專利名稱：釘頭管自動(dòng)成套埋弧焊接設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于PLC技術(shù)和伺服控制技術(shù)的埋弧焊的加工設(shè)備， 尤其涉及一種釘頭管自動(dòng)成套埋弧焊接設(shè)備，屬于焊接自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
釘頭管是石化機(jī)械中廣泛應(yīng)用的換熱器中的主要元件，它由鋼管與密布表面的 釘頭組成。目前釘頭管采用的焊接方法主要有電阻焊、電弧螺柱焊和埋弧焊。如專利 94228692. 8、99253080. 6都采用電阻焊方法；如有文獻(xiàn)報(bào)道，釘頭管自動(dòng)焊接機(jī)床采用短 周期電弧螺柱焊，釘頭管全自動(dòng)電容儲(chǔ)能高效節(jié)能焊機(jī)采用電弧螺柱焊。釘頭管埋弧焊是 一種使釘頭和光管之間產(chǎn)生的電弧在埋弧焊劑層下燃燒的焊接方法，有文獻(xiàn)介紹了一種全 自動(dòng)釘頭管自動(dòng)埋弧焊設(shè)備，該設(shè)備具有釘頭管體自動(dòng)上料及對(duì)中，釘頭自動(dòng)送進(jìn)，焊劑自 動(dòng)送給，焊接小車徑向自動(dòng)進(jìn)給，釘頭管軸向自動(dòng)進(jìn)給，釘頭管變形自動(dòng)校正，釘頭管焊接 過程自動(dòng)控制以及故障診斷及報(bào)警功能。但針對(duì)釘頭管埋弧焊而言，生產(chǎn)上多采用手工操 作，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、工況惡劣，焊接質(zhì)量不穩(wěn)定，尤其是在自動(dòng)送釘、焊劑定量送給方面自 動(dòng)化程度較低。因此，如何實(shí)現(xiàn)釘頭管焊接過程自動(dòng)化，提高生產(chǎn)效率、改善勞動(dòng)條件已成 為釘頭管制造中的關(guān)鍵技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種釘頭管自動(dòng)成套埋弧焊接設(shè)備，采用卡盤式旋轉(zhuǎn)光管移 動(dòng)機(jī)頭結(jié)構(gòu)，氣壓驅(qū)動(dòng)自動(dòng)上釘，液壓驅(qū)動(dòng)對(duì)中技術(shù)，焊劑自動(dòng)定量送給，控制上采用PLC 為主要控制裝置，并配有全數(shù)字交流伺服驅(qū)動(dòng)器，使該釘頭管焊接設(shè)備能夠在焊接過程中 達(dá)到精確有效的全自動(dòng)控制。該發(fā)明的目的是解決以往的焊接技術(shù)所存在的自動(dòng)化程度 低、生產(chǎn)效率低、焊接質(zhì)量不穩(wěn)定、勞動(dòng)強(qiáng)度大和勞動(dòng)條件惡劣的問題。技術(shù)方案本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種釘頭管自動(dòng)成套埋弧焊接設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備包括釘頭自動(dòng)裝卸系 統(tǒng)、焊接系統(tǒng)、自動(dòng)送釘及對(duì)中機(jī)構(gòu)和PLC控制器；所述PLC控制器與自動(dòng)裝卸系統(tǒng)、焊接系 統(tǒng)和自動(dòng)送釘及對(duì)中機(jī)構(gòu)連接；所述焊接系統(tǒng)和釘頭自動(dòng)裝卸系統(tǒng)設(shè)置在自動(dòng)送釘及對(duì)中 機(jī)構(gòu)的同一側(cè)并在使用時(shí)可以沿釘頭管軸向移動(dòng)。