专利名称：管道内壁耐磨层自动堆焊设备的制作方法
技术领域：
本实用新型属焊接技术领域，具体涉及一种管道内壁耐磨层自动堆焊设备。
背景技术：
在电力、冶金、矿山、建材等行业，当采用管道输送灰渣、煤粉、矿精粉、混凝土浆等物料时，输送管道内壁不仅承受严重的磨损，有时还要承受较大的压力，在这种工况条件下，普通钢管极易磨损破裂，使用寿命短。为了适应上述工作条件，目前一种切实有效的办法是在普通碳素钢管内壁堆焊耐磨层，从而生产出一种高耐磨复合输送管道，这种输送管道使用范围广，需求量大，如果采用手工焊接，不仅生产效率低，工作条件差，而且堆焊质量无法保证，当管道直径相对较小时，焊工根本无法进入管道内进行堆焊作业。
发明内容本实用新型的目的是提供一种管道内壁耐磨层自动堆焊设备，从而实现高耐磨复合输送管道的高效自动化生产。本实用新型的管道内壁耐磨层自动堆焊设备是通过以下技术方案实现的管道内壁耐磨层自动堆焊设备包括主机、直流气体保护焊接电源、盛装保护气体的储罐和内置自动控制装置的控制箱；主机包括机座，在机座的一端设置有机头，主轴用轴承支承在机头上，在机头的外侧有步进电机经减速后驱动主轴，在主轴位于机头内侧的另一端安装有卡盘，在机座上还设置有与卡盘位置相对应的可调滚轮支架；在机座的另一端设置有与卡盘对应的焊枪运行执行装置，所述焊枪运行执行装置的下部是进退平台，进退平台通过其底部的直线轴承和直线导轨支承在机座上，直线导轨与卡盘轴线方向相同，设置在进退平台上的步进电机带动减速器并通过齿轮齿条传动副驱动进退平台沿直线导轨进退，在进退平台上面设置有摆动平台，摆动平台通过其底部的直线轴承和直线导轨支承在进退平台上，直线导轨与卡盘轴线方向相同，设置在进退平台上的步进电机带动减速器并通过齿轮齿条传动副驱动摆动平台沿直线导轨摆动，在摆动平台的前部装有焊枪升降机构及焊枪，焊枪的前端装有焊炬，在摆动平台的后部装有由直流气体保护焊接电源控制的送丝机，焊丝和保护气体输送管通向焊枪前端；直流气体保护焊接电源的正极连接焊炬，负极连接被焊工件；连接各步进电机的导线通向控制箱。所述支承在机头上的主轴是空心轴，在与卡盘相对的另一端设置有引风机。所述主轴是由步进电机经减速器然后再经链轮链条传动副减速并驱动。所述焊枪升降机构包括定位竖板和升降竖台，升降竖台通过其内侧面的直线轴承和直线导轨支承在定位竖板上，焊枪安装在升降竖台上，升降竖台相对定位竖板的升降由带有手轮的丝杠副驱动。所述焊枪升降机构包括定位竖板和升降竖台，升降竖台通过其内侧面的直线轴承和直线导轨支承在定位竖板上，焊枪安装在升降竖台上，升降竖台相对定位竖板的升降由步进电机带动减速器并通过齿轮齿条传动副驱动。所述焊枪的主体部分是空心管，直流气体保护焊接电源的正极引线、保护气体输送管和焊丝从管中通过。所述的自动控制装置，包括可编程逻辑控制器、步进电机控制器、步进电机驱动器和输入输出设备，经电气连接构成。所述的直流气体保护焊接电源是大功率IGBT逆变电源。所述的保护气体是氩气或二氧化碳气。本实用新型的优点和有益效果如下本实用新型的主机部分包括机座和设置在机座一端的机头，机头上安装有主轴， 主轴向内的一端装有卡盘，在机座的另一端设置有与卡盘相对应的焊枪运行执行装置，所述焊枪运行执行装置包括进退平台、摆动平台和焊枪升降机构及焊枪，其整体结构设计合理。机头上的卡盘通过主轴采用步进电机带动减速器和链轮链条传动副驱动，使得卡盘旋转速度平稳可靠；焊枪运行执行装置中采用直线轴承和直线导轨进行定位和支承，可使焊枪运行平稳准确；焊枪运行执行装置中的进退、摆动以及升降均可采用步进电机带动减速机通过齿轮齿条传动副的驱动方式，技术成熟可靠；当焊枪运行执行装置中的升降运动采用带有手轮的丝杠副驱动时，可使焊枪升降机构进一步简化，其操作更为直观可靠。支承在机头上的主轴是空心轴，在其与卡盘相对的另一端设置有引风机，可以吸走焊接过程中产生的烟尘。焊枪的前端装有焊炬，焊枪的主体部分为空心管，其后部的送丝机可以很方便的将焊丝穿入空心管通向焊枪前端，直流气体保护焊接电源的正极引线和保护气体输送管同样穿入空心管通向焊枪前端。在机座上设置的可调滚轮支架与卡盘位置相对应，可调滚轮支架两个为一组相对设置，采用两组可调滚轮支架可适用于支承不同长度和不同直径的管材。自动控制装置置于控制箱内，包括可编程逻辑控制器、步进电机控制器、步进电机驱动器和输入输出设备，经电气连接构成，可以实现对各个运动部件的控制，满足焊接作业过程中的各项操作要求。本实用新型采用大功率IGBT逆变直流焊接电源，保护气体是氩气或二氧化碳气， 可以满足对管道内壁复合材料的堆焊要求。总之，采用本实用新型，可以实现高耐磨复合输送管道的高效自动化生产，降低工人的劳动强度，改善工作条件，保证产品质量，提高生产效率，为批量生产高耐磨复合输送管道提供了有利的条件。
