一种高精度夹紧升降的管加工压辊式焊接变位机
本发明涉及管件焊接设备，具体是涉及一种高精度夹紧升降的管加工压辊式焊接变位机。
背景技术：
1、现有的压辊式焊接变位机在夹紧钢管工件时，通常采用电机和丝杆的组合结构，这种传统结构存在诸多不足之处。首先，由于夹紧机构依赖于传统电机和丝杆的机械传动，导致在实际操作中夹紧精度不高。此外，传统夹紧机构调节不够灵活，难以适应不同直径的钢管工件，尤其在处理形状复杂钢管工件时，往往需要额外的夹具调整和人工干预，影响了生产效率。现有设备在稳定性和安全性方面也存在一定的隐患，过载情况下容易导致设备损坏，影响正常生产运行。
技术实现思路
1、发明目的：针对以上问题，本发明提供一种显著提高夹紧精度、灵活性和稳定性的高精度夹紧升降的管加工压辊式焊接变位机。
2、技术方案：为解决上述问题，本发明采用一种高精度夹紧升降的管加工压辊式焊接变位机，包括用于支撑管件的底架、固定设置于底架一侧的伺服电机驱动系统、竖直延伸的丝杆、与丝杆连接的夹紧臂、液压辅助系统和滚轮，所述伺服电机驱动系统驱动丝杆转动，从而带动夹紧臂沿丝杆上下移动，所述滚轮通过液压辅助系统与夹紧臂连接，所述液压辅助系统包括液压缸和压力传感器，所述滚轮用于将管件夹紧在底架上，所述压力传感器用于实时监测液压缸的液压，所述液压缸根据压力传感器的数据调节滚轮对管件的夹紧力。
3、进一步的，所述液压辅助系统还包括液压控制阀，所述液压控制阀根据压力传感器的数据控制液压缸的液压，从而调节滚轮对管件的夹紧力。
4、进一步的，还包括伺服控制系统，所述伺服控制系统包括伺服控制器，所述伺服控制器用于根据压力传感器的数据控制液压控制阀。
5、进一步的，所述伺服控制系统还包括编码器，所述编码器用于提供夹紧臂实时位置反馈信号，所述伺服控制器还用于根据编码器的反馈信号控制伺服电机驱动系统。
6、进一步的，所述伺服电机驱动系统包括伺服电机、蜗轮蜗杆系统，所述蜗轮蜗杆系统包括与伺服电机的输出轴连接的蜗杆和与蜗杆啮合的蜗轮，所述丝杆与蜗轮的转轴固定连接，伺服电机驱动蜗杆转动，蜗杆带动蜗轮转动，从而带动丝杆转动。
7、进一步的，所述滚轮可更换，滚轮表面采用高摩擦材料设置花纹。
8、进一步的，还包括电子过载保护装置，所述电子过载保护装置用于根据压力传感器的实时监测数据判断夹紧臂的夹紧力是否过载，并在夹紧力过载时向伺服控制器发送过载保护控制信号。
9、进一步的，还包括过载报警装置，所述过载报警装置与电子过载保护装置连接，所述过载报警装置用于在电子过载保护装置判断夹紧臂的夹紧力过载时，发出警报。
10、进一步的，还包括机械限位装置，所述机械限位装置设置于丝杆上端部，用于限制夹紧臂的运动范围。
11、进一步的，所述底架与管件的接触面为下凹的弧形，且底架靠近伺服电机输出端的一侧设置导向杆，所述夹紧臂套设于导向杆上，并沿导向杆移动。
12、有益效果：本发明相对于现有技术，其显著优点是液压辅助系统利用液压油提供强大的夹紧力。液压缸与伺服电机驱动系统联动，根据钢管工件的实际情况自动调节夹紧力，适应不同尺寸钢管工件的需求。压力传感器实时监测液压系统的工作压力，实现精确的夹紧力控制。液压辅助系统的设计确保了在各种工作条件下，夹紧臂都能提供稳定和充足的夹紧力，满足不同尺寸工件的夹紧需求。并在保证设备安全性的同时，提升焊接质量和生产效率。
13、伺服电机驱动系统通过高精度伺服电机实现精确的升降调节，伺服控制系统提供实时位置反馈，确保夹紧位置的精确控制。液压辅助系统通过液压缸提供额外夹紧力量，并利用压力传感器实现夹紧力的精确控制。蜗轮蜗杆传动系统提供了高效的动力传动，使得夹紧臂在升降过程中更加稳定。改进型夹紧臂设计为多功能结构，提升焊接质量和精度。
14、伺服电机驱动系统采用高精度伺服电机和伺服驱动器，伺服电机能够提供精确、快速的升降控制，确保夹紧臂的位置调整精确无误。伺服驱动器根据伺服控制系统的指令，调整电机的电流和电压，以实现对夹紧臂的精确控制。该系统具有高精度、快速响应的特点，能够根据钢管工件的尺寸和重量进行精确的升降调节，确保夹紧过程的稳定性和一致性。
15、伺服控制系统包括控制器和编码器。控制器接收操作界面的指令，并通过编码器实时监测夹紧臂的位置，进行闭环控制。编码器将夹紧臂的实时位置信号反馈给控制器，控制器根据反馈数据对伺服电机进行调节，确保夹紧臂在设定位置上保持稳定。该闭环控制系统提高了夹紧机构的控制精度和响应速度。