所述焊接系統(tǒng)和釘頭自動(dòng)裝卸系統(tǒng)通過可移動(dòng)的焊接機(jī)頭設(shè)置在自動(dòng)送釘及對(duì) 中機(jī)構(gòu)的同一側(cè)，焊接機(jī)頭連接機(jī)頭傳動(dòng)系統(tǒng)，機(jī)頭傳動(dòng)系統(tǒng)連接至第一伺服電機(jī)，第一伺 服電機(jī)通過第一伺服驅(qū)動(dòng)器連接至PLC控制器；所述第一伺服電機(jī)的輸出端與第一伺服驅(qū) 動(dòng)器之間連接有光電編碼器；所述焊接機(jī)頭的移動(dòng)方向的兩側(cè)設(shè)置有左右限位開關(guān)，左右 限位開關(guān)連接至PLC控制器。所述釘頭自動(dòng)裝卸系統(tǒng)為送釘托盤機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)主要包括輔助托盤和連接輔助托 盤的第一氣缸；在所述輔助托盤上設(shè)置有送釘電動(dòng)機(jī)和傳送鏈，傳送鏈通過傳動(dòng)齒輪圍繞 在輔助托盤的四周，所述傳送鏈連接至電動(dòng)機(jī)上的驅(qū)動(dòng)齒輪；在所述輔助托盤的底部、傳送 鏈的傳送路徑對(duì)應(yīng)的位置上設(shè)置有出釘孔，所述送釘電動(dòng)機(jī)連接至PLC控制器；所述焊接系統(tǒng)包括焊劑箱、送料電機(jī)、焊槍和出焊劑口，所述焊劑箱通過焊劑管道連接至出焊劑口， 在出焊劑口的下方設(shè)置有第四氣缸，所述送料電機(jī)設(shè)置在焊劑管道與焊劑箱之間；所述焊 槍連接第五氣缸，在所述焊槍與第五氣缸之間設(shè)置有聯(lián)動(dòng)桿，聯(lián)動(dòng)桿連接至第三氣缸；所述 焊槍設(shè)置在出焊劑口的旁邊；所述送料電機(jī)連接至PLC控制器。所述第一氣缸、第三氣缸、第四氣缸和第五氣缸均各自連接一組無桿側(cè)單向節(jié)流 閥和有桿側(cè)單向節(jié)流閥，無桿側(cè)單向節(jié)流閥和有桿側(cè)單向節(jié)流閥并聯(lián)后共同連接至電磁 閥，電磁閥與氣泵連接；所述電磁閥連接至PLC控制器。所述第一氣缸、第三氣缸和第四氣缸上均設(shè)置有氣缸磁感應(yīng)形成開關(guān)，氣缸磁感 應(yīng)形成開關(guān)連接至PLC控制器。所述釘頭管自動(dòng)送釘及對(duì)中機(jī)構(gòu)主要包括兩個(gè)可以相互靠攏的夾緊卡盤、油缸、 三相異步電動(dòng)機(jī)、齒輪泵和帶傳動(dòng)輪；所述油缸固定在支架上并連接至齒輪泵，齒輪泵與三 相異步電動(dòng)機(jī)及油箱連接，油缸的伸縮端通過可以在支架上移動(dòng)的滾輪式的頂進(jìn)機(jī)構(gòu)連接 至一個(gè)卡盤，另一個(gè)卡盤通過支撐塊連接至帶傳動(dòng)輪，支撐塊固定在支架上；所述帶傳動(dòng)輪 連接至第二伺服電機(jī)，第二伺服電機(jī)通過第二伺服驅(qū)動(dòng)器連接至PLC控制器；所述第二伺 服電機(jī)的輸出端與第二伺服驅(qū)動(dòng)器之間連接有光電編碼器；所述三相異步電動(dòng)機(jī)連接至 PLC控制器。所述的PLC控制器連接有操作面板。優(yōu)點(diǎn)效果本發(fā)明提供一種釘頭管自動(dòng)成套埋弧螺柱焊接設(shè)備，該設(shè)備采用卡盤 式旋轉(zhuǎn)光管移動(dòng)機(jī)頭結(jié)構(gòu)，具有氣壓自動(dòng)上釘，液壓對(duì)中，焊劑自動(dòng)定量送給等功能，該方 法適用于圓柱形、滴形、菱形等大直徑釘頭和大直徑光管的焊接。同時(shí)采用PLC為主要控制 裝置，并配有全數(shù)字交流伺服驅(qū)動(dòng)器，使該釘頭管焊接設(shè)備能夠在焊接過程中達(dá)到精確有 效的全自動(dòng)控制。本發(fā)明裝置的機(jī)械部分的設(shè)計(jì)中采用的伺服電機(jī)精確控制機(jī)頭和基管，同時(shí)配 有編碼器的半閉環(huán)反饋；進(jìn)釘機(jī)構(gòu)采用鏈?zhǔn)饺~片半自動(dòng)輸送釘結(jié)構(gòu)，同時(shí)設(shè)計(jì)了自動(dòng)定量 焊劑送給系統(tǒng)；自動(dòng)焊接機(jī)頭采用雙氣缸聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)；針對(duì)本設(shè)備中的氣動(dòng)執(zhí)行元件的不同 工作條件和形式設(shè)計(jì)了氣動(dòng)回路，并根據(jù)所驅(qū)動(dòng)負(fù)載和所需要的運(yùn)動(dòng)速度確定氣動(dòng)回路各 個(gè)元件的參數(shù)規(guī)格。