CN102059434A - 一种相贯线环缝焊接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明一种相贯线环缝焊接装置，涉及一种圆管环缝焊接装置，更具体讲是一种圆管与圆管相贯线环缝自动焊接机，其焊缝跟踪技术要求相当高，属于焊接设备技术领域。本发明一种相贯线环缝焊接装置，主要由底座、尾座调节装置、动力驱动装置、工件夹紧装置、工件定位装置、凸轮机构、焊枪调节装置、弧光防护屏等组成。与现有技术相比，本发明突出的实质性特点和显著的进步是：省去了点定工序，直接将定位与自动焊接合并到同一工位完成，简化了焊接工艺、提高了效率，并省去了点焊夹具，保证了焊接件的精度及焊缝跟踪精度。

Description

一种相贯线环缝焊接装置
技术领域
本发明一种相贯线环缝焊接装置，涉及一种圆管环缝焊接装置，更具体讲是一种圆管与圆管相贯线环缝自动焊接机，其焊缝跟踪技术要求相当高，属于焊接设备技术领域。
背景技术
目前，在工业制造领域，圆管的自动焊接，通常采用组立、点焊的方式，先将“三通管”与“连接管”点焊到一起，然后进行焊接。这种焊接方式，虽然装卸工件比较容易，但工序复杂，人工费用高。
对于管道相贯线的焊接，通常使用机器人或数控***完成焊接过程中焊枪姿态和位置的调节，虽然焊接质量较好，但造价昂贵。
市场上比较常见的热交换***用的“五通管”，一般由“连接管”和“三通管”组焊而成，是典型的相贯线双环缝焊接管道，该工件系列品种多、焊接变形小、尺寸精度高，在实施焊接时，通常需要操作人员在一定空间范围内对焊枪、夹具、机床尾座进行调整，以满足工件的焊接要求。就其中的机床尾座而言，有燕尾滑座型、双导柱滑座型等，其结构虽坚固耐用，但也偏于复杂，成本较高。
发明内容
本发明的目的是要克服现有技术存在的不足，提供一种相贯线环缝焊接装置，实现工件定位与自动焊接同步进行，从而简化焊接工序，精简焊机结构，降低生产成本。
为达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明一种相贯线环缝焊接装置，特点是：本发明主要由底座、尾座调节装置、动力驱动装置、工件夹紧装置、工件定位装置、凸轮机构、焊枪调节装置、弧光防护屏等组成。
作为本发明的一种优选方案，所述工件定位装置由微调螺钉、垫板、调整架组成，其特征在于：左右两端调整架上的垫板托起工件，用于限制两端的“三通管”分别绕水平轴转动；调整架与尾座上的主轴回转中心高度可以调节；垫板上装有的微调螺钉，可以对工件进行精确调节。
作为本发明的又一种优选方案，所述工件夹紧装置由夹紧块、法兰、连杆、滑套、心轴、万向节、气缸、轴承、主轴、V型块等组成。其特征在于：滑套中主要装有轴承和心轴，用于分离气缸与主轴一同旋转；滑套在主轴内滑动，滑套的一端与气缸相连，另一端用连杆输出，用于驱动夹紧块压紧或松开工件。
作为本发明的再一种优选方案，所述凸轮机构由机架、从动件、槽凸轮、线形滑轨、焊枪安装板组成。其特征在于：槽凸轮是根据相贯线在焊接平面的投影曲线制作的，当槽凸轮工作时，从动件始终与其接触以带动焊枪安装板联动；安装板连接焊枪，以促使焊枪对焊接位置进行近似补偿。
作为本发明的一种优选方案，所述焊枪调节装置由可调同步带轮、固定同步带轮、原动力输入同步带、焊枪、张紧同步带轮、可调同步带组成。其特征在于：当工件尺寸较大时，可调同步带轮和右焊枪向左移动，张紧同步带轮向上移动，反之，则向右、向下移动，从而实现同步带动的张紧。
