專利名稱：一種堆焊方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接領(lǐng)域，具體是一種焊道為螺旋線的自動(dòng)連續(xù)堆焊的方法及其裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)的堆焊過(guò)程中，一般是采用擺動(dòng)器夾持焊槍對(duì)應(yīng)盤(pán)類工件或軸類工件 表面堆焊。盤(pán)類工件的表面堆焊時(shí)，使工件平放在水平的轉(zhuǎn)臺(tái)上，焊槍垂直于轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行堆焊。 焊槍在擺動(dòng)器的控制下，以某一點(diǎn)為中心左右擺動(dòng)，轉(zhuǎn)臺(tái)勻速旋轉(zhuǎn)一周后，焊槍在工件表面 留下一圈圓環(huán)形的焊道。如此，完成一圈焊道后，需要停機(jī)，再通過(guò)人工或機(jī)械調(diào)整焊槍相 對(duì)于轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)中心的位置，使下一圈的焊道搭接在之前堆焊的焊道上，堆焊過(guò)程也是間斷 進(jìn)行的。軸類工件表面堆焊時(shí)，原理基本相同，堆焊過(guò)程也是間斷進(jìn)行的，也是使軸類工件 在豎直平面內(nèi)沿軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，焊槍垂直于軸類工件表面進(jìn)行堆焊。焊槍在擺動(dòng)器的控制下，以 某一點(diǎn)為中心左右擺動(dòng)，軸類工件勻速旋轉(zhuǎn)一周后，焊槍在工件表面留下一圈圓環(huán)形的焊 道。完成一圈焊道后，也需要停機(jī)，再通過(guò)人工或機(jī)械調(diào)整焊槍的相對(duì)位置，使下一圈的焊 道搭接在之前堆焊的焊道上。采用這種堆焊方法首先，由于焊槍在工件焊接過(guò)程中其進(jìn)給 是間斷的，所有的焊道都是間斷堆焊而成，其焊道的搭接處往往具有缺陷，比如氣孔、夾雜、 未融合；其次，由于每焊完一圈焊道，都要停機(jī)對(duì)擺動(dòng)器的位置進(jìn)行調(diào)整，重復(fù)性較差，焊道 與焊道之間的搭接量不能保證完全一致；再次，焊接效率十分低下，浪費(fèi)了大量人力、物力 和時(shí)間在擺動(dòng)器的調(diào)整過(guò)程上；同時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)一般處于水平狀態(tài)，對(duì)于一些不適合平放的異型 工件，無(wú)法對(duì)其表面進(jìn)行堆焊；另外，對(duì)于孔深很長(zhǎng)、孔徑很小的深孔內(nèi)表面的堆焊，如果采 用現(xiàn)有技術(shù)，完全沒(méi)有辦法對(duì)其內(nèi)表面進(jìn)行人工搭接，因此，無(wú)法堆焊。并且，現(xiàn)有技術(shù)的擺動(dòng)器一般是偏心輪式、凸輪式、液壓式或電子式等，都有不同 的優(yōu)缺點(diǎn)。其中，相對(duì)而言效果最好的機(jī)械式擺動(dòng)器——平面連桿機(jī)構(gòu)的可靠性高、結(jié)實(shí)、 經(jīng)久耐用，但是他的擺動(dòng)速度不均勻，會(huì)有沖擊現(xiàn)象，且邊沿停留的時(shí)間不可調(diào)，擺動(dòng)寬度 需在擺動(dòng)器停止時(shí)擺動(dòng)，而且擺動(dòng)寬度十分有限。同時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)臺(tái)和擺動(dòng)器的控制一般采用數(shù)字電路或模擬電路實(shí)現(xiàn)的，可 靠性較低，經(jīng)常飛車。有的廠商嘗試采用單片機(jī)控制，主要用于結(jié)構(gòu)件焊接，擺動(dòng)器工作模 式為以某一點(diǎn)為中心，左右擺動(dòng)，分別調(diào)節(jié)擺動(dòng)速度，左右擺寬，左、中、右停留時(shí)間，與轉(zhuǎn)臺(tái) 控制器之間沒(méi)有數(shù)據(jù)交換。但是單片機(jī)控制的開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、系統(tǒng)的維護(hù)困難，不適合大規(guī)模 的推廣和使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種自動(dòng)連續(xù)的堆焊方法及其裝置，使之適用于目前各 種工件的堆焊方式。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種堆焊方法，用擺動(dòng)式焊接裝置對(duì)工件表面進(jìn)行堆焊，由控制器控制，該焊接裝 置的焊槍可做往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；所述焊槍在擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，也做連續(xù)的進(jìn)給運(yùn) 動(dòng)，焊槍的往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的方向和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的方向在一條直線上；其中對(duì)盤(pán)類工件表面 堆焊，焊槍對(duì)應(yīng)盤(pán)類工件的端面，焊槍在擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，也做連續(xù)的徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，使焊 接形成的焊道軌跡是阿基米德螺旋線；對(duì)軸類工件表面堆焊，焊槍對(duì)軸盤(pán)類工件的柱面，焊 槍在擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，也做連續(xù)的軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，使焊接形成的焊道軌跡是圓柱螺旋線。