設(shè)計(jì)了基于PLC的電氣控制的系統(tǒng)，包括硬件部分和軟件部分的設(shè)計(jì)， 采用PLC與全數(shù)字交流伺服驅(qū)動(dòng)器及光電編碼器組成一個(gè)高精度的角度與位移的雙重位 置控制系統(tǒng)。該裝置能夠精確的控制焊接時(shí)間，確保引弧在0. 7s、保壓在0. 3s、送焊劑在0. 5s 下完成，在保證焊接參數(shù)穩(wěn)定的前提下，焊接速度達(dá)到20-22個(gè)/分鐘，并克服了夾渣、焊 瘤、氣孔等焊接缺陷的發(fā)生。改發(fā)明適用于圓柱形、滴形、菱形等大直徑釘頭和大直徑光管 的焊接。本發(fā)明的具體優(yōu)點(diǎn)1設(shè)計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)采用氣壓驅(qū)動(dòng)上釘，液壓驅(qū)動(dòng)對(duì)中技術(shù)，有 別于以往采用普通數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)的思想，結(jié)構(gòu)新穎。2實(shí)現(xiàn)了焊劑自動(dòng)定量送給。3該方法 適用于圓柱形、滴形、菱形等大直徑釘頭和大直徑光管的焊接。


圖1為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)圖2為本發(fā)明的釘頭管自動(dòng)送釘及對(duì)中機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明的釘頭自動(dòng)裝卸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖4為本發(fā)明的焊接系統(tǒng)中連接焊槍的雙氣缸聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明的焊接系統(tǒng)中連接出焊劑口的焊劑自動(dòng)定量送給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意 圖；圖6為本發(fā)明的執(zhí)行元件的氣動(dòng)回路圖；圖7為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)的控制流程框圖；圖8為本發(fā)明的PLC控制器的外圍接線圖；圖9為本發(fā)明的操作面板設(shè)計(jì)圖；圖10為本發(fā)明的系統(tǒng)主電路圖；圖11為本發(fā)明的采用伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成說明圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明在圖1-11中，1輔助托盤，2傳送鏈，3送釘電動(dòng)機(jī)，4傳動(dòng)齒輪，5出釘孔，6焊劑箱， 7送劑電機(jī)，8焊槍，9出焊劑口，10焊劑管道，11第四氣缸，12第五氣缸，13第三氣缸，15油 缸，16頂進(jìn)機(jī)構(gòu)，17夾緊卡盤，18支撐塊，19帶傳動(dòng)輪，油箱20，21支架，22第二伺服電機(jī)， 23第二伺服驅(qū)動(dòng)器，24第一伺服電機(jī)，25焊接機(jī)頭，26機(jī)頭傳動(dòng)系統(tǒng)。27第一氣缸，29釘 頭管。