CN101618489B - 应用于重型轧辊或挤压辊的堆焊专机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种应用于重型轧辊或挤压辊的堆焊专机，包括机座、用于对工件进行支撑和定位的装置、防窜装置、对工件进行焊接的装置、驱动装置、以及整机PCL控制***；用于对工件进行支撑和定位的装置包括用于找正、夹持和驱动工件旋转的主轴箱和可调式支撑转胎，可调式支撑转胎至少有两个，彼此相隔一定距离，以可在底座上滑动的方式安装在底座上；对工件进行焊接的装置包括侧挂滑车，它安装在底座的侧面，侧挂滑车上还安装有焊剂回收机和可用于进行堆焊的升降焊接悬臂。本发明的有益效果是：专门针对重型工件例如轧辊、挤压辊、重载液压缸等设计，结构合理，稳定可靠，便于更换焊丝盘以及焊剂添加、焊枪清理及维护，同时工作效率也大大提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊接设备，具体涉及一种用于重型轧辊或挤压辊的堆焊专机。
背景技术
现在轧辊自动堆焊技术，通常采用一个龙门式轧辊自动堆焊机和一个卧式车床类主机配合来对工件进行埋弧堆焊，又或者配备形如滚轮架类主机和龙门式轧辊自动堆焊机进行使用。前者工件找正不便，辅助工时长，设备主轴和卡爪因设备热变位易发生断裂；后者易出现工件和主动滚轮打滑的现象，堆焊质量较差。而且由于使用两种设备配合，因而占用场地较多。例如，公告日为1995年8月30日、公告号为CN2206175Y、名称为“轧辊堆焊机”的中国实用新型专利，此专利仅解决了如何连续调整堆焊机头工作位置的问题，并未解决其他问题，还是需要配合其他类似滚轮架类主机或车床类主机来对工件进行埋弧堆焊。而且些专利公开的“轧辊堆焊机”换装焊丝、焊枪清理和维修极为不便，主轴或滚轮轴承易损坏。此专利也不是专门为大型工件连续堆焊来设计的，在进行大型工件的堆焊时，由于时间很长，堆焊设备本身易产生各种热变形。
公告日为2006年2月1日、公告号为CN2754796Y、名称为“横臂式轧辊自动堆焊机”的中国实用新型专利，公开了一种横臂式轧辊自动堆焊机。此专利虽然提供了一种能整合机床和轧辊自动堆焊机整体堆焊机设备，但是其结构设计并不是完全针对大型轧辊工件的，所以其支撑工件的设备无法满足大型工件体积大的需要，而且其主动找正、夹持工件的设备设计也存在着不合理的地方，找正并不太方便。而且使用横梁式结构不利更换焊丝盘，并且由于它的堆焊机头只有一套，在焊接大型工件时，效率很低。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种专门针对重型轧辊或挤压辊研发的自动堆焊专机，该堆焊专机结构合理，运行稳定可靠，便于更换焊丝盘以及焊剂添加、焊枪清理及维护。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种应用于重型轧辊或挤压辊的堆焊专机，包括机座、用于对工件进行支撑和定位的装置、防窜装置、对工件进行焊接的装置、驱动装置、以及整机PCL控制***；用于对工件进行支撑和定位的装置包括用于找正、夹持和驱动工件旋转的主轴箱和可调式支撑转胎，可调式支撑转胎至少有两个，彼此相隔一定距离，以能在底座上滑动的方式安装在底座上；对工件进行焊接的装置包括侧挂滑车，它安装在底座的侧面，侧挂滑车上还安装有焊剂回收机和用于进行堆焊的升降焊接悬臂。
