定磁力的大小，这个距离由操作工在焊接前用手调节，仅靠水平磁铁引力，当磁力下降到阈值时，将会出现跟踪失败，另外，工件表面的凸凹不平、磁性材料吸附的金属粉尘、受热消磁等因素，都有可能因堆焊或跟踪失败而偏离焊缝，直接影响了焊接质量。该专利采用模拟控制技术，每次新放置一个工件，由于其圆心和上一个工件的圆心不重合，使得初始半径也不相同，这就需要重新调节初始速度，用手调节速度给定电位器，用眼睛观察数显表的速度数字，需要来回反复调试，费时费力。该专利采用的速度调节元件和传感器都是电位器，由于触点的磨损和现场存在的振动冲击等环境影响，可靠性比较低。

总而言之，现有的技术存在三大主要问题，一是反馈信号的取样点不合适，不符合自动控制理论中“欲稳定什么量，就反馈什么量”的基本原理，无法实现全闭环的恒线速度焊接，再加上焊枪头的磁力定位方式，容易产生堆焊或跑偏，焊接精度无法提高。二是采用模拟控制器，每个工件在焊接前都需要重新调节初始速度，操作不方便，无法实现自动化智能化控制。三是系统中采用的电位器和传感器，都是有触电的元器件，容易磨损，可靠性不高。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的不足，提出了一种离心风机外壳自动焊接机，实现了数字化恒线速度自动焊接，具有控制精度高，操作简便，可靠性好的特点，能适合任意回转曲线焊缝的恒线速度自动焊接。

本实用新型可以通过以下措施达到：

一种离心风机外壳自动焊接机，包括焊接转盘和操作架。焊接转盘用于放置待焊接的工件，由电动机驱动；操作架用于对焊枪头进行水平和垂直定位，其上装有一个控制器，其内部设有滑轨，滑轨上安装有一个可在水平方向移动的伸缩杆，伸缩杆的前部安装有焊枪。其特征在于：伸缩臂由一个安装于焊接架上的力矩电机驱动；伸缩臂的前部位于焊枪的下方设有一个定位杆，其前端上方有一个滚球和工件底面滚动接触，其垂直向上的靠紧力由定位杆上的弹簧提供；伸缩臂前部的焊枪的垂直上方，安装有一个光电式位移传感器，在力矩电机的驱动下，伸缩杆给光电式位移传感器施加一个水平方向的靠紧力，使该传感器的滚轮与工件的表面始终保持接触，并在工件表面做不打滑滚动；光电式位移传感器、电动机和力矩电机与控制器电连接。

本实用新型所述的驱动焊接转盘的电动机为步进电机。

本实用新型所述的控制器是一个数字式闭环控制系统，内部设有处理器电路，力矩电机驱动电路和电动机驱动器。当焊接转盘转动时，光电式位移传感器在工件柱面上做无打滑转动，将代表位移量的脉冲信号传送到处理器电路，处理器电路通过内部软件定时，测量两个相邻脉冲之间的时间，从而计算出线速度的反馈量，并把这个反馈量和设定的线速度值进行比较，根据误差结果来调节发送给电动机驱动器的脉冲信号，达到调节电动机转速的目的。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：（1）焊接精度高。由于采用线速度传感原理，实现了恒线速度闭环反馈控制，采用弹簧力和力矩电机推力机构对焊枪头定位，确保了焊缝跟踪。（2）机器操作简便，效率高。由于采用数字控制技术，操作者通过人机界面，事先输入所希望的线速度值，系统自动记忆参数，以后只要放好了工件，按启动按钮，机器自动检测初始速度，自动焊接，无须每次调节初始速度，一个人可操作多台机器。（3）系统可靠性高。由于采用光电式传感器，不存在触点磨损，再加上数字系统的光电隔离技术，以及脉冲信号传输有较好的抗干扰性，这就大大提高了整个控制系统的可靠性。（4）机器的制造和维护成本低。由于控制系统结构合理，数字电路调节容易，一致性好，降低了成本。

附图说明

附图1为本实用新型的一种实施方案的主要结构图。

附图2为附图1的局部放大图。

附图3为一种风机的外壳图。

附图4为本实用新型的控制系统结构框图。

附图标记：焊接转盘1、步进电机2、工件3、光电式位移传感器4、伸缩臂5、滑轨6、控制器7、立柱8、操作架9、定位杆10、焊枪11、力矩电机12、滚轮13、弹簧14、滚球15，处理器电路16、步进电机驱动器17、力矩电机驱动器18。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明。

如附图1所示，离心风机外壳的恒线速度自动焊接机，包括焊接转盘1和操作架9。焊接转盘1用于放置待焊接的工件3，由步进电机2驱动旋转。操作架9安装在立柱8上，可以手动垂直调节升降位置，其上装有控制器7，其内部有一个滑轨6，滑轨6上安装有一个可在水平方向移动的伸缩杆5，由力矩电机12来拖动，力矩电机12调速简单且能长期工作在堵转方式，不论是向前或向后，都能使光电式位移传感器4的滚轮13，以一个恒定的力矩与工件3的表面保持接触，从而保证了焊枪头的水平定位。

