CN212858126U - 一种自动堆焊机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动堆焊机，包括步进电机、丝杠直线滑动模组、控制箱、底座和行程开关，丝杠直线滑动模组的滑轨水平安装在底座上，步进电机的输出端与丝杠的一端相连，丝杠的另一端与滑块相连，滑块与一横杆相连，横杆上安装有焊枪夹具，控制箱内设置有步进电机驱动器、可编程控制器和直流开关电源，行程开关安装在变位机或托辊的支座上，行程开关与可编程控制器电连接，变位机或托辊的转盘的边缘固定有与挡块。该自动堆焊机结构简单、成本低廉、自动化程度高、实用性强、适用范围广，能够与各类变位机或托辊配套使用，适用于对各种尺寸的法兰、法兰盖或凸台等圆形平面进行一圈圈摊饼式摆动堆焊和对中大型管件内外壁进行环型摆动堆焊。

Description

一种自动堆焊机

技术领域

本实用新型涉及一种堆焊设备，具体是一种自动堆焊机。

背景技术

化工容器因其特殊性，耐腐蚀要求高，所以在制造相应设备时，常采用耐蚀性能好的不锈钢材料，但如果设备比较大或壳体比较厚时，为节约制造成本，就会采用复合板形式，因此，制造中不可避免地需要进行大量的防腐层堆焊工作，包括对各种直径的接管、法兰及法兰盖等进行堆焊。大面积的堆焊一般采用自动焊工艺，如带极埋弧焊、电渣焊等，但普通直径的接管内外壁及法兰或法兰盖堆焊时，带极就不太适用，如用采用焊条焊接或丝极的气保焊手工焊接，工人操作劳动强度大，且焊接表面质量也不太美观。

目前通常的制造工艺是利用变位机或托辊（转胎）带动工件旋转，丝极气保焊增加摆动装置达到半自动状态来实现堆焊过程。这种工艺虽然减少了焊工的工作强度，焊接成形也得到了一定的改善，但美中不足的是操作人员必须时刻关注着焊接过程。变位机或托辊每转动一周后，需要焊工手动往内或往外调节焊枪的位置，再开始另一圈焊道的焊接，并且在调节时，不但要掌握好调节的最佳时机，也要控制好调节的幅度大小，以保证前一焊道与后一焊道之间的压道平整而且符合要求，每到这时，焊工不能有丝毫马虎，否则，焊出来的焊道发生重叠过多或不够，严重时，会造成焊道与焊道之间脱节的现象，以至于造成质量缺陷而返工。此外，市面上的常见堆焊设备通常是专机形式，体积大，适用范围窄，如内壁堆焊机一般只能用于内外壁焊接。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种结构简单、成本低廉、自动化程度高、实用性强、适用范围广的自动堆焊机，能够与各类变位机或托辊配套使用，适用于对各种尺寸的法兰、法兰盖或凸台等圆形平面进行一圈圈摊饼式摆动堆焊和对中大型管件内外壁进行环型摆动堆焊。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种自动堆焊机，包括步进电机、丝杠直线滑动模组、控制箱、底座和行程开关，所述的丝杠直线滑动模组包括丝杠、滑块和滑轨，所述的滑轨水平安装在所述的底座上，所述的滑块安装在所述的滑轨上，所述的步进电机安装在所述的滑轨的一侧，所述的步进电机的输出端经联轴器与所述的丝杠的一端相连，所述的丝杠的另一端与所述的滑块相连，所述的滑块与一横杆相连，所述的横杆上安装有用于夹持焊枪的焊枪夹具，所述的控制箱内设置有步进电机驱动器、可编程控制器和直流开关电源，所述的直流开关电源由单相220V工频交流电供电，所述的步进电机驱动器与所述的步进电机电连接，所述的行程开关安装在变位机或托辊的支座上并靠近变位机或托辊的转盘的边缘，所述的行程开关与所述的控制器电连接，变位机或托辊的转盘的边缘固定有与所述的行程开关相适配的挡块。