本发明更进一步的技术方案是：
机座上有两根滑动轨道，可调式支撑转胎安装在轨道上，对重型轧辊或挤压辊进行焊接的装置有两套，可单独或同时工作；所述主轴箱旁边安装有用于维修和清理靠近主轴箱一侧的焊接机头的平台，平台设有爬梯和围栏。
所述的主轴箱包括箱体、可伸缩的浮动卡盘、主轴驱动、传动***、气动顶尖、升降机构、用于精确控制转速的回转测速装置、机械回零点装置；所述浮动卡盘安装在箱体外部并且具有一定角度浮动量和径向位移浮动量，用来夹持工件；可伸缩气动顶尖安装在空心主轴内，且与浮动卡盘的主轴轴心线同轴；升降机构安装在箱体下部并用于进行主轴组成及传动***的升降；回转测速装置和机械回零点装置安装在升降滑板上，其中回转速装置的齿轮与轴承支承的齿圈啮合，以控制浮动卡盘的转速和归位；主轴传动***安装在主轴箱升降导轨的升降滑板上，升降滑板由升降机驱动；主轴驱动***采用交流伺服电机，与安装在主轴箱升降滑板上的主轴减速器法兰直联，减速器输出轴上装配主动齿轮，与安装在滑板另一面的回转支承的齿圈相啮合，齿圈与浮动卡盘螺栓联接；回转测速装置和机械回零点装置均安装在升降滑板上，其中回转测速装置的齿轮与轴承支承的齿圈啮合。
所述的浮动卡盘结构是在回转支承和卡盘之间安装双排滚子链联轴器，即卡盘通过双排滚子链联轴器间接地与回转支承的齿圈联接，使得卡盘具有一定的角度浮动量和径向位移浮动量。
回转测速装置包括两个齿数相同的薄片齿轮、转轴、紧定螺钉、轴承、拉簧和旋转编码器；而所述的机械回零点装置包括无触点开关和感应块。
本发明还可以是：
可调式支撑转胎包括机架、滚轮组、滚轮组轴承座、左右旋调节丝杠、标尺；滚轮组通过螺栓安装在滚轮组轴承座上，滚轮组轴承座安装在机架上，滚轮组采用左右旋丝杠螺母副传动，利用左右旋调节丝杠达到对称调节滚轮轮距，针对不同大小直径的工件，达到合理的支撑角度。
机座侧面有一对线性导轨，侧挂滑车安装在线性导轨上，而焊接悬臂上安装有堆焊机头、导丝机构，两者通过一支撑装置安装在焊接悬臂的上部；焊接悬臂下方安装有焊丝盘，同时焊接悬臂由升降机构控制其升降。
驱动装置采用交流伺服电机，安装在侧挂滑车的间隙消除装置上，机械回零点装置及机械电气限位装置均安装在机座端部。
机座上面铺隔热板，同时机座的侧面对应于导轨处设置循环水冷槽，同时主轴箱加设隔热罩和循环水冷槽。
PLC控制***带有触摸屏，可实现整体的程序输入和运行控制，控制***具有示校功能、断点记忆功能，所有控制电缆采用耐高温扁平控制电缆。
本发明的工作原理如下：
将重量很大的工件(30吨～200吨)直接吊置在可调式支撑转胎上，通过操作主轴箱里的升降机构及安装在主轴箱内的气动顶尖的伸缩来完成找正，使得工件吊装、找正准确和迅速。在完成找正后，顶尖后移，卡盘可自由浮动，此时工件完全可以由可调式支撑转胎支撑，主轴箱里的浮动卡盘除输出扭矩外不承受其它负载，因而故障率低。可调式支撑转胎由于设置的是两组可调式滚轮组，所以可满足不同直径大小的工件，且可达到合理支撑角度。然后再由侧挂滑车、焊接悬臂等设施协调工作通过PLC控制***来升降焊接悬臂，并控制堆焊机机头，对工件进行焊接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：专门针对重型工件例如轧辊、挤压辊、重载液压缸等堆焊专机的设计，结构合理，稳定可靠，便于更换焊丝盘以及焊剂添加、焊枪清理及维护，同时工作效率也大大提高。
附图说明
图1为本发明的整体结构图；
