CN103521979B - 一种环形焊缝半自动焊接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种环形焊缝半自动焊接装置，包括电机控制器、电磁调速电机、定位机构、夹紧机构、一号气缸、一号电磁控制阀、气泵、行程开关、控制机构、二号气缸、二号电磁控制阀等；控制机构通过一号电磁控制阀控制对一号气缸的泵气量，一号气缸通过转盘机构推动夹紧机构向定位机构方向移动，当检测到触发行程开关产生的信号后，夹紧机构停止向定位机构移动；电机控制器控制电磁调速电机的转速，定位机构与夹紧机构同步旋转；控制机构通过二号电磁控制阀控制气泵对二号气缸的泵气量，二号气缸推动焊枪运动，当焊枪移动至限位块时触发行程开关，焊枪停止移动，本发明提供一种焊接质量易保证、焊接效率较高、成本较低，结构简单的半自动焊接装置。

Description

一种环形焊缝半自动焊接装置
技术领域
本发明涉及一种焊接装置，尤其是一种兼有气压***、电气***和机械***的环形焊缝半自动焊接装置。本发明不仅适合气压***，对液压***同样适合。本发明如果增加一套自动装卸工件机构即可实现全自动焊接。
技术背景
目前，焊接装置种类较多，按照操作方式分类，主要有手动焊接装置、半自动焊接装置和全自动焊接装置三种。手动焊接装置由于其焊接质量不高且效率低，现在逐渐被半自动焊接装置和全自动焊接装置所代替。但是由于全自动焊接装置主要以成套设备为主，较适用于大批量生产，且成本较高。
发明内容
为了解决全自动焊接装置和手动焊接装置的不足，提供一种焊接质量易保证、焊接效率较高、成本较低，结构简单的焊接装置，本发明提供一种适用于多品种、薄壁件的环形焊缝半自动焊接的装置。
本发明能根据工件壁厚及环形焊缝直径进行调整，以适应不同大小、不用壁厚工件焊接的需求，实现自动夹紧、自动焊接。
本发明采用的技术方案是：一种环形焊缝半自动焊接装置设置了电机控制器2、电磁调速电机3、传动装置4、主轴5、第一转盘机构6-1、第二转盘机构6-2定位机构7、夹紧机构8、一号气缸9、一号电磁控制阀10、气泵11、行程开关12、控制机构13、夹紧套14、焊枪15、限位块16、送丝机构17、时间继电器18、二号气缸19、二号电磁控制阀20、以及机架21；其特征在于：电机控制器2、电磁调速电机3、主轴5、第一转盘机构6-1、第二转盘机构6-2、定位机构7、夹紧机构8、一号气缸9、二号气缸19、行程开关12、控制机构13、夹紧套14、限位块16均固定在机架21上；主轴5、第一转盘机构6-1、第二转盘机构6-2、定位机构7、夹紧机构8共轴；
控制机构13通过一号电磁控制阀10控制气泵11对一号气缸9的泵气量，一号气缸9通过第二转盘机构6-2推动夹紧机构8向定位机构7方向水平移动，当控制机构13检测到夹紧机构8触发行程开关12产生的触发信号后，控制机构13通过一号电磁控制阀10保持气泵11对一号气缸9的压力，夹紧机构8停止向定位机构7方向移动；
电机控制器2控制电磁调速电机3的转速，电磁调速电机3通过传动装置4依次带动主轴5、第一转盘机构6-1、以及定位机构7旋转，定位机构7通过与夹紧机构8之间夹紧的待加工工件带动夹紧机构8同步旋转；控制机构13通过二号电磁控制阀20控制气泵11对二号气缸19的泵气量，二号气缸19通过夹紧套14推动焊枪15运动，当焊枪15移动至限位块16时触发行程开关12，控制机构13根据行程开关12产生的触发信号控制二号电磁控制阀20使气泵11保持对二号气缸19的压力，焊枪15停止移动，控制送丝机构17开始对焊枪15供丝，控制时间继电器18开始计时，同时控制焊枪15开始焊接；当时间继电器18计时结束时，时间继电器18产生触发信号，控制机构13根据该触发信号控制二号电磁控制阀20降低气泵11对二号气缸19的压力，通过夹紧套14带动焊枪15离开待加工工件，控制送丝机构17停止对焊枪15供丝，同时断开焊枪15的供电电流；当焊枪15断开行程开关12时，控制机构13根据行程开关12产生的触发信号控制二号电磁控制阀20使气泵11保持对二号气缸19的压力，焊枪15停止移动；时间继电器18设置的时间与待加工工件旋转一圈的时间相等；
