CN107052656A - 管材切割焊接一体机 - Google Patents

Abstract

本发明公开的管材切割焊接一体机，驱动头架端面设有夹紧卡盘，夹紧卡盘连接有旋转伺服电机带动其旋转；固定底座上安装有若干组移动升降托架，每组移动升降托架均包括移动升降座、固定在移动升降座上的升降托轮、驱动移动升降座沿直线导轨运动的行走驱动马达以及驱动升降托轮垂直运动的升降驱动马达；切割组件包括切割头托板以及固定在切割头托板上的切割头，焊接组件包括焊枪头托板固定在焊枪头托板上的焊枪头，切割头托板、焊枪头托板均设置在移动滑座上并能够沿移动滑座移动。本发明适用不同直径、不同长度的管材，能够实现母管与支管之间的焊接、两根母管之间的焊接，适用性强。

Description

管材切割焊接一体机

技术领域

本发明涉及一种管材切割焊接一体机，属于切割焊接技术领域。

背景技术

现阶段热切割、焊接行业大多以等离子切割、焊接为主，等离子弧切割是利用高温等离子电弧的热量使工件切口处的金属局部熔化（和蒸发），并借高速等离子的动量排除熔融金属以形成切口的一种加工方法；具有切口质量好、切口宽度窄、精度高、切割快速、安全、清洁等优点，是目前板材切割的一种先进加工方式。

在实际使用中，当客户只需要切割或焊接时，只要购买对应的等离子切割或焊接机就可了。但如果客户即要切割，又要焊接时，就需购买两种设备，成本较高，而且焊接的有效行程受机械臂长度限制，不会很长，不能根据所焊接的管材进行调整；同时在焊接过程中切割和焊接的轨迹大多数并不是相贯线轨迹，焊接效果不理想。

发明内容

发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种管材切割焊接一体机，能够适应不同管材进行切割焊接，适应性强。

技术方案：本发明所述的管材切割焊接一体机，包括驱动头架，移动升降托架，切割组件，焊接组件以及相互并行设置的固定底座、移动滑座；驱动头架设置在固定底座端部且正对固定底座的端面设有夹紧卡盘，夹紧卡盘连接有旋转伺服电机带动其旋转；固定底座上通过直线导轨安装有若干组移动升降托架，每组移动升降托架均包括移动升降座、固定在移动升降座上的升降托轮、驱动移动升降座沿直线导轨运动的行走驱动马达以及驱动升降托轮垂直运动的升降驱动马达；切割组件包括切割头托板以及固定在切割头托板上的切割头，焊接组件包括焊枪头托板固定在焊枪头托板上的焊枪头，切割头托板、焊枪头托板均设置在移动滑座上并能够沿移动滑座移动。

进一步完善上述技术方案，所述切割头托板包括能够沿所述移动滑座移动的切割头立柱，切割头立柱侧壁设有第一垂直导轨，第一垂直导轨上设有沿其垂直运动的第一悬臂，第一悬臂端部设有切割头电机和切割四连杆机构，切割四连杆机构与所述切割头相连，切割头电机驱动切割四连杆机构运动带动所述切割头上下摆动和左右摆动；所述焊枪头托板包括能够沿移动滑座运动的焊枪头立柱，焊枪头立柱侧壁设有第二垂直导轨，第二垂直导轨上设有沿其垂直运动的第二悬臂，第二悬臂端部设有第二电机和焊接四连杆机构，焊接四连杆机构与所述焊枪头相连，焊枪头电机驱动焊接四连杆机构运动带动所述焊枪头上下摆动和左右摆动。

进一步地，所述切割四连杆机构包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆，第一连杆、第二连杆相互平行且第一连杆的一端与切割头电机相连，第二连杆的一端与第一悬臂铰接相连，第一连杆的另一端与第三连杆的一端铰接相连，第二连杆的另一端与第四连杆的一端铰接相连，第三连杆、第四连杆的另一端与所述切割头相连；第二连杆的中部与第三连杆的中部铰接相连，该铰接点与第一连杆的两端、第二连杆与悬臂的铰接点构成平行四边形，且该铰接点与第四栏杆的两端、第三连杆与切割头的连接点构成平行四边形；所述焊接四连杆机构包括第五连杆、第六连杆、第七连杆、第八连杆，第五连杆、第六连杆相互平行且第五连杆的一端与焊枪头电机相连，第六连杆的一端与第二悬臂铰接相连，第五连杆的另一端与第七连杆的一端铰接相连，第六连杆的另一端与第八连杆的一端铰接相连，第七连杆、第八连杆的另一端与所述焊枪头相连；第六连杆的中部与第七连杆的中部铰接相连，该铰接点、第五连杆的两端、第六连杆与第二悬臂的铰接点构成平行四边形，且该铰接点、第八连杆的两端、第七连杆与焊枪头的连接点构成平行四边形。