16、蜗轮蜗杆传动系统包括蜗杆和涡轮，蜗杆安装在伺服电机的输出轴上，蜗轮与蜗杆配合使用，安装在夹紧臂的升降用的丝杆上。通过伺服电机的转动驱动蜗杆的旋转。蜗杆的旋转带动蜗轮以及丝杆旋转，丝杆旋转带动升降支架升降，实现夹紧臂的升降运动。蜗轮蜗杆传动的高传动比使夹紧臂升降过程中具有较高精度。当夹紧臂上升到指定位置时，蜗轮蜗杆反向自锁，夹紧臂固定不动，以便于实现稳定的焊接工作。改进型夹紧臂设计为多功能结构，能够配备不同类型的滚轮。滚轮的表面采用高摩擦材料，以增强夹紧效果和稳定性。改进型夹紧臂的设计提高了焊接变位机的适应性和灵活性，能够快速调整以适应不同尺寸钢管工件，提升了生产效率。
17、智能过载保护系统结合电子过载保护装置和机械限位装置，提供多重安全保障。电子过载保护装置实时监测夹紧力量，通过压力传感器，检测到异常时立即发出警报，并自动停止系统运作，防止因过载造成设备损坏。机械限位装置提供物理保护，限制夹紧臂的移动范围，防止其超出设计极限。智能过载保护系统提高了设备的安全性和可靠性，保障了设备的正常运行和使用寿命。
技术特征：
1.一种高精度夹紧升降的管加工压辊式焊接变位机，其特征在于，包括用于支撑管件的底架(1)、固定设置于底架(1)一侧的伺服电机驱动系统(2)、竖直延伸的丝杆(7)、与丝杆(7)连接的夹紧臂(6)、液压辅助系统(13)和滚轮(10)，所述伺服电机驱动系统(2)驱动丝杆(7)转动，从而带动夹紧臂(6)沿丝杆(7)上下移动，所述滚轮(10)通过液压辅助系统(13)与夹紧臂(6)连接，所述液压辅助系统(13)包括液压缸(12)和压力传感器(15)，所述滚轮(10)用于将管件夹紧在底架(1)上，所述压力传感器用于实时监测液压缸的液压，所述液压缸(12)根据压力传感器的数据调节滚轮对管件的夹紧力。
2.根据权利要求1所述的管加工压辊式焊接变位机，其特征在于，所述液压辅助系统还包括液压控制阀(14)，所述液压控制阀(14)根据压力传感器的数据控制液压缸(12)的液压，从而调节滚轮对管件的夹紧力。
3.根据权利要求2所述的管加工压辊式焊接变位机，其特征在于，还包括伺服控制系统，所述伺服控制系统包括伺服控制器(17)，所述伺服控制器用于根据压力传感器的数据控制液压控制阀(14)。
4.根据权利要求3所述的管加工压辊式焊接变位机，其特征在于，所述伺服控制系统还包括编码器(18)，所述编码器(18)用于提供夹紧臂(6)实时位置反馈信号，所述伺服控制器还用于根据编码器(18)的反馈信号控制伺服电机驱动系统(2)。
5.根据权利要求4所述的管加工压辊式焊接变位机，其特征在于，所述伺服电机驱动系统(2)包括伺服电机(19)、蜗轮蜗杆系统(3)，所述蜗轮蜗杆系统包括与伺服电机(19)的输出轴连接的蜗杆(25)和与蜗杆啮合的蜗轮(4)，所述丝杆(7)与蜗轮(4)的转轴固定连接，伺服电机(19)驱动蜗杆转动，蜗杆带动蜗轮转动，从而带动丝杆转动。
6.根据权利要求5所述的管加工压辊式焊接变位机，其特征在于，所述滚轮(10)可更换，滚轮(10)表面采用高摩擦材料设置花纹。
7.根据权利要求4所述的管加工压辊式焊接变位机，其特征在于，还包括电子过载保护装置(20)，所述电子过载保护装置用于根据压力传感器的实时监测数据判断夹紧臂(6)的夹紧力是否过载，并在夹紧力过载时向伺服控制器发送过载保护控制信号。
8.根据权利要求7所述的管加工压辊式焊接变位机，其特征在于，还包括过载报警装置，所述过载报警装置与电子过载保护装置(20)连接，所述过载报警装置用于在电子过载保护装置(20)判断夹紧臂(6)的夹紧力过载时，发出警报。
9.根据权利要求1所述的管加工压辊式焊接变位机，其特征在于，还包括机械限位装置(21)，所述机械限位装置(21)设置于丝杆(7)上端部，用于限制夹紧臂(6)的运动范围。
10.根据权利要求5所述的管加工压辊式焊接变位机，其特征在于，所述底架(1)与管件的接触面为下凹的弧形，且底架(1)靠近伺服电机输出端的一侧设置导向杆，所述夹紧臂(6)套设于导向杆上，并沿导向杆移动。
技术总结
本发明公开了一种高精度夹紧升降的管加工压辊式焊接变位机，包括用于支撑管件的底架、固定设置于底架一侧的伺服电机驱动系统、竖直延伸的丝杆、与丝杆连接的夹紧臂、液压辅助系统和滚轮，所述伺服电机驱动系统驱动丝杆转动，从而带动夹紧臂沿丝杆上下移动，所述滚轮通过液压辅助系统与夹紧臂连接，所述液压辅助系统包括液压缸和压力传感器，所述滚轮用于将管件夹紧在底架上，所述压力传感器用于实时监测液压缸的液压，所述液压缸根据压力传感器的数据调节滚轮对管件的夹紧力。液压辅助系统利用液压油提供强大的夹紧力，根据钢管工件的实际情况自动调节夹紧力，适应不同尺寸钢管工件的需求。
技术研发人员：刘金锋,梅术龙,周宏根,谢阳,王学敏,沈阳,邹定付,陈林勇,陈宇
受保护的技术使用者：江苏科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5