CN205133734U - 一种等离子合金粉末熔覆设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种等离子合金粉末熔覆设备，目的在于，能够实时监控熔覆状态和焊枪状态，熔覆工件能够方便移动，所采用的技术方案为：包括固定设置在地面的重轨，重轨上设置有横梁，横梁能够在重轨上水平移动，横梁上设置有固定板和横向导轨，横向导轨方向与重轨轨道方向垂直，固定板能够在横向导轨上水平移动，固定板上设置有滑轨竖柱，滑轨竖柱通过齿条传动机构与固定板连接，滑轨竖柱能够通过齿条传动机构竖直移动，滑轨竖柱下端设置有等离子焊枪，等离子焊枪连接有送粉器、供水单元和三单元稳压供气系统，滑轨竖柱上设置有探头，探头、送粉器、供水单元和三单元稳压供气系统均连接至PLC工控机，等离子焊枪下端设置有能够移动的工作台。

Description

一种等离子合金粉末熔覆设备

技术领域

本实用新型涉及一种熔覆设备，具体涉及一种等离子合金粉末熔覆设备。

背景技术

现有等离子合金粉末熔覆设备在熔覆工件时，操作人员必须时刻观察焊枪合金粉末的熔覆状态和焊嘴钨极损耗，但等离子熔覆时产生的强烈电弧光对操作人员的眼睛和身体都有伤害，使操作者难以观察焊枪的工作状态以及熔覆的效果，熔覆焊枪只能平面运行，需经常变换熔覆工件位置，影响工作效率，工件高温还会烫伤操作人员，由于熔覆工件一般比较重，移动不方便，只能用叉车或者吊车多次调整，在熔覆过程中至少需要4～5人才能完成工序，费时费力而且效果不佳。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本实用新型提出一种能够实时监控熔覆状态和焊枪状态，熔覆工件能够方便移动的等离子合金粉末熔覆设备。

为了实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案为：包括固定设置在地面的重轨，重轨上设置有横梁，横梁能够在重轨上水平移动，所述横梁上设置有固定板和横向导轨，所述横向导轨方向与重轨轨道方向垂直，所述固定板能够在横向导轨上水平移动，固定板上设置有滑轨竖柱，滑轨竖柱通过齿条传动机构与固定板连接，滑轨竖柱能够通过齿条传动机构竖直移动，滑轨竖柱下端设置有等离子焊枪，等离子焊枪连接有送粉器、供水单元和三单元稳压供气系统，所述滑轨竖柱上设置有能够实时监控熔覆状态和等离子焊枪状态的探头，所述探头、送粉器、供水单元和三单元稳压供气系统的控制端均连接至PLC工控机，所述等离子焊枪下端设置有能够移动的工作台。

所述滑轨竖柱上设置有转角机，转角机与等离子焊枪连接，转角机的控制端连接至PLC工控机，转角机能够带动等离子焊枪旋转。

所述转角机能够带动等离子焊枪在0°～270°的范围内旋转。

所述横梁为龙门式承梁，龙门式承梁底部设置有双驱动交流伺服电机和齿轮，重轨设为双侧水平轨道，双驱动交流伺服电机的控制端连接至PLC工控机。

所述滑轨竖柱上设置有能够带动等离子焊枪摆动的摆动器，摆动器的控制端连接至PLC工控机。

所述固定板上设置有横轨电机，横轨电机的控制端连接至PLC工控机，横轨电机能够通过固定板带动滑轨竖柱、齿条传动机构和等离子焊枪沿横梁上的横向导轨水平移动。

所述齿条传动机构包括齿条和电机，电机控制端连接至PLC工控机，通过电机带动齿条使滑轨竖柱带动等离子焊枪竖直移动。

所述工作台包括底座，底座下端的地面设置有地轨，底座通过水平电机驱动能够使工件沿地轨水平移动，底座上表面设置有圆形轨道，圆形轨道中心固定设置有旋转电机，底座上端设置有架体，所述旋转电机与架体相连，旋转电机能够驱动架体旋转，所述水平电机和旋转电机的控制端均连接至PLC工控机。

所述工作台上设置有能够隔离等离子熔覆时的电弧光的隔离板。

所述探头为工业火焰探头。

与现有技术相比，本实用新型的横梁能够在重轨上水平移动，横梁上设置与重轨轨道方向垂直的横向导轨，固定板能够带动滑轨竖柱和等离子焊枪水平移动，滑轨竖柱通过齿条传动机构带动等离子焊枪垂直升降，使等离子焊枪能够在横向、纵向和垂直向移动，从而使等离子焊枪在大范围的三维空间运行，通过设定的轨迹实施堆焊，利用滑轨竖柱上的探头，实时监控熔覆状态和等离子焊枪状态，避免了操作人员直接观察时对身体的伤害，操作人员能够通过探头清楚的观测到的等离子焊枪的熔覆效果和焊枪钨极的变化，可以连续工作提高效率，工作台设置为可移动式的，便于变换熔覆工件的位置，采用本实用新型能够方便快捷地对工件进行等离子合金粉末熔覆，提高了工作效率，实时监控熔覆状态和等离子焊枪状态，根据熔覆状态和焊枪状态，适时调整工作模式，能够提高熔覆质量。