图2为图1的A向视图；
图3为本发明的主轴箱的平面结构示意图；
图4为沿图3的B向视图；
图5为本发明中回转测速装置的平面结构示意图；
图6为图5的C向视图
图7为本发明机械回零点装置的平面结构示意图；
图8为本发明可支撑转胎的平面结构示意图；
图9为图8的D向视图；
图10为本发明侧挂滑车和焊接悬臂的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施方式作进一步阐述。
如图1、2、3、4、7、8所示，一种应用于重型轧辊或挤压辊的堆焊专机，包括机座3，机座3上是两条滑轨，滑轨上设置有至少两个可调式支撑转胎4，彼此相隔一定距离安装在滑轨上，并可沿滑轨轴线方向在轨道上移动。主轴箱2和防窜装置10分别安装在机座3的两端，防窜装置的防窜滚轮的高度和水平位置是无级可调的。主轴箱2包括箱体24、浮动卡盘21、主轴传动***23、气动顶尖22、升降机构25、用于精确控制转速的回转测速装置26、机械回零点装置27组成；所述浮动卡盘21安装在箱体24外部并且具有一定浮动量，可伸缩气动顶尖22安装在箱体24内，与安装浮动卡盘21的回转支承同心；浮动卡盘21结构是在回转支承和卡盘211之间安装双排滚子链联轴器29，即卡盘通过双排滚子链联轴器29间接地与回转支承的齿圈联接，使得卡盘211具有一定的角度浮动量和径向位移浮动量。升降机构25安装在箱体24下部并用于进行主轴箱2的升降；回转测速装置和机械回零点装置27安装在升降滑板上，其中回转测速装置的齿轮与轴承支承的齿圈无间隙啮合，以精确控制浮动卡盘的转速和归位；主轴组传动***安装在主轴箱升降导轨的升降滑板上，升降滑板由升降机25驱动；主轴驱动装置采用交流伺服电机，与安装在主轴箱升降滑板上的主轴减速器法兰直联，减速器输出轴上装配主动齿轮，与安装在滑板另一面的回转支承的齿圈相啮合，齿圈与浮动卡盘螺栓联接；回转测速装置和机械回零点装置均安装在升降滑板上，其中回转测速装置的齿轮与回转支承的齿圈为无间隙啮合。上述结构彻底消除主轴因热变形和找正误差所产生的应力；大大提高了主轴箱的寿命。将重量很大的工件直接吊放在可调式支撑转胎4上，通过操作主轴箱里的升降机构25及安装在主轴箱2内的气动顶尖的伸缩来完成找正，使得找正准确和迅速，在完成找正后，气动顶尖22后移，浮动卡盘21可自由浮动，是通过在卡盘上安装特制的滚子链联轴器来实现的，其角度浮动量的范围是：-3至+3。径向位移浮动量为：6毫米。顶尖后移后，工件完全可以由可调式支撑转胎支撑，可调式支撑转胎由于设置的是两组滚轮组并且可调，所以支撑效果很好，同时主轴箱里的浮动卡盘除输出扭矩外不承受其它负载，因而故障率低。
所述的可调式支撑转胎4如图8、9所示，包括机架41、滚轮组43、滚轮组轴承座44、左右旋调节丝杠42、标尺45；滚轮组43通过螺栓安装在滚轮组轴承座44上，滚轮组轴承座44安装在机架41上，滚轮组43采用左右旋丝杠螺母副传动，利用左右旋调节丝杠42对称调节滚轮轮距。可调式支撑转胎4可实现工件的支撑及定位，即工件轴心线保持在支撑转胎滚轮组的对称面上。滚轮组轴承座44座采用倾斜剖分式结构，选用高温轴承，轴承全密封，并采用油脂润滑，并在可调式支撑转胎4的机架表面铆接云母保温材料。可大幅提高轴承使用寿命，而且维修方便。
