CN103567669A - 一种龙门式程控环缝焊接机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种龙门式程控环缝焊接机，包括自动控制***、传动***、顶紧机构、焊枪运动控制机构，焊枪运动控制机构包括横向移位装置、纵向升降装置及摆动装置，在传动***中通过传动轴上设置花键和传动轴上的花键齿轮，实现主轴与传动***的啮合或脱开，达到手动旋转焊接件无载荷目的；在工件顶紧机构中，采用气缸推动顶针对焊接件作柔性压紧，达到防松目的；在纵向升降装置中，通过步进电机带动丝杆旋转，实现焊枪的升降到位；在摆动装置中，通过步进电机带动摆动丝杆作正反向旋转，实现焊枪头的往复摆动，解决了现有龙门式程控环缝焊接机存在的技术不足。本发明具有自动化程度高、焊接质量好、操作方便、安全可靠等优点。

Description

一种龙门式程控环缝焊接机
技术领域
本发明涉及一种焊接机械，尤其涉及一种用于自动焊接油缸缸筒与缸度的V形环缝和缸体与法兰的环角缝焊接机械，属于数控焊接机械制造领域。
背景技术
随着数控技术在各种机械中的广泛应用，焊接机械中同样配备数控***以通过数控程序对工件的装夹、传动、焊枪位置、焊接的开始与结束等动作实施精确控制，实践证明效果是很好的，其焊接均匀、焊透性好、焊接面光滑平整、焊接效率高等优点是显而易见的。但是作为一个整体机械，数控***只是一个指挥***，因而光有数控***是远远不够的，其它包括与数控***密切联动的机械、液（气）传动***、焊枪摆动机构、手动微调机构等相关设置都是能否保证焊接机质量性能的重要方面。目前市场中出现的程控焊接机在与数控***联动的相关机构设计方面还存在着需多的弊端，比如在现有的龙门式程控环缝焊接机中存有下列不足：1、工件夹紧传动***中的三爪卡盘在手动盘旋时阻力大，使操作人员检查工件夹紧是否稳定可靠和焊接质量是否完美到位等需要盘旋三爪时，变得费力费时；2、尾架顶紧是通过人工旋转手轮带动丝杆在固定螺母的推动下压紧焊接件的，当焊接工件遇到焊接中的正常形变时，易使工件松动严重时还会产生脱落现象，直接影响到焊接质量；3、焊接机中的焊枪采用气缸中的单出杆推拉实现升降，由于气缸中的空气压力不稳定，因而使焊枪在升降过程中的运动速度不均匀，特别是在多层多道的焊接中，当需要焊枪根据焊缝高度作定量自动提升时，气缸就很难满足这一要求，且气缸在使用一定时间后其内部的密封件容易老化造成压缩空气泄漏，导致焊枪位置的不到位、不精确；4、焊枪摆动通过凸轮机构实现，因此在焊接V形坡口焊缝时，每焊接一道焊缝后的焊枪摆动宽度都要通过人工来调节凸轮的偏心距，这种方法非但不方便且焊接效率也相当低、焊接质量还得不到保证。因此，对现有龙门式程控环缝焊接机中包括与数控***相联动的相关机构以及其它组成机构的改进设计，进一步完善其焊接功能实现提高焊接质量的目的是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种龙门式程控环缝焊接机，以弥补现有龙门式程控环缝焊接机所存在的技术不足。
为了实现上述目的，本发明釆取以下技术方案实施：一种龙门式程控环缝焊接机，包括自动控制***、传动***、顶紧机构、焊枪运动控制机构，自动控制***由PLC可编程控制器和触摸屏组成；传动***由变频电机、减速机、两对啮合的齿轮、一根传动轴和一根主轴组成；顶紧机构由尾座、气缸、导向轴、导向套、顶针组成；焊枪运动控制机构包括横向移位装置、纵向升降装置及纵向升降装置下端设有的摆动装置，横向移位装置由龙门架、横向导轨、横向导轨架组成；纵向升降装置由步进电机、滚珠丝杆、纵向导轨架、连接板组成；摆动装置由步进电机、摆动丝杆、连接架组成，所述传动***中的传动轴上设有两只齿轮，一只从动齿轮与减速机输出轴上的主动齿轮相啮合、另一只主动齿轮与主轴上的从动齿