进一步，利用转角机能够带动等离子焊枪旋转，使等离子焊枪能够根据具体的工况要求调整旋转角，能够提高熔覆的质量。

进一步，横梁采用龙门式承梁结构，并通过双驱动交流伺服电机驱动，沿重轨水平移动，龙门式承梁结构提高了整个设备的稳固性，移动平稳可靠。

进一步，利用摆动器使等离子焊枪摆动，通过调整摆幅和摆频使等离子焊枪适应不同的熔覆工况要求，提高熔覆质量。

进一步，通过固定板上的横轨电机驱动，实现滑轨竖柱、齿条传动机构和等离子焊枪沿横梁上的横向导轨移动。

更进一步，利用电机和齿条驱动滑轨竖柱带动等离子焊枪竖直移动，实现等离子焊枪的垂直升降功能。

进一步，工作台的底座在水平电机的驱动下能够沿地轨水平移动，底座上设置圆形轨道，通过旋转电机驱动架体沿圆形轨道转动，不仅使工作台实现了水平进出的功能，而且实现了360度自由旋转，突破了大型熔覆工件需要吊车来实现移动，方便了操作人员的操作，节省了人力物力，并提高了安全性和作业效率。

进一步，利用隔离板阻隔等离子熔覆时产生的电弧光，避免了电弧光对操作者的伤害。

附图说明

图1为本实用新型的正视图；

图2为本实用新型的侧视图；

其中，1-PLC工控机、2-横梁、3-齿条传动机构、4-滑轨竖柱、5-固定板、6-探头、7-送粉器、8-摆动器、9-等离子焊枪、10-工作台、11-重轨、12-供水单元、13-双驱动交流伺服电机、14-横轨电机、15-转角机、16-隔离板。

具体实施方式

下面结合具体的实施例和说明书附图对本实用新型作进一步的解释说明。

参见图1和图2，包括固定设置在地面的重轨11，重轨11上设置有横梁2，横梁2为龙门式承梁，龙门式承梁底部设置有双驱动交流伺服电机13和齿轮，重轨11设为双侧水平轨道，双驱动交流伺服电机13的控制端连接至PLC工控机1，横梁2能够在重轨11上水平移动；

横梁2上设置有固定板5和横向导轨，横向导轨方向与重轨11轨道方向垂直，固定板5上设置有横轨电机14，横轨电机14的控制端连接至PLC工控机1，横轨电机14能够通过固定板5带动滑轨竖柱4、齿条传动机构3和等离子焊枪9沿横梁2上的横向导轨水平移动；

固定板5上设置有滑轨竖柱4，滑轨竖柱4通过齿条传动机构3与固定板5连接，齿条传动机构3包括齿条和电机，电机控制端连接至PLC工控机1，通过电机带动齿条使滑轨竖柱4带动等离子焊枪9竖直移动；

滑轨竖柱4下端设置有等离子焊枪9，等离子焊枪9连接有送粉器7、供水单元12和三单元稳压供气系统，滑轨竖柱4上设置有能够实时监控熔覆状态和等离子焊枪状态的探头6，探头6为工业火焰探头；滑轨竖柱4上设置有转角机15，转角机15与等离子焊枪9连接，转角机15能够带动等离子焊枪9在0°～270°的范围内旋转；滑轨竖柱4上设置有能够带动等离子焊枪9摆动的摆动器8，探头6、送粉器7、转角机15、摆动器8、供水单元12和三单元稳压供气系统的控制端均连接至PLC工控机1。

等离子焊枪9正下端设置有能够移动的工作台10，工作台10包括底座，底座下端的地面设置有地轨，底座通过水平电机驱动能够使工件沿地轨水平移动，底座上表面设置有圆形轨道，圆形轨道中心固定设置有旋转电机，底座上端设置有架体，旋转电机与架体相连，旋转电机能够驱动架体旋转，水平电机和旋转电机的控制端均连接至PLC工控机1，工作台10上设置有能够隔离等离子熔覆时的电弧光的隔离板16。

