一种制备涂层焊丝压痕的自动控制装置的制作方法

本发明属于焊丝生产领域，尤其是涉及一种制备涂层焊丝压痕的自动控制装置。

背景技术：

熔化极气体保护焊丝目前已发展成为消耗量最大的焊材品种，且增长势头不减。然而，随着我国环境保护的要求日益严格，气体保护焊丝的生产商正面临前所未有的压力，迫切需要进行生产工艺改进和创新，以期降低生产过程中的废液排放，以及焊丝使用过程中产生的污染。同时，传统的镀铜焊丝存在许多问题：①镀铜焊丝易生锈，保存时间短；②镀铜焊丝上的镀铜层易剥落，堵塞导电嘴，从而导致焊丝送丝不畅，使得焊接过程不稳定；③焊接时产生有毒的铜烟雾，危害焊接操作者的健康且产生环境污染。而采用不锈钢实心焊丝进行熔化极气体保护焊时也存在诸多问题，如焊接飞溅大，全位置焊接适应差，焊接工艺参数范围窄，对焊接电源设备的性能要求高，对焊工技术要求高等。因此，为解决镀铜焊丝和不锈钢实心焊丝存在的问题，国内外生产商通过对焊丝进行表面处理，制备涂层焊丝，改进焊丝的焊接工艺性能和内在质量，降低生产和使用过程中的环境污染。

目前，压痕涂覆法是国内外生产商制备涂层焊丝的重要方法，其中采用压痕装置的压痕工艺是该方法中的关键工序，然而在压痕工艺中，采用压痕装置进行焊丝压痕时，无法自适应焊丝直径的波动所导致的压痕不均匀问题，从而导致如下问题：第一，压痕不均匀会造成涂覆层涂覆不均匀，导致焊接过程不稳定，飞溅严重；第二，压痕深度过小，涂覆层与焊丝表面结合力不强，容易导致涂层脱落，影响涂层焊丝质量；第三，压痕深度过大，导致应力集中严重，使得焊丝在拉拔过程中极易断裂，降低生产效率和提高生产成本。此外，现有压痕装置在切换加工不同直径焊丝需手动重新调节装置，操作繁琐，压痕过程无法自动调节，难以实现安全、便捷、高效、连续的自动化低成本生产。

技术实现要素：

针对现有压痕装置制备的涂层焊丝质量差，适应能力差，适用范围窄，生产效率低，成本高，难以实现安全、便捷、高效、节能、连续的自动化生产，本发明提出了一种制备涂层焊丝压痕的自动控制装置。

为达到上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种制备涂层焊丝压痕的自动控制装置，其特征在于，所述装置包括推杆机构、压痕机构、传感控制系统、导丝机构和支架结构。推杆机构包括伺服电机电动推杆、固定销钉和固定块；压痕机构由上压痕体系和下压痕体系构成，其中上压痕体系包括动轮轴、活动块、活动轴、压轮一和轴承，下压痕体系包括轴承座、压轮轴、压轮二和轴承；传感控制系统包括压力传感器、位移传感器、主控制单元、电动推杆控制开关和伺服电机驱动电路；导丝机构包括导丝块和两个固定螺钉；支架结构包括支架、隔板和底板；通过传感控制系统控制推杆机构驱动压痕机构实现压痕的控制。

进一步，电动推杆包括推杆、电动推杆外壳和伺服电机，推杆由推杆导柱和与其连接的齿轮构成，伺服电机通过齿轮带动推杆导柱运动，将旋转运动转变为推杆的直线往复运动。

进一步，推杆机构由固定销钉将电动推杆、固定块与支架连接固定。

进一步，压痕机构位于支架下部，上压痕体系由活动轴固定于支架上；下压痕体系通过螺栓穿过轴承座的螺栓孔固定于支架上。

进一步，压痕机构的压轮一和压轮二都是直齿圆柱齿轮，可以控制压痕深度，在焊丝表面压出平行等间距的压痕。

进一步，压痕机构上压痕体系的动轮轴穿过与压轮一配合的轴承，并连接在活动块上，推杆上下运动，控制与活动块连接的压轮一上下运动；下压痕体系的压轮轴穿过压轮二，通过连接键将压轮轴与压轮二连接，压轮轴两端与两轴承配合，两轴承固定在轴承座内，下压轮二轴线固定不动。