作为本发明的进一步优选方案，所述尾座调节装置主要由尾座滑轨、尾座、蜗杆减速器、可移螺母和滚珠丝杠组成。其特征在于：可移螺母安装在滚珠丝杠上并与尾座相连；当蜗杆减速器工作时，蜗杆减速器驱动滚珠丝杠旋转，从而带动尾座沿尾座滑轨横向移动，实现精确调节两端尾座间距离的功能。
作为本发明的更进一步的优选方案，所述动力驱动装置主要由步进电机、减速器、滚子传动链、锥齿轮箱、同步带组成。其特征在于：工件的旋转与焊枪相贯线轨迹的跟踪，其驱动力均采用同一步进电机驱动。其中，步进电机与减速器相连，链轮主轴一端与减速器相连，另一端部装有锥齿轮。其特征在于：当步进电机开始工作时，减速器变速带动链轮主轴转动，此时，动力分成两路：一路带动滚子传动链输入并驱动两端床头箱中的主轴旋转，从而实现工件的旋转；另一路则是链轮主轴端部的锥齿轮改变动力的传动方向，驱动同步带带动凸轮机构工作，即实现焊枪的相贯线轨迹的跟踪。
与现有技术相比，本发明突出的实质性特点和显著的进步是：
根据“两点一线”原理，采用了可调整的工件定位装置，省去了点定工序，直接将定位与自动焊接合并到同一工位完成，简化了焊接工艺、提高了效率，并省去了点焊夹具。
在工件夹紧装置内，当与工件一同旋转的夹紧装置与尾座主轴一起旋转时，采用滑套的形式，将提供动力的气缸与上述旋转相分离，从而确保了气缸使用的安全性和耐用性；同时，工件夹紧装置采用了V型面精确定位，保证了焊接件的精度。
采用“形锁合”方式的凸轮机构，根据焊接轨迹的变化对焊接位置进行补偿，从而实现低成本的管道相贯线的自动化焊接与焊接轨迹的自动跟踪，提高焊缝跟踪精度。
采用旋转工件的方式进行焊接。通过采用同一步进电机驱动和滑套分离旋转运动的方式，同时，采用锥齿轮改变动力传递方向，步进电机减速驱动主轴，使工件旋转；步进电机减速经过锥齿轮并带动凸轮机构，经过锥齿轮的导向，将回转运动转换为往复的直线运动。
采用同步带和三个同步齿轮调整距离，可以带动焊枪在主轴方向进行大范围的调整，从而适应不同规格、不同尺寸工件的焊接。设备通用性增强。
在尾座调节装置中，采用蜗杆蜗轮减速器、线性滑轨、滚珠丝杠机构，可实现精确调整工件装、夹距离。保证工件各项技术指标均符合技术要求。
附图说明
图1为本发明一种相贯线环缝焊接装置整机装配轴测图
图2为本发明一种相贯线环缝焊接装置整机装配后视图
图3为本发明一种相贯线环缝焊接装置之工件定位装置
图4为本发明一种相贯线环缝焊接装置之工件夹紧装置
图5为本发明一种相贯线环缝焊接装置之凸轮机构
图6为本发明一种相贯线环缝焊接装置之焊枪调节位移图
图7为本发明一种相贯线环缝焊接装置之尾座调节装置
具体实施方式
以下结合附图和实施方式，来进一步说明本发明，但本发明不局限于这些实施方式，任何在本发明基本精神上的改进或替代，仍属于本发明权利要求书中所要求保护的范围。
在本实施例中，请参阅图示1和图示2所示，本发明一种相贯线环缝焊接装置的结构部件主要包括有：底座(1)、蜗杆减速器安装座(2)、蜗轮蜗杆减速器(3)、滚珠丝杠(4)、尾座(5)、横梁支架(6)、横梁(7)、送丝机(8)、焊枪调节装置(9)、线性滑轨(10)、凸轮机构(11)、弧光防护屏(12)、工件夹紧、定位装置(13)、同步带(14)、调整架(15)、防护屏滑轨(16)、工件(17)、尾座滑轨(18)、步进电机(37)、减速器(38)、滚子传动链(39)、锥齿轮箱(40)、原动力输入同步带(41)。
