专利名称：心盘自动焊接机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种焊接机，特别是一种可自动焊接心盘的专用焊机。
心盘是铁道货车运行的重要安全部件之一，它是由两个可对合的上心盘与下心盘构成。上心盘是一块矩形板中心有一个凸出的圆盘，下心盘是一块矩形板中心有凹的圆盘，上、下心盘对合时其凸盘正好嵌入凹盘之中。其上盘的磨耗位置是在凸出圆盘的外周边上；下盘的磨损位置是在凹盘的内周边上。铁道部段修规程及各路局检修工艺规程都要求上、下心盘的直径磨耗超过规定时，必须进行焊补，焊补后经车削加工恢复原型。目前各段修单位还是采用手工焊修工艺，这样就造成焊补的质量不能保证，每个心盘用手工焊补需要30-40分钟，所以工效低，而且焊补时劳动强度大、散发的焊接气体与弧光对人身有害。为此，铁道部396号文件要求心盘直径磨耗时，应使用自动焊接机。但目前市场上尚无心盘焊补的专用自动焊接机。
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种心盘自动焊接机。这种专用的自动焊接机由心盘转动装置、烟尘排除罩、自动焊接装置与微电脑控制装置构成。将待焊补的心盘装在一个可旋转360°的转台的拆装工位上；旋转180°时，转台由定位销杆锁定，即可进行心盘的焊补与拆装操作。焊补操作是在烟尘排除罩内进行的，罩上设观察镜，通过观察镜来观察焊接进程。其焊接弧光可被烟尘排除罩挡住，而烟尘可从烟尘排除罩顶部的排气管中的排风扇排至室外。自动焊接装置上设上、下两支焊枪，焊枪装在枪座上，枪座装在微调拖板上，微调拖板装在进枪拖板上，进枪拖板装在小车上，小车由定位气缸控制其进退距离，焊枪的枪口位置由微调拖板、进枪拖板、小车来决定。焊接机是采用市售的二氧化碳气体保护焊机。其焊枪的定位与焊接过程全由微电脑单板机PC来自动控制的。由此达到心盘焊补的自动焊接目的，使焊补的质量得到保证，每个心盘的焊补时间最长只需要10分钟，所以工效高，而且焊补时劳动强度小、散发的焊接气体与弧光对人身的影响全可排除。
本实用新型是这样实施的心盘自动焊接机由心盘转动装置、烟尘排除罩、自动焊接装置与微电脑PC控制装置构成。先设定拆装心盘的方向为后方，焊枪焊接的位置为前方。
心盘转动装置一个可旋转360°的转台上中心装一个变速箱，变速箱前后两端各伸出一根可旋转的轴，轴端是螺杆。在螺杆上套上待焊补心盘后，在心盘中心卡上一个心盘固定盘，再用螺母旋紧在轴端的螺杆上，即将心盘固定在旋转轴上。这转台上的前后两个旋转轴端就是两个工位。在后方的一个是拆装工位，另一个以180°角相对的转台位置上，即前方设的是一个焊接工位。于是转盘旋转一次，有一个心盘可焊补，另一个焊补好的心盘可拆下，再装上另一个待焊补的心盘，待转入焊补工位。在工位设定后的转台的一个角下面设一个销杆孔座，在转台的销杆孔座下方的相应位置上设一个由脚踏开关控制的气缸，其气缸活塞杆即作为转台的自锁装置的销杆。同样，在转台旋转180°后，转台的一侧下面同样设一个销杆孔座，而销杆气缸只有一个。
