一种滚筒焊件液压定位及旋转装置

摘 要： 针对焊接滚筒焊件时工人操作不便或定位装置过于复杂昂贵的现状，特别针对自动焊接机的愈为普及，本文设计一种滚筒焊件液压定位及旋转装置，包括动力控制装置和液压定位装置。焊接前动力控制装置可使定位机转盘倾斜一定角度，滚筒通过液压定位装置与定位机转盘轴线同轴心，焊接过程中定位机带动滚筒做倾斜一定角度的回转运动。自动焊接机在滚筒定位完成后开始对其进行焊接，完成滚筒焊缝的焊接。

关键词： 液压定位；自动焊接机；回转运动；滚筒焊件焊接

前言

目前在滚筒焊件焊接过程中使用的定位装置，通常价格比较昂贵，并且由于这类设备往往规格过大会导致操作不便，增大了工人的工作量和安全隐患。而且针对越来越先进的自动焊机技术，笨重的滚筒焊件定位装置也不易于提高工作效率 [ ][ ][ ]。

本文在传统的理论设计基础上，有效的利用现代设计方法进行设计，以提高设计的可靠性，并且基于Solidworks软件建立自动焊接机焊接的三维模型并进行虚拟组装，充分发挥现代设计方法的优越性[ ]。

1.焊接场景整体方案设计

根据需要，在焊接时滚筒一般需倾斜一定角度（一般倾斜450时焊缝质量最好），故焊接前先将定位机转盘倾斜一定角度，滚筒定位完成后通过定位销固定在定位机转盘上，常见的自动焊接机能自动调节焊枪的位置，焊接过程中焊枪固定不动，故在焊接过程中需定位机带动滚筒一直做倾斜一定角度的回转运动。

因采用自动焊接机焊接时焊枪固定不动，通过滚筒的相对旋转实现整个圆周焊缝的焊接时，如果滚筒在安装时相对定位机转盘偏心较大，那么可能发生圆周焊缝部分圆弧段漏焊，所以滚筒在安装时必须保证其和定位机转盘的同轴心度。

2.滚筒与定位机同轴心方案设计

要实现螺旋滚筒与定位机转盘同轴心，必须满足两点要求：第一，定位装置固定在定位机转盘上，并且其几何中心与定位机转盘同轴心；第二，其定位装置必须实现同步向心（离心）运动才能自动找心定位。只有满足以上两点要求才能保证定位时滚筒与定位机转盘同轴心[ ]。

要实现定位装置的几何中心与定位机转盘同轴心并不难，只要采用合适的安装方法就可以实现，难点在于实现其定位装置的同步运动。目前，要实现机构的同步运动有三种方法：通过电控编程实现同步运动；在液压传动系统中利用同步阀可以实现执行机构的同步运动；当然，利用传统的机械方法将输入运动分解成几个同步的输出运动也可以满足要求。电控装置成本高、系统稳定性差，而且难以适用于恶劣的工作环境，而机械方案需要大量人力投入而且精度难以保证，所以优先考虑精度较高的液压传动，即利用同步阀实现执行机构的同步运动[ ][ ]。

3.滚筒焊件液压定位及旋转装置具体结构

方案确定为液压传动：动力源为液压泵，控制机构为同步阀，执行机构为在定位机转盘上均匀排列的若干个液压缸。液压泵提供的高压油通过同步阀的分流分别驱动各液压缸同步伸缩，固定在液压缸头部的滑块推挤滚筒，从而实现滚筒的自动找心定位。

图3-1左图为本装置的主视图，右图是从滚筒轴线角度看的投影视图。标号说明如下：定位转盘（1），定位支撑平台（2），旋转控制装置（3），转轮（4），液压回油管（5），底座（6），液压油箱（7），液压供油管（8），液压泵（9），液压电缆（10），液压电动机（11），旋转电动机（12），旋转电缆（13），弧形槽轨（14），液压进油管（15），转轮定位销（16），液压控制阀（17），定位槽（18），滚筒焊件（19），滚筒定位销（20），液压缸筒（21），液压活塞杆（22）。

滚筒焊件液压定位及旋转装置应包括动力控制装置和液压定位装置。

动力控制装置包括底座、旋转控制装置、旋转电缆、旋转电动机、液压电动机、液压电缆、液压泵、液压供油管、液压油箱、液压进油管、液压回油管；旋转电动机置于底座上，旋转控制装置通过旋转电缆与旋转电动机相连接，液压电动机置于底座上，液压泵通过液压电缆与液压电动机相连接，液压油箱通过液压供油管与液压泵相连接，液压进油管一端与液压泵相连接，另一端与液压控制阀相连接，液压回油管一端与液压油箱相连接，另一端与液压控制阀相连接。

液压定位装置包括弧形槽轨、转轮、转轮定位销、定位支撑平台、定位转盘、定位槽（18）、液压控制阀、滚筒定位销、液压活塞杆、液压缸筒；弧形槽轨置于底座两侧，转轮底面通过转轮定位销置于弧形槽轨上，转轮顶面与定位支撑平台相连接，定位转盘置于定位支撑平台上，定位槽开在定位转盘上，滚筒定位销嵌于定位槽上，液压控制阀内嵌于定位转盘中心，液压活塞杆套于液压缸筒中，液压缸筒与液压控制阀相连接，液压缸筒置于定位转盘上，三个液压缸筒之间夹角为 。

滚轮定位销固定在转轮圆心与底座相贴合处，起支撑转轮旋转，限制运动位置的作用；定位槽开在定位转盘上，定位槽的长度大于滚筒焊件的直径，在定位槽处插入滚筒定位销，滚筒定位销固定夹紧滚筒焊件。

使用时，将滚筒置于定位转盘上，启动液压电动机，液压电动机通过液压供油管带动液压泵工作，使液压油箱中的液压油通过液压进油管流到液压控制阀，液压控制阀控制液压活塞杆从液压缸筒伸出进行调心，3条液压活塞杆同时伸出相等长度，当其中的1条或2条液压活塞杆端部先碰到滚筒内壁时，第3条继续伸出，顶动滚筒，直至滚筒的轴线与定位转盘轴线同轴心。启动旋转电动机，旋转电动机通过旋转电缆控制旋转控制装置，旋转控制装置控制转轮沿弧形槽轨向上转动一定角度，然后带动定位转盘转动，进而带动滚筒转动，达到了使滚筒定位准确并能自动旋转的有益效果，从而大大提高了焊接效率和焊缝质量。

4 结语

本文设计的滚筒焊件液压定位及旋转装置，结构简单，方便使用，成本低廉，易于推广。能够有效提高滚筒焊接作业的操控性，能实现滚筒的准确、快速定位，缩短定位时间，从而减少工人的劳动强度，提高定位精度以保证滚筒的高质量，进而提高滚筒的生产率。