所述焊接裝置的焊槍可做往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、升降運(yùn)動(dòng)，焊槍的往復(fù)擺動(dòng)運(yùn) 動(dòng)的方向和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的方向在一條直線上，焊槍的升/降運(yùn)動(dòng)的方向垂直于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的方 向；其中對(duì)圓錐柱形工件表面堆焊，焊槍對(duì)圓錐柱形工件的圓錐柱面，焊槍在擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的 同時(shí)，也做連續(xù)的軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和升/降運(yùn)動(dòng)，使焊接形成的焊道軌跡是圓錐螺旋線；對(duì)球 類工件表面堆焊，焊槍對(duì)球類工件的球表面，焊槍在擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，也做連續(xù)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 和升/降運(yùn)動(dòng)，使焊接形成的焊道軌跡是球面螺旋線。所述擺動(dòng)式焊接裝置包括轉(zhuǎn)臺(tái)和焊槍，轉(zhuǎn)臺(tái)夾持待堆焊工件，并使其隨轉(zhuǎn)臺(tái)勻速 轉(zhuǎn)動(dòng)；焊槍在控制器的控制下，對(duì)應(yīng)工件表面擺動(dòng)并移動(dòng)，使其焊道為螺旋線。所述控制器是PLC控制器，包括用戶輸入端、PLC、焊槍驅(qū)動(dòng)裝置和轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝 置，其中用戶輸入端，用戶輸入已知堆焊參數(shù)，并將其保存并發(fā)送至PLC;PLC，接收已知堆焊參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，向焊槍驅(qū)動(dòng)裝置和轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)送工作狀態(tài) 信號(hào)；焊槍驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)PLC發(fā)來(lái)的工作狀態(tài)信號(hào)驅(qū)動(dòng)焊槍的往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn) 動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)；轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)PLC發(fā)來(lái)的工作狀態(tài)信號(hào)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)。所述轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置是交流伺服電機(jī)，交流伺服電機(jī)的主軸與轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)中心聯(lián) 接；所述焊槍驅(qū)動(dòng)裝置包括驅(qū)動(dòng)器和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)器是交流伺服電機(jī)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是運(yùn)動(dòng)模 組及其連接件，分別是往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)模組、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)模組和升降運(yùn)動(dòng)模組，焊槍通過(guò)連接件 設(shè)置在運(yùn)動(dòng)模組上，交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)模組帶動(dòng)焊槍運(yùn)動(dòng)。所述盤(pán)類工件或軸類工件表面堆焊時(shí)，所述運(yùn)動(dòng)模組是往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)模組和進(jìn)給 運(yùn)動(dòng)模組，往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)模組和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)模組布置在一條直線上。所述圓錐柱形工件或球類工件表面堆焊時(shí)，所述運(yùn)動(dòng)模組是往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)模組、 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)模組和升降運(yùn)動(dòng)模組，往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)模組和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)模組布置在一條直線上，升 降運(yùn)動(dòng)模組與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)模組正交布置。