如附图2所示，在焊枪11的垂直上方位置，安装有一个光电式位移传感器4，当机器工作时，光电式位移传感器4的滚轮13在工件3的垂直柱面上做无打滑转动，保证了位移量检测的精度。在焊枪11的垂直下方位置有一个定位杆10，其前部的上端还有一个滚球15，滚球15和工件3的底面保持滚动接触，弹簧14使定位杆10向上靠紧，保证了焊枪头的垂直定位。

如附图3所示是一个离心风机蜗壳的例图，离心风机的外壳曲线由四段不同心的圆弧连接而成的，这四段圆弧的半径分别为R1、R2、R3、R4，它们逐级增大，各不相同，而且圆心不重合，整体形状大致类似于阿基米德曲线。

如附图4所示，光电式位移传感器4将代表位移量的脉冲信号输入到处理器电路16，通过内部定时，处理器电路16测量两个相邻脉冲之间的时间，从而计算出线速度的反馈量。处理器电路16通过步进电机驱动器17来驱动步进电机2，通过力矩电机驱动器18来驱动力矩电机12。

如附图1、2、4所示，本实用新型的整个操作过程是：满足生产工艺和产品质量要求的最佳焊接线速度参数，由操作者预先输入到控制器中，控制器具有掉电记忆功能，一般不用改动。开始工作时，把工件3用悬臂吊车吊放到焊接转盘1上，只要工件3和焊接转盘1的圆心大致重合就可以了。拖动伸缩臂5，使其靠向工件3的柱面，这时，伸缩臂5前部的定位杆10也插入到了工件3的底面，定位杆10上的弹簧14使滚球15和底面滚动接触，确保了焊枪头的垂直定位。调整好焊枪11的位置，按启动按钮，控制器16开始给步进电机驱动器17发送驱动脉冲，步进电机2带动焊接转盘1和工件3转动，光电式位移传感器4的滚轮13随着工件3的外壁转动，脉冲信号送回到控制器的处理器电路16，通过内部定时，处理器电路16测量两个相邻脉冲之间的时间，从而计算出线速度的反馈量。然后，处理器电路16把这个线速度与操作者预先设置在存储器中的线速度进行比较，若测量的线速度等于设定的线速度，处理器电路16发送给步进电机驱动器17的脉冲信号不变；若测量的线速度大于设定的线速度，处理器电路16将修正发送给步进电机驱动器17的脉冲信号，以使步进电机2的速度降低；反之，则修正发送给步进电机驱动器17的脉冲信号，使步进电机2的速度提高。

本实用新型的主要创新点：

一是避开了对半径的测量，采用光电式位移传感器，配合处理器电路的软件定时处理技术，得到了线速度，实现了真正意义上的恒线速度闭环反馈控制，提高了焊接质量，也实现了对任意回转曲线焊缝的恒线速度自动焊接。

二是采用弹簧力对焊枪头进行垂直定位，采用力矩电机推力和传感器靠轮相结合的焊枪头水平定位结构，不但调节方便，还提高了焊枪定位的准确性。

三是采用数字控制技术，操作者可以通过人机界面，直接输入所希望的线速度值，系统自动记忆参数，只要放好了工件，按启动按钮即可自动焊接，省去了每次要用电位器调节初始速度的麻烦，改变了手调眼看的繁琐操作方式，实现了一个人操作多台机器。

Claims

1.一种离心风机外壳自动焊接机，包括焊接转盘和操作架；焊接转盘用于放置待焊接的工件，由电动机驱动；操作架用于对焊枪头进行水平和垂直定位，其上装有一个控制器，其内部设有滑轨，滑轨上安装有一个可在水平方向移动的伸缩杆，伸缩杆的前部安装有焊枪；其特征在于：伸缩臂由一个安装于焊接架上的力矩电机驱动；伸缩臂的前部位于焊枪的下方设有一个定位杆，其前端上方有一个滚球和工件底面滚动接触，其垂直向上的靠紧力由定位杆上的弹簧提供；伸缩臂前部的焊枪的垂直上方，安装有一个光电式位移传感器，在力矩电机的驱动下，伸缩杆给光电式位移传感器施加一个水平方向的靠紧力，使该传感器的滚轮与工件的表面始终保持接触，并在工件表面做不打滑滚动；光电式位移传感器、电动机和力矩电机与控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的一种离心风机外壳自动焊接机，其特征在于：所述的驱动焊接转盘的电动机为步进电机。

3. 根据权利要求1所述的一种离心风机外壳自动焊接机，其特征在于：所述的控制器是一个数字式闭环控制系统，内部设有处理器电路，力矩电机驱动电路和电动机驱动器。