在数控程序的控制下，本实用新型堆焊机只需一个简单的行程开关充当信号采集器，并在相配合的变位机或托辊的转盘的边缘固定一个挡块，当转盘带动工件转动一周时，挡块会触动开关，接通行程开关与可编程控制器之间的一条信号回路，促使可编程控制器自动执行预先设置好的焊枪移位程序。通过对可编程控制器所执行的数控程序的编辑，可以实现焊枪在摆动状态下，一步一步逐渐移动焊枪的位置，使前一圈焊道和后一圈焊道呈圆滑的曲线过渡形态，从而保证堆焊的高质量。这种焊枪自动移位的控制方法，不受工件圆周直径的大小和转速的快慢影响，能够始终精确地保证工件每转动一周焊枪移位一次，避免了其他类型堆焊设备需要根据不同工件直径编辑复杂程序的麻烦，大幅简化操作，降低对焊工的技能水平要求。

本实用新型中可编程控制器及其数控程序的编辑，均采用现有技术。所用的可编程控制器优选多普康TC55型可编程控制器。

作为优选，所述的滑块的上端连接有套筒，所述的套筒套设在所述的横杆的外侧，所述的套筒的顶壁螺纹连接有第一螺杆，所述的第一螺杆的顶端固定有第一手轮，所述的第一螺杆的底端固定有压板，所述的压板向下压紧所述的横杆。需要大幅度调节焊枪夹具与待焊工件之间的水平距离时，旋松第一螺杆，使压板离开横杆，即可进行调节，操作方便。

进一步地，所述的滑块上安装有防护罩，所述的套筒位于所述的防护罩的上方。防护罩的作用是防止焊接过程中飞溅的焊料和粉尘对滑轨和丝杠的侵蚀，确保焊接的正常进行。

作为优选，所述的横杆的一端固定有齿条杆，所述的齿条杆上螺纹连接有第一连接套，所述的焊枪夹具安装在所述的第一连接套上。齿条杆和第一连接套的设计，便于调节焊枪夹具与待焊工件之间的水平距离。

进一步地，所述的第一连接套的外壁的前侧和后侧分别横向固定有第二连接套和第三连接套，所述的第二连接套的内侧螺纹连接有第二螺杆，所述的第二螺杆的一端抵靠在所述的第一连接套的外壁上，所述的第二螺杆的另一端固定有第二手轮，所述的第三连接套的内侧螺纹连接有第三螺杆，所述的第三螺杆的一端抵靠在所述的第一连接套的外壁上，所述的第三螺杆的另一端固定有第三手轮，所述的第二连接套的外壁的一侧直立固定有第四连接套，所述的第四连接套的内侧螺纹连接有第四螺杆，所述的焊枪夹具固定在所述的第四螺杆的下部。第二连接套与第二螺杆、第三连接套与第三螺杆以及第四连接套与第四螺杆的配合，可实现对焊枪夹具的前后及上下位置的微调，从而提高焊枪的安装精度。

作为优选，所述的滑轨的两端分别安装有限位开关，所述的限位开关与所述的可编程控制器电连接。两个限位开关对滑块的移动起检测作用，配合现有急停、报警模块，可进一步提高堆焊机的可靠性。

作为优选，所述的底座包括座体和支撑架，所述的支撑架安装在所述的座体上，所述的支撑架的安装高度可调，所述的滑轨水平安装在所述的支撑架上。进一步地，所述的座体由多块直立设置的侧板组成，所述的控制箱安装在所述的座体的侧面，多块所述的侧板围成安装槽，所述的支撑架包括呈T型设置的横板和立板，所述的滑轨水平安装在所述的横板上，所述的立板固定在所述的横板的底端，所述的立板插入式安装在所述的安装槽内，所述的座体的位置相对的两块侧板上分别开设有沿其高度方向的长孔，所述的长孔内穿设有若干高度调节螺栓，所述的若干高度调节螺栓分别与所述的立板相连接。上述底座的设计，结构简单，制作方便。通过旋松若干高度调节螺栓，即可方便地根据待焊工件的高度相应调节支撑架的安装高度，进而调节焊枪夹具的高度位置。

