用于带钢生产线的激光拼焊机拼缝工艺及其装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于带钢生产线的激光拼焊机拼缝工艺及其装置。该工艺是是将两卷带钢在生产线上拼接成一条连续带钢的过程，关键是将两卷带钢中先行钢卷的带尾与后行钢卷的带头分别夹持固定，使后行钢卷的带头向先行钢卷的带尾趋近，直到后行钢卷的带头切口与先行钢卷的带尾接触形成拼缝。其拼焊装置包括移动工作台、入口活动大夹板和出口固定大夹板，移动工作台由水平伺服电机驱动，与激光拼焊机入口机架上的直线导轨滑动配合。本发明对其运动机构的精度要求减少了一半，动力来源和直线运动结构润滑保养等等也都减少了一半，而且能达到和传统方法一样的拼缝效果。
【专利说明】用于带钢生产线的激光拼焊机拼缝工艺及其装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及带钢连轧生产制造领域，具体地指一种用于带钢生产线的激光拼焊机拼缝工艺及其装置。
【背景技术】
[0002]拼焊设备是带钢连轧生产线上的必要重大设备之一。与其它焊接工艺诸如闪光对焊拼板工艺、气体保护焊拼板工艺、等离子弧焊拼板工艺相比，激光焊接带钢接头的焊接质量具有明显的技术优势，表现为断带率(评价带钢拼板质量的主要标准)几乎为零。从而成为带钢连轧生产线上的首选拼焊设备。
[0003]除了价格昂贵，售后服务响应慢也是外商的通病，连轧生产线作为钢厂的命脉，如果长时间停机损失将是巨大，因此设备如果一旦出现故障，快速有效的服务使其尽快恢复正常是必须的。但是国外厂商往往不可能立即做出响应，等服务人员来到现场甚至是几天以后了，这就使得损失进一步扩大，更何况外商令人乍舌的高额服务费用，更是令其损失雪上加霜，长此以往，对企业的长期发展很不利。因此，研发出和进口设备性能相当且拥有自主知识产权的激光拼焊机已刻不容缓。一旦此改造方案在硅钢事业部CP2生产线上获得成功，除在自主技术攻关方面取得突破外，还可继续研发改进量产，用于冷轧厂等车间的生产线上，进而推向市场。以国产高质量高服务低价格的产品与国外同等产品竞争，其意义重大，影响深远。
[0004]因为拼焊设备技术复杂，因此世界上只有少数几个厂商有能力设计制造，而拼缝装置是影响焊接质量的关键之一。目前拼焊设备的拼缝装置主要形式是入口出口两个大夹板夹住钢板同时向中心靠拢拼缝，对精度要求很高。整个激光焊机是一个左右对称的结构，拼缝处就是整台设备的中心线。入口大夹板和出口大夹板分布在中心线两侧，左右对称，一模一样的结构。拼缝时候，两个大夹板夹住钢板同时向中心线移动，两个运动轴同时运动时对精度的影响巨大。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是要提供一种结构简单、维修方便、能满足拼缝精度和国外产品相同要求的用于带钢生产线的激光拼焊机拼缝工艺及其装置。
[0006]为实现上述目的，本发明所设计的用于带钢生产线的激光拼焊机拼缝工艺，是将两卷带钢在生产线上拼接成一连续带钢的过程，其特殊之处在于，它包括如下步骤:
[0007]I)将两卷钢卷分别拆除捆带后，由两个钢卷小车通过高度对中和宽度对中后，分别把钢卷装入开卷机；
[0008]2)开卷机依次将两卷钢卷开卷后送入激光拼焊机；
[0009]3)待先行钢卷运行至带尾时将先行钢卷的带尾夹持固定，将后行钢卷的带头运行至焊接等待位并夹持固定；
[0010]4)使后行钢卷的带头向先行钢卷的带尾趋近，直到后行钢卷的带头切口与先行钢卷的带尾接触形成拼缝，停止后行钢卷的运动，用激光拼焊机上的激光焊接头对拼缝进行激光焊接，拼接完成。
[0011]优选地，所述步骤4)中，使后行钢卷的带头向先行钢卷的带尾先以50?200mm/s的速度快速移动趋近，当先行钢卷的带尾与后行钢卷的带头之间的距离为8?15_时，将后行钢卷的带头的移动速度降低为10mm/S以下。先快速趋近后慢速移动是为了防止先行钢卷的带尾与后行钢卷的带头接触时发生硬接触现象，使后行钢卷的带头缓缓并平稳地与先行钢卷的带尾接触，以达到零缝隙拼板要求。
[0012]优选地，所述步骤2)中，开卷机依次将两卷钢卷开卷后，对两卷钢卷的带头和带尾用激光切割头进行校直、精切。这样做是因为原带头带尾很粗糙，基本不是一条直线，无法直接拼接。
