CN205184010U - 大型辊轴磨损后的二堆焊自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了大型辊轴磨损后的二堆焊自动控制系统及方法,分别在输入模块输入施焊点在辊轴上的起点和终点，转化为数字信号传递至PLC,所述PLC经过计算得出相应结果，向滑移模块、伸缩模块、打磨模块、齿轮模块、堆焊模块、探伤模块和加热模块传递执行信号；本实用新型把磨损辊轴的堆焊实现了自动化，可对磨损辊轴进行自动打磨、清洁、施焊、探伤和加热，大大节省了人力资源，且精确度高，效率高。

Description

大型辊轴磨损后的二堆焊自动控制系统

技术领域

本实用新型涉及堆焊领域，尤其是一种堆焊磨损辊轴的自动控制系统。

背景技术

大型辊轴在使用过程中会因为局部强度变化大而造成轧辊出现磨损、崩坑、轧辊表面出现裂纹、轧辊断裂、轧辊硬度不均匀等损坏现象，从而导致轧辊报废，特别是在冷轧钢厂和连铸钢厂中经常出现此类现象。由于辊轴均采用特种钢材，而特种钢材都是经过锻造和复杂的热处理过程制造而成，价格较高，每年钢厂中的辊轴损耗量巨大，之后又因不能修复或者修复后达不到原有性能而报废，这给我国冶金行业造成重大的经济损失。

现有施焊大多通过人工操作，容易出现控制失误导致处理不善的情况，而且通过人工判断和控制该磨损辊轴的堆焊，对操作人员的技术要求高，效率低，且精确度不高。

发明内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种堆焊磨损辊轴的自动控制系统，该自动控制系统及方法通过对其各个参数的精确控制，实现对磨损辊轴进行自动打磨、清洁、施焊、探伤和加热，精确度高，效率高；高度自动化实现了在尽量少的操作工人以及高度安全操作的前提下，创造出最大的利益经济效益。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种堆焊磨损辊轴的自动控制系统，其特征在于，包括滑移模块、伸缩模块、打磨模块、齿轮模块、堆焊模块、探伤模块、加热模块、输入模块和PLC；

分别在所述输入模块输入第一施焊点在辊轴上的起点和终点，并转化为第一起点数字信号0011和第一终点数字信号0012传递至PLC；输入第二施焊点在辊轴上的起点和终点，并转化为第二起点数字信号0021和第二终点数字信号0022传递至PLC；……;输入第N施焊点在辊轴上的起点和终点，并转化为第二起点数字信号00N1和第二终点数字信号00N2传递至PLC；

所述PLC分别与滑移模块、伸缩模块、打磨模块、齿轮模块、堆焊模块、探伤模块、加热模块和输入模块相连；用于接收各起点数字信号和终点数字信号；接收数字信号301和302；计算两相邻施焊点的圆周距，进而计算转动齿轮的旋转角度；计算滑块的滑移距离，连杆的伸缩长度,旋转凸台的旋转角度，T形杆上下转动的角度；并向齿轮模块、滑移模块、伸缩模块、打磨模块、加热模块、堆焊模块和探伤模块分别传递执行信号101、102、1031/1032、1041/1042、105、106和107；

所述齿轮模块接收执行信号101，控制转动齿轮转动至指定位置；

所述滑移模块接收执行信号102，先将置于清洁机构中的滑块滑移至预定位置201，待到清洁机构复位后，再按要求滑移置于机械臂中的滑块；

T形杆、打磨轮、锤头及与T形杆相连的连杆，与该连杆相连的滑块组成清洁机构；所述连杆与T形杆连接处设有转动旋钮，所述转动旋钮用于在YZ平面360度旋转T形杆；所述伸缩模块接收执行信号1031，将清洁机构连杆按要求伸缩，待到清洁机构复位后，再将置于机械臂中的连杆伸缩至预定位置202；接收执行信号1032，将连杆收缩复位；

所述打磨模块，接收执行信号1041，将打磨轮旋转至T形杆的下方，配合伸缩模块和齿轮模块对辊轴进行打磨；执行完毕后向PLC传递数字信号301；接收执行信号1042，将锤头旋转至T形杆的下方，控制T形杆上下转动，用于对辊轴去除焊渣；执行完毕后向PLC传递数字信号302；

所述加热模块包括设于旋转凸台下方的氧-乙炔枪头及其点火器；接收执行信号105，控制旋转凸台至预定位置206，打开点火器，与齿轮模块和伸缩模块配合，对辊轴进行加热；