转台的中心位置上装一个变速箱，箱内装一个传动齿轮轴和两个分段的工装旋转轴。工装旋转轴的轴端从变带箱中伸出到转台周边之外，两个工装旋转轴以180°角分别装在转台的前端与后端，在伸出的工装旋转轴端上设螺杆，供配上前、后两个心盘固定盘与固定螺母。为了使工装旋转轴可以旋转，则在变速箱内的工装旋转轴上各装一个从动齿轮，而在主动齿轮轴上装一个主动齿轮，此主动齿轮上加设一个拨叉，拨叉上设手柄，手柄伸出在变速箱的壳盖之外，可由操作者来拨动。即主动齿轮可在主动齿轮轴上由拨叉来拨动。拨向前方，则主动齿轮与焊接工装的旋转轴上的从动齿轮相啮合，则焊接工装旋转轴旋转，即可让焊枪一圈一圈地焊接；而拆装工装一端的旋转轴由于主动齿轮滑移，则不能旋转，那么正好可以将心盘拆下或是装上。主动齿轮轴从变速箱的一端伸出箱体之外，可在伸出的主动齿轮轴端装上一个从动链轮，通过链条与设在变速箱一侧的无级调速电机轴上的主动链轮相连接。操作时，通过拨叉手柄使主动齿轮与焊接工装一侧的从动齿轮啮合，开动电机则焊接方向的工装轴旋转；而供拆装的工装旋转轴不转。一个心盘焊补完后，用脚踩一下锁定转台的气缸控制开关，则锁定销杆下落，用手将转台旋转180°，再踩一下锁定转台的气缸开关，使气缸锁定杆向上移动，插入转台下面的销孔中锁定，即可对进入焊补位置的心盘进行焊补，同时又可将另一端的已焊补好的心盘取下，装上另一个待焊补的心盘。
烟尘排除罩设在转台的前方，使焊枪正好处于罩内，烟尘排除罩的顶部设排烟管，管出口处设排风扇。烟尘排除罩的上方设视察镜，供观察焊补过程，以便随时调整工序；烟尘排除罩还可隔绝焊接弧光对人身的照射。烟尘排除罩的底部设四个有凹槽的轮子，轮子按装在机架底部的轨道上，在烟尘排除罩外设烟尘排除罩移动手柄，当手柄拉向后方时，烟尘排除罩可罩住焊接部位；将手柄推向前方时，烟尘排除罩即移开，使焊枪部位暴露出来以便处理。焊补时的焊接烟尘可从烟尘排除罩顶部的排气管通过排风扇排至室外自动焊接装置自动焊接装置有一个机架分三层，上、中层上设上、下两支焊枪，两支焊枪的工作位置调整装置是相同的。上焊枪是焊补上心盘用的，下焊枪是焊补下心盘用的，所以仅以上焊枪的调整装置为例加以说明。
焊枪是装在枪座上的，枪座是装在微调拖板上，微调拖板后端装有薄型气缸，薄型气缸与微调拖板设在进枪拖板上；而进枪拖板与微调拖板都设在焊枪小车的表面的滑槽内，因此微调拖板与进枪拖板可在滑槽内相对移动，又可同时在小车上前后移动。薄型气缸可推动微调拖板作微动，也即是对焊枪可作位置的微调。进枪拖板的一端设固定的有螺孔的竖立板和薄型气缸的固定座，焊枪小车的上面装一台定位电机，定位电机的前端装一个行程开关。电机的轴端装有螺杆，螺杆旋入竖立板的螺孔中。当定位电机旋转时进枪拖板即可前后移动，即是焊枪可进可退。焊枪小车是套在小车移动轴上的，小车移动轴是固定在机架上的小车移动轴固定板上的。在小车移动轴固定板的后端车壁上开一个轴孔，将装在机架上的定位气缸的活塞杆端固定在轴孔中，于是定位气缸的活塞杆可推动焊枪小车进退。焊枪小车的上面开有一条长槽，此长槽供固定有接近开关的气缸活塞杆移动时用的，而焊枪小车的进退距离是由定位气缸的行程决定的。在进枪拖板的下部竖立板上装有接近开关气缸，接近开关气缸活塞杆的前端装有一只接近开关，此接近开关是给焊枪定位用的。
焊接机是采用市售的二氧化碳气体保护焊机，将此焊机的送焊丝的机构、气瓶、加热减压流量计等的全套设备放在心盘自动焊接机的一侧，将其电路控制部分与心盘自动焊接机的微电脑PC控制器连接在一起。
加厚焊补控制当心盘直径磨耗偏差较大时，需要局部加厚焊补是在心盘的里圈焊补时进行的，所以在心盘固定盘靠近心盘的一面的斜面上设加厚片，称为加厚检测位，这是因为加厚片使此检测位即是使心盘固定盘的里边增厚，使接近开关提前定位，则焊枪在这一个部位停留时间相对延长，那么这个焊补处的焊补层就加厚堆积，即起到加厚焊补的作用。所以，需将心盘固定盘的加厚部分对准心盘直径磨耗偏大的部分，即可在这部分堆焊加厚。
