CN212144924U - 压辊网格自动堆焊设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及压辊网格堆焊领域，特别是一种压辊网格自动堆焊设备，所述设备包括数控自动焊机、数控中心支撑装置、数控运动机构、电弧传感器及控制箱，其中所述控制箱上设有参数输入控制屏，控制箱中的控制电路包括微处理器、压辊转速控制模块、焊接参数控制模块、焊枪运动控制模块，所述编码器、电弧传感器及参数输入控制屏连接所述微处理器的输入端，所述微处理器的输出端接所述压辊转速控制模块、焊接参数控制模块、焊枪运动控制模块。通过焊枪的摆动幅度控制焊缝宽度，通过填充焊丝的送丝速度有效解决了高度控制，保证各种压辊网格的堆高和宽度均匀一致。

Description

压辊网格自动堆焊设备

技术领域

本实用新型涉及压辊网格堆焊领域，特别是一种压辊网格自动堆焊设备及网格自动堆焊方法。

背景技术

辊压机，又名挤压磨、辊压磨，是80年代中期发展起来的新型水泥节能粉磨设备，具有替代能耗高、效率低的球磨机预粉磨系统，并具降低钢材消耗及噪声的功能，用辊压机作为预粉磨设备可使球磨机系统产量提高 30～50％，经过挤压后的物料料饼中0.08mm细料占20～35％，小于2mm占 65～85％，小颗粒的内部结构因受挤压而充满许多微小裂纹，易磨性大为改善，因而辊压机被水泥厂广泛使用。随着水泥行业的兴旺发展，辊压机的数量与日俱增。

辊压机中的压辊使用寿命直接影响水泥厂的产量。目前，挤压辊分光滑辊面和有凸出网格的辊面；尽管光辊制造容易成本低，维修也简单，但使用越来越少，根本原因是其咬合角小，挤压的料饼薄，产量低，动静辊间无料垫保护辊面，磨损快。所以，带网格的压辊应运而生。带网格的压辊辊面网格花纹(如图1所示)主要有：a)耐磨横条纹、b)菱形加耐磨硬质点花纹、c)菱形无硬质点花纹、d)圆形硬质点耐磨花纹、e)锯齿形耐磨花纹、f)人字形耐磨花纹、g)短棒形耐磨花纹等。其中“菱形加点”网格使用效果最佳。

现有的网格压辊的加工是用合金钢锻造成毛坯，机加工热处理成光面压辊，再在光面压辊上堆焊网格花纹。现有的堆焊网格近似于手工方法，效率比较低，质量也不好保证，高高低低影响使用。

另外，辊压机的压辊表面磨损的及时堆焊维护也是保证辊压机使用寿命的关键。表面增加菱形网格对辊压机设备出粉率有着较大影响，但是辊压机在线修复现场条件有限，急需针对辊压机设计的方便在线或离线修复的自动堆焊设备。而现有的辊压自动堆焊设备如申请号200910060104.0所公开的【应用于重型轧辊或挤压辊的堆焊专机】，包括机座、用于对工件进行支撑和定位的装置、对工件进行焊接的装置、驱动装置、以及整机PCL控制系统；用于对工件进行支撑和定位的装置包括用于找正、夹持和驱动工件旋转的主轴箱和可调式支撑转胎，可调式支撑转胎至少有两个，彼此相隔一定距离，以滑动的方式安装在底座上；对工件进行焊接的装置包括侧挂滑车，它安装在底座的侧面，侧挂滑车上还安装有焊剂回收机和可用于进行堆焊的升降焊接悬臂。该实用新型专门针对重型工件例如轧辊、挤压辊、重载液压缸等设计的埋弧堆焊设备，其工作效率及质量虽然能极大提高，但无法解决菱形及人字形网格堆高的控制问题，特别是菱形网格堆焊，其过程是压辊旋转，焊枪做往复运动形成之字形条纹，多条相隔一定距离的之字形条纹的叠加形成菱形网格。焊枪往复运动，其速度由零增到焊接速度，再由焊接速度降到零的速度变化过程，以及两条焊缝叠加处，无法保证堆高和宽度均匀一致。

由此可见，上述现有压辊制造及维修中的网格堆焊设备不能满足生产需要，仍需进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的压辊网格自动堆焊设备，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

有鉴于上述现有的压辊网格堆焊存在的上述问题，本实用新型人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的压辊网格自动堆焊设备及其施工方法，能够改进现有的压辊网格堆焊效率和质量，在堆焊过程中根据需要自动调节焊丝填充量，保持高度及宽度均匀一致。经过不断的研究、设计，并经反复试作及改进后，终于创设出确具实用价值的本实用新型。