在本实施例中，请参阅图示3和图示4所示，图3为本发明一种相贯线环缝焊接装置之工件定位装置，主要由微调螺钉(19)、垫板(20)、调整架(15)组成。其特征在于左右两端调整架(15)固定在尾座(5)上，与尾座(5)上的主轴(30)回转中心的高度可以调节；垫板(20)位于调整架(15)之上，垫板(20)上装有微调螺钉(19)。将工件(17)置于垫板(20)之上，工件(17)由一根“连接管”和两件“三通管”构成，根据“两点一线”原理，左右调整架(15)上的垫板(20)托起工件(17)，可以限制两端的“三通管”分别绕其X轴转动。同时，可以通过微调螺钉(19)对工件(17)的精度进行精确调节。省去了点定工序，直接将定位与自动焊接合并到同一工位完成，简化了焊接工艺，提高了效率。
在本实施例中，请参与图示3和图示4所示，图4为本发明一种相贯线环缝焊接装置之工件夹紧装置，主要由夹紧块(22)、法兰(23)、连杆(24)、滑套(25)、心轴(26)、万向节(27)、气缸(28)、轴承(29)、主轴(30)、V型块(31)组成。其特征在于：滑套(25)中主要装有轴承(29)和心轴(26)，用于分离气缸(28)与主轴(30)一同旋转；滑套(25)在主轴(30)内滑动，滑套(25)的一端通过万向节(27)与气缸(28)相连，滑套(25)的另一端通过连杆(24)输出，从而驱动夹紧块(22)夹紧或松开工件。焊接时，两端尾座(5)上的主轴(30)与工件(17)一同旋转的工件夹紧装置同步旋转，从而实现相贯线双环缝焊接。其中，在进行同步旋转时，更主要的一个特征是：采用滑套(25)的形式，当主轴(30)旋转时，滑套(25)随主轴(30)旋转，而轴承(29)与心轴(26)则分离旋转运动，从而将提供动力的气缸(28)避免与工件夹紧装置、工件及主轴一同旋转。另一主要特征是：采用气动连杆机构对工件两侧即“三通管”进行夹紧，利用V型块(31)精确定位，可以防止工件在垫板(20)上滑动，从而确保了焊接件的精度。
在本实施例中，请参阅图2所示，图2为本发明一种相贯线环缝焊接装置整机装配后视图，在底座(1)的后侧，装有动力驱动装置，主要由步进电机(37)、减速器(38)、滚子传动链(39)、锥齿轮箱(40)、原动力输入同步带(41)组成。其特征在于：工件的旋转与焊枪相贯线轨迹的跟踪，其驱动力均采用步进电机(37)驱动，其中，减速器(38)的一端与步进电机(37)连接，一端通过链轮主轴与滚子传动链(39)连接，链轮主轴的另一端部装有锥齿轮(锥齿轮在锥齿轮箱(40)中)，锥齿轮箱(40)的一端连接原动力输入同步带(41)。当步进电机(37)开始工作时，通过减速器(38)带动链轮主轴转动，此时，动力分成两路：一路带动滚子传动链(39)输入并驱动两端床头箱中的主轴(30)旋转，从而实现工件的旋转；一路则是链轮主轴端部的锥齿轮箱(40)中的锥齿轮改变动力的传动方向，驱动同步带带动凸轮机构工作，即实现焊枪的相贯线轨迹的跟踪。
在本实施例中，请参阅图示5所示，图5为本发明一种相贯线环缝焊接装置之凸轮机构，主要由机架(32)、从动件(33)、槽凸轮(34)、线性滑轨(10)、焊枪安装板(36)组成。其特征在于：槽凸轮(34)是根据相贯线在焊接平面的投影曲线制作的，当槽凸轮(34)工作时，从动件(33)始终与其接触以带动焊枪安装板(36)联动；线性滑轨(10)连接焊枪(35)，以促使焊枪(35)对焊接位置进行近似补偿。