操作时，在拆装工位上安装心盘，将心盘固定盘卡住心盘的中心，用螺母拧紧。用脚踏开关使转台锁紧装置松开，将转台旋转180°，把心盘转到焊补工位后锁紧转台，合上烟尘排罩。先启动接近开关气缸，使其活塞杆向前移动一个行程，再启动定位气缸将焊枪小车前移，如果接近开关已到达焊接位置，则定位电机不动作。若接近开关未到位，则定位电机启动，将进枪拖板前移到焊接位置，薄型气缸靠近接近开关，接近开关即发出信号，使定位电机停转。同时接近开关气缸活塞杆缩回，并开始焊接。将心盘外圈磨耗处焊完一周后即使薄型气缸前推至心盘里圈焊补位置，即进行里圈焊补一周，焊完后薄型气缸退回，定位电机倒转，使薄型气缸壁与行程开关接近，则定位电机停转，同时定位气缸缩回，小车也返回原处，焊补工作全部结束。推开排尘罩，脚踩锁紧装置开关使转台锁紧装置松开，将转台旋转180°，再脚踩一下锁紧开关，将转台锁定，即可进行下一个心盘的焊补工作。
在进行加厚焊补时，将心盘磨耗较大的部位对准心盘固定盘的加厚片的位置，在控制按钮面板上按下加厚按钮，微电脑PC单片机在检测到加厚位置时，控制心盘的旋转速度放慢，使需加厚的部分堆焊。
采用心盘自动焊接机的效益是焊补操作自动化程度向，焊补的质量得到保证，每个心盘的焊补时间最长只需要10分钟，所以工效高，而且焊补时劳动强度小、散发的焊接气体与弧光对人身的影响全可排除。
下面将参照附图对本实用新型所述的心盘自动焊接机作详细的阐述。
附
图1是心盘自动焊接机的外形示意图；附图2是心盘自动焊接机的心盘转动装置的结构示意图；附图3是心盘自动焊接机的自动焊接装置的结构示意图；附图4是心盘自动焊接机的电气控制连接示意图；附图5是上心盘的结构与磨耗部分示意图；附图6是下心盘的结构与磨耗部分示意图。
参照附
图1心盘自动焊接机由心盘转动装置1、烟尘排除罩2、自动焊接装置3与微电脑PC控制装置4与二氧化碳气体保护焊机5构成。
其中烟尘排除罩2设在转台1的前方，使焊枪正好处于罩内，烟尘排除罩2的顶部设排烟管，管出口处设排风扇。烟尘排除罩2的上方设视察镜6，供观察焊补过程，以便随时调整工序。烟尘排除罩2的底部设四个有凹槽的轮子7，轮子7按装在机架底部的轨道8上，烟尘排除罩2外设烟尘排除罩移动手柄9，使手柄9拉向后方时，烟尘排除罩2可罩住焊接部位，将手柄9推向前方，烟尘排除罩2即移开，使焊枪部位暴露出来以便处理。焊补时的焊接弧光可被烟尘排除罩2挡住，而烟尘可从烟尘排除罩顶部的排气管排至室外。
参照附图附图2、附
图1心盘转动装置将待焊补的心盘40，或41装在一个可旋转360°的转台上，转台上设两个工位，在后方的一个是拆装工位，另一个以180°角相对的转台位置上，即前方设一个焊接工位。即一次可装两个心盘40，一个心盘40在焊补，另一个焊补好的可拆下，再装上另一个待焊补的心盘40，心盘40用心盘固定盘13固定后，在心盘旋转轴端上紧螺母。此转台22的一个角下面设一个销杆孔座11，在转台22的销杆孔座11的下方的相应位置上设一个由脚踏开关控制的气缸10，其气缸活塞杆即作为转台22的自锁装置的销杆。
转台22的中心位置上设一个变速箱17，箱内设一个传动齿轮轴23和两个分设的工装旋转轴24。工装旋转轴24的轴端从变带箱17中伸出到转台22周边之外，两个工装旋转轴以180°角分别装在转台22的前端与后端，在伸出的工装旋转轴24端上设螺杆，供配上前、后两个心盘固定盘13，用螺母上紧。对需要进行加厚堆焊时，即在心盘固定盘13的前面周边上加则一块加厚片42作为加厚焊补的检测位。
