CN106825857A - 一种通过式直缝焊机 - Google Patents

Abstract

一种通过式直缝焊机，包括焊枪单元，机架，自动对中单元，待料悬挂单元，自动推料和托架升降单元，焊接芯棒悬空和筒体内径定位单元，筒体外圆抱紧单元，筒体端面升降定位单元，芯棒开关门单元，筒体自动进出单元。整套装置实现自动进料、定位、焊接、出料全过程的自动化，达到一人看多机的目的，还能满足不同厚度和长度尺寸的焊件焊接要求，可以作为进一步无人化实现焊接的基础。

Description

一种通过式直缝焊机

技术领域

本发明涉及一种焊机，具体地说，是一种通过式直缝焊机。

背景技术

直缝焊机是一种通过自动控制，机械化实现焊接工件的直线焊缝的自动化焊接设备。市场上现有的直缝焊接使用中存在着一些缺陷，比如琴键型直缝焊机需要人工操作对中装夹，手工进行焊缝和焊枪对中，且只能对1mm以下的薄板进行操作，长度较长的焊接工件一人无法操作，工作效率不高，用工成本高，对于较厚板材的焊接，则需增加点焊工序，费时费力；市场上的另一种隧道焊机只能针对薄板或者大直径的圆筒体焊接工件，对于厚度较大的工件焊接，模具的刚性不够，抱紧力不够，改变焊机工件的尺寸也很麻烦，需要根据焊接工件的尺寸更换模具，使用成本很高。

发明内容

本发明的目的是要提供一种能克服现有产品缺陷的通过式直缝焊机。

本发明采用如下技术方案：

一种通过式直缝焊机，包括焊枪单元，机架，自动对中单元，待料悬挂单元，自动推料和托架升降单元，焊接芯棒悬空和筒体内径定位单元，筒体外圆抱紧单元，筒体端面升降定位单元芯棒开关门单元，筒体自动进出单元。

其中自动对中单元包括气缸、铰链机构、对中板，自动对中是利用气缸推动铰链机构从而使对中板作圆周运动，当气缸伸出到位后，对中板作圆周运动下降到铜排上方，对中板的直面贴紧铜排的定位槽内，实现准确定位；对中板利用直面侧和斜面侧来保证焊缝与焊枪行走时在一条直线上，保证焊接的质量。工件在抱紧装置的作用下，一开口边与对中板的直面贴紧，另一边与斜口边贴紧，对中板直面一侧的压板先下压，直面侧的抱紧装置抱紧不动，斜面侧的抱紧装置松开，对中板在气缸的作用下收回到原位，斜面侧的抱紧装置再次抱紧，工件合拢对缝，斜面侧压板下压，工件被压紧在铜排表面，此时可以焊接。

待料悬挂单元包括门形管架、连接柱、T型导料板、万向球，升降限位装置组成。T型板安装在连接柱上，可根据工件的板厚及大小上下调节T型板的上下位置，T型板的水平方向板上均布有多个万向球，工件开口通过T型板的竖直导向板，升降限位装置设置在连接柱机架侧，工件的端面顶在限位装置的升降限位板上(限位板在气缸的作用下向下降到位)，工件内圆挂在万向球上.手动或自动悬挂造万向球上均可，根据前道的工序自主选择上料方式，此时工件所处的区域被称作待料区域。

自动推料和托架升降单元包括自动推料装置和托架升降装置。

自动推料装置包括无杆气缸、气缸、转轴、转片、推板、移动板，设置在待料悬挂单元的正下方，安装在托架升降装置的升降座左侧上面。推板在气缸伸出状态下处于平躺时，工件进入待料悬挂装置上处在待料区域，当焊接区域的工件焊接完成出料后，需要将待料区域的工件送至焊接区域，推板在气缸收回作用下竖直，移动板在无杆气缸作用下向焊接区域移动，推板推动工件在万向球上移动，工件后端面位移至筒体自动进出单元的推块前，完成推板翻转和移动工件功能；推板在气缸伸出状态下处于平躺，无杆气缸退回原始位置，等待下次动作。

托架升降装置包括升降装置和托架装置两部分组成，托架装置安装在升降装置的升降座右侧上面。升降装置的升降座左侧安装的是自动推料装置(在待料区域的正下方)，右侧安装的是托架装置(在焊接区域的正下方)。