在本实施例中，请参阅图示6所示，图6为焊枪调节位移图，主要由：可调同步带轮(42)、固定同步带轮(43)、原动力输入同步带(41)、焊枪(35)、张紧同步带轮(44)、可调同步带(45)组成。其特征在于：可调同步带轮(42)和张紧同步带轮(44)可根据工件尺寸大小进行位移，当工件尺寸较大时，可调同步带轮(42)和右端的焊枪(35)向左移动，张紧同步带轮(44)向上移动；当工件尺寸较小时，可调同步带轮(42)和右端的焊枪(35)向右移动，张紧同步带轮(45)向下移动。从而实现同步带动的张紧。
在本实施例中，请参阅图示7所示，图7为本发明一种相贯线环缝焊接装置之尾座调节装置，主要由尾座滑轨(18)、尾座(5)、蜗轮蜗杆减速器(3)、可移螺母(50)和滚珠丝杠(4)组成。其特征在于：可移螺母(50)安装在滚珠丝杠(4)上，并与尾座(5)相连。当蜗轮蜗杆减速器(3)工作时，蜗轮蜗杆减速器(3)驱动滚珠丝杠(4)旋转，从而带动尾座(5)沿着尾座滑轨(18)横向移动，实现精确调节两端尾座(5)距离，以达到工件尺寸精度要求。

Claims (7)

1.一种相贯线环缝焊接装置，涉及一种圆管环缝焊接装置，更具体讲是一种圆管与圆管相贯线环缝自动焊接机，其焊缝跟踪技术要求相当高，属于焊接设备技术领域。其特征在于：一种相贯线环缝焊接装置的结构部件主要包括有：底座(1)、蜗杆减速器安装座(2)、蜗轮蜗杆减速器(3)、滚珠丝杠(4)、尾座(5)、横梁支架(6)、横梁(7)、送丝机(8)、焊枪调节装置(9)、线性滑轨(10)、凸轮机构(11)、弧光防护屏(12)、工件夹紧、定位装置(13)、同步带(14)、调整架(15)、防护屏滑轨(16)、工件(17)、尾座滑轨(18)、步进电机(37)、减速器(38)、滚子传动链(39)、锥齿轮箱(40)、原动力输入同步带(41)。其特征主要在于：蜗杆减速器安装座(2)、蜗轮蜗杆减速器(3)、滚珠丝杠(4)、尾座(5)、尾座滑轨(18)是构成本发明一种相贯线环缝焊接装置之尾座调节装置的主要部件；步进电机(37)、减速器(38)、滚子传动链(39)、锥齿轮箱(40)、原动力输入同步带(41)是构成本发明一种相贯线环缝焊接装置之动力驱动装置的主要部件。其中，尾座调节装置、动力驱动装置、工件夹紧装置、工件定位装置、凸轮机构、焊枪调节装置是本发明一种相贯线环缝焊接装置的核心部件。
2.如权利要求1所述的一种相贯线环缝焊接装置，其工件定位装置主要由微调螺钉(19)、垫板(20)、调整架(15)组成。其特征在于左右两端调整架(15)固定在尾座(5)上，与尾座(5)上的主轴(30)回转中心的高度可以调节；垫板(20)位于调整架(15)之上，垫板(20)上装有微调螺钉(19)。将工件(17)置于垫板(20)之上，工件(17)由一根“连接管”和两件“三通管”构成，根据“两点一线”原理，左右调整架(15)上的垫板(20)托起工件(17)，可以限制两端的“三通管”分别绕其X轴转动。同时，可以通过微调螺钉(19)对工件(17)的精度进行精确调节。
