一種可移動式多功能全自動輥子堆焊的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種可移動式多功能全自動輥子堆焊機，有效提高了堆焊機控制性能、生產效率和適應性。可移動式多功能全自動輥子堆焊機包括：控制柜、控制系統、控制程序、焊機電源、跨步調整齒條、焊機主機架、擺幅調整電機、豎直調整電機、槍頭豎直螺旋調整機構、螺旋自動擺幅調整機構、跨步調整電機、進給調整機構、進給調整電機、送絲伺服電機、送絲機構、焊接槍頭、焊機車輪主動軸、小車行走鏈傳動機構、四個焊機車輪、被焊輥子轉動電機、兩條小車行走軌道、小車行走電機和焊機車體托架。本發明實現了不同曲面和直接輥子的堆焊，提高了輥子兩端焊接質量，可以廣泛用于冶金行業各類輥道表面的堆焊作業中。
【專利說明】一種可移動式多功能全自動輥子堆焊機
【技術領域】
[0001]本發明涉及機器零件堆焊裝置，特別是一種可移動式多功能全自動輥子堆焊機。技術背景
[0002]由于各種機器零件在運轉中的磨損以及機械構件在各種不同介質中工作的腐蝕，會使零部件表面性能和尺寸發生變化，并由此導致機器工作效率降低，甚至使整個設備喪失工作能力。據統計，世界鋼產量的1/10由于腐蝕和磨損而損失。機電產品提前失效的原因70%屬于腐蝕和磨損，機電產品制造和使用中大約1/3的能源直接消耗于摩擦磨損。而且，機械產品的故障往往是由于個別零件失效造成的，而且零件失效大都是從零件的局部表面開始，有的甚至僅僅表現在零件的表面上，所以提高零部件的表面性能，對零部件表面進行必要的防護與強化以防止腐蝕和磨損，是一項有重大意義的工作。
[0003]目前，鋼鐵、冶金行業的各類輥道因長期處于高負荷的極限工作狀態下運轉，且受到強腐蝕、高熱、嚴重磨損的多場耦合作用，不可避免的會造成輥道表面的損壞，促使輥道表面過早的出現磨損、氧化、腐蝕、結瘤等損傷，影響到整個生產的運行，最終造成生產的停滯和生產成本的巨大浪費。
[0004]近年來，各種硬化技術在鋼鐵冶金行業得到了廣泛的應用，硬面技術的成效越來越明顯，部分輥道已經形成了批量生產，采用埋弧、自動焊接等對各種輥道的修復技術日趨成熟。超音速、等離子、激光熔覆、激光相變也得到了廣泛的應用。在國際金融風暴中，硬面技術以其獨特的優勢，在節約資源、節能減排、低碳經濟中發揮了重要的作用。
[0005]眾所周知，沒有制造業就沒有修復業(修復業又稱為再制造，或者定性為綠色制造)，有了修復業就有了循環，有了循環再制造就會產生大量的經濟效益，進而在循環中自然會產生低碳排放。冶金行業備件修復以及修舊利廢屬于循環經濟和低碳經濟范疇，它符合低碳排放標準。首先，鋼鐵冶金行業大量下線的備品備件若回爐再制造，再制造的過程中必然產生大量的碳排放，因其必然從煉鋼入爐到軋制成型要兩次動火，動火就會產生大量碳的排放。其次，冶金備件的循環修復沒有冶煉和軋制的過程，只有堆焊、熱處理等過程。該過程所產生的碳排放是微量的，與回爐再生產相比碳的排放量很少，因此屬于低碳經濟。再
者，因其可無數次的循環修復，因此屬于循環經濟。結果必然產生大量的經濟效益和社會效益。[0006]目前，市場上使用的堆焊技術及設備，主要利用直徑Φ3.2~5.0的管狀焊絲，例如422H、422HC、43A等，配合107的焊劑，在基體為碳鋼和合金鋼的輥子表面實現焊接，通過簡單的開關控制槍頭的動作調整，在軌道表面形成瞬時熔化的焊接熔池，實現焊接和修復，達到所需的金相組織和力學強度，堆焊硬度一般20~60HRC不等。目前，主流焊機存在著工藝參數無法準確設定、調整范圍窄等多種缺陷和不足，主要表現在:(I)槍頭升降不能實現微調，經常在調整中撞焊槍機頭；(2)焊機焊接工況受限，焊接輥子的長度受限，例如5m、6m不等，需根據不同客戶需求而定；(3)不能實現不同曲面輥道的堆焊，輥子兩端焊接質量較差，不能實現有效焊接；(4)控制程序不夠優化，參數調整范圍窄，控制系統性能不夠穩定，針對不同客戶需求的適用性較差。