所述堆焊模块包括设于旋转凸台下方的焊枪；接收执行信号106，控制旋转凸台至预定位置207，与齿轮模块和伸缩模块配合，对辊轴施焊；

所述探伤模块包括设于旋转凸台下方的超声波探伤仪探头；用于接收执行信号107，控制旋转凸台至预定位置208，与齿轮模块和伸缩模块配合，对辊轴进行探伤。

进一步地，所述T形杆设有位移传感器1，用于感应T形杆与旋转凸台距离是否小于或等于预定距离值，若小于或等于预定距离值，则向PLC传递预警数字信号，所述PLC控制滑移模块将滑块上移。

进一步地，所述支架上端设有位移传感器2，用于当打磨轮将一施焊点打磨4mm时，向PLC传递完成信号；所述PLC控制齿轮模块转动齿轮，直到辊轴到达下一施焊位点。

进一步地，T形杆上下转动5次，即：所述锤头对一施焊位点敲打5次，则向PLC传递完成信号；所述PLC控制齿轮模块转动齿轮，直到辊轴到达下一施焊位点。

进一步地，所述探伤模块探测到辊轴有缺陷，则向PLC传递缺陷数字信号；所述PLC向主控设备中的显示屏传递缺陷信号进行显示；同时控制堆焊模块，对缺陷位点进行重焊。

一种堆焊磨损辊轴的自动控制系统的自动控制方法，它包括：

步骤1：分别在所述输入模块输入第一施焊点在辊轴上的起点和终点，并转化为第一起点数字信号0011和第一终点数字信号0012传递至PLC；输入第二施焊点在辊轴上的起点和终点，并转化为第二起点数字信号0021和第二终点数字信号0022传递至PLC；……;输入第N施焊点在辊轴上的起点和终点，并转化为第二起点数字信号00N1和第二终点数字信号00N2传递至PLC；

步骤2：所述PLC接收各起点数字信号和终点数字信号；接收数字信号301和302；计算相邻两施焊点的圆周距，进而计算转动齿轮的旋转角度；计算滑块的滑移距离，连杆(11)的伸缩长度,旋转凸台的旋转角度，T形杆上下转动的角度；并向齿轮模块、滑移模块、伸缩模块、打磨模块、加热模块、堆焊模块和探伤模块分别传递执行信号101、102、1031/1032、1041/1042、105、106和107；所述PLC接收缺陷数字信号，向主控设备中的显示屏传递至缺陷信号进行显示；

步骤3：所述齿轮模块接收执行信号101，控制转动齿轮转动至指定位置；

所述滑移模块接收执行信号102，先将置于清洁机构中的滑块滑移至预定位置201，待到清洁机构复位后，再按要求滑移置于机械臂中的滑块；当T形杆与旋转凸台距离小于或等于预定距离值，则向PLC传递预警数字信号，并将滑块上移。

所述伸缩模块接收执行信号1031，将清洁机构连杆按要求伸缩，待到清洁机构复位后，再将置于机械臂中的连杆伸缩至预定位置202；接收执行信号1032，将连杆收缩复位；

所述打磨模块，接收执行信号1041，将打磨轮旋转至T形杆的下方，配合伸缩模块和齿轮模块对辊轴进行打磨；执行完毕后向PLC传递数字信号301；接收执行信号1042，将锤头旋转至T形杆的下方，控制T形杆上下转动，用于对辊轴去除焊渣；执行完毕后向PLC传递数字信号302；当打磨轮将一施焊点打磨4mm时，向PLC传递完成信号；转动齿轮，直到辊轴到达下一施焊位点；锤头对一施焊位点敲打5次，则向PLC传递完成信号；所述PLC控制齿轮模块转动齿轮，直到辊轴到达下一施焊位点。

步骤4：加热模块接收执行信号105，控制旋转凸台至预定位置206，打开点火器，与齿轮模块配合，对辊轴进行加热；

所述堆焊模块包括设于旋转凸台下方的焊枪；接收执行信号106，控制旋转凸台至预定位置207，与齿轮模块配合，对辊轴施焊；及对缺陷位点进行重焊；

所述探伤模块包括设于旋转凸台下方的超声波探伤仪探头；用于接收执行信号107，控制旋转凸台至预定位置208，与齿轮模块配合，对辊轴进行探伤；当探测到辊轴有缺陷，则向PLC传递缺陷数字信号；所述PLC向主控设备中的显示屏传递缺陷信号进行显示。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、采用自动化控制不容易出现控制失误；