所述工件通過(guò)三爪卡盤(pán)固定在轉(zhuǎn)臺(tái)上，或焊接在轉(zhuǎn)臺(tái)上。所述用戶輸入端包括自復(fù)位鈕子開(kāi)關(guān)、PLC特殊輔助繼電器、PLC計(jì)數(shù)器和停電保 持?jǐn)?shù)據(jù)寄存器。本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是采用本發(fā)明在工件表面堆焊的焊道是螺旋焊道，該焊道連續(xù)堆焊而成、自動(dòng)搭接， 改善了焊道搭接質(zhì)量；不需要停機(jī)調(diào)整，由于螺旋焊道的特殊結(jié)構(gòu)，焊道與焊道之間的搭接 量完全一致，提高了焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率，減少焊接缺陷；另外，轉(zhuǎn)臺(tái)可以處于水平狀態(tài)、也 可以處于豎直狀態(tài)，對(duì)于一些不適合平放的異型工件，也可以對(duì)其表面進(jìn)行堆焊。
本發(fā)明采用的堆焊方法及其裝置適用于所有形狀的工件的表面堆焊，不僅適用于 工件外表面的堆焊，也適用于工件內(nèi)表面如深孔等難以進(jìn)行人工操作的表面，填補(bǔ)了對(duì)深 孔內(nèi)表面進(jìn)行堆焊的空白。同時(shí)，擺動(dòng)器可靠性高、結(jié)實(shí)、經(jīng)久耐用，擺動(dòng)均勻，沒(méi)有沖擊現(xiàn) 象，通過(guò)PLC控制，邊沿停留的時(shí)間可以調(diào)整，擺動(dòng)寬度可以隨時(shí)調(diào)整。在焊接過(guò)程中，焊槍 擺動(dòng)可以增加焊道寬度，對(duì)于改善焊接寬度不均勻的焊縫和增進(jìn)焊道表面美觀度有著實(shí)際 意義。同時(shí)，焊槍擺動(dòng)焊接可以降低焊層厚度，容易實(shí)現(xiàn)多層多道焊接，有利于提高焊縫金 屬的力學(xué)性能。轉(zhuǎn)臺(tái)和擺動(dòng)器的采用PLC系統(tǒng)控制，轉(zhuǎn)臺(tái)與擺動(dòng)器之間的參數(shù)采用數(shù)字交換技 術(shù)，可以隨意調(diào)整參數(shù)、系統(tǒng)維護(hù)簡(jiǎn)單，現(xiàn)已成功試用于微弧轉(zhuǎn)子堆焊、等離子噴焊、氬弧堆 焊、轉(zhuǎn)子軸頸修復(fù)中，滿足堆焊工藝要求，適合大規(guī)模的推廣和使用。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施例一的堆焊示意圖；圖2是本發(fā)明的實(shí)施例二的堆焊示意圖；圖3是本發(fā)明的實(shí)施例三的堆焊示意圖；圖4是本發(fā)明的實(shí)施例四的堆焊示意圖；圖5是本發(fā)明的實(shí)施例五的堆焊示意圖；圖6是本發(fā)明焊槍驅(qū)動(dòng)器及其傳動(dòng)裝置的主視示意圖；圖7是本發(fā)明焊槍驅(qū)動(dòng)器及其傳動(dòng)裝置的側(cè)視示意圖；圖8是本發(fā)明的電氣原理示意圖；圖9是實(shí)施例一、實(shí)施例二中工件表面的阿基米德螺旋焊道的示意圖；圖10是實(shí)施例三中工件表面的圓柱螺旋焊道的示意圖；圖11是實(shí)施例四中工件表面的圓錐螺旋焊道的示意圖；圖12是實(shí)施例五中工件表面的球面螺旋焊道的示意圖；圖13是焊槍的移動(dòng)軌跡示意圖；圖14是螺旋線長(zhǎng)度與螺距的關(guān)系圖。圖中標(biāo)號(hào)表示1-擺動(dòng)器，2-焊槍，3-轉(zhuǎn)臺(tái)，4-支座，5-交流伺服電機(jī)，6_聯(lián)軸器， 7-外殼，8-滾珠絲杠，9-絲杠螺母，10-軸承，11-壓蓋，12-拖板，13-滑塊，14-進(jìn)給導(dǎo)軌， 15-軸類工件，16-螺旋焊道，17-焊道搭接處，18-圓錐柱形工件，19-球類工件，20-升降導(dǎo) 軌。
具體實(shí)施例方式如圖1 圖14所示，本發(fā)明是一種自動(dòng)堆焊方法及其裝置，采用螺旋堆焊的技術(shù) 手段，分別以以下五個(gè)具體實(shí)施方式
來(lái)分別闡述實(shí)施例一如圖1所示，是盤(pán)類工件的自動(dòng)堆焊裝置，采用螺旋堆焊的技術(shù)手段，擺動(dòng)式焊接 裝置包括工件旋轉(zhuǎn)裝置和堆焊裝置。工件旋轉(zhuǎn)裝置包括轉(zhuǎn)臺(tái)3和支座4，轉(zhuǎn)臺(tái)3是一個(gè)圓盤(pán) 狀的轉(zhuǎn)臺(tái)3，承載待堆焊工件，設(shè)置在支座4上，可以以支座4為轉(zhuǎn)動(dòng)中心勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)臺(tái)3 配合盤(pán)類工件設(shè)置有三爪卡盤(pán)，如果盤(pán)類工件過(guò)大，則采用焊接的方式固定在轉(zhuǎn)臺(tái)3表面。轉(zhuǎn)臺(tái)3水平布置在支座4上，焊槍2垂直于轉(zhuǎn)臺(tái)3布置。堆焊時(shí)，待堆焊的工件夾持在轉(zhuǎn)臺(tái) 3表面，隨轉(zhuǎn)臺(tái)3 —起以支座4為轉(zhuǎn)動(dòng)中心勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)臺(tái)3旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)裝置是轉(zhuǎn)臺(tái)伺服電 機(jī)，實(shí)施例一采用交流伺服電機(jī)，布置在支座4處，轉(zhuǎn)臺(tái)伺服電機(jī)的輸出主軸連接轉(zhuǎn)臺(tái)3的 轉(zhuǎn)動(dòng)中心。堆焊裝置包括焊槍2和擺動(dòng)器1，擺動(dòng)器1是不對(duì)稱擺動(dòng)器，是三維操作機(jī)的一部 分，用來(lái)承載和控制焊槍2。