如圖1所示，本發(fā)明提供一種釘頭管自動(dòng)成套埋弧焊接設(shè)備，所述設(shè)備包括釘頭 自動(dòng)裝卸系統(tǒng)、焊接系統(tǒng)、釘頭管自動(dòng)送釘及對(duì)中機(jī)構(gòu)、焊劑自動(dòng)定量送給機(jī)構(gòu)和PLC控制 器；所述PLC控制器與自動(dòng)裝卸系統(tǒng)、焊接系統(tǒng)和釘頭管自動(dòng)送釘及對(duì)中機(jī)構(gòu)連接；所述焊 接系統(tǒng)和釘頭自動(dòng)裝卸系統(tǒng)設(shè)置在釘頭管自動(dòng)送釘及對(duì)中機(jī)構(gòu)的同一側(cè)并在使用的時(shí)候 可以沿釘頭管軸向移動(dòng)。所述焊接系統(tǒng)和釘頭自動(dòng)裝卸系統(tǒng)通過可移動(dòng)的焊接機(jī)頭25設(shè)置在自動(dòng)送釘及 對(duì)中機(jī)構(gòu)的同一側(cè)，如圖11所示，焊接機(jī)頭25連接至機(jī)頭傳動(dòng)系統(tǒng)26，機(jī)頭傳動(dòng)系統(tǒng)26連 接至第一伺服電機(jī)24，第一伺服電機(jī)24通過第一伺服驅(qū)動(dòng)器連接至PLC控制器；所述第一 伺服電機(jī)24的輸出端與第一伺服驅(qū)動(dòng)器之間連接有光電編碼器；所述焊接機(jī)頭25的移動(dòng) 方向的兩側(cè)設(shè)置有左右限位開關(guān)，左右限位開關(guān)連接至PLC控制器，從而保證焊接系統(tǒng)和 釘頭自動(dòng)裝卸系統(tǒng)在使用的時(shí)候可以沿著頂頭管的軸向準(zhǔn)確移動(dòng)。如圖3所示，所述釘頭自動(dòng)裝卸系統(tǒng)為送釘托盤機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)主要包括輔助托盤1 和連接輔助托盤的第一氣缸27 ；在所述輔助托盤1上設(shè)置有送釘電動(dòng)機(jī)3和傳送鏈2，傳送 鏈2通過傳動(dòng)齒輪4圍繞在輔助托盤1的四周，所述傳送鏈2連接至送釘電動(dòng)機(jī)3上的驅(qū) 動(dòng)齒輪，這樣一來通過電動(dòng)機(jī)3的轉(zhuǎn)動(dòng)就可以帶動(dòng)傳送鏈2傳動(dòng)，從而帶動(dòng)釘頭傳動(dòng)；在所 述輔助托盤1的底部、傳送鏈2的傳送路徑對(duì)應(yīng)的位置上設(shè)置有出釘孔5，這樣一來當(dāng)傳送 鏈2將釘頭送到出釘孔5上方位置的時(shí)候，就會(huì)自動(dòng)出釘；所述送釘電動(dòng)機(jī)3連接至PLC控 制器；所述焊接系統(tǒng)包括焊劑箱6、送料電機(jī)7、焊槍8和出焊劑口 9，所述焊劑箱6通過焊 劑管道10連接至出焊劑口 9，在出焊劑口 9的下方設(shè)置有第四氣缸11，所述送料電機(jī)7設(shè) 置在焊劑管道10與焊劑箱6之間，用來控制焊劑箱6的開閉，以達(dá)到控制送料的目的；所述 焊槍8上連接第五氣缸12，在所述焊槍8與第五氣缸12之間設(shè)置有聯(lián)動(dòng)桿，聯(lián)動(dòng)桿還連接 至第三氣缸13 ；該處利用雙氣缸聯(lián)動(dòng)的方式完成功能要求，用同一根聯(lián)動(dòng)桿，使聯(lián)動(dòng)桿能帶動(dòng)焊接機(jī)頭向同一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。所述焊槍8設(shè)置在出焊劑口 9的旁邊，這樣一來就能實(shí) 現(xiàn)同步焊接的目的；所述送料電機(jī)7連接至PLC控制器。焊接系統(tǒng)中還包括焊劑定量裝置。 送料電機(jī)7形成自動(dòng)給料裝置。這個(gè)系統(tǒng)主要完成的是給焊接過程自動(dòng)進(jìn)給焊劑，同時(shí)定