通过自动控制滑块的滑移、连杆的伸缩和T形杆的旋转，实现了对磨损辊轴的自动打磨和清洁；使得清洁过程更加缜密，不容易出现遗漏对磨损辊轴的打磨和清洁，由于焊枪、超声波探伤仪探头、和氧-乙炔枪头形状相差不大，人工操作容易混淆，通过自动控制旋转凸台的旋转，实现对磨损辊轴的施焊、探伤和加热，不容易出现弄错的情况。

2、对磨损辊轴施焊的效果高，堆焊层缺陷少，焊道成形质量好，节约了能源；

由于采用的是埋弧自动堆焊，在焊接过程中，由于熔渣隔绝了空气，焊缝金属中含氮量、含氧量大大降低，再由于熔渣的保温作用，使熔池存在时间较长，液态金属与熔渣、气体的冶金反应比较充分，加上焊接参数可以通过自动调节保持稳定，致使堆焊层的化学成分和性能比较均匀，堆焊层表面平整，机械性能较好；在堆焊方法中，参数设置最重要，参数设置不好，不仅影响焊道成形质量，还会影响整个堆焊方法，导致焊接失败。本实用新型的工艺焊接速度选择恰当，焊接电流和焊接电压控制合适，故焊道成形质量好，堆焊部位几乎无气孔，夹杂，缩孔等缺陷，每道焊道之间重合1/3，保证了无漏焊少焊问题出现；

同时，由于采用自动化控制，节约了人力资源成本。

3、布置灵活、实时性优、稳定性好，可靠性和安全性高；

该系统各个模块布置灵活，自动调节清洁机构与机械臂的距离，预见可能的故障，并提前作出处理，稳定性好，通过对T形杆和旋转凸台等的各项参数的精确控制，实现对磨损辊轴的精准施焊，安全运行以及高度集成化，可靠性高。

附图说明

图1是本实用新型的堆焊机的部分示意图。

图中标记：1为辊轴，7为滑动导轨，8为滑块，9为支架，10为转动齿轮，11为连杆，12为打磨轮，13为锤头，14为焊枪，15为超声波探伤仪探头，16为氧-乙炔枪头，17为旋转凸台，18主体设备，19为T形杆，20为机械臂。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1所示，一种堆焊磨损辊轴的自动控制系统，其中T形杆19、打磨轮12、锤头13及与T形杆19相连的连杆11，与该连杆11相连的滑块8组成清洁机构；所述连杆11与T形杆19连接处设有转动旋钮，所述转动旋钮用于在YZ平面360度旋转T形杆19；其特征在于，包括滑移模块、伸缩模块、打磨模块、齿轮模块、堆焊模块、探伤模块、加热模块、输入模块和PLC；

分别在所述输入模块输入第一施焊点在辊轴上的起点和终点，并转化为第一起点数字信号0011和第一终点数字信号0012传递至PLC；输入第二施焊点在辊轴上的起点和终点，并转化为第二起点数字信号0021和第二终点数字信号0022传递至PLC；……;输入第N施焊点在辊轴上的起点和终点，并转化为第二起点数字信号00N1和第二终点数字信号00N2传递至PLC；

所述PLC分别与滑移模块、伸缩模块、打磨模块、齿轮模块、堆焊模块、探伤模块、加热模块和输入模块相连；用于接收各起点数字信号和终点数字信号；接收数字信号301和302；计算相邻两施焊点的圆周距，进而计算转动齿轮10的旋转角度；计算滑块8的滑移距离，连杆11的伸缩长度,旋转凸台17的旋转角度，T形杆19上下转动的角度；并向齿轮模块、滑移模块、伸缩模块、打磨模块、加热模块、堆焊模块和探伤模块分别传递执行信号101、102、1031/1032、1041/1042、105、106和107；

所述齿轮模块接收执行信号101，控制转动齿轮10转动至指定位置；

所述滑移模块接收执行信号102，先将置于清洁机构中的滑块8滑移至预定位置201，待到清洁机构复位后，再按要求滑移置于机械臂20中的滑块8）

所述伸缩模块接收执行信号1031，将清洁机构连杆11按要求伸缩，待到清洁机构复位后，再将置于机械臂20中的连杆11伸缩至预定位置202；接收执行信号1032，将连杆11收缩复位；

所述打磨模块，接收执行信号1041，将打磨轮12旋转至T形杆19的下方，配合伸缩模块和齿轮模块对辊轴进行打磨；执行完毕后向PLC传递数字信号301；接收执行信号1042，将锤头13旋转至T形杆19的下方，控制T形杆19上下转动，用于对辊轴去除焊渣；执行完毕后向PLC传递数字信号302；

所述加热模块包括设于旋转凸台17下方的氧-乙炔枪头16及其点火器；接收执行信号105，控制旋转凸台17至预定位置206，打开点火器，与齿轮模块配合，对辊轴进行加热；

