管胎焊接專機的設計*

□ 萬永華 □ 王 翔

1.河南中煙工業有限責任公司漯河卷煙廠 河南漯河 462000

2.漯河雙匯肉業有限公司機械加工廠 河南漯河 462000

1 設計背景

目前，液壓系統中的膠管一般使用擠出機擠出成型，膠管的內芯分為軟芯和硬芯兩種。硬芯一般采用冷拔無縫鋼管，也稱管胎。管胎外徑為16～102 mm，長度為18～30 m，由同一外徑、長度為6 m左右的鋼管焊接而成。鋼管焊接時，將管胎接頭放置在鋼管內孔后再進行兩根鋼管之間焊接，加工方式為先焊接上半部，再將管胎旋轉180°后焊接下半部。焊接完成后進行打磨處理，保證焊縫直徑不大于管胎直徑。由于焊接需要兩人配合，因此效率較低。管胎采用自動焊接技術是降低勞動強度、提高效率、保證質量的有效手段［1］，筆者根據生產實際需要，設計了一臺管胎焊接專機。

2 工作過程

管胎焊接專機如圖1所示，筆者以直徑25 mm的管胎焊接為例，說明其工作過程。

（1）由前牽引機將第一根管胎通過四爪卡盤輸送至管胎配型法蘭及導向套的內孔中，并銜接后牽引機由其繼續輸送。 當管胎末端輸送至與焊槍同一鉛垂線左右20 mm位置時，后牽引機停止輸送，操作者將管胎接頭裝入管胎孔中。

（2）由前牽引機將第二根管胎輸送通過四爪卡盤，此時牽引機驅動電機變頻減速，使管胎慢速運行，且輸送速度為1～1.5 m/min。使第二根管胎端部內孔套入管胎接頭，完成后調整四爪卡盤管胎接頭處的中心位置，使管胎處于水平軸線。

（3）調整焊槍固定裝置，確保焊槍與管胎之間的距離合適。焊槍固定裝置固定在旋轉盤上，焊接管胎時，啟動擺線針輪行星減速機，焊槍圍繞管胎中心軸線旋轉，同時焊接管胎。若旋轉盤出現焊槍電纜線纏繞，則需要操作者手動將焊槍電纜線擺放正確。

（4）焊接完成后需要進行打磨處理。后牽引機右側有1.1 m空間，焊接完成后將管胎輸送至這一空間進行打磨。打磨完成后，開始第三根管胎的焊接工作，依次進行重復操作。

前后牽引機驅動電機由變頻器調速，管胎夾緊方式為氣缸向上頂起夾緊，擺線針輪行星減速機的速比為289，輸出轉速為5 r/min［2］。旋轉盤通過 25齒主動鏈輪與63齒從動鏈輪減速，最大轉速為 2 r/min［3］。

▲圖1 管胎焊接專機

當需要焊接其它規格的管胎時，為便于管胎接頭對中，可以更換管胎配型法蘭及導向套。76 mm、89 mm及102 mm的管胎由于剛性較大，不需要使用管胎配型法蘭及導向套。

3 電路設計

為了使焊接速度可控，管胎焊接專機旋轉盤采用變頻器調節電機轉速［4］。焊接完一周后，焊槍送絲管及電纜線容易纏繞，因此需要電機具有自動反轉功能。為此，采用行程開關實現電機的正反轉控制。

圖2所示為控制電機正反轉的行程開關安裝圖。行程開關安裝板固定在管胎焊接專機的框架上，兩個行程撞塊分別布置在旋轉盤的正反面，與焊槍同步旋轉。限位行程開關SQ3、正轉行程開關SQ1和反轉行程開關SQ2分別布置在行程開關安裝板的正反面。當旋轉盤正轉，行程撞塊壓動SQ1時，發出信號，電機反轉。反轉一周后，行程撞塊壓動SQ2，電機換向。SQ3用于SQ1和SQ2失效時使電機停止轉動，以免拉斷電纜線。

變頻器控制電機正反轉電氣原理圖如圖3所示。圖3中QS為電源總開關，SB1、SB2分別為電機正反轉控制按鈕，KM1、KM2分別為電機正反轉控制接觸器，SB3為電機停止按鈕，SQ3為限位行程開關，FU1、FU2分別為電機與控制電路過載熔斷器，FR為電機熱繼電保護器。RB1、RC1為變頻器內置輸出常閉觸點。通過調節滑動觸點AVI，可以得到頻率給定信號［5-7］。

當開始進行焊接時，合上QS，使控制電路和變頻器均處于得電狀態。按下SB1，KM1線圈得電動作，與變頻器FWD相連的KM1常開觸點閉合，變頻器內置轉換電路工作，使電機開始正轉。當電機帶動旋轉盤及行程撞塊壓動SQ1時，與KM1線圈串聯的SQ1常閉觸點斷開，KM1線圈失電，與變頻器FWD相連的KM1常開觸點斷開，電機停止正轉。此時，與KM2線圈串聯的SQ1常開觸點閉合，KM2線圈得電，與變頻器REV相連的KM2常開觸點閉合，變頻器內置轉換電路工作，電機開始反轉。當反轉一周后，行程撞塊壓下SQ2，電機停止反轉。如果需要停機，可按下SB3，KM1和KM2線圈均處于失電狀態，電機停轉。

▲圖2 行程開關安裝圖

4 參數及調整

管胎焊接專機選用二氧化碳氣體保護焊機，其具體參數為：供電電源380 V、50 Hz，額定輸入容量31.9 kVA，空載電壓 66 V，焊接電流 60～500 A，工作電壓17～35 V，額定負載持續率60%。送絲機的送絲速度與焊接速度相同［8］。焊槍控制開關安裝在按鈕盒上，設有啟動、停止、急停等多種按鈕。

旋轉盤安裝焊槍固定裝置后，需要進行靜平衡校正工作，設置合適配重，可以使旋轉盤平穩工作。考慮到最大規格管胎材料為102 mm鋼管，選用了外徑為400 mm、內孔為 125 mm 的四爪卡盤［9］。

5 結束語

筆者設計了管胎焊接專機，這一焊接專機的內部結構包括輸送管胎的前牽引機和后牽引機、焊槍固定裝置、旋轉盤等。需要焊接的管胎由前牽引機和后牽引機接力牽引輸送 至焊槍處，通過裝有焊槍固定裝置的旋轉盤使焊槍 自動旋轉，一人即可獨立操作，焊接時間縮短為原焊接時間的一半，從而節約了人力成本，減少了勞動時間，提高了效率，并提升了操作的自動化程度［10］。

這一管胎焊接專機目前已經完成試制，并獲得一項國家發明專利［11］。

▲圖3 變頻器控制電機正反轉電氣原理圖