附图是本实用新型的管道内壁耐磨层自动堆焊设备的主机结构示意图。本实用新型还有附图中未包括的直流气体保护焊接电源、盛装保护气体的储罐和内置自动控制装置的控制箱。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细叙述。管道内壁耐磨层自动堆焊设备包括主机、直流气体保护焊接电源、盛装保护气体的储罐和内置自动控制装置的控制箱。主机包括机座1，机座1为条形平台，是整个主机的安装基础，在机座1的一端设置有机头2，主轴10用两个轴承支座3和4支承在机头2上，在机头2外侧的机座1上装有支架6，步进电机7安装在支架6上，步进电机7直联减速器，减速器的输出轴上装有主动链轮 5，主轴10上对应装有被动链轮9，通过链条驱动主轴10，在主轴10位于机头2内侧的另一端安装有用来卡装工件的卡盘11。所述主轴10是空心轴，在机头2外侧与卡盘11相对的另一端设置有引风机8。在卡盘11沿轴线向内延伸的下方，机座1上还设置有与卡盘11位置相对应的两组可调滚轮支架12和13，每两个可调滚轮支架对称设置为一组。在机座1的另一端，设置有与卡盘11对应的焊枪运行执行装置。所述焊枪运行执行装置的下部是进退平台16，进退平台16通过其底部安装的两组直线轴承沈和安装在机座1上的平行排列的两组直线导轨27支承在机座1上，直线导轨27与卡盘11轴线方向相同，安装在进退平台16后部的步进电机22直联减速器，减速器输出轴向下装有齿轮，齿条固定在两组直线导轨27之间，通过齿轮齿条传动副可以驱动进退平台16沿直线导轨27前进或后退，带动整个焊枪运行执行装置在机座1上沿卡盘11轴线方向前进或后退。进退平台16的上面是摆动平台20，摆动平台20通过其底部安装的两组直线轴承 M和安装在进退平台16上的平行排列的两组直线导轨25支承在进退平台16上，进退平台16上的两组直线导轨25与机座1上的两组直线导轨27处于平行的两个平面上并且与卡盘11轴线方向相同，设置在进退平台16前部的步进电机23直联减速器，减速器输出轴向上装有齿轮，齿条固定在两组直线导轨25之间，并通过齿轮齿条传动副可以驱动摆动平台20沿直线导轨25摆动。在摆动平台20的前部装有焊枪升降机构19及焊枪15，焊枪15的主体部分是一根空心管，空心管的长度与待焊接管材的长度(或长度的一半)相当，焊枪15的前端装有焊炬14。在摆动平台20的后部装有由直流气体保护焊接电源控制的送丝机21，焊丝和保护气体输送管穿入空心管通向焊枪15前端，直流气体保护焊接电源的正极引线穿入空心管连接焊炬14，负极接工件。焊枪升降机构19包括一块定位竖板17和在其背面相对设置的升降竖台，升降竖台通过安装在其内侧面的两组直线轴承和安装在定位竖板17上的平行排列的两组直线导轨支承在定位竖板17上，升降竖台相对定位竖板17的升降由带有手轮18的丝杠传动副驱动，焊枪15与卡盘11轴线方向相同尾部固定在升降竖台的外侧面， 转动手轮18，焊枪15可以上下移动，高度可调。作为焊枪升降机构19的另外一种驱动方案，即全自动驱动方案，升降竖台相对定位竖板17的升降由步进电机带动减速器并通过齿轮齿条传动副驱动，同样可以实现升降竖台相对定位竖板17的升降运动。连接各步进电机的导线分别通向控制箱，控制箱内置有自动控制装置。自动控制装置包括有可编程逻辑控制器、步进电机控制器、步进电机驱动器和输入输出设备，经电气连接构成。通过对控制箱的操作，从而实现管道内壁耐磨层自动堆焊设备的自动控制。采用的直流气体保护焊接电源是大功率IGBT逆变电源，所述的保护气体是氩气或二氧化碳气，满足对管道内壁复合材料的焊接要求。[0037]本实用新型是在钢管内壁堆焊耐磨材料，使其达到耐磨抗冲击的需要，实施例所采用焊丝的名称是ydM7，是一种高钨铬镍硅合金药芯焊丝，堆焊后的耐磨层具有很高的耐磨性和抗冲击性能。焊丝的主要金属成分Cr ^3. 00% Ni ^ 5. 00 7. 00% Si ^ 1. 00% W < 70 85% ；改变不同成分的含量可以得到不同硬度的耐磨层，堆焊完成后的钢管即为高耐磨复合输送管道。作为本实用新型的一种替代方案，将步进电机置换为其它调速电机，其自动控制部分作相应调整，同样可以实现本实用新型的目的，仍属本实用新型保护范围。