量給出。輔助托盤1為存放釘頭用，方便人工將釘頭擺放到位。送釘電動(dòng)機(jī)2主要是帶動(dòng)主 動(dòng)輪將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳給傳送鏈2，其傳動(dòng)比1 20 1 50，完全滿足生產(chǎn)的效率要求。第 一氣缸27主要作用是將輔助托盤1推入到位，提供有利上釘位置和推出復(fù)位，讓出施焊位置。如圖6所示，所述第一氣缸2、第三氣缸13、第四氣缸11和第五氣缸12均各自連 接無桿側(cè)單向節(jié)流閥和有桿側(cè)單向節(jié)流閥，無桿側(cè)單向節(jié)流閥和有桿側(cè)單向節(jié)流閥并聯(lián)后 共同連接至電磁閥，電磁閥與氣泵連接；所述電磁閥連接至PLC控制器。所述第一氣缸2、第三氣缸13和第四氣缸11上均設(shè)置有氣缸磁感應(yīng)形成開關(guān)， 氣缸磁感應(yīng)形成開關(guān)連接至PLC控制器，氣缸磁感應(yīng)形成開關(guān)就會(huì)將氣缸位置信號(hào)傳送至 PLC控制器。如圖2所示，所述釘頭管自動(dòng)送釘及對(duì)中機(jī)構(gòu)主要包括兩個(gè)可以相互靠攏的夾緊 卡盤17、油缸15、三相異步電動(dòng)機(jī)、齒輪泵和帶傳動(dòng)輪19 ；所述油缸15固定在支架21上并 連接至齒輪泵，齒輪泵與三相異步電動(dòng)機(jī)及油箱20連接，油缸15的伸縮端通過可以在支架 21上移動(dòng)的滾輪式的頂進(jìn)機(jī)構(gòu)16連接至其中一個(gè)卡盤17上，另一個(gè)卡盤17通過支撐塊 18連接至帶傳動(dòng)輪19，支撐塊18固定在支架21上；本設(shè)備采用的是滾輪式的頂進(jìn)機(jī)構(gòu)，即 滾輪在床身的型鋼面上滾動(dòng)而產(chǎn)出軸向移動(dòng)。這樣就拋棄傳統(tǒng)的滑動(dòng)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)方式，變滑 動(dòng)為滾動(dòng)，使運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦力大大減少，其工作原理就是通過三相異步電動(dòng)機(jī)和齒輪泵帶動(dòng) 油缸15伸縮，使得滾輪式的頂進(jìn)機(jī)構(gòu)推動(dòng)其中一個(gè)卡盤17移動(dòng)，從而將兩個(gè)卡盤17之間 的頂頭管被夾緊定位，而所述帶傳動(dòng)輪19連接至第二伺服電機(jī)22，第二伺服電機(jī)22通過 第二伺服驅(qū)動(dòng)器23連接至PLC控制器；所述第二伺服電機(jī)22的輸出端與第二伺服驅(qū)動(dòng)器 23之間連接有光電編碼器；所述三相異步電動(dòng)機(jī)連接至PLC控制器；這樣PLC控制器控制 第二伺服電機(jī)22帶動(dòng)帶傳動(dòng)輪19轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)釘頭管29旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)焊接過程?？ūP17是車床中所使用的定心精度較高的三爪卡盤，三爪卡盤的原理是通過油 缸推動(dòng)卡盤上的滑塊來旋轉(zhuǎn)錐齒輪，錐齒輪帶動(dòng)平面矩形螺紋，然后帶動(dòng)三爪向心運(yùn)動(dòng)，因 為平面矩形螺紋的螺距相等，所以三爪運(yùn)動(dòng)距離相等，有自動(dòng)定心的作用。液壓卡盤的工作 原理主要是依靠裝在主軸尾部的回轉(zhuǎn)油缸內(nèi)活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)主軸孔內(nèi)的拉桿將力傳 遞給液壓卡盤。然后再通過卡盤內(nèi)部的扇形齒輪推動(dòng)卡爪背部的齒條，使卡爪沿徑向運(yùn)動(dòng) 將工件加緊。欲將工件放松時(shí)，也就是回轉(zhuǎn)油缸內(nèi)的活塞反向運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)原理同上。如圖6所示，壓縮空氣經(jīng)T型接頭，一路通過電磁閥YV5直接給第一氣缸，一路分 別通過電磁閥YVl YV4分別給第二氣缸、第三氣缸13、第四氣缸11和第五氣缸12，圖中 字母A、B、C和D所表示的分別為第二氣缸、第三氣缸13、第四氣缸11和第五氣缸12。