本实用新型为大型重轨移动龙门式数控堆焊机型，采用落地式精磨重轨11作水平导轨，配置6m长的双重轨，横梁2为龙门式承梁，龙门式承梁通过齿轮传动，由大功率双驱动交流伺服电机13驱动，使龙门横梁(间距为3m)沿重轨11水平移动，移动的有效距离最长为4000mm。龙门式横梁上安装有横向导轨，堆焊机头(由送粉器7、摆动器8、转角机15、等离子焊9枪等组成)可沿龙门横梁上的横向导轨灵活的横向移动，有效移动距离0-2000mm。滑轨竖柱4通过齿条传动机构3可自动调高，带动堆焊机头可在600mm范围内垂直升降，因而等离子焊枪9可在大范围的三维空间运行，通过数控完成设定的轨迹实施堆焊。

本实用新型的功能体系由粉末等离子堆焊系统、焊枪数控运行系统、数字化工艺控制及PC数控系统、工艺操控及显示系统等部分组成。

粉末等离子堆焊系统由等离子弧焊电源、等离子焊枪、三单元稳压供气系统、送粉器、冷冻式换热增压循环供水机等部分组成。等离子弧焊电源由非转移弧电源和转移弧电源组成，电源机型均选择先进的逆变式弧焊机及品牌产品，特别是配置特别研制的630型大功率逆变式弧焊机作转移弧电源，该电源提高了工作电压参数，保证了在大功率运行的情况下有稳定的输出电流，通过PLC控制系统对转弧电源采用数字化电流调节控制，可在触摸屏上设定和显示工作电流。可精细设定多段电流数值，保持恒流输出和稳定的运行，为确保堆焊质量提供硬软件条件。

等离子焊枪是核心部件，为适应高效率堆焊的要求，配置了特殊设计的大功率焊枪和内孔焊枪(用于夹层堆焊)。配置的焊枪在结构设计上融入了多年的工艺应用经验，采取一系列措施和精心加工，保证绝缘性、密封性和同心度,有效避免爬弧、渗漏、偏弧、结珠等工艺故障，保证等离子弧的挺度和稳定性，为确保堆焊质量提供了最适宜的热源，独特的喷嘴设计提高了粉末沉积效率及易损件寿命。

三单元稳压供气系统给焊枪供给离子气、送粉气和保护气，经两道稳压和转子流量计调节工作气流量，确保供气参数的稳定性。

送粉器为数码控制双输出鼓轮式送粉器，粉量调节精确，通过PLC系统数字化控制，为精细控制堆焊层厚度创造了条件。

供水单元为冷冻式換热增压循环供水机，向焊枪供给适当压力的冷却水，供水系统采用氟里昂制冷换热，可以设定供水温度，环境温度高的情况下，可以供给低于室温的冷却水，以确保焊枪冷却效果好，电弧稳定。

本实用新型的焊枪数控运行系统，采用工控机数控系统(PC-CNC系统)，X(重轨方向)和Y(龙门横向)方向上的伺服电机，是由PC(工控机)里的运动控制器控制，具有二维平面数控的运行功能，通过二维数控系统，焊枪可在运行范围内在空间任意定位。该数控系统是先进的焊枪行走和空间定位系统，在有效的移动范围的平面内，可以任意设定焊枪位置坐标，可以通过CAD作图的方式(已安装了所需软件)设定焊枪行走的轨迹，具备行走速度任意设定、断点退出自动复位、键盘或拨杆开关任意调节位置等数控功能。由于焊枪具备数控行走和空间定位功能，因而具备了堆焊平面、堆焊曲线(圆、圆弧、折线)焊道、堆焊辊面时按螺距移动等功能，从而扩大了应用范围，使本机成为多用型机型。焊枪数控行走功能，用CAD作图的方式绘制出平面几何形状及堆焊的轨迹，焊枪即按设定的轨迹堆焊，以实现最佳的工艺方案，获得满意的堆焊质量。

数字化工艺控制及PC数控系统采用PLC可编程控制系统，通过A/D和D/A转换，实现全数字化控制。本实用新型与工艺参数相对应的运转机械的驱动，如送粉器、摆动器、转角器、自动调高机、旋转动力头均采用步进电机驱动系统，通过PLC发出控制脉冲，由步进驱动器控制步进电机的运转。采用步进电机驱动，使工艺参数的设定十分精确和精细。工艺动作程序亦通过PLC编程设定，通过设定程序参数，实现精确的程序控制。每一编号的工件堆焊程序和参数均可储存，为工艺操作带来方便。通过软件的设计，充分发挥特殊功能型PLC可编程控制系统硬件的功能，提供智能型工艺参数设定功能，对典型的工件，只要输入工件堆焊面和堆焊厚度要求，选择适宜的熔敷率，控制系统就会给出全套工艺参数的推荐值，认可后就自动调整好全部工艺参数。