进一步地多块所述的侧板的底部分别固定在一底板上，所述的底板上穿设有多个调平螺栓，用于调平底板。

作为优选，所述的焊枪夹具的数量为两套，两套所述的焊枪夹具间隔安装在所述的横杆上。两套焊枪夹具的设计，可实现双枪模式，适用于工艺技术要求堆焊两层的场合。只要填充金属是无焊渣的实心焊丝，不论焊缝金属成分一致与否，均可以采用两套焊枪夹具的双枪模式，通过两把焊枪一前一后同时焊接，可提高焊接效率。使用过程中，只需前焊枪焊接两三圈后，再启动后焊枪，即可错开前、后焊枪进行双枪焊接，大幅提高工作效率。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

（1）本实用新型堆焊机结构简单，成本低廉，其利用一套由步进电机驱动的丝杠直线滑动模组，在可编程控制器的数控程序的控制下，以横杆作为焊枪的固定支撑臂，可实现传统焊接摆动机的摆动功能，并且通过行程开关采集外置在变位机或托辊的转盘上的信号，达到待焊工件每转动一周，挡块会触动行程开关的动作一次且焊枪会自动移位一定距离的目的，实现焊枪的精确逐渐移位，自动实现换道焊接。行程开关与挡块的配合设计简单方便，不受工件尺寸更换或转速变化的影响。

（2）本实用新型堆焊机外观小巧，移动方便且适用范围广，能够与各类变位机或托辊配套使用，适用于对各种尺寸的法兰、法兰盖或凸台等圆形平面进行一圈圈摊饼式摆动堆焊和对中大型管件内外壁进行环型摆动堆焊。

（3）本实用新型堆焊机自动化程度高，实用性强。各种焊接工艺均可预先设定程序，储存在可编程控制器中，实际应用过程中，可根据不同条件，调用相应程序。在执行同类焊接工艺时，如因工件尺寸变化，需更换变位机或托辊时，设定的程序无需更改，大大简化操作技能要求，方便了焊工的操作。实际工作时，焊工只要做好前期准备工作，调出相应程序，按下启动开关后，施焊过程就可全由程序来自动完成，焊工只需观察焊接不因出现意外而中断即可。

附图说明

图1为实施例中自动堆焊机的外观图；

图2为图1中A处放大图；

图3为实施例中自动堆焊机配套变位机堆焊法兰盖等圆形平面时的工况示意图；

图4为实施例中自动堆焊机配套变位机堆焊中小型管件内壁时的工况示意图；

图5为实施例中两把焊枪一前一后同时焊接的效果示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1的自动堆焊机，如图1所示，包括步进电机1、丝杠直线滑动模组、控制箱2、底座和行程开关51，丝杠直线滑动模组包括丝杠31、滑块32和滑轨33，滑轨33水平安装在底座上，滑块32安装在滑轨33上，步进电机1安装在滑轨33的一侧，本实施例中，步进电机1采用86式步进电机，步进电机1的输出端经联轴器34与丝杠31的一端相连，丝杠31的另一端与滑块32相连，滑块32与一长2米左右的铝合金制成的横杆6相连，横杆6上安装有用于夹持焊枪的焊枪夹具7，控制箱2内设置有步进电机驱动器、可编程控制器和直流开关电源（图中均未示出），直流开关电源由单相220V工频交流电供电，步进电机驱动器与步进电机1电连接，本实施例中，可编程控制器采用多普康TC55型可编程控制器，行程开关51安装在变位机9的支座92上并靠近变位机9的转盘91的边缘，行程开关51与可编程控制器电连接，变位机9的转盘91的边缘固定有与行程开关51相适配的挡块52。

实施例1中，滑块32的上端连接有套筒35，套筒35套设在横杆6的外侧，滑块32上安装有防护罩36，套筒35位于防护罩36的上方，套筒35的顶壁螺纹连接有第一螺杆37，第一螺杆37的顶端固定有第一手轮38，第一螺杆37的底端固定有压板39，压板39向下压紧横杆6。