其中，升降装置包括固定座，升降座，油缸，油缸的伸缩推动铰链机构实现升降座的上升和下降，上升下降的行程可点动控制。

进一步的，根据承重的大小升降装置也可以用蜗杆升降机配合减速电机来实现升降，中间减速机与两头升降机用连杆连接，使两端同步升降，也可通过液压或气动升降机实现上述功能。

托架装置包括料槽、薄型气缸、导套、导杆、万向球，来自补料单元的工件放置在料槽的沿长度方向均匀布置的多个万向球上，薄型气缸调整高度，将工件抬升到焊接位置，导套和导杆配合保证工件在正确的垂直方向升降。

焊接芯棒悬挂单元包括悬挂板、芯棒、铜排、压轮轴承，芯棒装置的左侧(进料侧)通过悬挂板连接到连接柱上，悬挂板中间留有8-10mm的T型导向口，工件的开口宽度尺寸大于T型导向口的宽度，工件可以实现一边进一边出，悬挂板上有压轮轴承，根据板厚可以上下调节，保证进料的顺畅。

筒体内径定位单元，包括内衬板、光圆导杆、垫杆，固定在芯棒装置上，为了防止工件外圆被抱紧的时候，工件圆周方向受挤压后成不规则椭圆，导致开口处合拢后不再同一平面上，在工件的内圆上起到内支撑的作用。

进一步的，本单元采用模块化设计，根据工件规格需要采用不同尺寸的筒体内径定位部分，更换简单，方便，快捷。

筒体外圆抱紧单元包括卡爪卡爪、气缸、连接板、安装板、支板，通过工件圆周左右斜下方的卡爪，在气缸的作用下伸出，同时挤压工件的外圆，使工件的开口合拢齐平。本单元配合内径定位单元和自动对中单元使用。

卡爪根据工件规格在一定的范围内更换，气缸安装板在斜线方向有移动槽，可根据工件的规格相应移动到所需要的位置后锁紧，本部分安装在机架底座上，直线方向的位置可根据工件的长度尺寸做相应的调节。

筒体端面升降单元部分包括U形板、升降端面板、无杆气缸、垫块、直线导轨副，升降端面板在左右气缸的作用下实现自动升降的功能。端面板升到位后，工件被进出料装置推动到和端面板紧密贴合。工件焊接完成后，端面板下降到位，工件被进出料装置推出芯棒。直线导轨和气缸组合使用保证端面的德接触面每次在同一位置，保证工件的每次端面在固定位置(即焊接起始点在固定位置).气缸固定在U形板上，U形板的造型为了考虑工件出料而设计的，U形板安装在机架右侧端面外，开关门下方的支柱外侧上。

芯棒开关门单元包括开关门、转动块、转轴、气缸，芯棒装置的左侧(进料侧)通过悬挂板悬挂在连接柱上，属于悬臂结构，工件焊接时，在压板的作用下，工件的焊缝会产生变形，影响焊接效果。需要在芯棒的右端尾部设置一个支撑点，使芯棒由悬臂结构变成两端支撑，焊缝变形最小，达到最佳焊接效果。考虑到工件必须左进右出，在工件焊接完成后，尾部支撑点必须与芯棒脱离使工件无阻碍的出料，自动开关门单元可以解决以上受力和出料的问题：在工件进料之后，开关门关闭，芯棒销轴支撑在开关门单元的开关门中的圆孔，焊接完成后，压板松开，此时芯棒已不再受力，开关门打开，工件出料。开关门的打开和关闭由气缸和铰链机构共同完成，本套装置安装在支撑梁右端板上。本装置的活动单元外露，出于安全考虑增加防护罩。

筒体自动进出单元(包含筒体端面定位装置)包括移动板、连接块、双出杆扁气缸、推块、无杆气缸；连接块安装在移动板上，双出杆扁气缸安装在连接块上，推块与双出杆扁气缸活塞杆连接。移动板在无杆气缸的作用下往复移动，工件被自动补料单元送到焊接区域后，推块在双出杆扁气缸作用下伸出，移动板在无杆气缸的作用下往开关门方向移动，将工件轴向压紧到与端面板紧密接触，工件的端面齐平，在工件焊接完成后，无杆气缸继续往开关门方向移动，将工件送出芯棒，实现出料的功能。无杆气缸移动到位后，推块在双出杆扁气缸作用下退后，无杆气缸退回原位，本单元在工件水平直径方向左右对称布置各一套，安装在机架左侧支柱内侧上。

