專利名稱：一種大型薄壁導(dǎo)管縱縫自動(dòng)焊接設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種大型薄壁導(dǎo)管縱縫自動(dòng)焊接設(shè)備，該設(shè)備適用于某型火箭貯箱燃料輸送導(dǎo)管的縱縫焊接過程，提高了焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
背景技術(shù)：
目前在航天運(yùn)載火箭焊接技術(shù)領(lǐng)域，由于火箭用零件多為大型結(jié)構(gòu)，同時(shí)對(duì)于不同型號(hào)的火箭，零件的尺寸變化較大，焊接設(shè)備難以兼容，各加工単位多采用人工焊接的方法，焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性難以保證，焊接效率低下。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供ー種大型薄壁導(dǎo)管縱縫焊接設(shè)備，它能有效地解決大型 薄壁導(dǎo)管裝夾不方便，焊接效率低，焊接質(zhì)量不穩(wěn)定，操作人員操作不方便等問題。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案是，ー種大型薄壁導(dǎo)管縱縫自動(dòng)焊接設(shè)備，其特征在干該設(shè)備包括焊接エ裝、焊槍移動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)、焊接電源等，焊槍移動(dòng)機(jī)構(gòu)位于焊接エ裝上端，控制系統(tǒng)連接芯軸位于焊接エ裝右側(cè)，焊接電源連接控制系統(tǒng)。所述焊接エ裝由焊接機(jī)架、焊漏槽、鎖緊機(jī)構(gòu)、芯軸、氣動(dòng)琴鍵壓緊機(jī)構(gòu)、精密滑軌組成；所述焊接機(jī)架為焊接エ裝的支撐機(jī)構(gòu)，芯軸一端固定在焊接機(jī)架上，另一端通過鎖緊機(jī)構(gòu)鎖紫，芯軸上安裝有焊漏槽，焊漏槽橫截面為梯形，與芯軸的倒V型槽配合；氣動(dòng)琴鍵壓緊機(jī)構(gòu)左右各一排琴鍵式的壓指，放置在焊接機(jī)架的上方，導(dǎo)管裝夾到芯軸上后通過氣動(dòng)琴鍵壓緊機(jī)構(gòu)壓紫。所述焊槍移動(dòng)機(jī)構(gòu)由移動(dòng)滑臺(tái)、送絲機(jī)、焊槍及十字滑架組成，十字滑架調(diào)整焊槍與縱縫的間距，移動(dòng)滑臺(tái)與精密導(dǎo)軌配合，移動(dòng)滑臺(tái)與精密導(dǎo)軌通過絲杠傳動(dòng)，帶動(dòng)其上的送絲機(jī)、焊槍、十字滑架和控制小盒一起做直線運(yùn)動(dòng)。所述控制系統(tǒng)安裝在電氣控制柜內(nèi)，包括可編程控制器、觸摸屏、控制電路、控制氣路、控制小盒、電磁閥、繼電器、直流電源、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等，可編程控制器采集來自觸摸屏、按鈕開關(guān)、限位開關(guān)等的數(shù)字量、模擬量信號(hào)，通過內(nèi)部邏輯運(yùn)算后控制繼電器的開斷、步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)等，觸摸屏為焊接參數(shù)的輸入端和焊接狀態(tài)的顯示端。步進(jìn)電機(jī)、送絲機(jī)、焊接電源的控制按鈕集成到控制小盒上，控制小盒調(diào)整焊接電流、送絲機(jī)構(gòu)的送絲速度，控制焊槍移動(dòng)機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)時(shí)間、焊接電源的開啟等。焊槍移動(dòng)速度和移動(dòng)距離通過觸摸屏輸入，并通過觸摸屏顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，可編程控制器接受按鈕開關(guān)、限位開關(guān)等的輸入信號(hào)，控制步進(jìn)電機(jī)、電磁閥等的動(dòng)作。