擺動(dòng)器1包括驅(qū)動(dòng)器及其傳動(dòng)裝置，如圖6、圖7所示。驅(qū)動(dòng)器 是伺服電機(jī)，實(shí)施例一中，采用交流伺服電機(jī)5;其傳動(dòng)裝置是一個(gè)線性運(yùn)動(dòng)模組，布置在 直線導(dǎo)軌上，包括順序連接的滾珠絲杠8及其絲杠螺母9、拖板12。實(shí)施例一中，直線導(dǎo)軌 是進(jìn)給導(dǎo)軌14，與滾珠絲杠8平行，滾珠絲杠8通過(guò)聯(lián)軸器6與交流伺服電機(jī)5的主軸相 聯(lián)，拖板12用來(lái)安裝焊槍2。使得在交流伺服電機(jī)5的驅(qū)動(dòng)下，滾珠絲杠8旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)絲杠 螺母9沿進(jìn)給導(dǎo)軌14移動(dòng)，即使得固接在絲杠螺母9上的拖板移動(dòng)，即使得焊槍2沿進(jìn)給 導(dǎo)軌14移動(dòng)。實(shí)施例一中，采用臺(tái)灣HIWIN公司生產(chǎn)的PMI系列精密滾珠絲杠和日本THK 公司的直線導(dǎo)軌，拖板12擺動(dòng)無(wú)回差間隙，隨動(dòng)性和精度都很高，噪音極低。線性運(yùn)動(dòng)模組 平行于轉(zhuǎn)臺(tái)3的表面布置，即滾珠絲杠8和進(jìn)給導(dǎo)軌14平行于轉(zhuǎn)臺(tái)3。焊槍2安裝在拖板 12上，使得焊槍2在交流伺服電機(jī)5的控制下，沿進(jìn)給導(dǎo)軌14的方向，在擺動(dòng)器1的擺寬范 圍內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)，同時(shí)向一個(gè)方向勻速移動(dòng)。如此，轉(zhuǎn)臺(tái)3與擺動(dòng)器1之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系為螺旋 關(guān)系，轉(zhuǎn)臺(tái)3轉(zhuǎn)動(dòng)一周，焊槍2擺動(dòng)的同時(shí)、勻速移動(dòng)一個(gè)螺距，使得焊槍2對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)臺(tái)3表面 的焊道型線為阿基米德螺線。如圖9所示，是焊槍2沿一直線作等速移動(dòng)，而此直線又圍繞 與其直交的軸線作等角速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，(即轉(zhuǎn)臺(tái)3的勻速旋轉(zhuǎn))，焊槍2在該直線的旋轉(zhuǎn) 平面(即轉(zhuǎn)臺(tái)幻上的軌跡。螺旋焊道16是一個(gè)阿基米德螺線，焊道搭接處17自動(dòng)搭接， 螺旋焊道16的寬度為B，焊道搭接處17的寬度為b。轉(zhuǎn)臺(tái)3轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，焊槍2在擺動(dòng)器 1的控制下，沿進(jìn)給導(dǎo)軌14移動(dòng)的距離等于焊道的螺距。該系統(tǒng)既能獨(dú)立工作，也可與其他 可編程控制系統(tǒng)相連，作為一自動(dòng)焊系統(tǒng)的部件參與工作。如果焊槍2以轉(zhuǎn)臺(tái)3的轉(zhuǎn)動(dòng)中心為運(yùn)動(dòng)起點(diǎn)、作勻速直線移動(dòng)，同時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)3旋轉(zhuǎn)、 擺動(dòng)器1工作，此時(shí)得到的堆焊表面即為一個(gè)完整的實(shí)心圓形平面；如果，焊槍2以距離轉(zhuǎn) 臺(tái)3的轉(zhuǎn)動(dòng)中心一定距離的點(diǎn)為運(yùn)動(dòng)起點(diǎn)，并沿轉(zhuǎn)臺(tái)3的轉(zhuǎn)動(dòng)中心和該起點(diǎn)的連線的延長(zhǎng) 線作勻速直線移動(dòng)，同時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)3旋轉(zhuǎn)、擺動(dòng)器1工作，此時(shí)得到的堆焊表面形狀為具有空心 圓的環(huán)狀的平面，其內(nèi)圓半徑等于擺動(dòng)器1運(yùn)動(dòng)起點(diǎn)到轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離。如圖13所示。當(dāng)焊槍2從Al移動(dòng)到Bi，在Bl處停留時(shí)間tl，然后從Bl移動(dòng)到 A2，再A2處停留時(shí)間t2。Al到Bl的距離與Bl到A2的距離相差Δ S，擺寬B的大小等于 Al到Bl的距離。以此類推，這樣焊槍2即實(shí)現(xiàn)一邊以擺寬B的擺幅周期性往復(fù)擺動(dòng)，同 時(shí)一邊以每一段時(shí)間相對(duì)向同一方向移動(dòng)AS的距離勻速移動(dòng)。也就是說(shuō)焊槍2在進(jìn)給導(dǎo) 軌14上同時(shí)實(shí)現(xiàn)往復(fù)擺動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，因此，進(jìn)給導(dǎo)軌14及其傳動(dòng)裝置是一個(gè)復(fù)合的線性 運(yùn)動(dòng)模組，本案稱之為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)模組，由一個(gè)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)模組實(shí)現(xiàn)兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，即焊槍2的往復(fù) 擺動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。