[0007]中國專利公開(公告)號:CN200963723，公開了一種用于強化和修復輥軸類金屬零件表面的堆焊機，包括機架、機頭、翻轉機構、控制設備，所述控制設備通過機頭控制卡與機頭相連接，同時通過控制電路板、驅動器與翻轉機構相連接，以實現各機構的協同精確轉動，機頭有兩個，一個是絲極機頭，一個是帶極機頭；所述控制設備采用工控機，機架為橫移式門形機架。通過采用計算機編程計算和控制，實現焊接動作。但調節中任然不可避免撞焊槍機頭的缺陷，因槍頭升降不能實現微調；控制參數調整范圍不夠優化；不能實現較長輥子的焊接工作，工況受限。
[0008]中國專利公開(公告)號:CN102350565，公開了一種全自動堆焊機，包括機架、機頭、翻轉機構、控制設備，實現了能對環面結構的不同面一次性整體焊接的工藝，但存在以下不足:(1)槍頭升降不能實現微調，偶爾也會出現撞焊槍機頭；(2)焊接工況受限，焊接輥子的長度受限；(3)輥子兩端焊接質量較差，不能實現有效焊接；(4)控制系統性能不夠穩定，針對不同客戶需求的適用性較差。這些缺點并沒有得到有效的改善，同時各個控制參數調整的范圍有限。

【發明內容】

[0009]本發明提供了一種可移動式多功能全自動輥子堆焊機，有效提高了堆焊機控制性能、生產效率和適應性。
[0010]本發明提供的一種可移動式多功能全自動輥子堆焊機包括:控制柜、控制系統、控制程序、焊機電源、跨步調整齒條、焊機主機架、擺幅調整電機、豎直調整電機、槍頭豎直螺旋調整機構、螺旋自動擺幅調整機構、跨步調整電機、進給調整機構、進給調整電機、送絲伺服電機、送絲機構、焊接槍頭、焊機車輪主動軸、小車行走鏈傳動機構、四個焊機車輪、被焊輥子轉動電機、兩條小車行走軌道、小車行走電機和焊機車體托架。
[0011]控制柜內裝PLC控制系統、控制程序和觸摸屏。控制柜與焊機各個動作執行電機之間通過電纜線連接，跨步調整齒條橫置于焊機主機架上，通過與齒輪的嚙合由跨步調整電機帶動實現跨步動作調整；槍頭豎直螺旋調整機構豎立放置在焊機主機架上，由豎直調整電機帶動實現槍頭豎直調整；螺旋自動擺幅調整機構橫置于槍頭豎直螺旋調整機構上，由擺幅調整電機實現自動擺幅；進給調整機構置于螺旋自動擺幅調整機構上，由進給調整電機帶動實現槍頭的進給運動；送絲機構置于進給調整機構上，通過送絲伺服電機帶動實現送絲運動；焊接槍頭置于送絲機構的正下方；焊機主機架置于焊機車體托架上，焊機車體托架由焊機車輪支撐；焊機車輪置于焊機車輪主動軸的兩端；四個焊機車輪分別沿兩條小車行走軌道運動；焊機車輪主動軸與小車行走鏈傳動機構連接，置于焊機車體托架的前端下部正中央；小車行走電機置于焊機車體托架的前端下部，與小車行走鏈傳動機構連接，實現小車行走操作；被焊輥子轉動電機和被焊輥子一起置于焊機車體托架的側前端；控制柜中的觸摸屏與PLC實現通信，調整各個焊接參數的調整范圍，控制變頻器驅動擺幅調整電機、豎直調整電機、.跨步調整電機、進給調整電機、被焊輥子轉動電機和小車行走電機，實現調頻變速，進而實現焊接槍頭的位置調整、焊接線速度調整和焊接螺距的精密調整，驅動伺服電機實現準確送絲，驅動小車行走電機實現小車沿軌道的行走，根據輥子長度的不同，調整小車走行電機，實現不同工況輥子的焊接。[0012]本發明與現有同類裝置相比，其顯著的有益效果體現在:
[0013]1.采用PLC作為中央處理器，通過軟硬件的有機結合使焊接工藝過程更加穩定。
[0014]2.焊接參數調整范圍更廣，被焊輥子直徑50mm?1500mm任選，長度不限，極大的提高了焊接適應工況范圍。螺距O?30mm,擺幅O?100mm,焊接電流O?1000A,焊接電壓O?100V根據焊接工況隨機調整,焊接線速度O?1000mm/min ;機頭升降通過軟硬件結合實現了 100?1000mm/min速度調整，可實現隨意微調，有效避免了撞焊槍機頭現象。
[0015]3.通過控制程序操作，實現不同曲面和直接輥子的堆焊，有效提高了輥子兩端焊接質量。堆焊輥道表面具有抗磨損、熱障、抗氧化、防腐蝕、抗結瘤、抗粘結等多種功能，有效地提高了鋼鐵企業設備及備件的使用周期及壽命。可以廣泛用于冶金行業各類輥道表面的堆焊作業中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1 一種可移動式多功能全自動輥子堆焊機結構示意圖。
[0017]圖2 —種可移動式多功能全自動輥子堆焊機調整機構示意圖，表明了槍頭各個調整機構的具體結構和位置布局。
[0018]圖3是一種可移動式多功能全自動輥子堆焊機中小車走行機構示意圖。
[0019]圖中標注說明:1.控制柜；2.焊機；3.跨步調整齒條；4.焊機主機架；5.擺幅調整電機；6.豎直調整電機；7.槍頭豎直螺旋調整機構；8.螺旋自動擺幅調整機構；9.跨步調整電機；10.進給調整機構；11.進給調整電機；12.送絲伺服電機；13.送絲機構；14.焊接槍頭；15.焊機車輪主動軸；16.小車行走鏈傳動機構；17.焊機車輪I ;18.被焊輥子轉動電機；19.被焊輥子；20.小車行走軌道I ;1.焊機車輪IV ；22.小車行走軌道II ；23.焊機車輪III ；24.小車行走電機；25.焊機車輪II ；26.焊機車體托架。
[0020]圖4是一種可移動式多功能全自動輥子堆焊機控制柜內PLC控制系統電路圖。
[0021]圖中標注說明:A.進線電源；B.開關電源；C.變壓器系統；D.主控接觸器；E.變壓器PLC電源；F.變頻器主軸旋轉；G.變頻器機頭升降；H.變頻器臺車移動；1.伺服橫梁移動J.主軸K.機頭；M.臺車；N.橫移機構。
[0022]圖5是一種可移動式多功能全自動輥子堆焊機控制程序流程圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖具體描述本發明。
[0024]如圖1-5所示，一種可移動式多功能全自動輥子堆焊機，該對焊機由控制柜1、焊機2、跨步調整齒條3、焊機主機架4、擺幅調整電機5、豎直調整電機6、槍頭豎直螺旋調整機構7、螺旋自動擺幅調整機構8、跨步調整電機9、進給調整機構10、進給調整電機11、送絲伺服電機12、送絲機構13、焊接槍頭14、焊機車輪主動軸15、小車行走鏈傳動機構16、焊機車輪117、被焊輥子轉動電機18、被焊輥子19、小車行走軌道120、焊機車輪IV 21、小車行走軌道1122、焊機車輪III 23、小車行走電機24、焊機車輪1125和焊機車體托架26構成。
