CN205200870U - 无缝堆焊修复焊设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种无缝堆焊修复焊设备，包括机架和堆焊装置，所述堆焊装置包括焊枪，所述焊枪的位置、与焊接表面的角度可自动调节地安装在所述机架上。本实用新型的有益效果为：解决了曲面的无缝堆焊问题，大大提高了修复质量，提高了耐磨层的使用寿命；且整个修复过程是自动和连续进行的，避免了工件变位的调整时间，提高了工作效率；另外本机所采用的回转体空间曲面的平面化建模，可在线进行示教编程，降低了对操作者的技能要求，并可针对不同磨损情况进行更准确的修复。
Description
技术领域
本实用新型涉及堆焊修复技术领域，具体涉及一种无缝堆焊修复焊设备。
背景技术
空间曲面磨盘通常由廉价的基体部分和价值较高的耐磨合金两部分组成，对磨损后的磨盘耐磨层堆焊修复在水泥、火力发电等行业应用广泛。
然而，当前一直沿用同心圆步进的堆焊修复技术，不仅需要打断焊接过程进行工件位置调整以保证焊枪与曲面的垂直问题，导致堆焊加工效率低下；而且每一个圆周都有一个起弧和收弧点，容易造成堆焊缺陷，并导致在研磨时接头处磨损加大，使用寿命降低。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种无缝堆焊修复焊设备，解决了曲面的无缝堆焊问题，大大提高了修复质量，提高了耐磨层的使用寿命；且整个修复过程是自动和连续进行的，避免了工件变位的调整时间，提高了工作效率；另外本机所采用的回转体空间曲面的平面化建模，可在线进行示教编程，降低了对操作者的技能要求，并可针对不同磨损情况进行更准确的修复，以克服现有技术存在的上述不足。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
无缝堆焊修复焊设备，包括机架和堆焊装置，所述堆焊装置包括焊枪，所述焊枪的位置、与焊接表面的角度可自动调节地安装在所述机架上。
进一步的，本实用新型还包括控制器、第一动力机构、第二动力机构、第三动力机构和第四动力机构；
所述机架包括一竖直设置的立柱和一水平设置的横梁，所述横梁通过所述第一动力机构在竖直方向上沿所述立柱可滑动地设置；
所述机架还包括所述伸缩横梁，所述横梁通过所述第二动力机构沿水平方向可滑动地设置；
所述机架还包括一固定在所述滑动杆的一端的焊枪姿态调节装置，所述焊枪姿态调节装置包括所述第三动力机构，所述焊枪相对水平面的倾角通过所述第三动力机构可调节地设置；
所述机架还包括用于固定工件的回转台，所述回转台通过所述第四动力机构在水平面内绕垂直轴线可转动地设置；
所述第一动力机构的控制端、所述第二动力机构的控制端、所述第三动力机构的控制端和所述第四动力机构的控制端均与所述控制器通信连接。
优选的，所述第一动力机构包括第一动力单元和与所述第一动力单元传动连接的第一传动单元，所述第一动力单元为第一交流伺服电机，所述第一传动单元为传动连接的滚珠丝杠，所述滚珠与所述第一交流伺服电机的动力输出端传动连接，所述滚珠丝杠固定在所述立柱上，并且所述滚珠丝杠竖直设置。
优选的，所述第二动力机构包括第二动力单元和与所述第二动力单元传动连接的第二传动单元，所述第二动力单元为固定在所述横梁滑架上的第二交流伺服电机，所述第二传动单元包括相啮合的齿轮和齿条，所述齿轮与所述第二交流伺服电机传动连接，所述齿条固定在所述滑动杆上。
优选的，所述焊枪姿态调节装置包括弧形的导向盘和用于固定所述焊枪的固定夹具，其中：
所述导向盘为通过连接杆固定在所述滑动杆的端部的弧形的导向盘；
所述固定夹具通过所述第三动力机构沿所述导向盘的外边缘可滑动地设置。
优选的，所述第三动力机构包括第三动力单元和与所述第三动力单元传动连接的第三传动单元，所述第三动力单元为第三交流伺服电机，所述第三传动单元包括姿态调节组件和定位组件，其中：
所述姿态调节组件包括转动连接在所述固定夹具上的行星齿轮和与所述行星齿轮配合、固定在所述导向盘上的固定齿轮，所述第三交流伺服电机的动力输出端与所述驱动齿轮传动连接；
所述定位组件包括转动连接在所述固定夹具上并且沿所述导向盘的内弧面滚动的导向滚轮。