釘頭管自動(dòng)焊接的控制由可編程控制器PLC、按鈕、2個(gè)限位開關(guān)、3個(gè)氣缸磁感應(yīng) 行程開關(guān)，接觸器，繼電器，2臺(tái)交流伺服電機(jī)以及與之相匹配的伺服驅(qū)動(dòng)器，一臺(tái)三相異步 電動(dòng)機(jī)，2臺(tái)單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動(dòng)機(jī)(送料電機(jī)7和送釘電動(dòng)機(jī)3)組成的。如圖8所示，PLC的電源由拖動(dòng)系統(tǒng)主電路電源提供，PLC的輸入信號(hào)電源由PLC內(nèi)置用戶開關(guān)狀態(tài)檢測(cè)電源(24Vdc)提供。由于選用的傳感器為NPN型，即設(shè)置為漏型輸 入方式，所以將PLC端子排上的S/S端子與+24V端子相連。而PLC的輸出驅(qū)動(dòng)電源由外加 的開關(guān)電源提供+24Vdc電。其中傳感器的連接簡化成如圖所示，實(shí)際應(yīng)是3條線，分別接 24V,0V和PLC的輸入端子。在所述的PLC控制器上連接有操作面板。操作面板如圖9所示。操作面板的設(shè)計(jì)屬于控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，它是PLC的輸入設(shè)備，按鈕的動(dòng)作直 接與PLC的輸入點(diǎn)相連接。根據(jù)釘頭管自動(dòng)成套埋弧螺柱焊接設(shè)備的使用和加工要求，它 的操作面板設(shè)計(jì)見圖9所示硬件系統(tǒng)的主電路圖如圖10，QFl空氣開關(guān)，SBl停止按鈕，SB2啟動(dòng)按鈕，HL為 電源指示燈。Ml為液壓系統(tǒng)電機(jī)也就是三相異步電動(dòng)機(jī)，DRVl和DRV2為伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 并且為伺服電機(jī)供電，SMl和SM2為交流伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)，M2為自動(dòng)送焊劑機(jī)構(gòu)電機(jī)也就是 送料電機(jī)7，M3為送釘電動(dòng)機(jī)3，驅(qū)動(dòng)PLC負(fù)載的直流電源是通過開關(guān)電源提供的24VDC電 流，而PLC的供電電源是交流220V電。如圖11所示，本伺服系統(tǒng)中有兩個(gè)永磁交流伺服電機(jī)，他們都選用帶減速機(jī)，利 用機(jī)械傳動(dòng)完成其相應(yīng)的動(dòng)作。該發(fā)明在使用的時(shí)候，通過操作面板控制PLC控制器，以控制焊接系統(tǒng)和釘頭自 動(dòng)裝卸系統(tǒng)沿釘頭管的軸向移動(dòng)，釘頭自動(dòng)裝卸系統(tǒng)也在PLC控制器的作用下自動(dòng)提供釘 頭，焊接系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)焊接，而釘頭管自動(dòng)送釘及對(duì)中機(jī)構(gòu)在PLC控制器的作用下控制釘頭管 的轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)全方位焊接，控制焊接系統(tǒng)和釘頭自動(dòng)裝卸系統(tǒng)移動(dòng)方向兩側(cè)的纖維開關(guān)， 隨時(shí)對(duì)前進(jìn)方向進(jìn)行信息采集，并將信息傳輸至PLC控制器，以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)路徑的準(zhǔn)確性；而 氣缸磁感應(yīng)形成開關(guān)則會(huì)隨時(shí)將氣缸的信息反饋至PLC控制器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)所有氣缸的準(zhǔn)確 控制。試驗(yàn)及測(cè)試結(jié)果采用本發(fā)明研制的釘頭管自動(dòng)成套埋弧焊接設(shè)備進(jìn)行釘頭管焊接試驗(yàn)。試驗(yàn)條件 及參數(shù)如下釘頭管基管材料Q235 ；釘頭材料Q235 ；基管參數(shù)直徑Φ 219mm、壁厚10mm、長度5m、質(zhì)量425kg ；釘尺寸直徑12_，長度25_ ；表1實(shí)驗(yàn)條件及參數(shù)