所述的一号气缸9和二号气缸19还可以换成油缸，同时气泵11换成油泵。
所述的传动装置4由两个皮带轮、皮带、主轴、转盘组成，两皮带轮之间通过皮带联接，皮带轮与转盘通过主轴联接。
所述的控制机构13采用PLC。
所述的第一转盘机构6-1由内套、外套、轴承组成，内套与主轴5联接并固定，外套与定位机构7联接并固定，内套与外套通过轴承联接并能实现相对转动；第二转盘机构6-2由内套、外套、轴承组成，内套与一号气缸9的活塞杆联接并固定，外套与夹紧机构8联接并固定，内套与外套通过轴承联接并能实现相对转动。
定位机构7内部是圆锥形结构，圆锥形结构易于定位待加工工件，受力均匀，工件不易变形，且适合不同直径的工件。
针对待加工工件壁厚及环形焊缝直径不同，通过电机控制器调节电磁调速电机的转速，实现匀速转动，同时，根据电机控制器控制的电机转速，设置时间继电器时间。
有益效果
1.本发明能够在加工之前对待加工工件进行夹紧，在加工之后自动松开加工完成的工件，从而将其移走。
2.本发明能够在工件的夹紧过程中通过控制气泵对气缸的气压，在待加工工件夹紧之后保证了恒定的压力，避免了在夹紧过程中的压力过大导致的工件变形、损坏甚至报废，尤其体现在对薄壁工件的夹紧。
3.本发明能够在焊接的过程中根据电机控制器调节电机的转速设置时间继电器，保证焊枪焊接的时间和工件旋转一圈的时间相等，通过送丝机构和时间继电器共同作用保证焊丝的进给量均匀，从而保证了焊接的质量，实现了焊接环形焊缝的均匀性，并且在焊接完成之后能自动的退离焊接完成的工件。
4.本发明能够在焊接小批量工件的过程中，只需松开已经焊接完成的工件，更换下一个待加工工件，对焊接装置无需改动，且无需频繁启动和关闭电机，从而延迟了电机的使用寿命，保证了电压的稳定，提高了生产效率。
5.在加工工件过程中，待加工件夹紧和固定之后，不用通过控制装置开启焊接装置，直接手动对待加工工件进行焊接，焊接结束，可移去焊枪，退离加工完成的工件，从而实现了手动方式焊接。
6.本发明如果增加一套自动装卸工件机构，即可实现工件的自动装卸、自动夹紧、自动焊接，从而实现全自方式动焊接。
因此，本发明具有结构合理，生产效率高，对不同圆形工件的环形焊缝实现转速均匀可调，且能够实现工件的自动夹紧和对环形焊缝的自动焊接功能，在工件的夹紧过程中能防止夹紧力过大导致的工件变形、损坏或者报废；焊枪焊接环形焊缝的时间与工件旋转一圈的时间相等，保证焊接均匀，避免了漏焊或重复焊接。小批量生产时，更换工件无需频繁关闭和开启电机，提高了生产效率。焊接完成之后可实现焊枪的自动退离和工件的自动移去。本发明中液压装置和气压装置均可使用；亦可实现手动焊接，如果增加一套自动装卸工件机构即可实现全自动焊接等优点。
附图说明
图1、本发明示意图；
图中：1.电机控制器开关、2.电机控制器、3.电磁调速电机、4.传动装置、5.主轴、6-1.第一转盘机构、6-2.第二转盘机构、7.定位机构、8.夹紧机构、9.一号气缸、10.一号电磁控制阀、11.气泵、12.行程开关、13.控制器、14.夹紧套、15.焊枪、16.限位块、17.送丝机构、18.时间继电器19.二号气缸、20.二号电磁控制器、21.机架、22.待加工工件、23.控制器开关、24焊丝，