进一步地，所述焊接四连杆机构通过摆动器与所述焊枪头相连。

进一步地，所述夹紧卡盘为气动夹紧卡盘，所述切割头为等离子割枪。

进一步地，所述行走驱动马达连接有行星减速器，行星减速器驱动斜齿轮，斜齿轮啮合有齿条，齿条带动所述移动升降座四角的滚轮沿直线导轨运动；所述升降托轮包括托轮座和两个托轮，所述升降驱动马达设置在移动升降座和托轮座之间用于带动托轮座垂直运动。

进一步地，所述移动升降托架为3组，每组移动升降托架均设有刻度标尺标示所述升降托轮的高度。

进一步地，所述切割头和焊枪头的动作通过切换电路形成互锁。形成互锁后满足切割头在工作时焊枪头不动作，而焊枪头在工作时切割头不动作，避免相互之间的干扰。

进一步地，所示夹紧卡盘通过电磁阀动作能够夹紧Φ65mm~Φ200mm的工件；所述固定底座与移动滑座之间的中心距为1000mm~1200mm；所述固定底座的长度为5000mm~8000mm

有益效果：（1）本发明提供的管材切割焊接一体机，卡盘装夹采用气动卡盘夹紧，满足管材的气动装夹和自动旋转；管材的长度是可变的，配套三套移动式升降托轮，长的管材可以通过托轮支撑，适用不同直径、不同长度的管材，能够实现母管与支管之间的焊接、两根母管之间的焊接，仅通过一台设备实现了切割、焊接，且能对不同管材进行不同焊接，适用性强；

（2）现有技术中多采用在一个行走托板上完成切割和焊接，支管点焊后，为了方便焊接，母管控制的主轴是不可以旋转的，这样切割和焊接的轨迹不是相贯线轨迹，焊接效果是不理想的；本发明采用切割头与焊枪头分开控制，避免工作过程中相互干扰，切割头托板能够实现切割头的移动、升降、上下摆动、左右摆动，切割马鞍型时，母管的主轴是转动的，支管与母管焊接时，主轴转动和焊枪头角度的转动满足自动焊接要求，实现切割相贯线和坡口的需要；焊枪头托板能够实现焊枪头的移动、升降、上下摆动、左右摆动，满足焊接的需要且避免焊接过程中与支管的干涉；

（3）本发明采用五轴四联动的相贯线***完成支管与母管相交的自动焊接，焊枪头根据母管主轴的旋转和上下摆动、左右摆动的配合完成，焊枪头可以避开与支管干涉，这样可以完成焊接，为了焊接的效果、增加焊缝的宽度，通过配套焊缝摆动器，焊缝的摆幅宽度是手工调节的，调整好焊枪头进行自动焊机，效果就比较好，在需要进行管对管焊接时，气动夹紧卡盘旋转，焊枪头不动，打开摆动器的功能即可实现焊接。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的俯视图；

图3本发明的右视图；

图4为本发明的左视图；

图5为切割头立柱的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1：如图1至图5所示的切割焊接一体机，包括驱动头架3、固定底座1、移动滑座6、切割头托板7、焊枪头10托板9；

驱动头架3设置在固定底座1端部且正对固定底座1的端面设有气动夹紧卡盘4，气动夹紧卡盘4连接有旋转伺服电机2带动其旋转，气动夹紧卡盘4通过电磁阀动作能够夹紧Φ65mm~Φ200mm的工件；

固定底座1与驱动头架3中心位于一条直线上，固定底座1上设有3组移动升降托架5；固定底座1与移动滑座6并行设置，相互之间的中心距为1075mm；固定底座1的长度为6400mm；每组移动升降托架5均包括移动升降座51、行走驱动马达52、升降驱动马达53、升降托架；移动升降座51与固定底座1之间采用台湾上银直线导轨装配式嵌入，行走驱动马达52连接有行星减速器，行星减速器驱动斜齿轮，斜齿轮啮合有齿条，齿条带动移动升降座四角的滚轮56沿直线导轨运动，满足直线方向的运行精度和运动效果，行走驱动马达52采用0.75KW中惯量和PLD80-40行星减速器；升降托轮包括托轮座55和两个托轮54，托轮54的直径为200mm，每组托轮座55均设有刻度标尺测量高度，升降驱动马达53设置在移动升降座51和托轮座55之间用于带动托轮座55垂直运动。