焊接電源焊接電 流(A)焊劑起弧抬 起高度 (mm)提前供電 時(shí)間(S)引弧時(shí) 間(S)加壓時(shí)間 (S)MZ-1000600HJ43150. 10. 70. 2 表2焊著率測(cè)定結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種釘頭管自動(dòng)成套埋弧焊接設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備包括釘頭自動(dòng)裝卸系 統(tǒng)、焊接系統(tǒng)、自動(dòng)送釘及對(duì)中機(jī)構(gòu)和PLC控制器；所述PLC控制器與自動(dòng)裝卸系統(tǒng)、焊接系 統(tǒng)和自動(dòng)送釘及對(duì)中機(jī)構(gòu)連接；所述焊接系統(tǒng)和釘頭自動(dòng)裝卸系統(tǒng)設(shè)置在自動(dòng)送釘及對(duì)中 機(jī)構(gòu)的伺一側(cè)并在使用時(shí)可以沿釘頭管軸向移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釘頭管自動(dòng)成套埋弧焊接設(shè)備，其特征在于所述焊接系統(tǒng) 和釘頭自動(dòng)裝卸系統(tǒng)通過可移動(dòng)的焊接機(jī)頭(25)設(shè)置在自動(dòng)送釘及對(duì)中機(jī)構(gòu)的同一側(cè)， 焊接機(jī)頭(25)連接機(jī)頭傳動(dòng)系統(tǒng)(26)，機(jī)頭傳動(dòng)系統(tǒng)連接至第一伺服電機(jī)(24)，第一伺服 電機(jī)(24)通過第一伺服驅(qū)動(dòng)器連接至PLC控制器；所述第一伺服電機(jī)(24)的輸出端與第 一伺服驅(qū)動(dòng)器之間連接有光電編碼器；所述焊接機(jī)頭(25)的移動(dòng)方向的兩側(cè)設(shè)置有左右 限位開關(guān)，左右限位開關(guān)連接至PLC控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的釘頭管自動(dòng)成套埋弧焊接設(shè)備，其特征在于所述釘頭自 動(dòng)裝卸系統(tǒng)為送釘托盤機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)主要包括輔助托盤(1)和連接輔助托盤的第一氣缸 (27)；在所述輔助托盤(1)上設(shè)置有送釘電動(dòng)機(jī)(3)和傳送鏈(2)，傳送鏈(2)通過傳動(dòng)齒 輪⑷圍繞在輔助托盤⑴的四周，所述傳送鏈⑵連接至電動(dòng)機(jī)⑶上的驅(qū)動(dòng)齒輪；在所 述輔助托盤(1)的底部、傳送鏈(2)的傳送路徑對(duì)應(yīng)的位置上設(shè)置有出釘孔(5)，所述送釘 電動(dòng)機(jī)(3)連接至PLC控制器；所述焊接系統(tǒng)包括焊劑箱(6)、送料電機(jī)(7)、焊槍(8)和出 焊劑口(9)，所述焊劑箱(6)通過焊劑管道(10)連接至出焊劑口(9)，在出焊劑口 (9)的下 方設(shè)置有第四氣缸(11)，所述送料電機(jī)(7)設(shè)置在焊劑管道(10)與焊劑箱(6)之間；所述 焊槍(8)連接第五氣缸(12)，在所述焊槍(8)與第五氣缸(12)之間設(shè)置有聯(lián)動(dòng)桿，聯(lián)動(dòng)桿 連接至第三氣缸(13)；所述焊槍(8)設(shè)置在出焊劑口(9)的旁邊；所述送料電機(jī)(7)連接 