图2、三位四通阀示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明由电机控制器2、电磁调速电机3、传动装置4、主轴5、第一转盘机构、第二转盘机构、定位机构7、夹紧机构8、一号气缸9、一号电磁控制阀10、气泵11、行程开关12、控制机构13、夹紧套14、焊枪15、限位块16、送丝机构17、时间继电器18、二号气缸19、二号电磁控制阀20、以及机架21组成。
本***工作过程如下：
(1)将球形待加工工件22定位在定位机构7上，根据待加工工件的规格调整限位块16的位置，扳动控制装置开关23的扳手Ⅰ向左转动，控制装置13通过一号电磁控制阀10控制气泵11对一号气缸9泵气，实现第二转盘机构6、夹紧机构8向左移动，推动固定于夹紧机构8上的待加工工件22向左移动，直到分别固定于两个待加工工件相互夹紧，当待加工工件加紧时，夹紧机构8触发行程开关12产生触发信号，当控制机构13检测到该信号后，控制机构13通过一号电磁控制阀10保持气泵11对一号气缸9的压力，夹紧机构8停止向定位机构7方向移动，从而实现待加工工件的自动夹紧和固定，且防止了压力过大导致的工件变形、损坏甚至报废。
(2)通过电机控制器开关1启动电机控制器2，电机控制器2控制电磁调速电机3的转速，电磁调速电机3通过传动装置4依次带动主轴5、第一转盘机构6、以及定位机构7旋转，定位机构7通过与夹紧机构8之间夹紧的待加工工件带动夹紧机构8同步旋转；
(3)根据待加工工件的规格调整限位块16的位置，然后扳动控制装置开关23的扳手Ⅱ向左转动，通过控制装置13控制二号电磁控制阀20从而控制气泵11对二号气缸19的泵气量，实现夹紧套14夹紧的焊枪15逐渐靠近环形焊缝，焊枪15移动至限位块16时，接通行程开关12，控制机构13根据行程开关12产生的触发信号控制二号电磁控制阀20使气泵11保持对二号气缸19的压力，焊枪15停止移动，控制送丝机构17开始对焊枪15供丝，控制时间继电器18开始计时，同时控制焊枪15开始焊接；当时间继电器18计时结束时，时间继电器18产生触发信号，控制机构13根据该触发信号控制二号电磁控制阀20降低气泵11对二号气缸19的压力，通过夹紧套14带动焊枪15离开待加工工件，控制送丝机构17停止对焊枪15供丝，同时断开焊枪15的供电电流；当焊枪15断开行程开关12时，控制机构13根据行程开关12产生的触发信号控制二号电磁控制阀20使气泵11保持对二号气缸19的压力，焊枪15停止移动；根据电磁调速电机3的转速设置时间继电器18的参数，时间继电器18设置的时间与待加工工件旋转一圈的时间相等,保证了焊枪15焊接环形焊缝的时间与待加工工件旋转一圈的时间相等，实现了焊接的均匀性，保证了焊接的质量。
(4)焊接结束之后，电机控制器2控制电磁调速电机3的停止转动，扳动控制装置开关23的扳手Ⅰ向右转动，通过控制装置13控制一号电磁控制阀10来调节一号气缸9的气压，使第二转盘机构6和夹紧机构8向右移动，从而松开待加工工件工件，即可将已经焊接完成的工件移走。
此时，如果还需要继续进行焊接，那么重复上述步骤(1)至(4)直到加工完成所有待加工工件。当待加工工件规格相同时，更换待加工工件的过程中无需再定位焊枪的位置和设置时间继电器，提高了焊接的效率。
当批量焊接结束后或者单个焊接结束后，扳动控制装置开关19的扳手Ⅱ向右转动，通过控制装置13控制二号电磁控制阀20从而控制气泵11对二号气缸19的泵气量，实现焊枪15远离焊件。
在加工工件过程中，待加工工件夹紧和固定之后，也可以不通过控制机构13控制焊枪，而直接手动对待加工工件进行焊接，焊接结束，手动移去焊枪，从而实现了手动方式焊接。
本装置中还可以增加一套自动装卸工件机构，即可实现工件的自动装卸、自动夹紧、自动焊接，从而实现全自方式动焊接。

Claims (5)