本发明的有益效果是整套装置实现自动进料、定位、焊接、出料全过程的自动化，达到一人看多机的目的，还能满足不同厚度和长度尺寸的焊件焊接要求，可以作为进一步无人化实现焊接的基础。

附图说明：

附图1是本发明立体结构示意图；

附图2是本发明主视图；

附图3是本发明左视图；

附图4是附图2的B向视图；

附图5是自动对中单元的结构图；

附图6是待料悬挂单元的结构图；

附图7是待料悬挂单元的左视图；

附图8是待料悬挂单元升降限位装置结构图；

附图9是自动推料单元和托架升降单元结构图；

附图10是自动推料单元和托架升降单元主视图；

附图11是自动推料单元和托架升降单元俯视图；

附图12是附图11的A-A剖面图；

附图13是附图10的B-B剖面图；

附图14是焊接芯棒的立体结构图；

附图15是焊接芯棒从进料侧看的左视图；

附图16是筒体外圆抱紧单元的结构图；

附图17是筒体端面升降单元的结构图；

附图18是芯棒开关门单元的结构图；

附图19是筒体自动进出单元的结构图；

图中，1是焊枪单元，2是机架，3是自动对中单元，4是待料悬挂单元，5是自动推料和托架升降单元，6是焊接芯棒悬空和筒体内径定位单元，7是筒体外圆抱紧单元，8是筒体端面升降定位单元，9是芯棒开关门单元，10是筒体自动进出单元。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明：

本发明较好的实施方案是

见附图1至附图19；

自动对中单元包括气缸301、气缸支座302、鱼眼接头303、铰链机构304、支座305、对中板306，两组气缸301通过气缸支座302设置在机架上，气缸301通过鱼眼接头303连接铰链机构304，铰链机构304连接对中板306连接，铰链机构304通过支座305支撑在机架的V形槽的斜边面上；自动对中是利用气缸301推动铰链机构304从而使对中板306作圆周运动，当气缸301伸出到位后，对中板306作圆周运动下落到铜排602上方，对中板306一边是斜面，一边是直面，对中板306的直面贴紧铜排的定位槽内，实现准确定位；利用对中板直面侧和斜面侧来保证焊缝与焊枪行走时在一条直线上，保证焊接的质量。工件在抱紧装置的作用下，一开口边与对中板的直面贴紧，另一边与斜口边贴紧，对中板直面一侧的压板先下压，直面侧的抱紧装置抱紧不动，斜面侧的抱紧装置松开，对中板在气缸的作用下收回到原位，斜面侧的抱紧装置再次抱紧，工件合拢对缝，斜面侧压板下压，工件被压紧在铜排表面，此时可以焊接。

待料悬挂单元设置在机架的左侧或者进料侧，包括门形架401、连接柱402、升降限位装置403、T型导料板404、万向球405，连接柱402将门型架401与机架连成一体；升降限位装置403包括气缸4031、撞板4032、背板4033、导轨4034，气缸4031安装在背板4033上，气缸4031的活塞连接限位撞板4032，背板4033面对工件的表面设置有导轨4034，限位撞板4032的背面嵌合在导轨4034上，限位撞板4032在气缸4031的带动下，在背板4033上的导轨4034上下滑动，升降限位装置403设置在连接柱402机架侧，下降到位就可以顶在工件的前端，限制工件的位置；T型导料板404设置在连接柱402上，可根据工件的板厚及大小上下调节T型导料板404的上下位置，T型导料板404的水平方向板上沿长度方向均匀安装有多个万向球405，工件开口夹在T型导料板404的竖直导向板两边，工件的端面顶在升降限位装置403的升降限位板上(限位板在气缸的作用下向下降到位)，工件内圆挂在万向球405上，上料方式可以选择手动或自动悬挂，此时工件所处的区域被称作待料区域。

