一種離心風(fēng)機(jī)外殼自動(dòng)焊接的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及離心風(fēng)機(jī)外殼自動(dòng)焊接機(jī)，包括焊接轉(zhuǎn)盤、操作架和控制器。操作架內(nèi)設(shè)有導(dǎo)軌，其上裝有一個(gè)由力矩電機(jī)拖動(dòng)的伸縮桿，不論向前向后，力矩電機(jī)都以恒力矩使光電式位移傳感器的靠輪與工件表面接觸，并做無打滑轉(zhuǎn)動(dòng)。在焊槍的垂直下方設(shè)有定位桿，其前端上方有一滾球和工件底面接觸，其上的彈簧提供向上靠緊力。控制器為數(shù)字式閉環(huán)控制系統(tǒng)，設(shè)有處理器電路，力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和脈沖功率驅(qū)動(dòng)電路。通過對(duì)傳感器傳送來的代表位移量的脈沖信號(hào)的計(jì)時(shí)，處理器計(jì)算出線速度，并把這個(gè)反饋量和設(shè)定量比較，根據(jù)誤差結(jié)果來自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。本實(shí)用新型具有焊接精度高，操作簡(jiǎn)便，系統(tǒng)可靠性高，生產(chǎn)和維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種離心風(fēng)機(jī)外殼自動(dòng)焊接機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)機(jī)焊接設(shè)備，具體的說是一種離心風(fēng)機(jī)外殼自動(dòng)焊接機(jī)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防科技以及人民生活的各個(gè)領(lǐng)域里，離心風(fēng)機(jī)都有著廣泛的應(yīng)用，特別是隨著節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的逐步興起，對(duì)離心風(fēng)機(jī)的需求，無論是產(chǎn)量還是質(zhì)量，更是與日俱增。中國是風(fēng)機(jī)的應(yīng)用大國，也是風(fēng)機(jī)的生產(chǎn)大國。在風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠里，風(fēng)機(jī)外殼的焊接是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。由于風(fēng)機(jī)外殼是一個(gè)不規(guī)則的非圓曲線，這就給焊接帶來了一定的困難。小型企業(yè)由于設(shè)備投資有限，仍然采用手工焊接工藝，這樣的工藝不但工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，焊接的質(zhì)量也無法保證。大中型企業(yè)雖然采用了自動(dòng)焊接機(jī)，但目前見到的都不是真正意義上的恒線速度自動(dòng)焊接，無法達(dá)到最佳的焊接效果。
[0003]目前常用的離心風(fēng)機(jī)外殼焊接設(shè)備，特別是大型風(fēng)機(jī)外殼的自動(dòng)焊接機(jī)，一般采用臥式平放焊接方式。這種焊接機(jī)在工作時(shí)，待焊接的風(fēng)機(jī)外殼平放在一個(gè)轉(zhuǎn)盤上，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，控制器根據(jù)傳感器測(cè)量的反饋信號(hào)，自動(dòng)調(diào)整電動(dòng)機(jī)的速度，實(shí)現(xiàn)焊縫的均勻焊接。
[0004]據(jù)查論文“離心風(fēng)機(jī)蝸殼自動(dòng)焊接機(jī)控制系統(tǒng)”(刊登在《天津職業(yè)院校聯(lián)合學(xué)報(bào)》2006年3月)，在該論文描述的控制系統(tǒng)中，采用光電編碼器測(cè)量轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，并把這個(gè)信號(hào)反饋給調(diào)速控制系統(tǒng)，這實(shí)際上是一個(gè)恒轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)。離心風(fēng)機(jī)的外殼曲線，一般是由四段不同心的圓弧連接而成的，這四段圓弧半徑逐級(jí)增大，各不相同，整體大致形狀類似于阿基米德曲線，所以，這樣得到的焊接線速度顯然是不恒定的。