权利要求1.一种管道内壁耐磨层自动堆焊设备，其特征在于包括主机、直流气体保护焊接电源、盛装保护气体的储罐和内置自动控制装置的控制箱；主机包括机座，在机座的一端设置有机头，主轴用轴承支承在机头上，在机头的外侧有步进电机经减速后驱动主轴，在主轴位于机头内侧的另一端安装有卡盘，在机座上还设置有与卡盘位置相对应的可调滚轮支架；在机座的另一端设置有与卡盘对应的焊枪运行执行装置，所述焊枪运行执行装置的下部是进退平台，进退平台通过其底部的直线轴承和直线导轨支承在机座上，直线导轨与卡盘轴线方向相同，设置在进退平台上的步进电机带动减速器并通过齿轮齿条传动副驱动进退平台沿直线导轨进退，在进退平台上面设置有摆动平台，摆动平台通过其底部的直线轴承和直线导轨支承在进退平台上，直线导轨与卡盘轴线方向相同，设置在进退平台上的步进电机带动减速器并通过齿轮齿条传动副驱动摆动平台沿直线导轨摆动，在摆动平台的前部装有焊枪升降机构及焊枪，焊枪的前端装有焊炬，在摆动平台的后部装有由直流气体保护焊接电源控制的送丝机，焊丝和保护气体输送管通向焊枪前端；直流气体保护焊接电源的正极连接焊炬，负极连接被焊工件；连接各步进电机的导线通向控制箱。
2.根据权利要求1所述的管道内壁耐磨层自动堆焊设备，其特征在于所述支承在机头上的主轴是空心轴，在与卡盘相对的另一端设置有引风机。
3.根据权利要求1所述的管道内壁耐磨层自动堆焊设备，其特征在于所述主轴是由步进电机经减速器然后再经链轮链条传动副减速并驱动。
4.根据权利要求1所述的管道内壁耐磨层自动堆焊设备，其特征在于所述焊枪升降机构包括定位竖板和升降竖台，升降竖台通过其内侧面的直线轴承和直线导轨支承在定位竖板上，焊枪安装在升降竖台上，升降竖台相对定位竖板的升降由带有手轮的丝杠副驱动。
5.根据权利要求1所述的管道内壁耐磨层自动堆焊设备，其特征在于所述焊枪升降机构包括定位竖板和升降竖台，升降竖台通过其内侧面的直线轴承和直线导轨支承在定位竖板上，焊枪安装在升降竖台上，升降竖台相对定位竖板的升降由步进电机带动减速器并通过齿轮齿条传动副驱动。
6.根据权利要求1所述的管道内壁耐磨层自动堆焊设备，其特征在于所述焊枪的主体部分是空心管，直流气体保护焊接电源的正极引线、保护气体输送管和焊丝从管中通过。
7.根据权利要求1所述的管道内壁耐磨层自动堆焊设备，其特征在于所述的自动控制装置，包括可编程逻辑控制器、步进电机控制器、步进电机驱动器和输入输出设备，经电气连接构成。
8.根据权利要求1所述的管道内壁耐磨层自动堆焊设备，其特征在于所述的直流气体保护焊接电源是大功率IGBT逆变电源。
9.根据权利要求1所述的管道内壁耐磨层自动堆焊设备，其特征在于所述的保护气体是氩气或二氧化碳气。
专利摘要本实用新型公开的管道内壁耐磨层自动堆焊设备，用于实现高耐磨复合输送管道的高效自动化生产。它包括主机、直流气体保护焊接电源、盛装保护气体的储罐和内置自动控制装置的控制箱；在主机机座的一端设置有机头，主轴支承在机头上，在主轴位于机头内侧装有卡盘，机座上还设置有与卡盘位置相对应的可调滚轮支架；在机座的另一端设置有与卡盘对应的焊枪运行执行装置，该装置的下部是进退平台，进退平台上面设置摆动平台，摆动平台的前部装有焊枪升降机构及焊枪，焊枪的前端装有焊炬，在摆动平台的后部装有送丝机，焊丝和保护气体输送管通向焊枪前端，焊接电源的正极接焊炬，负极接工件，各运动部分由步进电机驱动，连接各步进电机的导线通向控制箱。
文档编号B23K9/04GK202062147SQ20102062314
公开日2011年12月7日 申请日期2010年11月25日 优先权日2010年11月25日
发明者慕林伟, 陈春明 申请人:济南杰瑞复盛机电设备有限公司