为了使工装旋转轴24可以旋转，则在变速箱17内的工装旋转轴24上各装一个从动齿轮14，而在主动齿轮轴23上装一个主动齿轮16，此主动齿轮16上加设一个拨叉15，拨叉15上设手柄12，手柄12伸出在变速箱17的壳盖之外，可由操作者来拨动。即主动齿轮16可在主动齿轮轴23上由拨叉15来拨动，拨向前方，则主动齿轮16与焊接工装旋转轴上24的从动齿轮14相啮合，则焊接工装旋转轴24旋转，即可让焊枪一圈一圈地焊接，而拆装工装一端的旋转轴24由于主动齿轮16被移掉，则不能旋转，那么正好可以将心盘拆下或是装上。主动齿轮轴23从变速箱17的一端伸出箱体之外，可在伸出的主动齿轮23轴端装上一个从动链轮18，通过链条与设在变速箱17一侧的无级调速电机21轴上的主动链轮20相连接。操作时，通过拨叉手柄12将主动齿轮16拨向焊枪方向，使主动齿轮16与焊接工装一侧的从动齿轮14相啮合，开动电机21则焊接方向的工装轴24旋转；而供拆装的工装旋转轴不转。一个心盘焊补完后，用脚踩一下锁定转台22的气缸控制开关，则锁定销杆10下落，与销孔座11脱位，再用手将转台22旋转180°，再踩一下锁定转台22的气缸控制开关，使气缸锁定杆10向上移动，插入转台22下面的销孔11中锁定，即可对进入焊补位置的心盘进行焊补，同时又可将另一端的已焊补好的心盘取下，装上另一个待焊补的心盘。
参照附图3自动焊接装置自动焊接装置有一个机架25分三层，上、中层上设上、下两支焊枪33，两支焊枪33的工作位置调整装置是相同的，但分设在两层机架层板上。所以仅以上焊枪33的调整装置为例加以说明。
焊枪33是装在枪座上的，枪座是装在微调拖板31上，微调拖板31后端装有薄型气缸29，薄型气缸29与微调拖板31设在进枪拖板32上；而进枪拖板32与微调拖板31都设在焊枪小车30的表面的滑槽内，因此微调拖板31与进枪拖板32可在滑槽内相对移动，又可同时在小车30上前后移动。薄型气缸29可推动微调拖板31作微动，也即是对焊枪33可作位置的微调。进枪拖板32的一端设固定的有螺孔的竖立板37和薄型气缸29的固定座，焊枪小车30的上面装一台定位电机27，定位电机27的前端装一个行程开关28。电机27的轴端装有螺杆，螺杆旋入竖立板37的螺孔中。当定位电机27旋转时进枪拖板32即可前后移动，即是焊枪33可进可退。焊枪小车30是套在小车移动轴38上的，小车移动轴38是固定在机架上的小车移动轴固定板39上的。在小车移动轴固定板39的后端车壁上开一个轴孔，将装在机架上的定位气缸26的活塞杆端固定在轴孔中，于是定位气缸26的活塞杆可推动焊枪小车30进退。焊枪小车30的上面开有一条长槽36，此长槽36供固定有接近开关34的气缸35活塞杆移动时用的，而焊枪小车30的进退距离是由定位气缸26的行程决定的。在进枪拖板32的下部竖立板37上装有接近开关气缸35，接近开关气缸35活塞杆的前端装有一只接近开关34，此接近开关34是给焊枪定位用的。
参照附图4SB5上心盘自动焊补启动按钮SB6下心盘自动焊补启动按钮SB3、SB4自锁控制按钮S1、S3行程开关S2、S4限位开关K 继电器 SQ2、SQ3定位开关SQ1接近开关A 操作按钮PC CPM1A 微电脑单片机YV 电磁换向阀RP 电机控制器 M 电动机L 三相指示灯 CO2HM CO2焊机操作时，合上断路器，开启电源，三相指示灯L1、L2、L3同时亮。在拆装工位上安装心盘，将心盘固定盘的螺母拧紧，用脚踏开关使转台22的锁紧气缸10的销杆松开，旋转转台22，把心盘转到焊补工位后，再用脚踏开关使锁紧气缸10的销杆锁紧转台22。