[0005]據(jù)查專利“200820143516.1”，該專利為了改進(jìn)焊接質(zhì)量，在焊頭跟綜滑軌上設(shè)置了一個(gè)電位器式的線性位移傳感器，并把這個(gè)信號(hào)反饋給調(diào)速控制系統(tǒng)，來改變轉(zhuǎn)盤的速度。由于這個(gè)線性位移傳感器測(cè)量的是風(fēng)機(jī)外殼半徑的變化量，而半徑的變化與圓心有很緊密的關(guān)系，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，成噸的大型離心風(fēng)機(jī)外殼，都是用滑臂吊車直接吊裝到焊接轉(zhuǎn)盤上的，風(fēng)機(jī)外殼的圓心和轉(zhuǎn)盤的圓心不重合，一般差距很大，再加上四段圓弧不同心，各圓弧的半徑變化量的線性度各不相同，從而無法實(shí)現(xiàn)恒線速度焊接，達(dá)不到最佳的焊接質(zhì)量。該專利描述的磁力焊槍頭定位方法，磁鐵與金屬工件之間的距離決定磁力的大小，這個(gè)距離由操作工在焊接前用手調(diào)節(jié)，僅靠水平磁鐵引力，當(dāng)磁力下降到閾值時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)跟蹤失敗，另外，工件表面的凸凹不平、磁性材料吸附的金屬粉塵、受熱消磁等因素，都有可能因堆焊或跟蹤失敗而偏離焊縫，直接影響了焊接質(zhì)量。該專利采用模擬控制技術(shù)，每次新放置一個(gè)工件，由于其圓心和上一個(gè)工件的圓心不重合，使得初始半徑也不相同，這就需要重新調(diào)節(jié)初始速度，用手調(diào)節(jié)速度給定電位器，用眼睛觀察數(shù)顯表的速度數(shù)字，需要來回反復(fù)調(diào)試，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。該專利采用的速度調(diào)節(jié)元件和傳感器都是電位器，由于觸點(diǎn)的磨損和現(xiàn)場(chǎng)存在的振動(dòng)沖擊等環(huán)境影響，可靠性比較低。
[0006]總而言之，現(xiàn)有的技術(shù)存在三大主要問題，一是反饋信號(hào)的取樣點(diǎn)不合適，不符合自動(dòng)控制理論中“欲穩(wěn)定什么量，就反饋什么量”的基本原理，無法實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)的恒線速度焊接，再加上焊槍頭的磁力定位方式，容易產(chǎn)生堆焊或跑偏，焊接精度無法提高。二是采用模擬控制器，每個(gè)工件在焊接前都需要重新調(diào)節(jié)初始速度，操作不方便，無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化智能化控制。三是系統(tǒng)中采用的電位器和傳感器，都是有觸電的元器件，容易磨損，可靠性不聞。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提出了一種離心風(fēng)機(jī)外殼自動(dòng)焊接機(jī)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化恒線速度自動(dòng)焊接，具有控制精度高，操作簡(jiǎn)便，可靠性好的特點(diǎn)，能適合任意回轉(zhuǎn)曲線焊縫的恒線速度自動(dòng)焊接。
[0008]本實(shí)用新型可以通過以下措施達(dá)到:
[0009]一種離心風(fēng)機(jī)外殼自動(dòng)焊接機(jī)，包括焊接轉(zhuǎn)盤和操作架。焊接轉(zhuǎn)盤用于放置待焊接的工件，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)；操作架用于對(duì)焊槍頭進(jìn)行水平和垂直定位，其上裝有一個(gè)控制器，其內(nèi)部設(shè)有滑軌，滑軌上安裝有一個(gè)可在水平方向移動(dòng)的伸縮桿，伸縮桿的前部安裝有焊槍。其特征在于:伸縮臂由一個(gè)安裝于焊接架上的力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)；伸縮臂的前部位于焊槍的下方設(shè)有一個(gè)定位桿，其前端上方有一個(gè)滾球和工件底面滾動(dòng)接觸，其垂直向上的靠緊力由定位桿上的彈簧提供；伸縮臂前部的焊槍的垂直上方，安裝有一個(gè)光電式位移傳感器，在力矩電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，伸縮桿給光電式位移傳感器施加一個(gè)水平方向的靠緊力，使該傳感器的滾輪與工件的表面始終保持接觸，并在工件表面做不打滑滾動(dòng)；光電式位移傳感器、電動(dòng)機(jī)和力矩電機(jī)與控制器電連接。
[0010]本實(shí)用新型所述的驅(qū)動(dòng)焊接轉(zhuǎn)盤的電動(dòng)機(jī)為步進(jìn)電機(jī)。
[0011]本實(shí)用新型所述的控制器是一個(gè)數(shù)字式閉環(huán)控制系統(tǒng)，內(nèi)部設(shè)有處理器電路，力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)焊接轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光電式位移傳感器在工件柱面上做無打滑轉(zhuǎn)動(dòng)，將代表位移量的脈沖信號(hào)傳送到處理器電路，處理器電路通過內(nèi)部軟件定時(shí)，測(cè)量?jī)蓚€(gè)相鄰脈沖之間的時(shí)間，從而計(jì)算出線速度的反饋量，并把這個(gè)反饋量和設(shè)定的線速度值進(jìn)行比較，根據(jù)誤差結(jié)果來調(diào)節(jié)發(fā)送給電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的脈沖信號(hào)，達(dá)到調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。