进一步，导丝机构的导丝块镶嵌入支架中，再通过两螺钉加以固定，装置固定在底板上。

进一步，传感控制系统的压力传感器镶嵌于电动推杆前端，位移传感器固定于隔板。

制备涂层焊丝压痕的自动控制装置具体运行步骤如下：

(1)初始状态：在主控制单元中设定压痕百分比n0，压轮一和压轮二闭合，两压轮间距为0，位移传感器检测到位移为0，推杆与活动块间距为5～10cm；

(2)记录标准位移d0：将直径为d0的焊丝置于压轮一和压轮二之间，两压轮分开，活动块8随之向上运动，位移传感器检测到标准位移为d0，主控制单元记录标准位移d0；

(3)记录标准压力f0：主控制单元记录位移d0后向伺服电机发出正转指令，推杆下行到与活动块接触后，继续向下运动，推动压轮一向下压，给焊丝施加压力，当压出焊丝一定深度h0＝n0d0时，压力传感器检测到此时的标准压力f0，主控制单元记录标准压力压力f0，并向伺服电机驱动电路传递电信号指令，控制伺服电机停止转动；

(4)焊丝压痕阶段：当焊丝直径变大，压力传感器检测到压力f>f0，主控制单元接受到此信号后，向伺服电机驱动电路传递电信号指令，控制伺服电机反转，推杆上行，焊丝所受压力f逐渐减小，当压力传感器检测到压力f＝f0时，将信号传递到主控制单元，主控制单元向伺服电机驱动电路传递电信号指令，控制伺服电机停止工作；当焊丝直径变小，压力传感器检测到f<f0，主控制单元接受到此信号后，向伺服电机驱动电路传递电信号指令，控制伺服电机正转，推杆下行，焊丝所受的压力逐渐增大，当压力传感器检测到压力f＝f0，将信号传递到主控制单元，主控制单元向伺服电机驱动电路传递电信号指令，控制伺服电机停止工作；

(5)压痕结束：当焊丝脱离压轮时，压力传感器检测到压力f＝0，将此信号反馈到主控制单元，主控制单元向伺服电机驱动电路传递电信号指令，控制伺服电机反转，使推杆恢复到初始位置，主控制单元关闭电动推杆控制开关，压痕加工结束，装置恢复到初始状态。

制备涂层焊丝压痕的自动控制装置的控制原理如下：

主控制单元接受到传感器的信号反馈，向伺服电机驱动电路发出相应指令，控制伺服电机正反转，使得推杆上下移动，从而控制焊丝所受的压力，实现压痕的精确控制。

传统焊丝压痕装置在压痕生产前，需对压痕效果进行预检测，压痕后停机观察压痕深度是否合格，压痕深度满足要求才能对焊丝进行压痕生产，这一调整过程往往需要多次调节，才能获得合适的压痕进行生产，影响了压痕效率。本发明提供的焊丝压痕装置压痕前，在主控制单元中设定压痕百分比n0，将直径为d0焊丝置于压轮之间，采用位移传感器检测到标准位移d0，主控制单元记录位移d0，之后发出电机正转指令，推杆下行到与活动块接触时带动压轮下压，当压出一定深度h0＝n0d0时，主控制单元记录此时压力传感器传来的压力f0，电机停止转动，实现精确控制不同焊丝的压痕深度，不需人工检测和调整。

由于焊丝直径波动，当焊丝直径变大时，焊丝所受压力变大，当焊丝直径变小时，焊丝所受压力变小，由于传统装置采用固定的齿轮间距，无法适应焊丝直径的波动，难以保证压力恒定，实现均匀压痕。本发明通过主控制单元控制电动推杆运行，当焊丝直径波动时，通过传感控制系统，确保焊丝所受的压力恒定，使得压痕均匀一致。主控制单元接收到位移d0后记录标准压力f0，当焊丝直径变大，压力传感器检测到压力f>f0，主控制单元接受到此信号后，向伺服电机驱动电路传递电信号指令，控制伺服电机反转，推杆上行，焊丝所受压力f逐渐减小，当压力传感器检测到压力f＝f0时，将信号传递到主控制单元，主控制单元向伺服电机驱动电路传递电信号指令，控制伺服电机停止工作；当焊丝直径变小，压力传感器检测到f<f0，主控制单元接受到此信号后，向伺服电机驱动电路传递电信号指令，控制伺服电机正转，推杆下行，焊丝所受的压力逐渐增大，当压力传感器检测到压力f＝f0，将信号传递到主控制单元，主控制单元向伺服电机驱动电路传递电信号指令，控制伺服电机停止工作。

当焊丝压痕结束，焊丝脱离压轮，两齿轮闭合，压力传感器检测到压力f＝0，反馈到主控制单元，主控制单元发出电信号控制伺服电机反转恢复到推杆初始位置，之后主控制单元控制关闭电动推杆的开关。