发明内容

本实用新型的主要目的在于，克服现有的压辊网格堆焊存在的问题，而提供一种新的压辊网格自动堆焊设备及其施工方法。

本实用新型的目的及所解决的技术问题是采用以下技术方案来实现的。

依据本实用新型提出的一种压辊网格自动堆焊设备，包括数控自动焊机、装有编码器的水平安装压辊的数控中心支撑装置、装有送丝机构及焊枪的数控运动机构、电弧传感器及控制箱，其中所述控制箱上设有参数输入控制屏，控制箱中的控制电路包括微处理器、压辊转速控制模块、焊接参数控制模块、焊枪运动控制模块，所述编码器、电弧传感器及参数输入控制屏连接所述微处理器的输入端，所述微处理器的输出端接所述压辊转速控制模块、焊接参数控制模块、焊枪运动控制模块。

本实用新型的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的压辊网格自动堆焊设备，其中所述的数控自动焊机为单弧双丝明弧自动焊机，其中一焊丝与工件构成弧焊回路，另一焊丝为填充焊丝，所述焊接参数控制模块包括弧压控制、电流控制、填充焊丝速度控制、焊枪运动控制。

前述的压辊网格自动堆焊设备，其中所述的数控运动机构包括：设于数控中心上方的平行于压辊轴线的X轴横梁、设于所述X轴横梁两端的立柱、设于所述横梁上的数控小车所构成，所述小车上设有垂直滑轨，一滑板通过伺服电机及传动机构设于所述垂直滑轨上，所述焊枪及送丝机构设于所述滑板上。

前述的压辊网格自动堆焊设备，其中所述的数控运动机构是三维数控运动机构包括：设于数控中心支撑装置两侧的由立柱及Y轴水平梁所构成的龙门架、通过电机驱动机构设于所述Y轴水平横梁上的X轴横梁、设于所述X轴横梁上的数控小车，所述小车上设有垂直滑轨，一滑板通过伺服电机及传动机构设于所述垂直滑轨上，所述焊枪及送丝机构设于所述滑板上。

前述的压辊网格自动堆焊设备，其中所述传动机构为齿轮齿条传动机构或滚珠丝杆传动机构。

前述的压辊网格自动堆焊设备，其中所述数控运动机构是三维运动机器人。

前述的压辊网格自动堆焊设备，其中所述数控中心支撑装置是数控滚轮架、或数控中心卡盘，所述数控中心卡盘包括X轴基座、主动卡盘及与所述主动卡盘相对的从动卡盘，所述从动卡盘滑设于所述X轴基座上。

前述的压辊网格自动堆焊设备，其中所述编码器是光电增量编码器。

本实用新型压辊网格自动堆焊设备及网格自动堆焊方法可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：

1、本实用新型解决了各种网格成型的控制问题，通过焊枪的摆动幅度控制焊缝宽度，通过填充焊丝的送丝速度有效解决了高度控制，保证各种压辊网格的堆高和宽度均匀一致。

2、采用微机数控技术，通过软件编程设定堆焊运行过程，设置参数，改变堆焊工艺，实现柔性化制造。

3、操作简单，一键启动后自动完成工件的堆焊过程。

4、控制器中建有数据库，存储各种不同压辊、不同网格花纹的焊接工艺规范，确保堆焊网格质量。

5、由于控制器采用数控系统，堆焊各种花纹都采用数控系统专用G代码编写，这样不但可以焊接出我们所要求的花纹，一些特定花纹或者图形也可以焊接。

综上所述，本实用新型的压辊网格自动堆焊设备及网格自动堆焊方法具有上述诸多优点及实用价值，其不论在方法、设备的结构或功能上皆有较大改进，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的压辊网格堆焊设备具有增进的突出功效，从而更加适于实用，并具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本实用新型堆焊的各种网格图形示意图。

图2是本实用新型压辊网格自动堆焊设备结构示意图。

图3是本实用新型压辊网格自动堆焊设备控制器的方框图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的压辊网格自动堆焊设备及网格自动堆焊方法其具体实施方式、方法结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图2、图3所示，本实用新型较佳实施例的压辊网格自动堆焊设备，包括数控自动焊机、装有编码器的水平安装压辊的数控中心支撑装置1、装有送丝机构2及焊枪3的数控运动机构4、控制箱5及电弧传感器7，其中所述控制箱5上设有参数输入控制屏6，控制箱中的控制电路(如图3所示)包括微处理器10、压辊转速控制模块11、焊接参数控制模块12、焊枪运动控制模块13，所述编码器、电弧传感器及参数输入控制屏连接所述微处理器10的输入端，所述微处理器50的输出端接所述压辊转速控制模块 51、焊接参数控制模块52、焊枪运动控制模块53。