优选的，所述第四动力机构包括第四动力单元和与所述第四动力单元传动连接的第四传动单元，所述第四动力单元为固定设置的第四交流伺服电机，所述第四传动机构包括依次传动连接在所述第四交流伺服电机和所述工件架的转动轴之间的减速机。
进一步的，本实用新型还包括控制端与所述控制器通信连接的第五动力机构，所述立柱在通过所述第五动力机构在水平面内可转动地设置。
优选的，所述第五动力机构包括第五动力单元和与所述第五动力单元传动连接的第五传动单元，所述第五动力单元为第五交流伺服电机，所述第五传动单元包括依次传动连接在所述第五交流伺服电机和所述立柱之间的主动齿轮和被动齿轮，所述主动齿轮与所述第五交流伺服电机的动力输出端传动连接，所述被动齿轮与所述立柱同轴固定连接。
优选的，所述堆焊装置还包括焊接电源、循环冷却机构和自动送丝机构，所述焊接电源为所述焊接设备的工作提供能源，所述循环冷却机构包括循环冷却水箱和一端与所述循环冷却水箱连接另一端延伸至所述焊枪的循环冷却水管，所述自动送丝机构用于将焊丝自动送到所述焊枪。。
本实用新型的有益效果为：
解决了曲面的无缝堆焊问题，大大提高了修复质量，提高了耐磨层的使用寿命；且整个修复过程是自动和连续进行的，避免了工件变位的调整时间，提供了工作效率；另外本机所采用的回转体空间曲面的平面化建模，可在线进行示教编程，降低了对操作者的技能要求，并可针对不同磨损情况进行更准确的修复。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是图1中区域Z的局部放大图。
图中：1、立柱；2、横梁；3、传动齿条；4、连接杆；5、导向盘；6、焊枪；7、主动齿轮；8、导向滚轮；9、第一交流伺服电机；10、第二交流伺服电机；11、第四交流伺服电机；12、第五交流伺服电机；13、焊接电源；14、循环冷却水箱；15、支托臂；16、自动送丝机。
具体实施方式
优选实施方式
如图1和图2所示，无缝堆焊修复焊设备，包括机架和堆焊装置，堆焊装置包括焊枪6，焊枪6的位置、与焊接表面的角度可自动调节地安装在机架上。通过自动调节焊枪6的位置和与焊接表面的角度，以实现将现有技术中的同心圆焊缝变为单一螺旋焊缝，同心圆焊缝的每一个圆都具有一个焊缝接头，该焊缝接头处经常会出现缺陷，采用本实用新型进行堆焊的焊缝只有一个起始端和一个结尾端，大大减小了出现缺陷的概率，大大提高了修复质量，提高了耐磨层的使用寿命；且整个修复过程是自动和连续进行的，避免了工件变位的调整时间，提供了工作效率；另外本机所采用的回转体空间曲面的平面化建模，可在线进行示教编程，降低了对操作者的技能要求，并可针对不同磨损情况进行更准确的修复。
本实用新型还包括控制器、第一动力机构、第二动力机构、第三动力机构和第四动力机构；所述机架包括一竖直设置的立柱1和一水平设置的横梁2，所述横梁2通过所述第一动力机构在竖直方向上沿所述立柱1可滑动地设置；所述机架还包括一长度方向与所述横梁2的长度方向平行的传动齿条3，所述传动齿条3通过所述第二动力机构沿所述横梁2的长度方向可滑动地设置；所述机架还包括一固定在所述滑动杆3的一端的焊枪6姿态调节装置，所述焊枪6姿态调节装置包括所述第三动力机构，所述焊枪6相对水平面的倾角通过所述第三动力机构可调节地设置；述机架还包括用于固定工件的工件架，所述工件架通过所述第四动力机构在水平面内可转动地设置；所述第一动力机构的控制端、所述第二动力机构的控制端、所述第三动力机构的控制端和所述第四动力机构的控制端均与所述控制器通信连接。
本实用新型的自动调节是通过均与控制器通信连接的第一动力机构、第二动力机构、第三动力机构和第四动力机构来实现的，通过第一动力机构调节焊枪6在竖直方向上的高度，通过第二动力机构调节焊枪6在水平面内的位置，通过第三动力机构调节焊枪6的倾斜角度，通过第四动力机构保证工件在堆焊时在水平面内回转，从而保证堆焊的焊缝连续；相邻两条焊缝之间的间距是通过第一动力机构、第二动力机构的运动速度和第四动力机构的运动位置来保证的；焊枪6相对于工件的角度是通过第一动力机构、第二动力机构与回转工作台回转轴线的相对位置运算来保证的；焊枪6相对于工件的运行速度是通过第一动力机构与回转工作台回转轴线的相对位置运算来保证的。