自动推料单元设置在待料悬挂装置的正下方，包括无杆气缸501、转轴502、转片503、推板504、移动板505、气缸506，无杆气缸501设置在升降座508左侧上面，无杆气缸501与移动板505连接，气缸506的活塞与转片503连接，转片503与推板504共用转轴502，自动补料单元安装在托架升降部分的升降座左侧上面。推板504在无杆气缸501伸出状态下处于平躺状态，工件进入待料悬挂装置上，处在待料区域，当焊接区域的工件焊接完成出料后，需要将待料区域的工件送至焊接区域时，推板504在气缸506收回作用下绕转轴502旋转到竖直位置，移动板505在无杆气缸501作用下向焊接区域移动，推板504推动工件在万向球405上移动，工件后端面位移至自动进出料装置的撞块前，完成推板504翻转和移动工件功能，推板504在气缸506伸出状态下处于平躺，无杆气缸501退回原始位置.等待下次动作。

托架升降单元包括托架装置和升降装置两部分组成，托架装置安装在升降装置的升降座右侧上面，升降装置的升降座左侧安装的是自动补料单元(在待料区域的正下方)，右侧安装的是托架装置(在焊接区域的正下方)。

升降装置包括固定座507、升降座508、油缸509，组成剪叉装置，油缸509的伸缩来推动铰链机构实现升降座的上升和下降，上升下降的行程可点动控制，此外，根据承重的大小升降装置也可以用蜗杆升降机配合减速电机来实现升降，中间减速机连接与两头升降机用连杆连接，使两端同步升降。

托架装置包括料槽510、薄型气缸511、导套512、导杆513、万向球514，料槽510设置在升降座508的右侧上面，薄型气缸511、导套512和导杆513组合设置在料槽510与升降座508之间，来自补料单元的工件放置在料槽510的沿长度方向均匀布置的多个万向球514上，薄型气缸511调整高度，将工件抬升到焊接位置，导套512和导杆513配合保证工件在正确的垂直方向。

焊接芯棒悬挂单元包括芯棒601、芯棒601上对应着工件焊缝位置设置有铜排602、芯棒601左侧设置有悬挂板603，芯棒装置的左侧(进料侧)通过悬挂板603连接到连接柱402上，悬挂板603颈部宽度T为8-10mm，悬挂板603颈部是工件的导向口，工件的开口宽度尺寸要大于悬挂板603颈部的宽度，悬挂板603的悬挂轴两边设置有压轮轴承607，根据板厚可以上下调节，保证进出料的顺畅。焊接芯棒右端设置有销轴608，在工件焊接时，销轴608支撑在开关门单元的开关门801中。

筒体内径定位单元固定在芯棒装置上，包括内衬板604、垫杆605、光圆导杆606，垫杆605和光圆导杆606设置在内衬板604的外侧，垫杆605和光圆导杆606整体组成内圆支撑结构，筒体内径定位单元在工件的内圆上起到内撑的作用，可以防止工件外圆被抱紧的时候，工件圆周方向受挤压后成不规则椭圆，导致开口处合拢后不再同一平面上。

进一步的，本部分采用模块化设计，根据工件规格需要采用不同尺寸的筒体内径定位部分，更换简单，方便，快捷。

筒体外圆抱紧单元包括对称布置的一对支板701、安装板702、气缸703、卡爪704，安装板702设置在支板701上，气缸703通过安装板702安装在支板701上，气缸703的活塞与卡爪704连接，通过工件圆周左右斜下方的卡爪704，在气缸703的作用下伸出，同时挤压工件的外圆，使工件的开口合拢齐平。本单元配合内径定位单元和自动对中单元使用。卡爪704根据工件规格在一定的范围内更换，气缸安装板702在斜线方向有移动槽，可根据工件的规格相应移动到所需要的位置后锁紧，本部分通过支板701安装在机架2底座上，轴线方向的位置可根据工件的长度尺寸做相应的调节。

筒体端面升降单元部分包括无杆气缸801、U形板802、升降端面板803、直线导轨副804；无杆气缸801和直线导轨副804分别安装在U形板802的U形开口的两边，无杆气缸801与升降端面板803连接，升降端面板803在左右气缸801的作用下实现自动升降的功能。端面板803升到工作位置后，工件被进出料装置推动到和端面板803紧密贴合。工件焊接完成后，端面板803下降到出料位置，工件被进出料装置推离芯棒601。直线导轨804和气缸801组合使用保证端面的接触面每次在同一位置，保证工件的焊接起始点在固定位置，U形板的U形开口可以便于工件出料，U形板安装在开关门单元下方的支柱外侧上。