[0012]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)焊接精度高。由于采用線速度傳感原理，實(shí)現(xiàn)了恒線速度閉環(huán)反饋控制，采用彈簧力和力矩電機(jī)推力機(jī)構(gòu)對(duì)焊槍頭定位，確保了焊縫跟蹤。(2)機(jī)器操作簡(jiǎn)便，效率高。由于采用數(shù)字控制技術(shù)，操作者通過人機(jī)界面，事先輸入所希望的線速度值，系統(tǒng)自動(dòng)記憶參數(shù)，以后只要放好了工件，按啟動(dòng)按鈕，機(jī)器自動(dòng)檢測(cè)初始速度，自動(dòng)焊接，無須每次調(diào)節(jié)初始速度，一個(gè)人可操作多臺(tái)機(jī)器。(3)系統(tǒng)可靠性高。由于采用光電式傳感器，不存在觸點(diǎn)磨損，再加上數(shù)字系統(tǒng)的光電隔離技術(shù)，以及脈沖信號(hào)傳輸有較好的抗干擾性，這就大大提高了整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性。(4)機(jī)器的制造和維護(hù)成本低。由于控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理，數(shù)字電路調(diào)節(jié)容易，一致性好，降低了成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]附圖1為本實(shí)用新型的一種實(shí)施方案的主要結(jié)構(gòu)圖。
[0014]附圖2為附圖1的局部放大圖。
[0015]附圖3為一種風(fēng)機(jī)的外殼圖。[0016]附圖4為本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0017]附圖標(biāo)記:焊接轉(zhuǎn)盤1、步進(jìn)電機(jī)2、工件3、光電式位移傳感器4、伸縮臂5、滑軌6、控制器7、立柱8、操作架9、定位桿10、焊槍11、力矩電機(jī)12、滾輪13、彈簧14、滾球15，處理器電路16、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器17、力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)器18。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明。
[0019]如附圖1所示，離心風(fēng)機(jī)外殼的恒線速度自動(dòng)焊接機(jī)，包括焊接轉(zhuǎn)盤I和操作架9。焊接轉(zhuǎn)盤I用于放置待焊接的工件3，由步進(jìn)電機(jī)2驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。操作架9安裝在立柱8上，可以手動(dòng)垂直調(diào)節(jié)升降位置，其上裝有控制器7，其內(nèi)部有一個(gè)滑軌6，滑軌6上安裝有一個(gè)可在水平方向移動(dòng)的伸縮桿5，由力矩電機(jī)12來拖動(dòng)，力矩電機(jī)12調(diào)速簡(jiǎn)單且能長(zhǎng)期工作在堵轉(zhuǎn)方式，不論是向前或向后，都能使光電式位移傳感器4的滾輪13，以一個(gè)恒定的力矩與工件3的表面保持接觸，從而保證了焊槍頭的水平定位。
[0020]如附圖2所示，在焊槍11的垂直上方位置，安裝有一個(gè)光電式位移傳感器4，當(dāng)機(jī)器工作時(shí)，光電式位移傳感器4的滾輪13在工件3的垂直柱面上做無打滑轉(zhuǎn)動(dòng)，保證了位移量檢測(cè)的精度。在焊槍11的垂直下方位置有一個(gè)定位桿10，其前部的上端還有一個(gè)滾球15，滾球15和工件3的底面保持滾動(dòng)接觸，彈簧14使定位桿10向上靠緊，保證了焊槍頭的
垂直定位。
[0021]如附圖3所示是一個(gè)離心風(fēng)機(jī)蝸殼的例圖，離心風(fēng)機(jī)的外殼曲線由四段不同心的圓弧連接而成的，這四段圓弧的半徑分別為R1、R2、R3、R4，它們逐級(jí)增大，各不相同，而且圓心不重合，整體形狀大致類似于阿基米德曲線。
[0022]如附圖4所示，光電式位移傳感器4將代表位移量的脈沖信號(hào)輸入到處理器電路16，通過內(nèi)部定時(shí)，處理器電路16測(cè)量?jī)蓚€(gè)相鄰脈沖之間的時(shí)間，從而計(jì)算出線速度的反饋量。處理器電路16通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器17來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)2，通過力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)器18來驅(qū)動(dòng)力矩電機(jī)12。