相对于现有技术，本发明提出的制备涂层焊丝压痕的自动控制装置的有益效果为：适应能力强，压痕过程实现了自动调节，能够在焊丝直径波动条件下进行自动控制焊丝所受的压力，使得压力均匀一致，焊丝的压痕均匀一致；能够对不同种类和规格的焊丝进行压痕，应用范围广；均匀一致的压痕使涂覆层与焊丝表面结合力较强，涂层不易脱落；制备的压痕深度精确可控，避免局部应力集中过大，确保焊丝拉拔工艺顺利进行，提高了生产效率，降低了生产成本；在切换加工不同直径和不同材料焊丝时，可实现压痕深度自动调节，操作简单；实现了安全、便捷、高效、节能的自动化低成本生产。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为一种制备涂层焊丝压痕的自动控制装置示意图；

图2为一种制备涂层焊丝压痕的自动控制装置传感控制流程示意图；

图3为一种制备涂层焊丝压痕的自动控制装置外观三维图；

图4为一种制备涂层焊丝压痕的自动控制装置内部三维图；

图5为压痕机构三维图；

图6为导丝机构三维图；

图7为电动推杆示意图。

附图标记说明：

1-支架；2-轴承座；3-压轮轴；4-螺栓孔；5-隔板；6-动轮轴；7-电动推杆；8-活动块；9-固定销；10-活动轴；11-1-轴承；11-2-轴承；11-3-轴承；12-压轮一；13-压轮二；14-连接键；15-固定块；16-导丝块；17-底板；18-1-螺钉；18-2-螺钉；19-压力传感器；20-位移传感器；21-主控制单元；22-电动推杆控制开关；23-伺服电机驱动电路；24-推杆；25-电动推杆外壳；26-伺服电机。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明限制。此外，术语“一”、“二”、“三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“一”、“二”、“三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“构成”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明提供一种制备涂层焊丝压痕的自动控制装置，其特征在于，所述装置包括推杆机构、压痕机构、传感控制系统、导丝机构和支架结构；推杆机构包括电动推杆7、固定销钉9和固定块15；压痕机构由上压痕体系和下压痕体系构成，其中上压痕体系包括动轮轴6、活动块8、活动轴10、压轮一12和轴承11-1，下压痕体系包括轴承座2、压轮轴3、压轮二13、轴承11-2和轴承11-3；传感控制系统包括压力传感器19、位移传感器20、主控制单元21、电动推杆控制开关22和伺服电机驱动电路23；导丝机构包括导丝块16、螺钉18-1和螺钉18-2；支架结构包括支架1、隔板5和底板17；通过传感控制系统控制推杆机构驱动压痕机构实现压痕的控制。

装置的推杆机构由固定销钉9将电动推杆7、推杆固定块15与支架1连接固定；推杆机构包括电动推杆7、固定销钉9和固定块15。

电动推杆7包括推杆24、电动推杆外壳25和伺服电机26；推杆24由推杆导柱和与其连接的齿轮组构成，伺服电机通过齿轮组带动推杆导柱运动，将旋转运动转变为推杆的直线往复运动。

压痕机构位于支架1下部，上压痕体系由活动轴10固定于支架1上；下压痕体系通过螺栓穿过轴承座2的螺栓孔4固定于支架1上。

压痕机构通过上压痕体系的压轮一12和下压痕体系的压轮二13的间距。

控制压痕深度，压轮一12和压轮二13都是直齿圆柱齿轮且齿间距相等，所以两齿啮合可以在焊丝表面压出平行等间距的压痕。

压痕机构上压痕体系的动轮轴6穿过与压轮一12配合的轴承11-1，并连接在活动块8上，电动推杆7上下运动，控制与活动块8连接的压轮一12上下运动；下压痕体系的压轮轴3穿过压轮二12，通过连接键14将压轮轴3与压轮二12连接，压轮轴3两端与轴承11-2和轴承11-3配合，轴承11-2和11-3固定在轴承座2内，下压轮二13轴线固定不动。

装置的导丝机构的导丝块16镶嵌入支架1中，再通过螺钉18-1和螺钉18-2加以固定，装置固定在底板17上。

装置的传感控制系统的压力传感器19镶嵌于电动推杆7前端，位移传感器20固定于隔板5。

制备涂层焊丝压痕的自动控制装置具体运行步骤如下：

(1)初始状态：在主控制单元21中设定压痕百分比n0，压轮一12和压轮二13闭合，两压轮间距为0，位移传感器20检测到位移为0，推杆24与活动块间距为5～10cm；

(2)记录标准位移d0：将直径为d0的焊丝置于压轮一12和压轮二13之间，两压轮分开，活动块8随之向上运动，位移传感器20检测到标准位移为d0，主控制单元21记录标准位移d0；

(3)记录标准压力f0：主控制单元21记录标准位移d0后，向电机发出正转指令，推杆24下行到与活动块8接触后，继续向下运动，推动压轮一12给焊丝施加压力，当压出焊丝一定深度h0＝n0d0时，压力传感器19检测到此时的标准压力f0，主控制单元21记录标准压力压力f0，并向伺服电机驱动电路23传递电信号指令，控制伺服电机26停止转动；

