CN203471157U - 一种离心风机外壳自动焊接机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及离心风机外壳自动焊接机,包括焊接转盘、操作架和控制器。操作架内设有导轨,其上装有一个由力矩电机拖动的伸缩杆,不论向前向后,力矩电机都以恒力矩使光电式位移传感器的靠轮与工件表面接触,并做无打滑转动。在焊枪的垂直下方设有定位杆,其前端上方有一滚球和工件底面接触,其上的弹簧提供向上靠紧力。控制器为数字式闭环控制***,设有处理器电路,力矩电机驱动电路和脉冲功率驱动电路。通过对传感器传送来的代表位移量的脉冲信号的计时,处理器计算出线速度,并把这个反馈量和设定量比较,根据误差结果来自动调节电动机的转速。本实用新型具有焊接精度高,操作简便,***可靠性高,生产和维护成本低等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种风机焊接设备,具体的说是一种离心风机外壳自动焊接机。
背景技术
在工农业生产、国防科技以及人民生活的各个领域里,离心风机都有着广泛的应用,特别是随着节能环保产业的逐步兴起,对离心风机的需求,无论是产量还是质量,更是与日俱增。中国是风机的应用大国,也是风机的生产大国。在风机生产厂里,风机外壳的焊接是一个重要的环节。由于风机外壳是一个不规则的非圆曲线,这就给焊接带来了一定的困难。小型企业由于设备投资有限,仍然采用手工焊接工艺,这样的工艺不但工人劳动强度大,焊接的质量也无法保证。大中型企业虽然采用了自动焊接机,但目前见到的都不是真正意义上的恒线速度自动焊接,无法达到最佳的焊接效果。
目前常用的离心风机外壳焊接设备,特别是大型风机外壳的自动焊接机,一般采用卧式平放焊接方式。这种焊接机在工作时,待焊接的风机外壳平放在一个转盘上,由电动机带动转盘旋转,控制器根据传感器测量的反馈信号,自动调整电动机的速度,实现焊缝的均匀焊接。
据查论文“离心风机蜗壳自动焊接机控制***”(刊登在《天津职业院校联合学报》2006年3月),在该论文描述的控制***中,采用光电编码器测量转盘驱动电动机的转速,并把这个信号反馈给调速控制***,这实际上是一个恒转速控制***。离心风机的外壳曲线,一般是由四段不同心的圆弧连接而成的,这四段圆弧半径逐级增大,各不相同,整体大致形状类似于阿基米德曲线,所以,这样得到的焊接线速度显然是不恒定的。
据查专利“200820143516.1”,该专利为了改进焊接质量,在焊头跟综滑轨上设置了一个电位器式的线性位移传感器,并把这个信号反馈给调速控制***,来改变转盘的速度。由于这个线性位移传感器测量的是风机外壳半径的变化量,而半径的变化与圆心有很紧密的关系,在实际生产过程中,成吨的大型离心风机外壳,都是用滑臂吊车直接吊装到焊接转盘上的,风机外壳的圆心和转盘的圆心不重合,一般差距很大,再加上四段圆弧不同心,各圆弧的半径变化量的线性度各不相同,从而无法实现恒线速度焊接,达不到最佳的焊接质量。该专利描述的磁力焊枪头定位方法,磁铁与金属工件之间的距离决定磁力的大小,这个距离由操作工在焊接前用手调节,仅靠水平磁铁引力,当磁力下降到阈值时,将会出现跟踪失败,另外,工件表面的凸凹不平、磁性材料吸附的金属粉尘、受热消磁等因素,都有可能因堆焊或跟踪失败而偏离焊缝,直接影响了焊接质量。该专利采用模拟控制技术,每次新放置一个工件,由于其圆心和上一个工件的圆心不重合,使得初始半径也不相同,这就需要重新调节初始速度,用手调节速度给定电位器,用眼睛观察数显表的速度数字,需要来回反复调试,费时费力。该专利采用的速度调节元件和传感器都是电位器,由于触点的磨损和现场存在的振动冲击等环境影响,可靠性比较低。