按钮SB5是进行上心盘自动焊补，按钮SB6是进行下心盘焊补，后述中将对下心盘焊补的动作器件名加一个中括号[]，以示区别。按动SB3[SB4]，定位气缸26将焊枪小车30前移，小车30前进时触及行程开关S1[S3]时，S1[S3]闭合，再按动SB5[SB6]，0.5秒钟后PC出口10 06[11 01]输出高电位，继电器K9[K12]吸合，定位气缸26带动定位开关SQ2[SQ3]伸出，2秒钟后PC输出口10 07[11 02]输出高电位，继电器K10[K13]吸合，定位电机控制器S[X]得电，定位电机27转动并将进枪拖板32与定位开关34前移，即SQ2[SQ3]前移。当定位开关34，即SQ2[SQ]检测到心盘后，电机控制器S[X]的继电器K10[K13]释放，定位电机27停止转动，1秒钟后，继电器K9[K10]释放，定位气缸26退回原处。2秒钟后，PC输出口10 00输出高电位，继电器K3吸合，上心盘外圈焊补开始，1秒钟后PC输出口10 01输出高电位，继电器K4吸合，心盘由心盘电机控制器T控制电机21的转速，对心盘外圈焊补速度进行控制。此时由操作者把烟尘排气罩罩住焊补工位，使弧光、烟尘与操作者隔离。心盘焊补一周后，焊补工作再延续2秒钟后停止，PC输出口10 02[10 04]输出高电位，继电器K5[K7]吸合，电磁换向器YV3[YV6]动作，薄型气缸29推动焊枪33进到心盘里圈焊补位置，同时电机控制器T上的继电器K15[K16]吸合，心盘旋转速度由2RP1[4RP1]调整。进枪2秒钟后继电器K3再度吸合，里圈焊补开始，待1秒钟后心盘按里圈速度旋转。里圈旋转一周后停止，2秒钟后继电器K3释放，焊补停止。再过1秒钟后，PC输出口10 02[10 04]输出低电位，PC右侧的继电器K5[K7]释放，定位气缸26推回，然后电机控制器S上的继电器K10、K11[电机控制器X上的K13、K14]同时吸合，定位电机27反转带动进枪拖板32退回，当薄型气缸后壁碰到限位开关28，即S2[S4]时，定位电机27停止旋转，一个心盘自动焊补的工作结束。脚踏自锁开关，使自锁气缸10的销杆下落，旋转转台22，再脚踏自锁开关，使自锁气缸10的销杆上升，插入销座11，将转台22锁定，将焊好的心盘拆下，再装上另一个待焊补的心盘；同时已装好的一个待焊补的心盘已进入焊补工位。
在对直径磨耗较大的心盘进行加厚堆焊时，将心盘磨耗较大的部位对准心盘固定盘里侧边上的加厚片，再上紧螺母。按动PC板左侧的加厚按钮SB9，并在进枪到位后，与PC板相连接的接近开关SQ1检测到心盘固定盘里侧边上的加厚位时，PC输出口10 03[10 05]输出高电位，PC板右侧的继电器K6[K8]吸合，心盘按加厚要求由电机控制器上的3RP1[5RP1]调整电机以加厚低速旋转，使焊层加厚堆积。
参照附图5、附图6、附
图1附图5是上心盘的结构示意图，附图6是下心盘的结构示意图。附
图1的焊机的拆装工位上装的是上心盘40，也可以在拆装工位上装上下心盘41，对下心盘41的焊补应采用焊机机架中层上设置的焊枪33。