[0013]最佳地，所述步骤4)之后还包括步骤5):将拼接后的带钢运行至月牙剪处，通过月牙剪对焊缝边部进行剪除修整。本发明为实现上述工艺而设计的用于带钢生产线的激光拼焊机拼缝装置，其特殊之处在于，它包括安装在激光拼焊机带钢入口处的移动工作台，所述移动工作台通过水平伺服电机驱动在激光拼焊机带钢入口处至激光拼焊机中部往返水平移动，所述移动工作台的上方安装有入口活动大夹板，所述入口活动大夹板通过入口液压缸驱动垂直运动；它还包括安装在激光拼焊机上方的龙门框架，所述龙门框架的下方设置有出口固定大夹板，所述出口固定大夹板通过出口液压缸驱动垂直运动；所述入口液压缸安装在移动工作台上，所述出口液压缸安装在激光拼焊机上。
[0014]作为优选方案，所述移动工作台是由滚珠丝杠及传动机构组成的焊接结构的工作台，其与激光拼焊机的精密滚动直线导轨滑动配合。
[0015]进一步地，所述入口活动大夹板上设置有位移传感器，所述位移传感器通过液压伺服阀与水平伺服电机的控制端电连接。入口活动大夹板通过位移传感器来检测其走行精度，而且由液压伺服阀进行控制，使先行、后行带钢对接形成的接头拼缝线调整到与激光轨迹平行且重合的位置，其调整的精度可达0.0lmm以内
[0016]更进一步地，所述出口固定大夹板还包括安装于激光拼焊机带钢出口处的托辊和导板，用于与后续工序顺畅对接。
[0017]本发明的优点在于:本技术方案采用一端固定、一端靠拢拼缝的形式，对其运动机构的精度要求减少了一半，动力来源和直线运动结构润滑保养等等也都减少了一半，而且能达到和传统方法一样的拼缝效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明用于带钢生产线的激光拼焊机拼缝装置的结构示意图。
[0019]图中:移动工作台1，入口活动大夹板2，出口固定大夹板3，水平伺服电机4，入口液压缸5，出口液压缸6，龙门框架7，激光拼焊机8。
【具体实施方式】
[0020]以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
[0021]如图1所示，本发明用于带钢生产线的激光拼焊机拼缝装置，包括移动工作台1、入口活动大夹板2、出口固定大夹板3、水平伺服电机4、入口液压缸5、出口液压缸6和龙门框架7。
[0022]激光拼焊机8的功能是将两卷带钢在生产线上拼接成一连续的带钢，以便进入生产线的下道工序。本装置的移动工作台I安装在激光拼焊机8带钢入口处，移动工作台I与激光拼焊机8入口机架上的一对精密滚动直线导轨滑动配合，并通过水平伺服电机4驱动在激光拼焊机8带钢入口处至激光拼焊机8中部往返水平移动，以达到待焊钢板切口对接拼板。移动工作台I的上方安装有入口活动大夹板2，入口活动大夹板两个通过两安装在移动工作台I上的入口液压缸5驱动垂直运动，以压紧后行钢带的带头。龙门框架7安装在激光拼焊机8的上方，龙门框架7的下方设置有出口固定大夹板3，出口固定大夹板3通过两个安装在激光拼焊机8上的出口液压缸6驱动垂直运动，用来压紧先行钢带尾部，以便进行激光切割和拼板焊接。入口液压缸5和出口液压缸6均安装在移动工作台I上。激光拼焊机8带钢出口处安装托辊和导板，以便于与后续工序顺畅对接。水平伺服电机4用于控制移动工作台I水平移动的行程，移动工作台I带动入口活动大夹板2夹持后行钢带的带头向出口侧移动，趋近被出口固定大夹板3压紧不动的先行带钢的带尾切口处，直到后行带钢切口与先行带钢切口接触为止，此时移动工作台I停止运动。为防止两切头接触时发生硬接触现象，通过电气控制，当两切头接近时，移动工作台I将减速，使后行带钢切口缓慢并平稳地与先行带钢切口接触，以达到零缝隙拼板要求。入口活动大夹板2上设置有位移传感器，位移传感器通过液压伺服阀与水平伺服电机4的控制端电连接。入口活动大夹板2通过位移传感器来检测其走行精度，而且由液压伺服阀进行控制。当焊机对先行带钢、后行带钢切割后，入口夹钳夹紧带钢相对移动设定的距离，使先行带钢、后行带钢对接形成一定间隙的接头拼缝线。在计算机的闭环控制下，这条拼缝线能调整到与激光轨迹平行且重合的位置，其调整的精度可达0.0lmm以内。
[0023]上述用于带钢生产线的激光拼焊机拼缝装置的工艺过程如下:
[0024]I)生产时，由本机组原料库吊车将要处理的钢卷依次吊放到机组入口钢卷运输设备上。钢卷通过入口运输设备运输，将两卷钢卷分别拆除捆带后，由两个钢卷小车通过高度对中和宽度对中后，分别把钢卷装入开卷机。