所述堆焊模块包括设于旋转凸台17下方的焊枪14；接收执行信号106，控制旋转凸台17至预定位置207，与齿轮模块配合，对辊轴施焊；

所述探伤模块包括设于旋转凸台17下方的超声波探伤仪探头；用于接收执行信号107，控制旋转凸台17至预定位置208，与齿轮模块配合，对辊轴进行探伤。

所述T形杆19设有位移传感器1，用于感应T形杆19与旋转凸台17距离是否小于或等于预定距离值，若小于或等于预定距离值，则向PLC传递预警数字信号，所述PLC控制滑移模块将滑块8上移。

所述支架9上端设有位移传感器2，用于当打磨轮12将一施焊点打磨4mm时，向PLC传递完成信号；所述PLC控制齿轮模块转动齿轮10，直到辊轴到达下一施焊位点。

T形杆19上下转动5次，即：所述锤头13对一施焊位点敲打5次，则向PLC传递完成信号；所述PLC控制齿轮模块转动齿轮10，直到辊轴到达下一施焊位点。

所述探伤模块探测到辊轴有缺陷，则向PLC传递缺陷数字信号；所述PLC向主控设备中的显示屏传递缺陷信号进行显示；同时控制堆焊模块，对缺陷位点进行重焊。

一种堆焊磨损辊轴的自动控制系统的自动控制方法，它包括：

步骤1：分别在所述输入模块输入第一施焊点在辊轴上的起点和终点，并转化为第一起点数字信号0011和第一终点数字信号0012传递至PLC；输入第二施焊点在辊轴上的起点和终点，并转化为第二起点数字信号0021和第二终点数字信号0022传递至PLC；……;输入第N施焊点在辊轴上的起点和终点，并转化为第二起点数字信号00N1和第二终点数字信号00N2传递至PLC；

步骤2：所述PLC接收各起点数字信号和终点数字信号；接收数字信号301和302；计算相邻两施焊点的圆周距，进而计算转动齿轮10的旋转角度；计算滑块8的滑移距离，连杆11的伸缩长度,旋转凸台17的旋转角度，T形杆19上下转动的角度；并向齿轮模块、滑移模块、伸缩模块、打磨模块、加热模块、堆焊模块和探伤模块分别传递执行信号101、102、1031/1032、1041/1042、105、106和107；所述PLC接收缺陷数字信号，向主控设备中的显示屏传递至缺陷信号进行显示；

步骤3：所述齿轮模块接收执行信号101，控制转动齿轮10转动至指定位置；

所述滑移模块接收执行信号102，先将置于清洁机构中的滑块8滑移至预定位置201，待到清洁机构复位后，再按要求滑移置于机械臂20中的滑块8；当T形杆19与旋转凸台17距离小于或等于预定距离值，则向PLC传递预警数字信号，并将滑块8上移。

所述伸缩模块接收执行信号1031，将清洁机构连杆11按要求伸缩，待到清洁机构复位后，再将置于机械臂20中的连杆11伸缩至预定位置202；接收执行信号1032，将连杆11收缩复位；

所述打磨模块，接收执行信号1041，将打磨轮12旋转至T形杆19的下方，配合伸缩模块和齿轮模块对辊轴进行打磨；执行完毕后向PLC传递数字信号301；接收执行信号1042，将锤头13旋转至T形杆19的下方，控制T形杆19上下转动，用于对辊轴去除焊渣；执行完毕后向PLC传递数字信号302；当打磨轮12将一施焊点打磨4mm时，向PLC传递完成信号；转动齿轮10，直到辊轴到达下一施焊位点；锤头13对一施焊位点敲打5次，则向PLC传递完成信号；所述PLC控制齿轮模块转动齿轮10，直到辊轴到达下一施焊位点。

步骤4：加热模块接收执行信号105，控制旋转凸台17至预定位置206，打开点火器，与齿轮模块配合，对辊轴进行加热；

所述堆焊模块包括设于旋转凸台17下方的焊枪14；接收执行信号106，控制旋转凸台17至预定位置207，与齿轮模块配合，对辊轴施焊；及对缺陷位点进行重焊；

所述探伤模块包括设于旋转凸台17下方的超声波探伤仪探头；用于接收执行信号107，控制旋转凸台17至预定位置208，与齿轮模块配合，对辊轴进行探伤；当探测到辊轴有缺陷，则向PLC传递缺陷数字信号；所述PLC向主控设备中的显示屏传递缺陷信号进行显示。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (5)