1.一种环形焊缝半自动焊接装置，设置了电机控制器(2)、电磁调速电机(3)、传动装置(4)、主轴(5)、第一转盘机构(6-1)、第二转盘机构(6-2)、定位机构(7)、夹紧机构(8)、一号气缸(9)、一号电磁控制阀(10)、气泵(11)、行程开关(12)、控制机构(13)、夹紧套(14)、焊枪(15)、限位块(16)、送丝机构(17)、时间继电器(18)、二号气缸(19)、二号电磁控制阀(20)以及机架(21)；其特征在于：所述的电机控制器(2)、电磁调速电机(3)、主轴(5)、第一转盘机构(6-1)、第二转盘机构(6-2)、定位机构(7)、夹紧机构(8)、一号气缸(9)、二号气缸(19)、行程开关(12)、控制机构(13)、夹紧套(14)、限位块(16)均固定在机架(21)上；主轴(5)、第一转盘机构(6-1)、第二转盘机构(6-2)、定位机构(7)、夹紧机构(8)共轴；主轴(5)与定位机构(7)通过第一转盘机构(6-1)连接，一号气缸(9)与夹紧机构(8)通过第二转盘机构(6-2)连接；
控制机构(13)通过一号电磁控制阀(10)控制气泵(11)对一号气缸(9)的泵气量，一号气缸(9)通过第二转盘机构(6-2)推动夹紧机构(8)向定位机构(7)方向水平移动，当控制机构(13)检测到夹紧机构(8)触发行程开关(12)产生的触发信号后，控制机构(13)通过一号电磁控制阀(10)保持气泵(11)对一号气缸(9)的压力，夹紧机构(8)停止向定位机构(7)方向移动；
电机控制器(2)控制电磁调速电机(3)的转速，电磁调速电机(3)通过传动装置(4)依次带动主轴(5)、第一转盘机构(6-1)以及定位机构(7)旋转，定位机构(7)通过夹紧机构(8)夹紧的待加工工件带动夹紧机构(8)同步旋转；控制机构(13)通过二号电磁控制阀(20)控制气泵(11)对二号气缸(19)的泵气量，二号气缸(19)通过夹紧套(14)推动焊枪(15)运动，当焊枪(15)移动至限位块(16)时触发行程开关(12)，控制机构(13)根据行程开关(12)产生的触发信号控制二号电磁控制阀(20)使气泵(11)保持对二号气缸(19)的压力，焊枪(15)停止移动，控制送丝机构(17)开始对焊枪(15)供丝，控制时间继电器(18)开始计时，同时控制焊枪(15)开始焊接；当时间继电器(18)计时结束时，时间继电器(18)产生触发信号，控制机构(13)根据该触发信号控制二号电磁控制阀(20)降低气泵(11)对二号气缸(19)的压力，通过夹紧套(14)带动焊枪(15)离开待加工工件，控制送丝机构(17)停止对焊枪(15)供丝，同时断开焊枪(15)的供电电流；当焊枪(15)断开行程开关(12)时，控制机构(13)根据行程开关(12)产生的触发信号控制二号电磁控制阀(20)使气泵(11)保持对二号气缸(19)的压力，焊枪(15)停止移动；时间继电器(18)设置的时间与待加工工件旋转一圈的时间相等。
2.根据权利要求1所述的一种环形焊缝半自动焊接装置，所述的一号气缸(9)和二号气缸(19)还可以换成油缸，同时气泵(11)换成油泵。
3.根据权利要求1所述的一种环形焊缝半自动焊接装置，其特征在于：所述的传动装置(4)由两个皮带轮、皮带、主轴、转盘组成，两皮带轮之间通过皮带联接，皮带轮与转盘通过主轴联接。
4.根据权利要求1所述的一种环形焊缝半自动焊接装置，其特征在于：所述的控制机构(13)采用PLC。
5.根据权利要求1所述的一种环形焊缝半自动焊接装置，其特征在于：所述的第一转盘机构(6-1)由内套、外套、轴承组成，内套与主轴(5)联接并固定，外套与定位机构(7)联接并固定，内套与外套通过轴承联接并能实现相对转动；第二转盘机构(6-2)由内套、外套、轴承组成，内套与一号气缸(9)的活塞杆联接并固定，外套与夹紧机构(8)联接并固定，内套与外套通过轴承联接并能实现相对转动。
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