[0025]2)开卷机依次将两卷钢卷开卷，对两卷钢卷的带头和带尾用激光切割头进行校直、精切后送入激光拼焊机8。开卷机将先行带钢的带尾与后行带钢的带头用激光切割头进行精切。开卷装置自动开卷并将钢卷带头送入夹送校直机，对带钢带头进行校直，双切剪将带钢头尾厚度超差部分、有缺陷部分切除。
[0026]3)水平伺服电机4驱动入口活动大夹板2带动移动工作台I移动，待先行钢卷运行至带尾时入口活动大夹板2将先行钢卷的带尾夹持固定，待后行钢卷的带头运行至焊接等待位时出口固定大夹板3将后行钢卷的带头夹持固定；
[0027]4)使后行钢卷的带头向先行钢卷的带尾趋近，直到后行钢卷的带头切口与先行钢卷的带尾接触形成拼缝，停止后行钢卷的运动，用激光焊接头对拼缝进行激光焊接，拼接完成。拼缝时，入口活动大夹板2夹持后行钢带的带头快速驱近夹持先行钢带的带尾的出口固定大夹板3，趋近速度约为100mm/S，入口活动大夹板2快速驱进到一定距离后，当先行钢卷的带尾与后行钢卷的带头切口与先行钢卷的带尾之间的距离为1mm时，入口活动大夹板2慢进，将后行带带头慢慢靠向先行带带尾，速度降低为8.3mm/s，直至后行钢卷的带头切口与先行钢卷的带尾切口接触达到零间隙拼板。入口活动大夹板2由伺服系统控制行走精度，还有一个光栅尺检测其移动精度，形成一个闭环控制系统，保证了拼缝精度。
[0028]5)将拼接后的带钢运行至月牙剪处，通过月牙剪对焊缝边部进行剪除修整。
【权利要求】
1.一种用于带钢生产线的激光拼焊机拼缝工艺，是将两卷带钢在生产线上拼接成一连续带钢的过程，其特征在于:它包括如下步骤: 1)将两卷钢卷分别拆除捆带后，由两个钢卷小车通过高度对中和宽度对中后，分别把钢卷装入开卷机； 2)开卷机依次将两卷钢卷开卷后送入激光拼焊机(8)； 3)待先行钢卷运行至带尾时将先行钢卷的带尾夹持固定，将后行钢卷的带头运行至焊接等待位并夹持固定； 4)使后行钢卷的带头向先行钢卷的带尾趋近，直到后行钢卷的带头切口与先行钢卷的带尾接触形成拼缝，停止后行钢卷的运动，用激光拼焊机(8)上的激光焊接头对拼缝进行激光焊接，拼接完成。
2.根据权利要求1所述用于带钢生产线的激光拼焊机拼缝工艺，其特征在于:所述步骤4)中，使后行钢卷的带头向先行钢卷的带尾先以50?200mm/s的速度快速移动趋近，当先行钢卷的带尾与后行钢卷的带头之间的距离为8?15mm时，将后行钢卷的带头的移动速度降低为10mm/s以下。
3.根据权利要求1或2所述用于带钢生产线的激光拼焊机拼缝工艺，其特征在于:所述步骤2)中，开卷机依次将两卷钢卷开卷后，对两卷钢卷的带头和带尾用激光切割头进行校直、精切。
4.根据权利要求1或2所述用于带钢生产线的激光拼焊机拼缝工艺，其特征在于:所述步骤4)之后还包括步骤5):将拼接后的带钢运行至月牙剪处，通过月牙剪对焊缝边部进行剪除修整。
5.一种为实现权利要求1所述工艺而设计的用于带钢生产线的激光拼焊机拼缝装置，其特征在于:它包括安装在激光拼焊机(8)带钢入口处的移动工作台(1)，所述移动工作台(I)通过水平伺服电机(4)驱动在激光拼焊机(8)带钢入口处至激光拼焊机(8)中部往返水平移动，所述移动工作台(I)的上方安装有入口活动大夹板(2),所述入口活动大夹板(2)通过入口液压缸(5)驱动垂直运动；它还包括安装在激光拼焊机(8)上方的龙门框架(7)，所述龙门框架(7)的下方设置有出口固定大夹板(3)，所述出口固定大夹板(3)通过出口液压缸(6)驱动垂直运动；所述入口液压缸(5)安装在移动工作台(I)上，所述出口液压缸(6)安装在激光拼焊机(8)上。
6.根据权利要求5所述用于带钢生产线的激光拼焊机拼缝装置，其特征在于:所述移动工作台(I)是由滚珠丝杠及传动机构组成的焊接结构的工作台，其与激光拼焊机(8)的精密滚动直线导轨滑动配合。
7.根据权利要求5所述用于带钢生产线的激光拼焊机拼缝装置，其特征在于:所述入口活动大夹板(2)上设置有位移传感器，所述位移传感器通过液压伺服阀与水平伺服电机(4)的控制端电连接。
8.根据权利要求5或6或7所述用于带钢生产线的激光拼焊机拼缝装置，其特征在于:所述出口固定大夹板(3)还包括安装于激光拼焊机(8)带钢出口处的托辊和导板。
【文档编号】B23K26/70GK104308365SQ201410545374
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月16日 优先权日:2014年10月16日
【发明者】赵毅, 莫衡阳, 李春旺, 曾庆力, 胡家强 申请人:武汉钢铁(集团)公司