其中所述的数控自动焊机为单弧双丝明弧自动焊机，其中一焊丝21与工件构成弧焊回路，另一焊丝为填充焊丝22，从熔池前侧输入，所述焊接参数控制模块52包括弧压控制521、电流控制522、填充焊丝速度控制523。

工作时，微处理器根据输入的压辊直径、压辊长度、网格图形参数、弧焊焊丝直径、填充焊丝直径、焊接速度；经过运算自动在压辊上进行网格堆焊，并根据需要通过控制填充焊丝的送丝速度控制堆焊高度；在焊接过程中还根据电弧传感器反馈的信息实时控制填充焊丝速度以保证最终成型焊缝的高度和宽度。

如图2所示，所述的数控运动机构4包括：设于数控中心支撑装置1 上方的平行于压辊轴线的X轴横梁41、设于所述X轴横梁41两端的立柱 42、设于所述横梁上的数控小车43所构成，所述小车43上设有垂直滑轨 44，一滑板45通过伺服电机46及传动机构设于所述垂直滑轨44上，所述焊枪3及送丝机构2设于所述滑板45上。控制器控制所述数控运动机构上的小车做X轴和Z轴方向的运动，配合数控中心卡盘的转动完成网格图形的堆焊。

作为另一种实施例，所述的三维数控运动机构包括：设于数控中心支撑装置两侧的由立柱及Y轴水平梁所构成的龙门架、通过电机驱动机构设于所述Y轴水平横梁上的X轴横梁、设于所述X轴横梁上的数控小车，所述小车上设有垂直滑轨，一滑板通过伺服电机及传动机构设于所述垂直滑轨上，所述焊枪及送丝机构设于所述滑板上。本实施例增加了小车的Y轴运动控制，当压辊重量很大时，频繁调速需要消耗很大的能量。在本实施例中，压辊可以匀速运动，通过小车在Y轴方向的运动控制取代压辊的速度变化，实现各种网格图形的堆焊。

所述传动机构为齿轮齿条传动机构或滚珠丝杆传动机构。

前述数控运动机构也可以是三维运动机器人。

所述数控中心支撑装置1是数控滚轮架，采用滚轮架支撑工件，为尽量避免工件传动的间隙，工件驱动采用直连、硬联接的方式驱动工件。伺服系统驱动焊枪，以便焊枪能随时匹配工件旋转的速度，焊枪采用从左至右、然后从右至左的连续焊接方式进行作业，从而完成网格焊道在辊面的布置和增高。

如图2所示，所述数控中心支撑装置1是数控中心卡盘，所述数控中心卡盘包括X轴基座11、主动卡盘12及与所述主动卡盘12相对的从动卡盘13，所述从动卡盘13滑设于所述X轴基座上，以适应不同压辊的长度。采用卡盘的优点是在施工过程中能保持压辊轴中心线水平，转速能精确控制，且适合各种直径的压辊。

其中所述编码器是光电增量编码器，光电增量编码器内部有一个Z脉冲，是编码器的绝对零点，可以通过Z脉冲的信号作为第一个焊接起弧点的位置，第N圈起弧点位置我们可以用其Z脉冲偏移脉冲量来调整或通过调节改变起焊点位置改变其焊接起弧点的偏移量。