第一动力机构包括第一动力单元和与所述第一动力单元传动连接的第一传动单元，所述第一动力单元为第一交流伺服电机9，所述第一传动单元为传动连接的滚珠丝杠，所述滚珠与所述第一交流伺服电机9的动力输出端传动连接，所述丝杠固定在所述立柱1上，并且所述丝杠竖直设置。
第二动力机构包括第二动力单元和与所述第二动力单元传动连接的第二传动单元，所述第二动力单元为固定在所述横梁2上的第二交流伺服电机10，所述第二传动单元包括相啮合的齿轮和齿条，所述齿轮与所述第二交流伺服电机10传动连接，所述齿条固定在所述横梁2上。
焊枪6姿态调节装置包括弧形的导向盘5和用于固定所述焊枪6的固定夹具，其中：所述导向盘5为通过连接杆4固定在所述滑动杆3的端部的弧形的导向盘5；所述固定夹具通过所述第三动力机构沿所述导向盘5的外边缘可滑动地设置。
第三动力机构包括第三动力单元和与所述第三动力单元传动连接的第三传动单元，所述第三动力单元为第三交流伺服电机，所述第三传动单元包括姿态调节组件和定位组件，其中：所述姿态调节组件包括转动连接在所述固定夹具上的扇形齿轮和与所述扇形齿轮配合的驱动齿轮，所述第三交流伺服电机的动力输出端与所述驱动齿轮传动连接；所述定位组件包括转动连接在所述固定夹具上并且沿所述导向盘5的内弧面滚动的导向滚轮8。第四动力机构包括第四动力单元和与所述第四动力单元传动连接的第四传动单元，所述第四动力单元为固定设置的第四交流伺服电机11，所述第四传动机构包括依次传动连接在所述第四交流伺服电机11和所述工件架的转动轴之间的减速机。
本实用新型还包括控制端与所述控制器通信连接的第五动力机构，所述立柱1在通过所述第五动力机构在水平面内可转动地设置。第五动力机构包括第五动力单元和与所述第五动力单元传动连接的第五传动单元，所述第五动力单元为第五交流伺服电机12，所述第五传动单元包括依次传动连接在所述第五交流伺服电机12和所述立柱1之间的主动齿轮7和被动齿轮，所述主动齿轮7与所述第五交流伺服电机12的动力输出端传动连接，所述被动齿轮与所述立柱1同轴固定连接。将立柱1设置成在水平面内可转动的形式，方便将工件吊装到工件架上或从工件架上吊走，为工件的运输提供足够的空间。
堆焊装置还包括焊接电源13、循环冷却机构和自动送丝机16构，焊接电源13为所述焊接设备的工作提供能源，循环冷却机构包括循环冷却水箱14和一端与循环冷却水箱14连接另一端延伸至焊枪6的循环冷却水管，自动送丝机16构用于将焊丝自动送到焊枪6。通过焊接电源13对焊接装置进行供电，通过循环冷却机构对焊接时产生的高温机型冷却，通过自动送丝机16向焊枪6自动输送焊丝。本实用新型还包括水平设置的支托臂15，支托臂15的一端固定在立柱1上，另端向远离支托臂15的方向延伸，以将电线和循环冷却水管挂到其上。
通过将回转体三维模型转换为平面曲线二维模型后，就可利用三轴(竖直方向的立柱1的轴、水平方向的横梁2的轴和焊枪6姿态的摆动轴)对平面曲线进行堆焊作业，横梁2沿立柱1在竖直方向上上下滑动、滑动杆3在水平方向上沿横梁2的长度方向上滑动，配合工件架带动工件的回转运动以完成曲线轨迹运动，焊枪6姿态的摆动轴动作用以解决焊枪6与堆焊点垂直的焊接工艺所要求。
其中，仅在焊枪6姿态变化时，保持焊枪6端部的坐标值恒定，且与所堆焊的位置对应联动响应，方能实现整个曲面连续无缝堆焊，否则会导致曲面的部分面不能得到堆焊修复。
在实施例的回转体空间曲面的无缝堆焊修复焊设备中，需将焊枪6所处位置的坐标位置与工件回转轴的转速进行联动，以实现在不同半径上的焊接速度是恒定的，并以此保证修复堆焊层的均匀性。
针对同一规格工件的不同磨损状态，本技术采用的在线编程模式不仅可进行针对实际工况设定修复轨迹，较离线的模型化编程模式具有更佳的位置准确性，且不要求操作者进行数控代码编写，因此具有更好的推广适用性。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.无缝堆焊修复焊设备，其特征在于，包括机架和堆焊装置，所述堆焊装置包括焊枪，所述焊枪的位置、与焊接表面的角度可自动调节地安装在所述机架上。