3.如权利要求1所述的一种相贯线环缝焊接装置，其工件夹紧装置主要由夹紧块(22)、法兰(23)、连杆(24)、滑套(25)、心轴(26)、万向节(27)、气缸(28)、轴承(29)、主轴(30)、V型块(31)组成。其特征在于：滑套(25)中主要装有轴承(29)和心轴(26)，用于分离气缸(28)与主轴(30)一同旋转；滑套(25)在主轴(30)内滑动，滑套(25)的一端通过万向节(27)与气缸(28)相连，滑套(25)的另一端通过连杆(24)输出，从而驱动夹紧块(22)夹紧或松开工件。焊接时，两端尾座(5)上的主轴(30)与工件(17)一同旋转的工件夹紧装置同步旋转，从而实现相贯线双环缝焊接。其中，在进行同步旋转时，更主要的一个特征是：采用滑套(25)的形式，当主轴(30)旋转时，滑套(25)随主轴(30)旋转，而轴承(29)与心轴(26)则分离旋转运动，从而将提供动力的气缸(28)避免与工件夹紧装置、工件及主轴一同旋转。另一主要特征是：采用气动连杆机构对工件两侧即“三通管”进行夹紧，利用V型块(31)精确定位，可以防止工件在垫板(20)上滑动，从而确保了焊接件的精度。
4.如权利要求1所述的一种相贯线环缝焊接装置，其动力驱动装置主要由步进电机(37)、减速器(38)、滚子传动链(39)、锥齿轮箱(40)、原动力输入同步带(41)组成。其特征在于：工件的旋转与焊枪相贯线轨迹的跟踪，其驱动力均采用步进电机(37)驱动，其中，减速器(38)的一端与步进电机(37)连接，一端通过链轮主轴与滚子传动链(39)连接，链轮主轴的另一端部装有锥齿轮(锥齿轮在锥齿轮箱(40)中)，锥齿轮箱(40)的一端连接原动力输入同步带(41)。当步进电机(37)开始工作时，通过减速器(38)带动链轮主轴转动，此时，动力分成两路：一路带动滚子传动链(39)输入并驱动两端床头箱中的主轴(30)旋转，从而实现工件的旋转；一路则是链轮主轴端部的锥齿轮箱(40)中的锥齿轮改变动力的传动方向，驱动同步带带动凸轮机构工作，即实现焊枪的相贯线轨迹的跟踪。
5.如权利要求1所述的一种相贯线环缝焊接装置，其凸轮机构主要由机架(32)、从动件(33)、槽凸轮(34)、线性滑轨(10)、焊枪安装板(36)组成。其特征在于：槽凸轮(34)是根据相贯线在焊接平面的投影曲线制作的，当槽凸轮(34)工作时，从动件(33)始终与其接触以带动焊枪安装板(36)联动；线性滑轨(10)连接焊枪(35)，以促使焊枪(35)对焊接位置进行近似补偿。
6.如权利要求1所述的一种相贯线环缝焊接装置，其焊枪调节装置主要由：可调同步带轮(42)、固定同步带轮(43)、原动力输入同步带(41)、焊枪(35)、张紧同步带轮(44)、可调同步带(45)组成。其特征在于：可调同步带轮(42)和张紧同步带轮(44)可根据工件尺寸大小进行位移，当工件尺寸较大时，可调同步带轮(42)和右端的焊枪(35)向左移动，张紧同步带轮(44)向上移动；当工件尺寸较小时，可调同步带轮(42)和右端的焊枪(35)向右移动，张紧同步带轮(45)向下移动。从而实现同步带动的张紧。
7.如权利要求1所述的一种相贯线环缝焊接装置，其尾座调节装置主要由尾座滑轨(18)、尾座(5)、蜗杆减速器(3)、可移螺母(50)和滚珠丝杠(4)组成。其特征在于：可移螺母(50)安装在滚珠丝杠(4)上，并与尾座(5)相连。当蜗杆减速器(3)工作时，蜗杆减速器(3)驱动滚珠丝杠(4)旋转，从而带动尾座(5)沿着尾座滑轨(18)横向移动，实现精确调节两端尾座(5)距离，以达到工件尺寸精度要求。
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