這樣，不對(duì)稱擺動(dòng)器1和轉(zhuǎn)臺(tái)3配合就可實(shí)現(xiàn)螺旋關(guān)系，圓周長(zhǎng)與螺距的 關(guān)系如圖14所示。如圖8所示，控制單元具有上述運(yùn)動(dòng)的控制模塊，分別對(duì)上述運(yùn)動(dòng)進(jìn)行自動(dòng)控制， 是PLC系統(tǒng)，包括PLC、擺動(dòng)器驅(qū)動(dòng)裝置、轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置、用戶輸入端，其中用戶輸入端，用戶輸入已知堆焊參數(shù)，并將其保存并發(fā)送至PLC。這些焊接參數(shù)包括螺旋焊道16的螺距、工件起始焊接直徑、焊接線速度、焊接寬度、焊接搭接量、擺動(dòng)器1 擺頻、擺動(dòng)器1擺寬、擺動(dòng)邊沿停留時(shí)間等。PLC，接收已知堆焊參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，分別向擺動(dòng)器1的驅(qū)動(dòng)裝置和轉(zhuǎn)臺(tái)3的驅(qū)動(dòng)裝 置發(fā)送工作狀態(tài)信號(hào)。實(shí)施例一中，工作狀態(tài)信號(hào)是兩路工作狀態(tài)信號(hào)，分別是擺動(dòng)器1的 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)信號(hào)和轉(zhuǎn)臺(tái)3的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)信號(hào)，擺動(dòng)器1的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)信號(hào)同時(shí)實(shí)現(xiàn)焊槍2的進(jìn)給 運(yùn)動(dòng)和往復(fù)擺動(dòng)。實(shí)施例一中，采用臺(tái)達(dá)PLC作為運(yùn)算和控制的核心。同時(shí)，在PLC控制接 口采用光電輸入輸出隔離，使控制器具有強(qiáng)的抗干擾性能。擺動(dòng)器驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)PLC發(fā)來(lái)的工作狀態(tài)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)器工作，使焊槍2的往 復(fù)擺動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)PLC發(fā)來(lái)的工作狀態(tài)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)3旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。PLC發(fā)送至擺動(dòng)器驅(qū)動(dòng)裝置的工作狀態(tài)信號(hào)是擺動(dòng)器數(shù)字脈沖信號(hào)和擺動(dòng)器1位 移方向信號(hào)；PLC發(fā)送至轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置的工作狀態(tài)信號(hào)是轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)字脈沖信號(hào)和轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)方 向信號(hào)。實(shí)施例一中，臺(tái)達(dá)PLC脈沖輸出頻率指令DPLSY，其中D0為脈沖輸出頻率、D2為 脈沖輸出量、Y為PLC輸出脈沖端子，其中Y0輸出轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)字脈沖信號(hào)、Yl輸出轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)方 向信號(hào)；Υ2輸出擺動(dòng)器數(shù)字脈沖信號(hào)、Υ3輸出擺動(dòng)器位移方向信號(hào)。通過(guò)用戶輸入端輸入的已知堆焊參數(shù)，可以隨時(shí)改變擺動(dòng)寬度、速度、邊沿停留時(shí) 間，通過(guò)PLC計(jì)算參數(shù)變量，給出脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)3轉(zhuǎn)動(dòng)、交流伺服電機(jī)5來(lái)帶動(dòng)滾珠絲 杠7旋轉(zhuǎn)、焊槍2擺動(dòng)，來(lái)最終實(shí)現(xiàn)型線為阿基米德螺線的焊道。實(shí)施例一中的數(shù)字脈沖信號(hào)的參數(shù)計(jì)算已知焊接參數(shù)包括V為焊接線速度(mm/min)nl為轉(zhuǎn)臺(tái)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速(rpm)n2為轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速(rpm)i為轉(zhuǎn)臺(tái)伺服電機(jī)與轉(zhuǎn)臺(tái)的減速比Dl為工件表面起始焊接直徑，即焊接起始點(diǎn)距轉(zhuǎn)臺(tái)3轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離(mm)D2為工件表面焊接直徑，即焊槍2在轉(zhuǎn)臺(tái)3上所在點(diǎn)距轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離(mm)f為擺動(dòng)器擺頻(次/min)B為擺動(dòng)器擺寬(mm)b為焊接搭接量(mm)T為擺動(dòng)器執(zhí)行機(jī)構(gòu)滾珠絲杠螺距(mm)n3為擺動(dòng)器電機(jī)轉(zhuǎn)速(rpm)交流伺服電機(jī)10000個(gè)脈沖旋轉(zhuǎn)一周轉(zhuǎn)臺(tái)3參數(shù)計(jì)算，即求轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)字脈沖信號(hào)的頻率Fl (pps)當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)3旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度θ，此時(shí)焊槍2在轉(zhuǎn)臺(tái)3上所在點(diǎn)距轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離