轮相啮合，传动轴的一端设有花键，主动齿轮的内孔中设有花键槽，花键槽与花键相啮合；所述顶紧机构中导向轴中心轴线与传动***中的主轴中心轴线重合，尾座的后端设有气缸，气缸的缸体与尾座之间为固定连接，气缸的单出杆与导向轴相连接，导向轴与导向套之间为间隙配合，导向套固定设置在尾座的孔内，顶针固定连接在导向轴上；所述纵向升降装置中的步进电机固定设置在横向导轨架的上端，横向导轨架与纵向导轨架之间为纵向导轨键与纵向导轨槽之间的滑动连接，纵向导轨架中设有内螺纹，滚珠丝杆的上端与步进电机的输出轴相连接，下端旋合在纵向导轨架的内螺纹中，形成纵向导轨架可上下移动的螺旋副，连接板固定设置在纵向导轨架上；所述摆动装置中设有摆动丝杆，摆动丝杆滑动穿过连接板，其一端与步进电机输出轴相连接，另一端为自由端，中部旋合在连接架上固定设置的内螺纹中，形成连接架可左右移动的螺旋副，步进电机固定在连接板上，连接板与连接架之间为键与键槽配合的移动副形式。
本发明在传动***中通过传动轴上设置的花键与传动轴上主动齿轮内孔中的花键槽，并通过拨叉使花键槽齿轮滑动，从而使主轴与传动轴脱开，实现手动旋转夹紧工件无载荷目的；在顶紧机构中，采用气缸的单出杆推动顶针对焊接件作柔性压紧，达到了防松目的；在纵向升降装置中，通过步进电机带动滚珠丝杆旋转，实现纵向导轨架升降的硬性精确到位；在摆动装置中，通过步进电机带动摆动丝杆作设定正反向旋转，实现连接架的往复摆动，且摆动幅度由程序设定，从而解决了现有龙门式程控环缝焊接机中存在的技术不足。
本发明具有自动化程度高、焊接质量好、操作方便、安全可靠等优点。
附图说明
附图1为本发明中的主视结构示意图；
附图2为附图1中I部分结构移出放大图。
在附图1和2中：1机架、2变频电机、3减速机、4传动轴、5主动齿轮、6主轴、7从动齿轮、8触摸屏、9PLC可编程控制器、10三爪卡盘、11龙门架、12横向导轨、13纵向导轨架、14横向导轨架、15步进电机、16滚珠丝杆、17连接板、18顶针、19导向套、20导向轴、21气缸、22尾座、23焊枪、24摆动丝杆、25步进电机、26连接架。
具体实施方式
如附图1所示，变频电机2、减速机3、龙门架11、尾座22固定在机架1的指定位置上；传动轴4、主轴6通过轴承活动连接在机架1中的车头箱内。工作前首先通过编码器设定待焊工件的每层焊接电压、电流、气压控制、焊接圈数、变频电机2驱动待焊工件的圆周焊接速度、步进电机15驱动层间焊枪的自动升降、步进电机25驱使摆动装置的摆动速度和幅度、气缸21推拉顶针对焊接件的顶紧与松开等数据程序，并输入在PLC可编程控制器9中；在三爪卡盘10上夹紧待焊工件并点开触摸屏8中气缸21的顶紧程序，使待焊工件的轴心置于三爪卡盘10与顶针18的轴心连线上；拖拉横向导轨架14使其在龙门架11中的两横向导轨12上滑动，至焊枪23的枪嘴大致对准待焊环缝；点开触摸屏8中步进电机15的升降按钮，使纵向导轨架13、连接板17以及装在连接板17下部的摆动装置作升降运动至焊枪口到位。
工作时，启动变频电机2，变频电机2将动力传经减速机3并经一对相啮合的齿轮到传动轴4，再经主动齿轮5、从动齿轮7到达主轴6使待焊工件作定速旋转，焊枪23实施对待焊工件的圆周V形焊缝或角焊缝的焊接。由于待焊工件的焊缝呈V形，因此在待焊工件焊接两圈后PLC可编程控制器9发出指令使步进电机25启动，连接架26作往复运动并带动焊枪23作往复摆动。在焊接过程中，随着V形焊缝的不断焊满，焊缝的宽度也随之增大，焊枪23在PLC可编程控制器9的操纵下作自动提高，摆幅也逐渐加大，始终保持焊枪23与焊接面的距离不变，摆幅与焊接宽度相等，从而保证了焊接面的平正、光滑、美观。焊接完成后，焊枪23自动提起复位，人为点动触摸屏8中气缸21的退出按钮，松开三爪卡盘10卸下工件，即完成焊接件的一个完整的工作循环。