本实用新型所提供的上述压辊网格自动堆焊设备进行压辊网格自动堆焊的步骤如下：

一、将要堆焊的压辊安装于数控中心卡盘的主动和从动卡盘之间，并夹紧；

二、在控制箱的参数输入控制屏上输入压辊直径、压辊长度、网格图形选择、弧焊焊丝直径、填充焊丝直径、焊接速度；其中各网格图形输入的参数包括：

(1)横条纹：条数、网线宽度、网线堆高；

(2)轴向锯齿纹：条数、锯齿频数、摆动幅度、网线宽度、网线堆高；

(3)周向锯齿纹：条数、锯齿频数、摆动幅度、网线宽度、网线堆高；

(4)人字形纹：条数、螺旋角、网线宽度、网线堆高；

(5)菱形纹：周向数、轴向数、网线宽度、网线堆高、成型方式；

(6)圆点：周向点数、轴向点数、圆点直径、圆点高度、排列方式；

(7)菱形加圆点：

(8)短棒形纹：周向数、轴向数、短棒宽度、短棒高度、排列方式；

三、将焊枪调到堆焊起始位置，按启动开关，自动进行堆焊。

前述的压辊网格自动堆焊方法，其中所述菱形纹成型方式有两种：半菱形锯齿成型和斜纹交叉成型；设菱形网格周向中心对角线长为A，菱形网格X轴向中心对角线长为B；

所述半菱形锯齿成型是：压辊转动，辊面圆周速度为A×V_焊接/(A²+B²)^1/2，焊枪沿X轴往复运动，速度为B×V_焊接/(A²+B²)^1/2，往复距离为B/2，在焊枪往复运动速度由V变成0再由0变成V的时间段内，同步控制数控中心卡盘的转速，使压辊转速同步由ω变成0，再由0变成ω，并在焊接速度变化的同时改变填充焊丝的送丝速度，以控制堆焊高度，在压辊表面堆焊出第一条高度一致的周向锯齿纹；横向移动焊枪B/2加二分之一焊缝宽度，同时旋转压辊周向移动A/2加二分之一焊缝宽度，进行第二条周向锯齿纹堆焊，两条锯齿纹组成菱形纹，依次进行全部菱形纹堆焊；

所述斜纹交叉成型是：压辊转动，辊面圆周速度为A×V_焊接/(A²+B²)^1/2，焊枪沿X轴往复运动，速度为B×V_焊接/(A²+B²)^1/2，往复距离为压辊长度-焊缝宽度，在焊枪往复运动速度由V变成0再由0变成V的时间段内，同步控制数控中心卡盘的转速，使压辊转速同步由ω变成0，再由0变成ω，并在焊接速度变化及堆焊焊缝叠加位置需改变填充焊丝的送丝速度，以控制堆焊高度，在压辊表面堆焊出第一条高度一致的轴向长度的周向锯齿纹；旋转压辊周向移动A/2加二分之一焊缝宽度，进行第二条周向锯齿纹堆焊，依次进行全部菱形纹堆焊。

所述圆点堆焊：在输入压辊直径、压辊长度、周向点数、轴向点数、圆点直径、圆点高度、排列方式后，按启动按钮，微处理器根据输入数据计算出每个焊点的中心位置，控制焊枪以中心位置为中心，圆点半径减二分之一熔宽为半径，配合数控中心卡盘在压辊表面以画圆运动堆焊，并收弧于圆中心，依次堆焊全部焊点。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种压辊网格自动堆焊设备，包括数控自动焊机、装有编码器的水平安装压辊的数控中心支撑装置、装有送丝机构及焊枪的数控运动机构、电弧传感器及控制箱，其特征在于所述控制箱上设有参数输入控制屏，控制箱中的控制电路包括微处理器、压辊转速控制模块、焊接参数控制模块、焊枪运动控制模块，所述编码器、电弧传感器及参数输入控制屏连接所述微处理器的输入端，所述微处理器的输出端接所述压辊转速控制模块、焊接参数控制模块、焊枪运动控制模块。

2.根据权利要求1所述的压辊网格自动堆焊设备，其特征在于所述数控自动焊机为单弧双丝明弧自动焊机，其中一焊丝与工件构成弧焊回路，另一焊丝为填充焊丝，所述焊接参数控制模块包括弧压控制、电流控制、填充焊丝速度控制、焊枪运动控制。

3.根据权利要求1所述的压辊网格自动堆焊设备，其特征在于所述的数控运动机构包括：设于数控中心支撑装置上方的平行于压辊轴线的X轴横梁、设于所述X轴横梁两端的立柱、设于所述横梁上的数控小车，所述小车上设有垂直滑轨，一滑板通过伺服电机及传动机构设于所述垂直滑轨上，所述焊枪及送丝机构设于所述滑板上。

4.根据权利要求1所述的压辊网格自动堆焊设备，其特征在于所述的数控运动机构是三维数控运动机构，包括设于数控中心支撑装置两侧的由立柱及Y轴水平横梁所构成的龙门架、通过电机驱动机构设于所述Y轴水平横梁上的X轴横梁、设于所述X轴横梁上的数控小车，所述小车上设有垂直滑轨，一滑板通过伺服电机及传动机构设于所述垂直滑轨上，所述焊枪及送丝机构设于所述滑板上。

5.根据权利要求3或4所述的压辊网格自动堆焊设备，其特征在于所述传动机构为齿轮齿条传动机构或滚珠丝杆传动机构。

6.根据权利要求1所述的压辊网格自动堆焊设备，其特征在于所述数控运动机构是三维运动机器人。

7.根据权利要求1所述的压辊网格自动堆焊设备，其特征在于所述数控中心支撑装置是数控滚轮架、或数控中心卡盘，所述数控中心卡盘包括X轴基座、主动卡盘及与所述主动卡盘相对的从动卡盘，所述从动卡盘滑设于所述X轴基座上；所述编码器是光电增量编码器。

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