權(quán)利要求
1.一種堆焊方法，用擺動(dòng)式焊接裝置對(duì)工件表面進(jìn)行堆焊，由控制器控制，該焊接裝置 的焊槍可做往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；其特征在于所述焊槍在擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，也做連 續(xù)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，焊槍的往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的方向和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的方向在一條直線上；其中對(duì)盤(pán) 類工件表面堆焊，焊槍對(duì)應(yīng)盤(pán)類工件的端面，焊槍在擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，也做連續(xù)的徑向進(jìn)給 運(yùn)動(dòng)，使焊接形成的焊道軌跡是阿基米德螺旋線；對(duì)軸類工件表面堆焊，焊槍對(duì)軸盤(pán)類工件 的柱面，焊槍在擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，也做連續(xù)的軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，使焊接形成的焊道軌跡是圓柱 螺旋線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堆焊方法的裝置，其特征在于所述焊接裝置的焊槍可做往 復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、升降運(yùn)動(dòng)，焊槍的往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的方向和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的方向在一條直 線上，焊槍的升/降運(yùn)動(dòng)的方向垂直于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的方向；其中對(duì)圓錐柱形工件表面堆焊， 焊槍對(duì)圓錐柱形工件的圓錐柱面，焊槍在擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，也做連續(xù)的軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和升/ 降運(yùn)動(dòng)，使焊接形成的焊道軌跡是圓錐螺旋線；對(duì)球類工件表面堆焊，焊槍對(duì)球類工件的球 表面，焊槍在擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，也做連續(xù)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和升/降運(yùn)動(dòng)，使焊接形成的焊道軌跡 是球面螺旋線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的堆焊方法的裝置，其特征在于所述擺動(dòng)式焊接裝置包 括轉(zhuǎn)臺(tái)和焊槍，轉(zhuǎn)臺(tái)夾持待堆焊工件，并使其隨轉(zhuǎn)臺(tái)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)；焊槍在控制器的控制下，對(duì) 應(yīng)工件表面擺動(dòng)并移動(dòng)，使其焊道為螺旋線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的堆焊方法的裝置，其特征在于所述控制器是PLC控制器，包 括用戶輸入端、PLC、焊槍驅(qū)動(dòng)裝置和轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置，其中-用戶輸入端，用戶輸入已知堆焊參數(shù)，并將其保存并發(fā)送至PLC ；-PLC，接收已知堆焊參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，向焊槍驅(qū)動(dòng)裝置和轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)送工作狀態(tài)信號(hào)；-焊槍驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)PLC發(fā)來(lái)的工作狀態(tài)信號(hào)驅(qū)動(dòng)焊槍的往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和 升降運(yùn)動(dòng)；-轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)PLC發(fā)來(lái)的工作狀態(tài)信號(hào)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的堆焊方法的裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置是交流伺 