权利要求1.心盘自动焊接机由心盘固定装置与焊接装置构成，其特征在于心盘自动焊接机主要由心盘转动装置(1)，自动焊接装置(3)与微电脑PC控制装置(4)构成；心盘转动装置转台(22)的中心位置上设一个变速箱(17)，箱内设一个传动齿轮轴(23)和两个分设的工装旋转轴(24)，工装旋转轴(24)的轴端从变带箱(17)中伸出到转台(22)周边之外，两个工装旋转轴以180°角分别装在转台(22)的前端与后端，在伸出的工装旋转轴(24)端上设螺杆，供配上前、后两个心盘固定盘(13)，用螺母上紧；在变速箱(17)内的工装旋转轴(24)上各装一个从动齿轮(14)，而在主动齿轮轴(23)上装一个主动齿轮(16)，此主动齿轮(16)上加设一个拨叉(15)，拨叉(15)上设手柄(12)，手柄(12)伸出在变速箱(17)的壳盖之外；主动齿轮(16)由拨叉(15)来拨动，使主动齿轮(16)与从动齿轮(14)相啮合；主动齿轮轴(23)从变速箱(17)的一端伸出箱体之外，可在伸出的主动齿轮(23)轴端装上一个从动链轮(18)，通过链条与设在变速箱(17)一侧的无级调速电机(21)轴上的主动链轮(20)相连接；自动焊接装置自动焊接装置有一个机架(25)分三层，上、中层上设上、下两支焊枪(33)，两支焊枪(33)的工作位置的调整装置是相同的，但分设在两层机架层板上；焊枪(33)是装在枪座上的，枪座是装在微调拖板(31)上，微调拖板(31)后端装有薄型气缸(29)，薄型气缸(29)与微调拖板(31)设在进枪拖板(32)上；而进枪拖板(32)与微调拖板(31)都设在焊枪小车(30)的表面的滑槽内；薄型气缸(29)与微调拖板(31)相连接，进枪拖板(32)的一端设固定的有螺孔的竖立板(37)和薄型气缸(29)的固定座，焊枪小车(30)的上面装一台定位电机(27)，定位电机(27)的前端装一个行程开关(28)，定位电机(27)的轴端装有螺杆，螺杆旋入竖立板(37)的螺孔中；焊枪小车(30)是套在小车移动轴(38)上的，小车移动轴(38)是固定在机架上的小车移动轴固定板(39)上的，在小车移动轴固定板(39)的后端车壁上开一个轴孔，将装在机架上的定位气缸(26)的活塞杆端固定在轴孔中；焊枪小车(30)的上面开有一条长槽(36)；在进枪拖板(32)的下部竖立板(37)上装有接近开关气缸(35)，接近开关气缸(35)活塞杆的前端装有一只接近开关(34)。
2.根据权利要求1所述的心盘自动焊接机，其特征在于烟尘排除罩(2)是设在转台(1)的前方，使焊枪正好处于罩内，烟尘排除罩(2)的顶部设排烟管，管出口处设排风扇；烟尘排除罩(2)的上方设视察镜(6)；烟尘排除罩(2)的底部设四个有凹槽的轮子(7)，轮子(7)按装在机架底部的轨道(8)上，烟尘排除罩(2)外设烟尘排除罩移动手柄(9)。
3.根据权利要求1所述的心盘自动焊接机，其特征在于锁定转台(22)的气缸(10)的控制开关是一只脚踏开关，脚踏开关与空压机的送气阀相连接，送气管道与气缸(10)相连接，气缸(10)的活塞杆可顶出并插入转台(22)下周边上的一个销孔座(11)中。
专利摘要心盘自动焊接机由心盘转动装置、烟尘排除罩、自动焊接装置与微电脑控制装置构成。将待焊补的心盘装在转台上由定位销杆锁定,焊接烟尘可排至室外。焊机有上、下两支焊枪,焊枪装在枪座上,枪座装在微调拖板与进枪拖板上,由定位电机与薄型气缸控制,进枪拖板装在小车上,小车由定位气缸控制,焊接机是采用市售的二氧化碳气体保护焊机。焊接过程由微电脑PC来控制的,使心盘焊补的自动化程度高,对心盘偏磨处可自动加厚堆焊。因此焊补的质量得到保证,工效高,劳动强度小、不影响人体健康。
文档编号B23K9/16GK2439346SQ00221898
公开日2001年7月18日 申请日期2000年9月20日 优先权日2000年9月20日
发明者潘家亮, 李志树, 赵国连 申请人:连云港市九洲电控设备有限公司