2.根据权利要求1所述的无缝堆焊修复焊设备，其特征在于，还包括控制器、第一动力机构、第二动力机构、第三动力机构和第四动力机构；
所述机架包括一竖直设置的立柱和一水平设置的横梁，所述横梁通过所述第一动力机构在竖直方向上沿所述立柱可滑动地设置；所述横梁通过所述第二动力机构在水平方向可伸缩地设置；
所述机架还包括一固定在所述滑动杆的一端的焊枪姿态调节装置，所述焊枪姿态调节装置包括所述第三动力机构，所述焊枪相对水平面的倾角通过所述第三动力机构可调节地设置；
所述机架还包括用于固定工件的回转台，所述回转台通过所述第四动力机构在水平面内绕垂直轴线可转动地设置；
所述第一动力机构的控制端、所述第二动力机构的控制端、所述第三动力机构的控制端和所述第四动力机构的控制端均与所述控制器通信连接。
3.根据权利要求2所述的无缝堆焊修复焊设备，其特征在于，所述第一动力机构包括第一动力单元和与所述第一动力单元传动连接的第一传动单元，所述第一动力单元为第一交流伺服电机，所述第一传动单元为传动连接的滚珠丝杠，所述滚珠丝杆与所述第一交流伺服电机的动力输出端传动连接，所述滚珠丝杠固定在所述立柱上，并且所述滚珠丝杠竖直设置。
4.根据权利要求2所述的无缝堆焊修复焊设备，其特征在于，所述第二动力机构包括第二动力单元和与所述第二动力单元传动连接的第二传动单元，所述第二动力单元为固定在所述横梁上的第二交流伺服电机，所述第二传动单元包括啮合的齿轮和齿条，所述齿轮与所述第二交流伺服电机传动连接，所述齿条固定在所述滑动杆上。
5.根据权利要求2所述的无缝堆焊修复焊设备，其特征在于，所述焊枪姿态调节装置包括弧形的导向盘和用于固定所述焊枪的固定夹具，其中：
所述导向盘为通过连接杆固定在所述横梁的端部的弧形的导向盘；
所述固定夹具通过所述第三动力机构沿所述导向盘的外边缘可滑动地设置。
6.根据权利要求5所述的无缝堆焊修复焊设备，其特征在于，所述第三动力机构包括第三动力单元和与所述第三动力单元传动连接的第三传动单元，所述第三动力单元为第三交流伺服电机，所述第三传动单元包括姿态调节组件和定位组件，其中：
所述姿态调节组件包括转动连接在所述固定夹具上的扇形齿轮和与所述扇形齿轮配合的驱动齿轮，所述第三交流伺服电机的动力输出端与所述驱动齿轮传动连接；
所述定位组件包括转动连接在所述固定夹具上并且沿所述导向盘的内弧面滚动的导向轮。
7.根据权利要求2所述的无缝堆焊修复焊设备，其特征在于，所述第四动力机构包括第四动力单元和与所述第四动力单元传动连接的第四传动单元，所述第四动力单元为固定设置的第四交流伺服电机，所述第四传动机构包括依次传动连接在所述第四交流伺服电机和所述工件架的转动轴之间的减速机。
8.根据权利要求2-7中任一项所述的无缝堆焊修复焊设备，其特征在于，还包括控制端与所述控制器通信连接的第五动力机构，所述立柱在通过所述第五动力机构在水平面内可转动地设置。
9.根据权利要求8所述的无缝堆焊修复焊设备，其特征在于，所述第五动力机构包括第五动力单元和与所述第五动力单元传动连接的第五传动单元，所述第五动力单元为第五交流伺服电机，所述第五传动单元包括依次传动连接在所述第五交流伺服电机和所述立柱之间的主动齿轮和被动齿轮，所述主动齿轮与所述第五交流伺服电机的动力输出端传动连接，所述被动齿轮与所述立柱同轴固定连接。
10.根据权利要求8所述的无缝堆焊修复焊设备，其特征在于，所述堆焊装置还包括焊接电源、循环冷却机构和自动送丝机构，所述焊接电源为所述焊接设备的工作提供能源，所述循环冷却机构包括循环冷却水箱和一端与所述循环冷却水箱连接另一端延伸至所述焊枪的循环冷却水管，所述自动送丝机构用于将焊丝自动送到所述焊枪。
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| CN111014916A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-04-17 | 江西省储建工程技术有限公司 | 一种焊接用等离子堆焊装置 |
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