芯棒开关门单元包括开关门901、转动块902、转轴903、气缸904，气缸904的活塞与转动块902的一端连接，转动块902的另一端与开关门901安装在转轴903上；芯棒开关门单元设置在机架出料处，开关门901的关闭位置正对着工件焊接工作位置时的芯棒悬臂，芯棒装置的左侧(进料侧)通过悬挂板603悬挂在连接柱402上，属于悬臂结构，受力不佳。工件焊接时，在压板的作用下，芯棒会产生变形，影响焊接效果。需要在芯棒的右端尾部设置一个支撑点，使芯棒有悬臂结构变成两端支撑，芯棒变形最小，达到最佳焊接效果。考虑到工件必须左进右出，在工件焊接完成后，尾部支撑点必须与芯棒脱离使工件无阻碍的出料。自动开关门单元可以解决以上受力和出料的问题：在工件进料之后，开关门901关闭，芯棒销轴608支撑在开关门单元的开关门901中，处于支撑状态，焊接完成后，压板松开，此时芯棒已不再受力，开关门打开，工件出料。开关门901的打开和关闭由气缸904、转动块902、转轴903共同完成，气缸904推动转动块902转动，转动块902带动转轴903转动，转轴903转动带动开关门901转动。

优化的，本单元安装在机架支撑梁右端板上，活动单元外露，出于安全考虑设置防护罩。

筒体自动进出单元(包含筒体端面定位装置)包括移动板1001、连接块1002、双出杆扁气缸1003、推块1004、无杆气缸1005；移动板1001与无杆气缸1005连接，连接块1002安装在移动板1001上，双出杆扁气缸1003安装在连接块1002上，推块1004与双出杆扁气缸1003活塞杆连接。移动板1002在1001无杆气缸1005的作用下往复移动，工件被自动补料单元送到焊接区域后，推块1004在双出杆扁气缸1003作用下伸出，移动板1001在无杆气缸1005的作用下往开关门方向移动，将工件轴向压紧到与端面板紧密接触，工件的端面齐平，在工件焊接完成后，无杆气缸1005继续往开关门方向移动，将工件送出芯棒，实现出料的功能。无杆气缸1005移动到位后，推块1004在双出杆扁气缸1003作用下退后，无杆气缸1005退回原位，本单元在工件水平直径方向左右对称布置各一套，安装在机架支柱内侧上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种通过式直缝焊机，包括焊枪单元和机架，其特征是还包括自动对中单元3，待料悬挂单元4，自动推料和托架升降单元5，焊接芯棒悬空和筒体内径定位单元6，筒体外圆抱紧单元7，筒体端面升降定位单8，芯棒开关门单元9，筒体自动进出单元10。

2.根据权利要求1所述的一种通过式直缝焊机，其特征是所述自动对中单元3包括气缸301、气缸支座302、鱼眼接头303、铰链机构304，两组气缸301分别通过气缸支座302设置在机架上，气缸301通过鱼眼接头303连接铰链机构304，铰链机构304连接对中板306连接，铰链机构304通过支座305支撑在机架的V形槽的斜边面上。

3.根据权利要求1至2任一项所述的一种通过式直缝焊机，其特征是待料悬挂单元设置在机架的左侧或者进料侧，包括门形架401、连接柱402、升降限位装置403、T型导料板404、万向球405，连接柱402将门型架401与机架连成一体；升降限位装置403包括气缸4031、撞板4032、背板4033、导轨4034，气缸4031安装在背板4033上，气缸4031的活塞连接限位撞板4032，背板4033面对工件的表面设置有导轨4034，限位撞板4032的背面嵌合在导轨4034上；T型导料板404安装在连接柱402上，T型导料板404的水平方向的板上沿长度方向均匀设置有多个万向球405。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种通过式直缝焊机，其特征是自动推料单元设置在待料悬挂装置的正下方，包括无杆气缸501、转轴502、转片503、推板504、移动板505、气缸506，无杆气缸501设置在升降座508左侧上面，无杆气缸501与移动板505连接，气缸506的活塞与转片503连接，转片503与推板504共用转轴502，自动推料单元安装在托架升降部分的升降座左侧上面；