如图5、6、7所示，回转测速装置由两个齿数相同的薄片齿轮261、262，转轴263、紧定螺钉264、轴套265、轴承266、拉簧268和旋转编码器267组成。其中薄片齿轮261、262重叠在一起通过紧定螺钉264安装在转轴263上，转轴263上安装有轴套265，薄片齿轮261、262在轴承266一侧，旋转编辑码器267安装在轴承266的另一侧，而拉簧268则安装在薄片齿轮261、262之间。由于拉簧268的作用使两个齿轮262错位分别与浮动卡盘的齿槽左右侧贴紧，消除了齿侧间隙，可准确进行读数控制，达到较高的分度精度和转速控制。而机械回零点装置27在浮动卡盘作回零运动时，首先由安装在齿圈上的档块碰撞限位开关，然后通过感应块和无触点开关的作用使浮动卡盘准确停在零点位置上。
如图1、2、10所示，在底座3的侧面也安装有两条滑轨，滑轨上安装有两套用于焊接的设备，每一套都包括侧挂滑车6，它安装在底座3的侧面的滑轨上，侧挂滑车6上还安装有焊剂回收机7和用于安装堆焊机头87的可升降焊接悬臂8。该焊接悬臂8下方安装有焊丝盘83，同时焊接悬臂8由升降机构85控制其升降，焊接悬臂8上部安装有包括堆焊机头87、导丝机构86等，它们通过一支撑装置和平衡器安装在焊接悬臂8的上部，并且沿与焊接悬臂轴向垂直的方向伸出。上述结构确保在堆焊大型工件时，焊接悬臂在超低速运行时不出现“爬行”现象，保证了堆焊表面精度。由于设计的是悬臂结构而不是横梁结构，焊接悬臂升降行程1.5米，且焊丝盘83、焊剂回收机7均安装在侧挂滑车的两侧，极大的方便了焊丝换装、焊剂添加、焊枪清理及维护。
所述的驱动装置采用交流伺服电机，配套消除间隙机构与侧挂滑车6、机械回零点装置27相连。所述的机座3上面铺隔热板5，同时机座3的侧边也设置隔热板5，同时主轴箱加设隔热罩。还可对侧挂滑车的移动导轨采取循环水冷却，保证长期连续工作。
所述的PLC控制***带有触摸屏，可实现整体的程序输入和运行控制，控制***具有示校功能、断点记忆功能，并据不同工件予置：焊接长度、焊接位置、堆焊搭接量、焊接速度、直纹分度、网纹分度和升角编程。所有控制电缆采用耐高温扁平控制电缆。
另外PLC控制***说明如下：
控制***采用性能稳定的可编程数控***(PLC)作为中央控制***，进口触摸屏实现整机的程序输入和运行控制，实现焊接全过程自动化，并据不同工件予置：焊接长度、焊接位置、堆焊搭接量、焊接速度、直纹分度、网纹分度和升角编程。主程序采用插补控制模式，主轴运动采用无间隙反馈装置，滑车移动驱动采用消除间隙机构，解决了执行装置丢步的问题，所以可实现挤压辊辊面直纹、网纹和水波纹的自动堆焊。控制***具示校功能、断点记忆功能、断弧保护功能，所有控制电缆采用耐高温扁平控制电缆。
Claims (8)
1.一种应用于重型轧辊或挤压辊的堆焊专机，包括机座(3)、用于对工件进行支撑和定位的装置、防窜装置(10)、对工件进行焊接的装置、驱动装置、以及整机PLC控制***；用于对工件进行支撑和定位的装置包括用于找正、夹持和驱动工件旋转的主轴箱(2)和可调式支撑转胎(4)，可调式支撑转胎(4)至少有两个，彼此相隔一定距离，以能在机座(3)上滑动的方式安装在机座(3)上；对工件进行焊接的装置包括侧挂滑车(6)，它安装在机座(3)的侧面，侧挂滑车(6)上还安装有焊剂回收机(7)和用于进行堆焊的升降焊接悬臂(8)；
机座(3)上有两根滑动轨道，可调式支撑转胎(4)安装在轨道上，对重型轧辊或挤压辊进行焊接的装置有两套，可单独或同时工作；所述主轴箱(2)上安装有用于维修和清理靠近主轴箱一侧的焊接机头的平台(11)，平台(11)设有爬梯和围栏；