[0025]控制柜I內裝PLC控制系統、控制程序和觸摸屏。控制柜與焊機各個動作執行電機之間通過電纜線連接，跨步調整齒條3橫置于焊機主機架4上，通過與齒輪的嚙合由跨步調整電機9帶動實現跨步動作調整。槍頭豎直螺旋調整機構7豎立放置在焊機主機架4上，由豎直調整電機6帶動實現槍頭豎直調整；螺旋自動擺幅調整機構8橫置于槍頭豎直螺旋調整機構7上，由擺幅調整電機5實現自動擺幅；進給調整機構10置于螺旋自動擺幅調整機構8上，由進給調整電機11帶動實現槍頭的進給運動；送絲機構13置于進給調整機構10上，通過送絲伺服電機12帶動實現送絲運動；焊接槍頭14置于送絲機構13的正下方。焊機主機架4置于焊機車體托架26上，焊機車體托架26由17焊機車輪1、25焊機車輪2、23焊機車輪3、21焊機車輪4共同支撐；17焊機車輪1、25焊機車輪2置于15焊機車輪主動軸的兩端；四個車輪分別置于小車行走軌道120和小車行走軌道1122上；焊機車輪主動軸15與小車行走鏈傳動機構16連接，置于焊機車體托架26的前端下部正中央；小車行走電機24置于焊機車體托架26的前端下部，與小車行走鏈傳動機構16連接，實現小車行走操作。被焊輥子轉動電機18和被焊輥子19 一起置于焊機車體托架26的側前端。通過控制柜內觸摸屏與PLC控制系統實現通信，調整各個焊接參數的調整范圍，控制變頻器驅動擺幅調整電機5、豎直調整電機6、跨步調整電機9、進給調整電機11、被焊輥子轉動電機18和小車行走電機24，實現任意調頻變速，進而實現焊接槍頭14的位置調整、焊接線速度調整和焊接螺距的精密調整，驅動伺服電機12實現準確送絲，驅動小車行走電機實現小車沿軌道的行走，根據輥子長度的不同，調整小車走行電機24，實現不同工況輥子的焊接。
[0026]控制柜內PLC控制系統電子元件種類、數量、規格如下表所示:
[0027]
【權利要求】
1.一種可移動式多功能全自動輥子堆焊機，其特征在于該堆焊機包括:控制柜、控制系統、控制程序、焊機電源、跨步調整齒條、焊機主機架、擺幅調整電機、豎直調整電機、槍頭豎直螺旋調整機構、螺旋自動擺幅調整機構、跨步調整電機、進給調整機構、進給調整電機、送絲伺服電機、送絲機構、焊接槍頭、焊機車輪主動軸、小車行走鏈傳動機構、四個焊機車輪、被焊輥子轉動電機、兩條小車行走軌道、小車行走電機和焊機車體托架，控制柜內裝PLC控制系統、控制程序和觸摸屏，控制柜與焊機各個動作執行電機之間通過電纜線連接，跨步調整齒條橫置于焊機主機架上，通過與齒輪的嚙合由跨步調整電機帶動實現跨步動作調整；槍頭豎直螺旋調整機構豎立放置在焊機主機架上，由豎直調整電機帶動實現槍頭豎直調整；螺旋自動擺幅調整機構橫置于槍頭豎直螺旋調整機構上，由擺幅調整電機實現自動擺幅；進給調整機構置于螺旋自動擺幅調整機構上，由進給調整電機帶動實現槍頭的進給運動；送絲機構置于進給調整機構上，通過送絲伺服電機帶動實現送絲運動；焊接槍頭置于送絲機構的正下方；焊機主機架置于焊機車體托架上，焊機車體托架由焊機車輪支撐；焊機車輪置于焊機車輪主動軸的兩端；四個焊機車輪分別沿兩條小車行走軌道運動；焊機車輪主動軸與小車行走鏈傳動機構連接，置于焊機車體托架的前端下部正中央；小車行走電機置于焊機車體托架的前端下部，與小車行走鏈傳動機構連接，實現小車行走操作；被焊輥子轉動電機和被焊輥子一起置于焊機車體托架的側前端；控制柜中的觸摸屏與PLC實現通信，調整各個焊接參數的調整范圍，控制變頻器驅動擺幅調整電機、豎直調整電機、跨步調整電機、進給調整電機、被焊輥子轉動電機和小車行走電機，實現調頻變速，進而實現焊接槍頭的位置調整、焊接線速度調整和焊接螺距的精密調整，驅動伺服電機實現準確送絲，驅動小車行走電機實現小車沿軌道的行走，根據輥子長度的不同，調整小車走行電機，實現不同工況輥子的焊接。
【文檔編號】B23K9/095GK103521889SQ201310470675
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月9日 優先權日:2013年10月9日
【發明者】李昌, 韓興, 李云飛, 玄成明, 王炳晨 申請人:遼寧科技大學