在本发明中，变频电机2将动力传送到主轴6上是通过一根传动轴4和两对相啮合的齿轮实现的，由于传动轴4的一端设置了花键，传动轴4上的主动齿轮5的内孔中设置了花键槽，因此当操作人员需要停止工件转动，采用手动盘旋三爪卡盘10对待焊工件进行检查时，可通过拨叉使主动齿轮5与主轴6上的从动齿轮脱开，实现手动旋转工件时的无负载，使操作更为轻松便利。
由于本发明对待焊工件的顶紧是通过尾座22后端的气缸21中的单出杆推动导向轴20、导向轴20在导向套19的约束下作横向运动，从而推动顶针18顶紧工件的，因此气缸21的顶紧力在PLC可编程控制器9没有发出气缸21中的单出杆退回指令前是不会消失的，即不论待焊工件发生怎样的长度形变或其它情况导致的长度变化，都不会发生松动或脱开，保证了焊接质量和生产的安全。
由于本发明中的纵向升降装置是通过步进电机15带动滚珠丝杆16转动从而推拉纵向导轨架13并带动焊枪23升降的，因此其升降动作是硬性的，其升降的位置度精确稳定，确保了焊接质量。摆动装置同样采用步进电机25带动摆动丝杆24转动，使连接架26带动焊枪23作往复摆动的，因此很好地弥补了凸轮摆动机构所存在操作不方便、焊接质量不高、焊接效率低的不足。因此本发明具有自动化程度高、焊接质量好、操作方便、安全可靠等优点。

Claims (5)

1.一种龙门式程控环缝焊接机，包括自动控制***、传动***、顶紧机构、焊枪运动控制机构，自动控制***由PLC可编程控制器和触摸屏组成；传动***由变频电机、减速机、两对啮合的齿轮、一根传动轴和一根主轴组成；顶紧机构由尾座、气缸、导向轴、导向套、顶针组成；焊枪运动控制机构包括横向移位装置、纵向升降装置及纵向升降装置下端设有的摆动装置，横向移位装置由龙门架、横向导轨、横向导轨架组成；纵向升降装置由步进电机、滚珠丝杆、垂直导轨架、连接板组成；摆动装置由步进电机、摆动丝杆、连接架组成，所述传动***中的传动轴上设有两只齿轮，一只齿轮与减速机输出轴上的主动齿轮相啮合、另一只齿轮与主轴上的从动齿轮相啮合；所述顶紧机构中导向轴中心轴线与传动***中的主轴中心轴线重合，尾座的后端设有气缸，气缸的缸体与尾座之间为固定连接，气缸的单出杆与导向轴相连接，导向轴与导向套之间为滑动配合，导向套固定设置在尾座的孔内，顶针固定连接在导向轴上；所述纵向升降装置中的步进电机固定设置在横向导轨架的上端，横向导轨架与纵向导轨架之间为纵向导轨键与纵向导轨槽之间的滑动连接，纵向导轨架中设有内螺纹，滚珠丝杆的上端与步进电机的输出轴相连接，下端旋合在纵向导轨架的内螺纹中，形成纵向导轨架可上下移动的螺旋副，连接板固定设置在纵向导轨架上；所述摆动装置中设有摆动丝杆，摆动丝杆滑动穿过连接板，其一端与步进电机输出轴相连接，另一端为自由端，中部旋合在连接架上固定设置的内螺纹中，形成连接架可左右移动的螺旋副，步进电机固定在连接板上，连接板与连接架之间为键与键槽配合的移动副形式，其特征在于所述传动***中的传动轴的一端设有花键，传动轴上的主动齿轮的内孔中设有花键槽，花键槽与花键相啮合。
2.根据权利要求1所述的一种龙门式程控环缝焊接机，其特征在于所述顶紧机构中尾座的后端设有气缸，且气缸的单出杆与导向轴相连接。
3.根据权利要求1所述的一种龙门式程控环缝焊接机，其特征在于所述纵向升降装置中设有滚珠丝杆，滚珠丝杆的上端与步进电机的输出轴相连接，下端旋合在纵向导轨架的内螺纹中。
4.根据权利要求1所述的一种龙门式程控环缝焊接机，其特征在于所述摆动装置中设有摆动丝杆，摆动丝杆滑动穿过连接板，其一端与步进电机输出轴相连接，另一端为自由端，中部旋合在连接架的内螺纹中。
5.根据权利要求1或2 所述的一种龙门式程控环缝焊接机，其特征在于所述顶紧机构中尾座的孔内设有导向套，导向轴间隙配合在导向套中。
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