至PLC控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的釘頭管自動(dòng)成套埋弧焊接設(shè)備，其特征在于所述第一氣缸 (27)、第三氣缸(13)、第四氣缸(11)和第五氣缸(12)均各自連接一組無桿側(cè)單向節(jié)流閥和 有桿側(cè)單向節(jié)流閥，無桿側(cè)單向節(jié)流閥和有桿側(cè)單向節(jié)流閥并聯(lián)后共同連接至電磁閥，電 磁閥與氣泵連接；所述電磁閥連接至PLC控制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的釘頭管自動(dòng)成套埋弧焊接設(shè)備，其特征在于所述第一氣缸 (2)、第三氣缸(13)和第四氣缸(11)上均設(shè)置有氣缸磁感應(yīng)形成開關(guān)，氣缸磁感應(yīng)形成開 關(guān)連接至PLC控制器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釘頭管自動(dòng)成套埋弧焊接設(shè)備，其特征在于所述釘頭管自 動(dòng)送釘及對(duì)中機(jī)構(gòu)主要包括兩個(gè)可以相互靠攏的夾緊卡盤(17)、油缸(15)、三相異步電動(dòng) 機(jī)、齒輪泵和帶傳動(dòng)輪(19)；所述油缸(15)固定在支架(21)上并連接至齒輪泵，齒輪泵與 三相異步電動(dòng)機(jī)及油箱(20)連接，油缸(15)的伸縮端通過可以在支架(21)上移動(dòng)的滾輪 式的頂進(jìn)機(jī)構(gòu)(16)連接至一個(gè)卡盤(17)，另一個(gè)卡盤(17)通過支撐塊(18)連接至帶傳動(dòng) 輪(19)，支撐塊(18)固定在支架(21)上；所述帶傳動(dòng)輪(19)連接至第二伺服電機(jī)(22)， 第二伺服電機(jī)(22)通過第二伺服驅(qū)動(dòng)器(23)連接至PLC控制器；所述第二伺服電機(jī)(22) 的輸出端與第二伺服驅(qū)動(dòng)器(23)之間連接有光電編碼器；所述三相異步電動(dòng)機(jī)連接至PLC 控制器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的釘頭管自動(dòng)成套埋弧焊接設(shè)備，其特征在于 所述的PLC控制器連接操作面板。
全文摘要
本發(fā)明提供一種釘頭管自動(dòng)成套埋弧焊接設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備包括釘頭自動(dòng)裝卸系統(tǒng)、焊接系統(tǒng)、自動(dòng)送釘及對(duì)中機(jī)構(gòu)和PLC控制器；所述PLC控制器與自動(dòng)裝卸系統(tǒng)、焊接系統(tǒng)和自動(dòng)送釘及對(duì)中機(jī)構(gòu)連接；該發(fā)明實(shí)現(xiàn)了氣壓自動(dòng)上釘、液壓對(duì)中、焊劑自動(dòng)定量送給等功能；控制系統(tǒng)主要采用PLC為主要控制裝置，并配有全數(shù)字交流伺服驅(qū)動(dòng)器，使該釘頭管焊接設(shè)備能夠在焊接過程中達(dá)到精確有效的全自動(dòng)控制；其優(yōu)點(diǎn)是該發(fā)明設(shè)備適用于圓柱形、滴形、菱形等大直徑釘頭和大直徑光管的自動(dòng)化焊接，提高了生產(chǎn)效率、克服了弧坑、焊瘤、氣孔等缺陷、降低了勞動(dòng)強(qiáng)度；設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、制造容易。
文檔編號(hào)G05B19/05GK102000905SQ20101050611
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月14日
發(fā)明者吳寧, 常云龍, 路林, 陳章 申請(qǐng)人:沈陽工業(yè)大學(xué)