托架升降单元包括托架装置和升降装置两部分，托架装置安装在升降装置的升降座右侧上面，升降装置的升降座左侧安装的是自动推料单元，在待料区域的正下方，右侧安装的是托架装置，在焊接区域的正下方；

升降装置包括固定座507、升降座508、油缸509，组成剪叉装置；

托架装置包括料槽510、薄型气缸511、导套512、导杆513、万向球514，料槽510设置在升降座508的右侧上面，薄型气缸511、导套512和导杆513组合设置在料槽510与升降座508之间，料槽510的沿长度方向均匀布置的多个万向球514。

5.根据权利要求4所述的一种通过式直缝焊机，其特征是根据承重的大小升降装置也可以用蜗杆升降机配合减速电机来实现升降，中间减速机连接与两头升降机用连杆连接，使两端同步升降，也可通过液压或气动升降机实现上述功能。

6.根据权利要求1至6任一项所述的一种通过式直缝焊机，其特征是焊接芯棒悬挂单元包括包括芯棒601、芯棒601上对应着工件焊缝位置设置有铜排602、芯棒601左侧设置有悬挂板603，芯棒装置的左侧(进料侧)通过悬挂板603连接到连接柱402上，悬挂板603颈部宽度T为8-10mm，悬挂板603颈部是工件的导向口，工件的开口宽度尺寸要大于悬挂板603颈部的宽度，悬挂板603的悬挂轴两边设置有压轮轴承607；焊接芯棒右端设置有销轴608。

7.根据权利要求6所述的一种通过式直缝焊机，其特征是筒体内径定位单元固定在芯棒装置上，包括内衬板604、垫杆605、光圆导杆606，垫杆605和光圆导杆606设置在内衬板604的外侧，垫杆605和光圆导杆606整体组成内圆支撑结构。

8.根据权利要求7所述的一种通过式直缝焊机，其特征是筒体内径定位单元采用模块化设计，根据工件规格需要采用不同尺寸的筒体内径定位部分。

9.根据权利要求7或8任一项所述的一种通过式直缝焊机，其特征是筒体外圆抱紧单元包括对称布置的一对支板701、安装板702、气缸703、卡爪704，安装板702设置在支板701上，气缸703通过安装板702安装在支板701上，气缸703的活塞与卡爪704连接；卡爪704根据工件规格在一定的范围内更换，气缸安装板702在斜线方向有移动槽，可根据工件的规格相应移动到所需要的位置后锁紧，本单元安装在机架2底座上，轴线方向的位置可根据工件的长度尺寸做相应的调节。

10.根据权利要求1至9任一项所述的一种通过式直缝焊机，其特征是筒体端面升降单元部分包括无杆气缸801、U形板802、升降端面板803、直线导轨副804；包括无杆气缸801、U形板802、升降端面板803、直线导轨副804；无杆气缸801和直线导轨副804分别安装在U形板802的U形开口的两边，无杆气缸801与升降端面板803连接，U形板安装在开关门单元下方的支柱外侧上。

11.根据权利要求1至10任一项所述的一种通过式直缝焊机，其特征是芯棒开关门单元包括开关门901、转动块902、转轴903、气缸904，气缸904的活塞与转动块902的一端连接，转动块902的另一端与开关门901安装在转轴903上；芯棒开关门单元设置在机架出料处，开关门901的关闭位置正对着工件焊接工作位置时的芯棒悬臂。

12.根据权利要求11所述的一种通过式直缝焊机，其特征是芯棒开关门单元安装在机架支撑梁右端板上，设置有防护罩。

13.根据权利要求1至12任一项所述的一种通过式直缝焊机，其特征是筒体自动进出单元包括移动板1001、连接块1002、双出杆扁气缸1003、推块1004、无杆气缸1005；移动板1001与无杆气缸1005连接，连接块1002安装在移动板1001上，双出杆扁气缸1003安装在连接块1002上，推块1004与双出杆扁气缸1003活塞杆连接；本单元在工件水平直径方向左右对称布置各一套。