(4)焊丝压痕阶段：当焊丝直径变大，压力传感器19检测到压力f>f0，主控制单元21接受到此信号后，向伺服电机驱动电路23传递电信号指令，控制伺服电机26反转，推杆24上行，焊丝所受压力f逐渐减小，当压力传感器19检测到压力f＝f0时，将信号传递到主控制单元21，主控制单元21向伺服电机驱动电路23传递电信号指令，控制伺服电机26停止工作；当焊丝直径变小，压力传感器检测到f<f0，主控制单元21接受到此信号后，向伺服电机驱动电路23传递电信号指令，控制伺服电机26正转，推杆24下行，焊丝所受的压力逐渐增大，当压力传感器19检测到压力f＝f0，将信号传递到主控制单元21，主控制单元21向伺服电机驱动电路23传递电信号指令，控制伺服电机26停止工作；

(5)压痕结束：当焊丝脱离压轮时，压力传感器19检测到压力f＝0，将此信号反馈到主控制单元21，主控制单元21向伺服电机驱动电路23传递电信号指令，控制伺服电机26反转，使推杆24恢复到初始位置，主控制单元21关闭电动推杆控制开关22，压痕加工结束，装置恢复到初始状态。

主控制单元接受到传感器的信号反馈，向伺服电机驱动电路发出相应指令，控制伺服电机正反转，使得推杆上下移动，从而控制焊丝所受的压力，实现压痕的精确控制。

传统焊丝压痕装置在压痕生产前，需对压痕效果进行预检测，压痕后停机观察压痕深度是否合格，压痕深度满足要求才能对焊丝进行压痕生产，这一调整过程往往需要多次调节，才能获得合适的压痕进行生产，影响了压痕效率。本发明提供的焊丝压痕装置压痕前，在主控制单元21中设定压痕百分比n0，将直径为d0焊丝置于压轮之间，采用位移传感器检测到标准位移d0，主控制单元21记录位移d0，之后向伺服电机驱动电路23传递电信号指令，伺服电机26正转，推杆24下行到与活动块8接触时带动压轮一12下压，当压出一定深度h0＝n0d0时主控制单元21记录此时压力传感器19传来的标准压力f0，向伺服电机驱动电路23传递电信号指令，控制伺服电机26停止转动，实现不同直径焊丝压痕深度达到h0＝n0d0，不需人工检测。

本发明通过主控制单元21控制电动推杆7运行，即使焊丝直径波动，也能保证直径波动的焊丝所受的压力恒定，达到均匀压痕的目的。主控制单元21接收到位移d0后记录标准压力f0，当焊丝直径变大，压力传感器19检测到压力f>f0，主控制单元21接受到此信号后，向伺服电机驱动电路23传递电信号指令，控制伺服电机26反转，推杆24上行，焊丝所受压力f逐渐减小，当压力传感器19检测到压力f＝f0时，将信号传递到主控制单元21，主控制单元21向伺服电机驱动电路23传递电信号指令，控制伺服电机26停止工作；当焊丝直径变小，压力传感器检测到f<f0，主控制单元21接受到此信号后，向伺服电机驱动电路23传递电信号指令，控制伺服电机26正转，推杆24下行，焊丝所受的压力逐渐增大，当压力传感器19检测到压力f＝f0，将信号传递到主控制单元21，主控制单元21向伺服电机驱动电路23传递电信号指令，控制伺服电机26停止工作。

当焊丝压痕结束，焊丝脱离压轮，两齿轮闭合，压力传感器19检测到压力变为0，将该信号反馈到主控制单元21，主控制单元21向伺服电机驱动电路23传递电信号指令，控制伺服电机26反转，推杆24恢复到初始位置，位移传感器20感应到此信号并传递到主控制单元21，主控制单元21关闭电动推杆控制开关22。

本装置的推杆机构的电动推杆7的精度高、适应性强、稳定性好及灵敏度高，通过传感控制系统实现了压痕的精确控制，确保了压痕的质量。

因此，本发明所述的一种制备涂层焊丝压痕的自动控制装置优势为：适应能力强，压痕过程实现了自动调节，能够在焊丝直径波动条件下进行自动控制焊丝所受的压力，使得压力均匀一致，进而使得焊丝的压痕均匀一致；能够对不同种类和规格的焊丝进行压痕，应用范围广；均匀一致的压痕使涂覆层与焊丝表面结合力较强，涂层不易脱落；制备的压痕深度精确可控，避免局部应力集中过大，确保焊丝拉拔工艺顺利进行，提高了生产效率，降低了生产成本；在切换加工不同直径和不同材料焊丝时，可实现压痕深度自动调节，操作简单；实现了安全、便捷、高效、节能的自动化低成本生产。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。