切割头托板7包括能够沿移动滑座6移动的切割头立柱71，切割头立柱71侧壁设有第一垂直导轨78，第一垂直导轨78上设有沿其垂直运动的第一悬臂72，第一悬臂72端部设有切割头电机77和第一连杆73、第二连杆74、第三连杆75、第四连杆76，第一连杆73、第二连杆74相互平行且第一连杆73的一端与切割头电机77相连，第二连杆74的一端与第一悬臂72铰接相连，第一连杆73的另一端与第三连杆75的一端铰接相连，第二连杆74的另一端与第四连杆76的一端铰接相连，第三连杆75、第四连杆76的另一端与切割头8相连；第二连杆74的中部与第三连杆75的中部铰接相连，该铰接点与第一连杆73的两端、第二连杆74与悬臂的铰接点构成平行四边形，同时该铰接点与第四连杆76的两端、第三连杆75与切割头8的连接点构成平行四边形，切割头电机77驱动切割第一连杆73、第二连杆74、第三连杆75、第四连杆76运动带动切割头8上下摆动和左右摆动。

焊枪头托板9包括能够沿移动滑座6运动的焊枪头立柱91，焊枪头立柱91侧壁设有第二垂直导轨，第二垂直导轨上设有沿其垂直运动的第二悬臂92，第二悬臂92端部设有焊枪头电机98和第五连杆93、第六连杆94、第七连杆95、第八连杆96，第五连杆93、第六连杆94相互平行且第五连杆93的一端与焊枪头电机98相连，第六连杆94的一端与第二悬臂92铰接相连，第五连杆93的另一端与第七连杆95的一端铰接相连，第六连杆94的另一端与第八连杆96的一端铰接相连，第七连杆95、第八连杆96的另一端与摆动器97相连，摆动器97与焊枪头10相连；第六连杆94的中部与第七连杆95的中部铰接相连，该铰接点、第五连杆93的两端、第六连杆94与第二悬臂92的铰接点构成平行四边形，且该铰接点、第八栏杆的两端、第七连杆95与焊枪头10的连接点构成平行四边形，焊枪头10电机驱动第五连杆93、第六连杆94、第七连杆95、第八连杆96运动带动焊枪头10上下摆动和左右摆动，同时还能够控制摆动器97实现焊枪头10的摆动。

本发明的主要技术参数如下：

1、适用工件直径为：φ65~φ200mm，工件长度：L≤6500mm；

2、气动夹紧卡盘4的旋转速度为0-6rpm/min，旋转伺服电机2功率：P=1.5KW；

3、移动滑座6行走速度：100-3000mm/min；

4、行走驱动马达：P=200W，升降驱动马达：P=120W。

工作过程：待加工母管11一端通过气动夹紧卡盘4固定、另一端通过托轮54支撑，根据母管11的长度选择所需移动升降托架5的数量，通过行走驱动马达52调整移动升降托架5的位置，通过升降驱动马达53调整托轮54的高度，根据刻度标尺保证母管11处于同一水平线；根据母管11的待切割位置移动切割头托板7到指定位置，第一悬臂72沿切割头立柱上71的第一垂直导轨78移动到达合适高度，根据切割大小控制切割头8的工作区域；切割完成后将焊枪头托板9移动到指定位置，在指定位置放置支管进行固定，第二悬臂92沿焊枪头立柱91上的第二垂直导轨移动到达合适高度，控制焊枪头10的工作区域将支管焊接到母管11上。

采用本发明的五轴四联动的相贯线***，能够对母管11进行马鞍口的切割，具体动作如下：旋转伺服电机2驱动夹紧母管11的气动夹紧卡盘4旋转，切割头8通过切割头立柱在移动滑座6上的移动实现直线行走，通过第一悬臂在第一垂直导轨上的垂直移动实现升降，通过第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆实现左右摆动、上下摆动；切割相贯线轨迹时，母管11旋转和切割头8行走和切割头8左右摆动（切割坡口时）和切割头8上下摆动（切割坡口时），完成切割，一根母管11上需要连续切割几个马鞍口后，切割完毕移动另一端。马鞍口切割后进行支管的点焊固定，可以采用人工点焊或焊枪的自动点焊（二点点固）；采用五轴四联动的相贯线***完成支管与母管11相交的自动焊接，母管11主轴的旋转与焊枪头10的上下摆动、左右摆动配合完成，焊枪头可以避开与支管干涉，即可完成焊接；为了焊接的效果，增加焊缝的宽度，可以配套焊缝摆动器97，焊缝的摆幅宽度是手工调节的，调整好焊枪头10进行自动焊机，效果比较好。