所述控制系統(tǒng)軟件功能模塊包括觸摸屏程序和可編程控制器程序兩部分，觸摸屏程序主要包括功能選擇模塊、輸入模塊、狀態(tài)顯示模塊和異常報(bào)警模塊；可編程控制器程序包括初始化模塊、復(fù)位模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊、輸出模塊和數(shù)據(jù)分析模塊，觸摸屏與可編程控制器通過RS232進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)焊接過程的人機(jī)交互操作。[0012]本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是針對(duì)某型號(hào)火箭用燃料輸送導(dǎo)管的焊接技術(shù)要求，設(shè)計(jì)了ー種自動(dòng)焊接設(shè)備，該設(shè)備控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提高了抗干擾性能，通過人機(jī)交互界面，操作方便；選用步進(jìn)系統(tǒng)和精密導(dǎo)軌，提高了控制的精確性。

圖I是本實(shí)用新型大型薄壁導(dǎo)管縱縫自動(dòng)焊接設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，本實(shí)用新型包括焊接エ裝I、焊槍移動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)10、焊接電源12。所述焊接エ裝I由焊接機(jī)架、焊漏槽、鎖緊機(jī)構(gòu)2、芯軸3、氣動(dòng)琴鍵壓緊機(jī)構(gòu)4、精密滑軌5組成；芯軸3 —端固定在焊接機(jī)架上，另一端通過鎖緊機(jī)構(gòu)2鎖緊，鎖緊機(jī)構(gòu)2鎖緊芯軸3的懸臂端保證芯軸3的平行度，芯軸3上側(cè)安裝有焊漏槽，焊漏槽橫截面為梯形， 與芯軸3的倒V型槽配合；氣動(dòng)琴鍵壓緊機(jī)構(gòu)4為ー排琴鍵式的壓指，放置在焊接機(jī)架的上方，左右各ー排，通過氣囊的充放氣對(duì)琴鍵壓緊機(jī)構(gòu)4施加作用力，將エ件固定在芯軸3上。焊接電源12除滿足對(duì)焊接性能要求外，還要有外部通訊接ロ與核心控制器進(jìn)行通信。精密滑軌5為螺紋絲杠機(jī)構(gòu)，固定在焊接機(jī)架上方側(cè)面，螺紋絲杠機(jī)構(gòu)通過聯(lián)軸器與步進(jìn)電機(jī)9輸出軸的減速器連接。所述焊槍移動(dòng)機(jī)構(gòu)由移動(dòng)滑臺(tái)13、送絲機(jī)6、焊槍7及十字滑架組成，移動(dòng)滑臺(tái)13與精密導(dǎo)軌5配合，保證焊槍運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和準(zhǔn)確性，移動(dòng)滑臺(tái)13與精密導(dǎo)軌5通過絲杠傳動(dòng)，帶動(dòng)其上的送絲機(jī)6、焊槍7、十字滑架和控制小盒8 一起做直線運(yùn)動(dòng)；十字滑架用來調(diào)整焊槍與焊縫的相對(duì)位置，通過對(duì)送絲機(jī)6的控制來保證焊絲的輸送速度。所述控制系統(tǒng)10安裝在電氣控制柜內(nèi)，包括可編程控制器、觸摸屏11、控制電路、控制氣路、控制小盒8、電磁閥、繼電器、直流電源、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等，可編程控制器采集來自觸摸屏11、按鈕開關(guān)、限位開關(guān)等的數(shù)字量、模擬量信號(hào)，通過內(nèi)部邏輯運(yùn)算后控制繼電器的開斷、步進(jìn)電機(jī)9的運(yùn)轉(zhuǎn)等，觸摸屏11為焊接參數(shù)的輸入端和焊接狀態(tài)的顯示端，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互操作。