其特征在于：所述的主轴箱(2)包括箱体(24)、用来夹持工件的浮动卡盘(21)、主轴传动***(23)、气动顶尖(22)、升降机构(25)、用于精确控制转速的回转测速装置(26)、机械回零点装置(27)；所述浮动卡盘(21)安装在箱体(24)外部并且具有一定角度浮动量和径向位移浮动量，用来夹持工件；可伸缩气动顶尖(22)安装在箱体(24)内，且与浮动卡盘(21)的主轴轴心线同轴；
升降机构(25)安装在箱体(24)下部并用于进行主轴箱(2)的升降；回转测速装置(26)和机械回零点装置(27)安装在升降滑板上，其中回转测速装置(26)的齿轮与轴承支承的齿圈啮合，以控制浮动卡盘(21)的转速和归位；主轴传动***(23)安装在主轴箱升降导轨的升降滑板上，升降滑板由升降机构(25)驱动；主轴驱动装置采用交流伺服电机，与安装在主轴箱升降滑板上的主轴减速器法兰直联，减速器输出轴上装配主动齿轮，与安装在滑板另一面的回转支承的齿圈相啮合，齿圈与浮动卡盘螺栓联接。
2.根据权利要求1所述的应用于重型轧辊或挤压辊的堆焊专机，其特征在于：所述的浮动卡盘(21)的结构是在回转支承和卡盘(211)之间安装双排滚子链联轴器(29)，即卡盘通过双排滚子链联轴器(29)间接地与回转支承的齿圈联接，使得卡盘(211)具有一定的角度浮动量和径向位移浮动量。
3.根据权利要求2所述的应用于重型轧辊或挤压辊的堆焊专机，其特征在于：所述的回转测速装置(26)包括两个齿数相同的薄片齿轮(261、262)、转轴(263)、紧定螺钉(264)、轴承(266)、拉簧(268)和旋转编码器(267)；而所述的机械回零点装置(27)包括无触点开关(271)和感应块(272)。
4.根据权利要求3所述的应用于重型轧辊或挤压辊的堆焊专机，其特征在于：所述的可调式支撑转胎包括机架(41)、滚轮组(43)、滚轮组轴承座(44)、左右旋调节丝杠(42)、标尺(45)；滚轮组(43)通过螺栓安装在滚轮组轴承座(44)上，滚轮组轴承座(44)安装在机架(41)上，滚轮组(43)采用左右旋丝杠螺母副传动，利用左右旋调节丝杠(42)达到对称调节滚轮轮距，针对不同大小直径的工件，达到合理的支撑角度。
5.根据权利要求4所述的应用于重型轧辊或挤压辊的堆焊专机，其特征在于：所述的机座(3)侧面有一对线性导轨，侧挂滑车(6)安装在线性导轨上，而焊接悬臂(8)上安装有堆焊机头(87)、导丝机构(86)，两者通过一支撑装置安装在焊接悬臂(8)的上部；焊接悬臂(8)下方安装有焊丝盘(83)，同时焊接悬臂(8)由升降机构(85)控制其升降。
6.根据权利要求1所述的应用于重型轧辊或挤压辊的堆焊专机，其特征在于：所述的驱动装置采用交流伺服电机，安装在侧挂滑车(6)的间隙消除装置上，机械回零点装置(27)及机械电气限位装置均安装在机座端部。
7.根据权利要求5所述的应用于重型轧辊或挤压辊的堆焊专机，其特征在于：所述的机座(3)上面铺隔热板(5)，同时机座(3)的侧面对应于导轨处设置循环水冷槽，同时主轴箱加设隔热罩和循环水冷槽。
8.根据权利要求1所述的应用于重型轧辊或挤压辊的堆焊专机，其特征在于：所述的PLC控制***带有触摸屏，可实现整体的程序输入和运行控制，控制***具有示校功能、断点记忆功能，所有控制电缆采用耐高温扁平控制电缆。
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