1.一种堆焊磨损辊轴的自动控制系统，其特征在于，包括滑移模块、伸缩模块、打磨模块、齿轮模块、堆焊模块、探伤模块、加热模块、输入模块和PLC；

分别在所述输入模块输入第一施焊点在辊轴上的起点和终点，并转化为第一起点数字信号0011和第一终点数字信号0012传递至PLC；输入第二施焊点在辊轴上的起点和终点，并转化为第二起点数字信号0021和第二终点数字信号0022传递至PLC；……;输入第N施焊点在辊轴上的起点和终点，并转化为第二起点数字信号00N1和第二终点数字信号00N2传递至PLC；

所述PLC分别与滑移模块、伸缩模块、打磨模块、齿轮模块、堆焊模块、探伤模块、加热模块和输入模块相连；用于接收各起点数字信号和终点数字信号；接收数字信号301和302；计算两相邻施焊点的圆周距，进而计算转动齿轮（10）的旋转角度；计算滑块（8）的滑移距离，连杆(11)的伸缩长度,旋转凸台（17）的旋转角度，T形杆（19）上下转动的角度；并向齿轮模块、滑移模块、伸缩模块、打磨模块、加热模块、堆焊模块和探伤模块分别传递执行信号101、102、1031/1032、1041/1042、105、106和107；

所述齿轮模块接收执行信号101，控制转动齿轮（10）转动至指定位置；

所述滑移模块接收执行信号102，先将置于清洁机构中的滑块（8）滑移至预定位置201，待到清洁机构复位后，再按要求滑移置于机械臂（20）中的滑块（8）；

T形杆（19）、打磨轮（12）、锤头（13）及与T形杆（19）相连的连杆（11），与该连杆（11）相连的滑块（8）组成清洁机构；所述连杆（11）与T形杆（19）连接处设有转动旋钮，所述转动旋钮用于在YZ平面360度旋转T形杆（19）；所述伸缩模块接收执行信号1031，将清洁机构连杆（11）按要求伸缩，待到清洁机构复位后，再将置于机械臂（20）中的连杆（11）伸缩至预定位置202；接收执行信号1032，将连杆（11）收缩复位；支架（9）和滚轮（1）相连，用于支撑滚轮运作；

所述打磨模块，接收执行信号1041，将打磨轮（12）旋转至T形杆（19）的下方，配合伸缩模块和齿轮模块对辊轴进行打磨；执行完毕后向PLC传递数字信号301；接收执行信号1042，将锤头（13）旋转至T形杆（19）的下方，控制T形杆（19）上下转动，用于对辊轴去除焊渣；执行完毕后向PLC传递数字信号302；

所述加热模块包括设于旋转凸台（17）下方的氧-乙炔枪头（16）及其点火器；接收执行信号105，控制旋转凸台（17）至预定位置206，打开点火器，与齿轮模块和伸缩模块配合，对辊轴进行加热；

所述堆焊模块包括设于旋转凸台（17）下方的焊枪（14）；接收执行信号106，控制旋转凸台（17）至预定位置207，与齿轮模块和伸缩模块配合，对辊轴施焊；

所述探伤模块包括设于旋转凸台（17）下方的超声波探伤仪探头；用于接收执行信号107，控制旋转凸台（17）至预定位置208，与齿轮模块和伸缩模块配合，对辊轴进行探伤。

2.如权利要求1所述的一种堆焊磨损辊轴的自动控制系统，其特征在于，所述T形杆（19）设有位移传感器1，用于感应T形杆（19）与旋转凸台（17）距离是否小于或等于预定距离值，若小于或等于预定距离值，则向PLC传递预警数字信号，所述PLC控制滑移模块将滑块（8）上移。

3.如权利要求1或2所述的一种堆焊磨损辊轴的自动控制系统，其特征在于，所述支架（9）上端设有位移传感器2，用于当打磨轮（12）将一施焊点打磨4mm时，向PLC传递完成信号；所述PLC控制齿轮模块转动齿轮（10），直到辊轴到达下一施焊位点。

4.如权利要求3所述的一种堆焊磨损辊轴的自动控制系统，其特征在于，T形杆（19）上下转动5次，即：所述锤头（13）对一施焊位点敲打5次，则向PLC传递完成信号；所述PLC控制齿轮模块转动齿轮（10），直到辊轴到达下一施焊位点。

5.如权利要求4所述的一种堆焊磨损辊轴的自动控制系统，其特征在于，所述探伤模块探测到辊轴有缺陷，则向PLC传递缺陷数字信号；所述PLC向主控设备中的显示屏传递缺陷信号进行显示；同时控制堆焊模块，对缺陷位点进行重焊。