服電機(jī)，交流伺服電機(jī)的主軸與轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)中心聯(lián)接；所述焊槍驅(qū)動(dòng)裝置包括驅(qū)動(dòng)器和傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)器是交流伺服電機(jī)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是運(yùn)動(dòng)模組及其連接件，分別是往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)模 組、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)模組和升降運(yùn)動(dòng)模組，焊槍通過(guò)連接件設(shè)置在運(yùn)動(dòng)模組上，交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)模組帶動(dòng)焊槍運(yùn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的堆焊方法的裝置，其特征在于所述盤(pán)類工件或軸類工 件表面堆焊時(shí)，所述運(yùn)動(dòng)模組是往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)模組和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)模組，往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)模組和 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)模組布置在一條直線上。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或5所述的堆焊方法的裝置，其特征在于所述圓錐柱形工件或球 類工件表面堆焊時(shí)，所述運(yùn)動(dòng)模組是往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)模組、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)模組和升降運(yùn)動(dòng)模組，往 復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)模組和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)模組布置在一條直線上，升降運(yùn)動(dòng)模組與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)模組正交布 置。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的堆焊方法的裝置，其特征在于所述工件通過(guò)三爪卡盤(pán)固定 在轉(zhuǎn)臺(tái)上，或焊接在轉(zhuǎn)臺(tái)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的堆焊方法的裝置，其特征在于所述用戶輸入端包括自復(fù)位 鈕子開(kāi)關(guān)、PLC特殊輔助繼電器、PLC計(jì)數(shù)器和停電保持?jǐn)?shù)據(jù)寄存器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種堆焊方法，用擺動(dòng)式焊接裝置對(duì)工件表面進(jìn)行堆焊，由控制器控制，該焊接裝置的焊槍可做往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；所述焊槍在擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，也做連續(xù)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，焊槍的往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的方向和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的方向在一條直線上；其中對(duì)盤(pán)類工件表面堆焊，焊槍對(duì)應(yīng)盤(pán)類工件的端面，焊槍在擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，也做連續(xù)的徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，使焊接形成的焊道軌跡是阿基米德螺旋線；對(duì)軸類工件表面堆焊，焊槍對(duì)軸盤(pán)類工件的柱面，焊槍在擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，也做連續(xù)的軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，使焊接形成的焊道軌跡是圓柱螺旋線。本方法及其裝置可以隨意調(diào)整參數(shù)、系統(tǒng)維護(hù)簡(jiǎn)單，連續(xù)堆焊、自動(dòng)搭接，提高了焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率，適合大規(guī)模的推廣和使用。
文檔編號(hào)B23K37/00GK102091889SQ20101056512
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月27日
發(fā)明者宋冬梅, 梁君, 賈斌剛, 邱述林, 鄭謙, 陳明東 申請(qǐng)人:東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司