張德三，俞澤田，吳 渠，張宏盛，蔣和峻

(蚌埠凱盛工程技術(shù)有限公司，蚌埠 233010)

玻璃生產(chǎn)線冷端輸送玻璃的輸送輥，通常組成為精拔鋼管、軸頭、膠圈。其中精拔鋼管和軸頭是加工后采用焊接方式連成一體。常規(guī)輸送輥軸頭焊接是采用人工焊接和自動(dòng)焊接機(jī)焊接，生產(chǎn)過程為：人工將裝入軸頭的輸送輥抬到旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)托輪上，通過托輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)輸送輥轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行手工或焊接機(jī)焊接，焊接完一頭后，再焊接另一頭，然后人工卸下輸送輥。人工焊接主要是焊接勞動(dòng)強(qiáng)度大，輔助人員上、下輸送輥成本增加等；自動(dòng)焊接機(jī)焊接僅僅解決了人工焊接問題，但是提高綜合生產(chǎn)效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約制作成本等問題沒有徹底解決。論文提出的設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)輸送輥軸頭焊接全過程自動(dòng)化，提高綜合生產(chǎn)效率，減少勞動(dòng)強(qiáng)度，滿足各種規(guī)格及長度輸送輥的焊接需求。

1 全自動(dòng)輸送輥軸頭焊接機(jī)總體設(shè)計(jì)及目標(biāo)

1.1 全自動(dòng)輸送輥軸頭焊接機(jī)總體設(shè)計(jì)

全自動(dòng)輸送輥軸頭焊接機(jī)(見圖1)主要是由輸送輥上料斗、自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)、焊接平臺(tái)、焊接定位機(jī)構(gòu)及焊槍安裝機(jī)構(gòu)、輸送輥旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、自動(dòng)卸料機(jī)構(gòu)、輸送輥卸料斗、上料導(dǎo)軌和卸料導(dǎo)軌以及自動(dòng)控制系統(tǒng)組成。

1.2 全自動(dòng)輸送輥軸頭焊接機(jī)設(shè)計(jì)目標(biāo)

全自動(dòng)輸送輥軸頭焊接機(jī)設(shè)計(jì)目標(biāo)，就是從裝入軸頭的輸送輥吊裝放置到輸送輥上料斗后，一直到輸送輥從卸料斗中人工吊出前，整個(gè)中間過程全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

2 全自動(dòng)輸送輥軸頭焊接機(jī)設(shè)計(jì)

全自動(dòng)輸送輥軸頭焊接機(jī)結(jié)構(gòu)見圖2。

2.1 輸送輥上料斗及輸送輥?zhàn)詣?dòng)上料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

輸送輥上料斗及輸送輥?zhàn)詣?dòng)上料機(jī)構(gòu)，就是實(shí)現(xiàn)人工將裝入軸頭的輸送輥吊裝到上料斗后，輸送輥?zhàn)詣?dòng)沿上料斗底部斜面滾入兩套上料機(jī)構(gòu)上，兩套上料氣缸同時(shí)抬起推料板，保證每次輸送出一根輸送輥。當(dāng)推料板輸送的輸送輥超出上料斗前端檔桿時(shí)，沿推料板斜面滾入上料導(dǎo)軌，到達(dá)分開放置的兩臺(tái)輸送輥旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的托輪上，等待焊接。

2.1.1 輸送輥上料斗

輸送輥上料斗設(shè)計(jì)為底面成斜面的框架結(jié)構(gòu)，用于存放裝入了軸頭的輸送輥，并且保證輸送輥能夠自動(dòng)沿斜面滾下達(dá)到上料機(jī)構(gòu)；其斜面傾斜角度α>Tan-1μ(μ為鋼輥摩擦系數(shù))，一般選擇為8°以上；前端輸送輥檔桿高度要低于上料氣缸頂出推料板的最高位置。

2.1.2 輸送輥?zhàn)詣?dòng)上料機(jī)構(gòu)

輸送輥?zhàn)詣?dòng)上料機(jī)構(gòu)為兩套，置于上料斗前端，對(duì)稱布置。上料機(jī)構(gòu)由上料氣缸、推料板、上料氣缸擋板、上料氣缸導(dǎo)向機(jī)構(gòu)組成。

上料氣缸按照推力大于輸送輥質(zhì)量計(jì)算設(shè)計(jì)，氣缸行程按照2.5～3.5倍的輸送輥直徑設(shè)計(jì)；上料氣缸導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證氣缸抬起輸送輥升降順暢；上料氣缸擋板是在氣缸升起時(shí)，阻擋輸送輥滾入阻礙氣缸復(fù)位；推料板的寬度B必須按照0.5D

上料導(dǎo)軌安裝在輸送輥檔桿上，用于引導(dǎo)輸送輥?zhàn)詣?dòng)滾入輸送輥旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的托輪上。

2.2 焊接平臺(tái)、輸送輥旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.2.1 焊接平臺(tái)

焊接平臺(tái)是整套設(shè)備的底座，是一種長條形框架結(jié)構(gòu)(見圖1)，上部是安裝平面，分布著安裝孔，用于安裝輸送輥焊接定位機(jī)構(gòu)、輸送輥旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和輸送輥卸料機(jī)構(gòu)；同時(shí)能夠根據(jù)輸送輥長度調(diào)整各機(jī)構(gòu)的安裝位置，滿足不同長度規(guī)格輸送輥焊接要求。