实施例1中，焊枪夹具7的数量为两套，两套焊枪夹具7间隔安装在横杆6上。

实施例2的自动堆焊机，与实施例1的区别在于，实施例2中，底座包括座体41和支撑架42，支撑架42安装在座体41上，支撑架42的安装高度可调；座体41由三块直立设置的侧板43组成，控制箱2安装在座体41的侧面，三块侧板43围成安装槽44，三块侧板43的底部分别固定在一底板45上，底板45上穿设有四个调平螺栓46，支撑架42包括呈T型设置的横板47和立板48，滑轨33水平安装在横板47上，立板48固定在横板47的底端，立板48插入式安装在安装槽44内，座体41的位置相对的两块侧板43上分别开设有沿其高度方向的长孔49，每个长孔49内穿设有若两个高度调节螺栓40，四个高度调节螺栓40分别与立板48相连接。

实施例2中，横杆6的一端固定有齿条杆61，齿条杆61上螺纹连接有两个第一连接套62，两套焊枪夹具7分别安装在两个第一连接套62上。

实施例2中，每个第一连接套62的外壁的前侧和后侧分别横向固定有第二连接套63和第三连接套64，第二连接套63的内侧螺纹连接有第二螺杆65，第二螺杆65的一端抵靠在第一连接套62的外壁上，第二螺杆65的另一端固定有第二手轮66，第三连接套64的内侧螺纹连接有第三螺杆67，第三螺杆67的一端抵靠在第一连接套62的外壁上，第三螺杆67的另一端固定有第三手轮68，第二连接套63的外壁的一侧直立固定有第四连接套69，第四连接套69的内侧螺纹连接有第四螺杆60，焊枪夹具7固定在第四螺杆60的下部。

实施例3的自动堆焊机，与实施例2的区别在于，实施例3中，滑轨33的两端分别安装有限位开关8，限位开关8与可编程控制器电连接。两个限位开关8对滑块32的移动起检测作用，配合现有急停、报警模块，可进一步提高堆焊机的可靠性。

上述堆焊机与变位机9配套使用。安装使用前，采用现有技术对可编程控制器进行编程，比如设定一套程序，要求焊接时，焊枪左右摆动15mm，摆动速度中等，左右停顿0.5秒，焊完一周与起始点相碰后，在摆动不停止的情况下，为保证焊道平滑，需渐进式地逐步往外移14mm，继续新的一周焊接，这样周而复始地循环下去，直至焊接完成。上述过程需要设定的程序如下：n1相对运动X15、F3000——n2延时0.5s——n3相对运动X-15、F3000——n4延时0.5s——n5判断跳转至n7——n6-循环9999次——n7相对运动X17、F3000——n8延时0.5s——n9相对运动X-15、F3000—-n10延时0.5s——n11循环7次——n12绝对跳转至n1——n12结束。其中n是指令行编号，X是坐标，F是速度。

实际焊接时，将气保焊枪的枪头93固定在焊枪夹具7上，调整好合适位置，启动变位机9转动的同时，按下控制箱2上的焊接开关就开始焊接了。变位机9在旋转过程中，挡块52触动行程开关51后，输入指令信号接通，促使可编程控制器的程序进入判断跳转行n5，跳转至n7行，执行n7及之后的程序，直到n12后，绝对跳转至n1行指令，重新从头执行整套程序，这样周而复始地循环，即可完成焊道的一道道均匀排焊。图3为配套变位机9堆焊法兰盖94等圆形平面时的工况示意图，图4为配套变位机9堆焊中小型管件95内壁时的工况示意图。

上述堆焊机采用两套焊枪夹具7的设计，可实现双枪模式，适用于工艺技术要求堆焊两层的场合。只要填充金属是无焊渣的实心焊丝，不论焊缝金属成分一致与否，均可以采用两套焊枪夹具7的双枪模式，通过两把焊枪一前一后同时焊接，可提高焊接效率。使用过程中，只需前焊枪焊接两三圈后，再启动后焊枪，即可错开前、后焊枪进行双枪焊接，大幅提高工作效率。两把焊枪一前一后同时焊接的效果示意图见图5。