可編程控制器(PLC)接收觸摸屏11、控制按鈕、限位開關(guān)和檢測(cè)開關(guān)等的輸入信號(hào)，通過內(nèi)部邏輯運(yùn)算，控制電磁閥的狀態(tài)，進(jìn)而控制氣路的開啟，控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的狀態(tài)，進(jìn)而控制步進(jìn)電機(jī)9的啟停和轉(zhuǎn)動(dòng)速度，使焊槍按照設(shè)定的速度沿縱縫直線運(yùn)動(dòng)，控制送絲電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，進(jìn)而控制送絲速度。所述控制小盒8上安裝有焊接電源起動(dòng)按鈕、焊接電流調(diào)整旋鈕、起弧按鈕、送絲啟動(dòng)及速度調(diào)節(jié)旋鈕、琴鍵壓緊及松開按鈕，操作人員可以邊觀察熔池狀態(tài)邊控制焊接電流及送絲速度，操作簡(jiǎn)單方便?？刂菩『?、觸摸屏11和電氣控制柜上的操作面板共同組成人機(jī)交互界面，通過觸摸屏11登陸焊接系統(tǒng)，設(shè)置焊槍的運(yùn)動(dòng)行程和速度，并實(shí)時(shí)顯示焊槍速度和移動(dòng)距離，觸摸屏11與PLC通過RS232通信。控制系統(tǒng)10軟件功能模塊包括觸摸屏程序和PLC程序兩部分，觸摸屏程序主要包括功能選擇模塊、輸入模塊、狀態(tài)顯示模塊和異常報(bào)警模塊；PLC程序包括初始化模塊、復(fù)位模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊、輸出模塊和數(shù)據(jù)分析模塊，觸摸屏與PLC通過RS232進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)焊接過程的人機(jī)交互操作。整個(gè)焊接過程是這樣實(shí)現(xiàn)的開啟設(shè)備的總電源和總氣源，輸入登陸密碼，系統(tǒng)初始化焊槍移動(dòng)機(jī)構(gòu)恢復(fù)到原位后，抬起鎖緊機(jī)構(gòu)2的拉桿，將導(dǎo)管套入芯軸3上，焊縫對(duì)準(zhǔn)焊漏槽，按下控制小盒8或電控柜控制面板上的“ 1#氣囊壓紫”、“2#氣囊壓紫”按鈕，導(dǎo)管壓緊后放下鎖緊機(jī)構(gòu)2的拉桿，通過十字滑架調(diào)整焊槍對(duì)中導(dǎo)管的縱縫，調(diào)整送絲高度和送絲的角度，エ件準(zhǔn)備就緒后，通過觸摸屏11設(shè)置焊接方式(自控焊接、手動(dòng)焊接)，焊接速度，焊接行程，焊接電流，送絲速度等參數(shù)，按下模擬焊接按鈕，焊槍將沿焊縫往復(fù)運(yùn)行一次回到原位而不啟動(dòng)焊接電源12，實(shí)現(xiàn)模擬焊接。確定焊槍路徑無誤后，按下“自動(dòng)焊接”按 鈕，焊槍移動(dòng)機(jī)構(gòu)按照設(shè)置的焊接參數(shù)自動(dòng)完成焊接過程，焊接完成后，自動(dòng)關(guān)閉焊接電源和所有電機(jī)，琴鍵松開，設(shè)備停止，卸下エ件。
權(quán)利要求1.ー種大型薄壁導(dǎo)管縱縫自動(dòng)焊接設(shè)備，其特征在于該設(shè)備包括焊接エ裝、焊槍移動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)、焊接電源，焊槍移動(dòng)機(jī)構(gòu)位于焊接エ裝上端，控制系統(tǒng)連接芯軸位于焊接エ裝右側(cè)，焊接電源連接控制系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大型薄壁導(dǎo)管縱縫自動(dòng)焊接設(shè)備，其特征在于所述焊接エ裝由焊接機(jī)架、焊漏槽、鎖緊機(jī)構(gòu)、芯軸、氣動(dòng)琴鍵壓緊機(jī)構(gòu)、精密滑軌組成；所述焊接機(jī)架為焊接エ裝的支撐機(jī)構(gòu)，芯軸一端固定在焊接機(jī)架上，另一端通過鎖緊機(jī)構(gòu)鎖紫，芯軸上安裝有焊漏槽，焊漏槽橫截面為梯形，與芯軸的倒V型槽配合；氣動(dòng)琴鍵壓緊機(jī)構(gòu)左右各一排琴鍵式的壓指，放置在焊接機(jī)架的上方，導(dǎo)管裝夾到芯軸上后通過氣動(dòng)琴鍵壓緊機(jī)構(gòu)壓紫。