总而言之,现有的技术存在三大主要问题,一是反馈信号的取样点不合适,不符合自动控制理论中“欲稳定什么量,就反馈什么量”的基本原理,无法实现全闭环的恒线速度焊接,再加上焊枪头的磁力定位方式,容易产生堆焊或跑偏,焊接精度无法提高。二是采用模拟控制器,每个工件在焊接前都需要重新调节初始速度,操作不方便,无法实现自动化智能化控制。三是***中采用的电位器和传感器,都是有触电的元器件,容易磨损,可靠性不高。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术中存在的不足,提出了一种离心风机外壳自动焊接机,实现了数字化恒线速度自动焊接,具有控制精度高,操作简便,可靠性好的特点,能适合任意回转曲线焊缝的恒线速度自动焊接。
本实用新型可以通过以下措施达到:
一种离心风机外壳自动焊接机,包括焊接转盘和操作架。焊接转盘用于放置待焊接的工件,由电动机驱动;操作架用于对焊枪头进行水平和垂直定位,其上装有一个控制器,其内部设有滑轨,滑轨上安装有一个可在水平方向移动的伸缩杆,伸缩杆的前部安装有焊枪。其特征在于:伸缩臂由一个安装于焊接架上的力矩电机驱动;伸缩臂的前部位于焊枪的下方设有一个定位杆,其前端上方有一个滚球和工件底面滚动接触,其垂直向上的靠紧力由定位杆上的弹簧提供;伸缩臂前部的焊枪的垂直上方,安装有一个光电式位移传感器,在力矩电机的驱动下,伸缩杆给光电式位移传感器施加一个水平方向的靠紧力,使该传感器的滚轮与工件的表面始终保持接触,并在工件表面做不打滑滚动;光电式位移传感器、电动机和力矩电机与控制器电连接。
本实用新型所述的驱动焊接转盘的电动机为步进电机。
本实用新型所述的控制器是一个数字式闭环控制***,内部设有处理器电路,力矩电机驱动电路和电动机驱动器。当焊接转盘转动时,光电式位移传感器在工件柱面上做无打滑转动,将代表位移量的脉冲信号传送到处理器电路,处理器电路通过内部软件定时,测量两个相邻脉冲之间的时间,从而计算出线速度的反馈量,并把这个反馈量和设定的线速度值进行比较,根据误差结果来调节发送给电动机驱动器的脉冲信号,达到调节电动机转速的目的。
本实用新型与现有技术相比,具有以下优点:(1)焊接精度高。由于采用线速度传感原理,实现了恒线速度闭环反馈控制,采用弹簧力和力矩电机推力机构对焊枪头定位,确保了焊缝跟踪。(2)机器操作简便,效率高。由于采用数字控制技术,操作者通过人机界面,事先输入所希望的线速度值,***自动记忆参数,以后只要放好了工件,按启动按钮,机器自动检测初始速度,自动焊接,无须每次调节初始速度,一个人可操作多台机器。(3)***可靠性高。由于采用光电式传感器,不存在触点磨损,再加上数字***的光电隔离技术,以及脉冲信号传输有较好的抗干扰性,这就大大提高了整个控制***的可靠性。(4)机器的制造和维护成本低。由于控制***结构合理,数字电路调节容易,一致性好,降低了成本。
附图说明
附图1为本实用新型的一种实施方案的主要结构图。
附图2为附图1的局部放大图。
附图3为一种风机的外壳图。
附图4为本实用新型的控制***结构框图。
附图标记:焊接转盘1、步进电机2、工件3、光电式位移传感器4、伸缩臂5、滑轨6、控制器7、立柱8、操作架9、定位杆10、焊枪11、力矩电机12、滚轮13、弹簧14、滚球15,处理器电路16、步进电机驱动器17、力矩电机驱动器18。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明。
如附图1所示,离心风机外壳的恒线速度自动焊接机,包括焊接转盘1和操作架9。焊接转盘1用于放置待焊接的工件3,由步进电机2驱动旋转。操作架9安装在立柱8上,可以手动垂直调节升降位置,其上装有控制器7,其内部有一个滑轨6,滑轨6上安装有一个可在水平方向移动的伸缩杆5,由力矩电机12来拖动,力矩电机12调速简单且能长期工作在堵转方式,不论是向前或向后,都能使光电式位移传感器4的滚轮13,以一个恒定的力矩与工件3的表面保持接触,从而保证了焊枪头的水平定位。
如附图2所示,在焊枪11的垂直上方位置,安装有一个光电式位移传感器4,当机器工作时,光电式位移传感器4的滚轮13在工件3的垂直柱面上做无打滑转动,保证了位移量检测的精度。在焊枪11的垂直下方位置有一个定位杆10,其前部的上端还有一个滚球15,滚球15和工件3的底面保持滚动接触,弹簧14使定位杆10向上靠紧,保证了焊枪头的垂直定位。