上述实施例中，加长横杆6后，也可以用托辊代替变位机9，对大型管道或筒节的环形焊道进行环型摆动堆焊。

Claims (10)

1.一种自动堆焊机，其特征在于包括步进电机、丝杠直线滑动模组、控制箱、底座和行程开关，所述的丝杠直线滑动模组包括丝杠、滑块和滑轨，所述的滑轨水平安装在所述的底座上，所述的滑块安装在所述的滑轨上，所述的步进电机安装在所述的滑轨的一侧，所述的步进电机的输出端经联轴器与所述的丝杠的一端相连，所述的丝杠的另一端与所述的滑块相连，所述的滑块与一横杆相连，所述的横杆上安装有用于夹持焊枪的焊枪夹具，所述的控制箱内设置有步进电机驱动器、可编程控制器和直流开关电源，所述的直流开关电源由单相220V工频交流电供电，所述的步进电机驱动器与所述的步进电机电连接，所述的行程开关安装在变位机或托辊的支座上并靠近变位机或托辊的转盘的边缘，所述的行程开关与所述的可编程控制器电连接，变位机或托辊的转盘的边缘固定有与所述的行程开关相适配的挡块。

2.根据权利要求1所述的一种自动堆焊机，其特征在于所述的滑块的上端连接有套筒，所述的套筒套设在所述的横杆的外侧，所述的套筒的顶壁螺纹连接有第一螺杆，所述的第一螺杆的顶端固定有第一手轮，所述的第一螺杆的底端固定有压板，所述的压板向下压紧所述的横杆。

3.根据权利要求2所述的一种自动堆焊机，其特征在于所述的滑块上安装有防护罩，所述的套筒位于所述的防护罩的上方。

4.根据权利要求1所述的一种自动堆焊机，其特征在于所述的横杆的一端固定有齿条杆，所述的齿条杆上螺纹连接有第一连接套，所述的焊枪夹具安装在所述的第一连接套上。

5.根据权利要求4所述的一种自动堆焊机，其特征在于所述的第一连接套的外壁的前侧和后侧分别横向固定有第二连接套和第三连接套，所述的第二连接套的内侧螺纹连接有第二螺杆，所述的第二螺杆的一端抵靠在所述的第一连接套的外壁上，所述的第二螺杆的另一端固定有第二手轮，所述的第三连接套的内侧螺纹连接有第三螺杆，所述的第三螺杆的一端抵靠在所述的第一连接套的外壁上，所述的第三螺杆的另一端固定有第三手轮，所述的第二连接套的外壁的一侧直立固定有第四连接套，所述的第四连接套的内侧螺纹连接有第四螺杆，所述的焊枪夹具固定在所述的第四螺杆的下部。

6.根据权利要求1所述的一种自动堆焊机，其特征在于所述的滑轨的两端分别安装有限位开关，所述的限位开关与所述的可编程控制器电连接。

7.根据权利要求1所述的一种自动堆焊机，其特征在于所述的底座包括座体和支撑架，所述的支撑架安装在所述的座体上，所述的支撑架的安装高度可调，所述的滑轨水平安装在所述的支撑架上。

8.根据权利要求7所述的一种自动堆焊机，其特征在于所述的座体由多块直立设置的侧板组成，所述的控制箱安装在所述的座体的侧面，多块所述的侧板围成安装槽，所述的支撑架包括呈T型设置的横板和立板，所述的滑轨水平安装在所述的横板上，所述的立板固定在所述的横板的底端，所述的立板插入式安装在所述的安装槽内，所述的座体的位置相对的两块侧板上分别开设有沿其高度方向的长孔，所述的长孔内穿设有若干高度调节螺栓，所述的若干高度调节螺栓分别与所述的立板相连接。

9.根据权利要求8所述的一种自动堆焊机，其特征在于多块所述的侧板的底部分别固定在一底板上，所述的底板上穿设有多个调平螺栓。

10.根据权利要求1所述的一种自动堆焊机，其特征在于所述的焊枪夹具的数量为两套，两套所述的焊枪夹具间隔安装在所述的横杆上。

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