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大型薄壁導(dǎo)管縱縫自動(dòng)焊接設(shè)備，其特征在于所述焊槍移動(dòng)機(jī)構(gòu)由移動(dòng)滑臺(tái)、送絲機(jī)、焊槍及十字滑架組成，十字滑架調(diào)整焊槍與縱縫的間距，移動(dòng)滑臺(tái)與精密導(dǎo)軌配合，移動(dòng)滑臺(tái)與精密導(dǎo)軌通過絲杠傳動(dòng)，帶動(dòng)其上的送絲機(jī)、焊槍、十字滑架和控制小盒一起做直線運(yùn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大型薄壁導(dǎo)管縱縫自動(dòng)焊接設(shè)備，其特征在于所述控制系統(tǒng)安裝在電氣控制柜內(nèi)，包括可編程控制器、觸摸屏、控制電路、控制氣路、控制小盒、電磁閥、繼電器、直流電源、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，可編程控制器采集來自觸摸屏、按鈕開關(guān)、限位開關(guān)等的數(shù)字量、模擬量信號(hào)，通過內(nèi)部邏輯運(yùn)算后控制繼電器的開斷、步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)等，觸摸屏為焊接參數(shù)的輸入端和焊接狀態(tài)的顯示端。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或4所述的大型薄壁導(dǎo)管縱縫自動(dòng)焊接設(shè)備，其特征在于步進(jìn)電機(jī)、送絲機(jī)、焊接電源的控制按鈕集成到控制小盒上，控制小盒調(diào)整焊接電流、送絲機(jī)構(gòu)的送絲速度，控制焊槍移動(dòng)機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)時(shí)間、焊接電源的開啟。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大型薄壁導(dǎo)管縱縫自動(dòng)焊接設(shè)備，其特征在于所述控制系統(tǒng)軟件功能模塊包括觸摸屏程序和可編程控制器程序兩部分，觸摸屏程序主要包括功能選擇模塊、輸入模塊、狀態(tài)顯示模塊和異常報(bào)警模塊；可編程控制器程序包括初始化模塊、復(fù)位模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊、輸出模塊和數(shù)據(jù)分析模塊，觸摸屏與可編程控制器通過RS232進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)焊接過程的人機(jī)交互操作。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種大型薄壁導(dǎo)管縱縫自動(dòng)焊接設(shè)備，包括焊接工裝、焊槍移動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)、焊接電源，焊槍移動(dòng)機(jī)構(gòu)位于焊接工裝上端，控制系統(tǒng)連接芯軸位于焊接工裝右側(cè)，焊接電源連接控制系統(tǒng)。焊接工裝由焊接機(jī)架、焊漏槽、鎖緊機(jī)構(gòu)、芯軸、氣動(dòng)琴鍵壓緊機(jī)構(gòu)、精密滑軌組成；焊槍移動(dòng)機(jī)構(gòu)由移動(dòng)滑臺(tái)、送絲機(jī)、焊槍及十字滑架組成；本實(shí)用新型能夠滿足直徑為160～1000mm，長(zhǎng)度為1600mm，厚度為2～7mm的大型薄壁導(dǎo)管的快速可靠裝夾，控制系統(tǒng)完成對(duì)焊接設(shè)備的控制、焊接參數(shù)的設(shè)置及焊接過程的監(jiān)控功能，實(shí)現(xiàn)了大型薄壁導(dǎo)管縱縫的自動(dòng)化焊接。
文檔編號(hào)B23K9/025GK202506936SQ20112055499
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者馮立杰, 徐愛杰, 曹雪峰, 朱曉鋒, 楊學(xué)勤, 沈宏華, 沈彩霞, 胡明華, 陳杰 申請(qǐng)人:上海航天精密機(jī)械研究所