如附图3所示是一个离心风机蜗壳的例图,离心风机的外壳曲线由四段不同心的圆弧连接而成的,这四段圆弧的半径分别为R1、R2、R3、R4,它们逐级增大,各不相同,而且圆心不重合,整体形状大致类似于阿基米德曲线。
如附图4所示,光电式位移传感器4将代表位移量的脉冲信号输入到处理器电路16,通过内部定时,处理器电路16测量两个相邻脉冲之间的时间,从而计算出线速度的反馈量。处理器电路16通过步进电机驱动器17来驱动步进电机2,通过力矩电机驱动器18来驱动力矩电机12。
如附图1、2、4所示,本实用新型的整个操作过程是:满足生产工艺和产品质量要求的最佳焊接线速度参数,由操作者预先输入到控制器中,控制器具有掉电记忆功能,一般不用改动。开始工作时,把工件3用悬臂吊车吊放到焊接转盘1上,只要工件3和焊接转盘1的圆心大致重合就可以了。拖动伸缩臂5,使其靠向工件3的柱面,这时,伸缩臂5前部的定位杆10也***到了工件3的底面,定位杆10上的弹簧14使滚球15和底面滚动接触,确保了焊枪头的垂直定位。调整好焊枪11的位置,按启动按钮,控制器16开始给步进电机驱动器17发送驱动脉冲,步进电机2带动焊接转盘1和工件3转动,光电式位移传感器4的滚轮13随着工件3的外壁转动,脉冲信号送回到控制器的处理器电路16,通过内部定时,处理器电路16测量两个相邻脉冲之间的时间,从而计算出线速度的反馈量。然后,处理器电路16把这个线速度与操作者预先设置在存储器中的线速度进行比较,若测量的线速度等于设定的线速度,处理器电路16发送给步进电机驱动器17的脉冲信号不变;若测量的线速度大于设定的线速度,处理器电路16将修正发送给步进电机驱动器17的脉冲信号,以使步进电机2的速度降低;反之,则修正发送给步进电机驱动器17的脉冲信号,使步进电机2的速度提高。
本实用新型的主要创新点:
一是避开了对半径的测量,采用光电式位移传感器,配合处理器电路的软件定时处理技术,得到了线速度,实现了真正意义上的恒线速度闭环反馈控制,提高了焊接质量,也实现了对任意回转曲线焊缝的恒线速度自动焊接。
二是采用弹簧力对焊枪头进行垂直定位,采用力矩电机推力和传感器靠轮相结合的焊枪头水平定位结构,不但调节方便,还提高了焊枪定位的准确性。
三是采用数字控制技术,操作者可以通过人机界面,直接输入所希望的线速度值,***自动记忆参数,只要放好了工件,按启动按钮即可自动焊接,省去了每次要用电位器调节初始速度的麻烦,改变了手调眼看的繁琐操作方式,实现了一个人操作多台机器。
Claims (3)
1.一种离心风机外壳自动焊接机,包括焊接转盘和操作架;焊接转盘用于放置待焊接的工件,由电动机驱动;操作架用于对焊枪头进行水平和垂直定位,其上装有一个控制器,其内部设有滑轨,滑轨上安装有一个可在水平方向移动的伸缩杆,伸缩杆的前部安装有焊枪;其特征在于:伸缩臂由一个安装于焊接架上的力矩电机驱动;伸缩臂的前部位于焊枪的下方设有一个定位杆,其前端上方有一个滚球和工件底面滚动接触,其垂直向上的靠紧力由定位杆上的弹簧提供;伸缩臂前部的焊枪的垂直上方,安装有一个光电式位移传感器,在力矩电机的驱动下,伸缩杆给光电式位移传感器施加一个水平方向的靠紧力,使该传感器的滚轮与工件的表面始终保持接触,并在工件表面做不打滑滚动;光电式位移传感器、电动机和力矩电机与控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的一种离心风机外壳自动焊接机,其特征在于:所述的驱动焊接转盘的电动机为步进电机。
3. 根据权利要求1所述的一种离心风机外壳自动焊接机,其特征在于:所述的控制器是一个数字式闭环控制***,内部设有处理器电路,力矩电机驱动电路和电动机驱动器。
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