2.2.2 輸送輥旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

輸送輥旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是由主動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和從動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成，安裝在焊接平臺(tái)上居中對(duì)稱分布(見圖2)，兩者之間距離可根據(jù)輸送輥長度調(diào)整確定。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要由兩個(gè)托輪組成，主動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是由旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)兩托輪下方的摩擦輪旋轉(zhuǎn)，摩擦輪再帶動(dòng)兩托輪旋轉(zhuǎn)，托輪帶動(dòng)輸送輥旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)軸頭與鋼管圓周焊接軌跡。

2.3 輸送輥焊接定位機(jī)構(gòu)和焊槍安裝機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

輸送輥焊接定位機(jī)構(gòu)及焊槍安裝機(jī)構(gòu)是該設(shè)計(jì)最關(guān)鍵的部件(見圖3)。焊接定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)兩大功能，一是定位輸送輥兩端位置，保證焊接定位準(zhǔn)確；二是保證輸送輥旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)軸頭、鋼管一周焊接需要。焊槍安裝機(jī)構(gòu)也需要實(shí)現(xiàn)兩項(xiàng)功能，一是安裝固定焊槍，且焊槍安裝高度能夠調(diào)節(jié)，滿足不同直徑的輸送輥中心高度的變化。二是焊槍具備快速起落功能，保證焊接結(jié)束時(shí)不發(fā)生過渡堆焊和粘接現(xiàn)象。

2.3.1 輸送輥焊接定位機(jī)構(gòu)

輸送輥焊接定位機(jī)構(gòu)是由底板、定位氣缸、定位小車、定位組件組成；定位組件由定位座、定位套、軸承及蓋板組成；兩套焊接定位機(jī)構(gòu)分別安裝在焊接平臺(tái)兩端，從輸送輥兩端同時(shí)定位輸送輥，其安裝位置可以根據(jù)輸送輥長度確定。

輸送輥焊接定位是通過定位氣缸推動(dòng)定位小車，帶動(dòng)定位組件的定位套套過軸頭定位在軸頭的端面上，定位焊槍焊接位置；輸送輥旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)定位套一起旋轉(zhuǎn)。定位套上安裝信號(hào)環(huán)，傳輸輸送輥軸頭焊接一周的控制信號(hào)，保證不發(fā)生堆焊現(xiàn)象。定位組件通過升降座安裝在立板上，升降座安裝腰孔用于調(diào)節(jié)定位組件的安裝高度，滿足不同直徑輸送輥中心位置的變化需要。

2.3.2 焊槍安裝機(jī)構(gòu)

焊槍安裝機(jī)構(gòu)由固定套、焊槍座、固定螺母和焊槍起落氣缸、齒輪、齒條組成。固定套通過螺母固定在定位小車的立板上，安裝腰孔是為了調(diào)節(jié)焊槍位置，保證焊接間隙及焊槍焊接角度；焊槍固定在焊槍座上，并通過齒輪、蓋板固定在固定套中；焊槍起落氣缸通過升降齒條帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，保證焊槍座、焊槍一起旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)焊槍快速起落。

2.4 輥卸料機(jī)構(gòu)、輸送輥卸料斗設(shè)計(jì)

輥卸料機(jī)構(gòu)為兩套，安裝在焊接平臺(tái)上居中對(duì)稱布置，同樣可以根據(jù)輸送輥長度規(guī)格不同，調(diào)整安裝位置，保證輸送輥卸料的穩(wěn)定性。卸料機(jī)構(gòu)是由卸料氣缸和卸料板、卸料導(dǎo)軌組成。卸料機(jī)構(gòu)工作原理同上料機(jī)構(gòu)一致，卸料導(dǎo)軌不僅具備引導(dǎo)輸送輥卸料作用，還具有阻擋輸送輥上料時(shí)滾動(dòng)越位的作用。

卸料斗也是底面成斜面的框架結(jié)構(gòu)，用于儲(chǔ)存焊接完成的輸送輥。

2.5 自動(dòng)控制系統(tǒng)

全自動(dòng)輸送輥軸頭焊接機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)是由可編程邏輯控制器(PLC)、各信號(hào)單元、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器等電器元件組成，用于控制各機(jī)械動(dòng)作的連續(xù)性和有序性，實(shí)現(xiàn)輸送輥上料、定位、旋轉(zhuǎn)、焊接、卸料全過程自動(dòng)化。

3 結(jié) 語

玻璃生產(chǎn)線輸送輥軸頭自動(dòng)焊接機(jī)完全實(shí)現(xiàn)輸送輥軸頭焊接全過程自動(dòng)化。采用兩端軸頭同時(shí)焊接設(shè)計(jì)最大程度提高生產(chǎn)效率；全過程自動(dòng)化減少操作人員，降低生產(chǎn)成本；全自動(dòng)焊接作業(yè)，實(shí)現(xiàn)操作工人脫離弧光、焊接煙塵污染的工作環(huán)境，有效保證員工的職業(yè)健康。