[0023]如附圖1、2、4所示，本實(shí)用新型的整個(gè)操作過程是:滿足生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量要求的最佳焊接線速度參數(shù)，由操作者預(yù)先輸入到控制器中，控制器具有掉電記憶功能，一般不用改動(dòng)。開始工作時(shí)，把工件3用懸臂吊車吊放到焊接轉(zhuǎn)盤I上，只要工件3和焊接轉(zhuǎn)盤I的圓心大致重合就可以了。拖動(dòng)伸縮臂5，使其靠向工件3的柱面，這時(shí)，伸縮臂5前部的定位桿10也插入到了工件3的底面，定位桿10上的彈簧14使?jié)L球15和底面滾動(dòng)接觸，確保了焊槍頭的垂直定位。調(diào)整好焊槍11的位置，按啟動(dòng)按鈕，控制器16開始給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器17發(fā)送驅(qū)動(dòng)脈沖，步進(jìn)電機(jī)2帶動(dòng)焊接轉(zhuǎn)盤I和工件3轉(zhuǎn)動(dòng)，光電式位移傳感器4的滾輪13隨著工件3的外壁轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖信號(hào)送回到控制器的處理器電路16，通過內(nèi)部定時(shí)，處理器電路16測(cè)量?jī)蓚€(gè)相鄰脈沖之間的時(shí)間，從而計(jì)算出線速度的反饋量。然后，處理器電路16把這個(gè)線速度與操作者預(yù)先設(shè)置在存儲(chǔ)器中的線速度進(jìn)行比較，若測(cè)量的線速度等于設(shè)定的線速度，處理器電路16發(fā)送給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器17的脈沖信號(hào)不變；若測(cè)量的線速度大于設(shè)定的線速度，處理器電路16將修正發(fā)送給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器17的脈沖信號(hào)，以使步進(jìn)電機(jī)2的速度降低；反之，則修正發(fā)送給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器17的脈沖信號(hào)，使步進(jìn)電機(jī)2的速度提聞。[0024]本實(shí)用新型的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn):
[0025]一是避開了對(duì)半徑的測(cè)量，采用光電式位移傳感器，配合處理器電路的軟件定時(shí)處理技術(shù)，得到了線速度，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的恒線速度閉環(huán)反饋控制，提高了焊接質(zhì)量，也實(shí)現(xiàn)了對(duì)任意回轉(zhuǎn)曲線焊縫的恒線速度自動(dòng)焊接。
[0026]二是采用彈簧力對(duì)焊槍頭進(jìn)行垂直定位，采用力矩電機(jī)推力和傳感器靠輪相結(jié)合的焊槍頭水平定位結(jié)構(gòu)，不但調(diào)節(jié)方便，還提高了焊槍定位的準(zhǔn)確性。
[0027]三是采用數(shù)字控制技術(shù)，操作者可以通過人機(jī)界面，直接輸入所希望的線速度值，系統(tǒng)自動(dòng)記憶參數(shù)，只要放好了工件，按啟動(dòng)按鈕即可自動(dòng)焊接，省去了每次要用電位器調(diào)節(jié)初始速度的麻煩，改變了手調(diào)眼看的繁瑣操作方式，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)人操作多臺(tái)機(jī)器。
【權(quán)利要求】
1.一種離心風(fēng)機(jī)外殼自動(dòng)焊接機(jī)，包括焊接轉(zhuǎn)盤和操作架；焊接轉(zhuǎn)盤用于放置待焊接的工件，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)；操作架用于對(duì)焊槍頭進(jìn)行水平和垂直定位，其上裝有一個(gè)控制器，其內(nèi)部設(shè)有滑軌，滑軌上安裝有一個(gè)可在水平方向移動(dòng)的伸縮桿，伸縮桿的前部安裝有焊槍；其特征在于:伸縮臂由一個(gè)安裝于焊接架上的力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)；伸縮臂的前部位于焊槍的下方設(shè)有一個(gè)定位桿，其前端上方有一個(gè)滾球和工件底面滾動(dòng)接觸，其垂直向上的靠緊力由定位桿上的彈簧提供；伸縮臂前部的焊槍的垂直上方，安裝有一個(gè)光電式位移傳感器，在力矩電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，伸縮桿給光電式位移傳感器施加一個(gè)水平方向的靠緊力，使該傳感器的滾輪與工件的表面始終保持接觸，并在工件表面做不打滑滾動(dòng)；光電式位移傳感器、電動(dòng)機(jī)和力矩電機(jī)與控制器電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種離心風(fēng)機(jī)外殼自動(dòng)焊接機(jī)，其特征在于:所述的驅(qū)動(dòng)焊接轉(zhuǎn)盤的電動(dòng)機(jī)為步進(jìn)電機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種離心風(fēng)機(jī)外殼自動(dòng)焊接機(jī)，其特征在于:所述的控制器是一個(gè)數(shù)字式閉環(huán)控制系統(tǒng)，內(nèi)部設(shè)有處理器電路，力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器。
【文檔編號(hào)】B23K37/00GK203471157SQ201320580003
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年9月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月20日
【發(fā)明者】王鎖弘 申請(qǐng)人:王鎖弘