工艺操控及显示系统，采用触摸屏(高清彩屏)人机界面，通过视窗菜单画页的设计，实现人机对话。在操作界面上全部工艺参数的设定值全部采用直接物理量，不仅给操作者带来极大的方便，而且设定精细,显示清晰。本机焊枪运行系统的操控通过位于操作面板上的电脑键盘和鼠标，及置于操作面板上的自复位推杆开关进行操控。要设定焊枪运行轨迹(即焊道形状)，可通过CAD绘图的简便操作进行设定，在电脑显示屏上显示图形(焊道轨迹)及焊枪的位置。除了在触摸屏上显示参数外，在操作面板上还设置了数字表，显示非弧电流、转弧电流及电弧电压值。

本实用新型是完整的多用途的等离子机械化自动堆焊系统，焊枪在大范围内数控运行，加上可配置多种工件运转机械，因而可发挥粉末等离子堆焊的工艺特点，满足不同类型和各种大小尺寸工件的堆焊，特别是不仅可堆焊中部槽板，还可以堆焊其它大型工件。

Claims (10)

1.一种等离子合金粉末熔覆设备，其特征在于，包括固定设置在地面的重轨(11)，重轨(11)上设置有横梁(2)，横梁(2)能够在重轨(11)上水平移动，所述横梁(2)上设置有固定板(5)和横向导轨，所述横向导轨方向与重轨(11)轨道方向垂直，所述固定板(5)能够在横向导轨上水平移动，固定板(5)上设置有滑轨竖柱(4)，滑轨竖柱(4)通过齿条传动机构(3)与固定板(5)连接，滑轨竖柱(4)能够通过齿条传动机构(3)竖直移动，滑轨竖柱(4)下端设置有等离子焊枪(9)，等离子焊枪(9)连接有送粉器(7)、供水单元(12)和三单元稳压供气系统，所述滑轨竖柱(4)上设置有能够实时监控熔覆状态和等离子焊枪状态的探头(6)，所述探头(6)、送粉器(7)、供水单元(12)和三单元稳压供气系统的控制端均连接至PLC工控机(1)，所述等离子焊枪(9)下端设置有能够移动的工作台(10)。

2.根据权利要求1所述的一种等离子合金粉末熔覆设备，其特征在于，所述滑轨竖柱(4)上设置有转角机(15)，转角机(15)与等离子焊枪(9)连接，转角机(15)的控制端连接至PLC工控机(1)，转角机(15)能够带动等离子焊枪(9)旋转。

3.根据权利要求2所述的一种等离子合金粉末熔覆设备，其特征在于，所述转角机(15)能够带动等离子焊枪(9)在0°～270°的范围内旋转。

4.根据权利要求1所述的一种等离子合金粉末熔覆设备，其特征在于，所述横梁(2)为龙门式承梁，龙门式承梁底部设置有双驱动交流伺服电机(13)和齿轮，重轨(11)设为双侧水平轨道，双驱动交流伺服电机(13)的控制端连接至PLC工控机(1)。

5.根据权利要求1所述的一种等离子合金粉末熔覆设备，其特征在于，所述滑轨竖柱(4)上设置有能够带动等离子焊枪(9)摆动的摆动器(8)，摆动器(8)的控制端连接至PLC工控机(1)。

6.根据权利要求1所述的一种等离子合金粉末熔覆设备，其特征在于，所述固定板(5)上设置有横轨电机(14)，横轨电机(14)的控制端连接至PLC工控机(1)，横轨电机(14)能够通过固定板(5)带动滑轨竖柱(4)、齿条传动机构(3)和等离子焊枪(9)沿横梁(2)上的横向导轨水平移动。

7.根据权利要求6所述的一种等离子合金粉末熔覆设备，其特征在于，所述齿条传动机构(3)包括齿条和电机，电机控制端连接至PLC工控机(1)，通过电机带动齿条使滑轨竖柱(4)带动等离子焊枪(9)竖直移动。

8.根据权利要求1所述的一种等离子合金粉末熔覆设备，其特征在于，所述工作台(10)包括底座，底座下端的地面设置有地轨，底座通过水平电机驱动能够使工件沿地轨水平移动，底座上表面设置有圆形轨道，圆形轨道中心固定设置有旋转电机，底座上端设置有架体，所述旋转电机与架体相连，旋转电机能够驱动架体旋转，所述水平电机和旋转电机的控制端均连接至PLC工控机(1)。

9.根据权利要求8所述的一种等离子合金粉末熔覆设备，其特征在于，所述工作台(10)上设置有能够隔离等离子熔覆时的电弧光的隔离板(16)。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种等离子合金粉末熔覆设备，其特征在于，所述探头(6)为工业火焰探头。