管——管自动对接功能采用的办法是：一管件的端部通过气动夹紧卡盘4夹紧，另一管件固定在移动式托架上，通过移动升降托架满足二根管件处于同一水平状态。将焊枪头托板9移动到需要焊接的位置，气动夹紧卡盘4带动管件旋转，焊枪头10固定不动只需要摆动就可以完成管——管对接的自动焊接成型。

通过接触器和继电器切换来满足切割头8在工作时焊枪头不动作，而焊枪头在工作时切割头8不动作；无论是切割或焊接，工件的零点在卡盘的起始点。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (9)

1.管材切割焊接一体机，其特征在于：包括驱动头架，移动升降托架，切割组件，焊接组件以及相互并行设置的固定底座、移动滑座；驱动头架设置在固定底座端部且正对固定底座的端面设有夹紧卡盘，夹紧卡盘连接有旋转伺服电机带动其旋转；固定底座上通过直线导轨安装有若干组移动升降托架，每组移动升降托架均包括移动升降座、固定在移动升降座上的升降托轮、驱动移动升降座沿直线导轨运动的行走驱动马达以及驱动升降托轮垂直运动的升降驱动马达；切割组件包括切割头托板以及固定在切割头托板上的切割头，焊接组件包括焊枪头托板固定在焊枪头托板上的焊枪头，切割头托板、焊枪头托板均设置在移动滑座上并能够沿移动滑座移动。

2.根据权利要求1所述的管材切割焊接一体机，其特征在于：所述切割头托板包括能够沿所述移动滑座移动的切割头立柱，切割头立柱侧壁设有第一垂直导轨，第一垂直导轨上设有沿其垂直运动的第一悬臂，第一悬臂端部设有切割头电机和切割四连杆机构，切割四连杆机构与所述切割头相连，切割头电机驱动切割四连杆机构运动带动所述切割头上下摆动和左右摆动；所述焊枪头托板包括能够沿移动滑座运动的焊枪头立柱，焊枪头立柱侧壁设有第二垂直导轨，第二垂直导轨上设有沿其垂直运动的第二悬臂，第二悬臂端部设有第二电机和焊接四连杆机构，焊接四连杆机构与所述焊枪头相连，焊枪头电机驱动焊接四连杆机构运动带动所述焊枪头上下摆动和左右摆动。

3.根据权利要求2所述的管材切割焊接一体机，其特征在于：所述切割四连杆机构包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆，第一连杆、第二连杆相互平行且第一连杆的一端与切割头电机相连，第二连杆的一端与第一悬臂铰接相连，第一连杆的另一端与第三连杆的一端铰接相连，第二连杆的另一端与第四连杆的一端铰接相连，第三连杆、第四连杆的另一端与所述切割头相连；第二连杆的中部与第三连杆的中部铰接相连，该铰接点与第一连杆的两端、第二连杆与悬臂的铰接点构成平行四边形，且该铰接点与第四栏杆的两端、第三连杆与切割头的连接点构成平行四边形；所述焊接四连杆机构包括第五连杆、第六连杆、第七连杆、第八连杆，第五连杆、第六连杆相互平行且第五连杆的一端与焊枪头电机相连，第六连杆的一端与第二悬臂铰接相连，第五连杆的另一端与第七连杆的一端铰接相连，第六连杆的另一端与第八连杆的一端铰接相连，第七连杆、第八连杆的另一端与所述焊枪头相连；第六连杆的中部与第七连杆的中部铰接相连，该铰接点、第五连杆的两端、第六连杆与第二悬臂的铰接点构成平行四边形，且该铰接点、第八连杆的两端、第七连杆与焊枪头的连接点构成平行四边形。

4.根据权利要求2或3所述的管材切割焊接一体机，其特征在于：所述焊接四连杆机构通过摆动器与所述焊枪头相连。

5.根据权利要求1所述的管材切割焊接一体机，其特征在于：所述夹紧卡盘为气动夹紧卡盘，所述切割头为等离子割枪。

6.根据权利要求1所述的管材切割焊接一体机，其特征在于：所述行走驱动马达连接有行星减速器，行星减速器驱动斜齿轮，斜齿轮啮合有齿条，齿条带动所述移动升降座四角的滚轮沿直线导轨运动；所述升降托轮包括托轮座和两个托轮，所述升降驱动马达设置在移动升降座和托轮座之间用于带动托轮座垂直运动。

7.根据权利要求1所述的管材切割焊接一体机，其特征在于：所述移动升降托架为3组，每组移动升降托架均设有刻度标尺标示所述升降托轮的高度。

8.根据权利要求1所述的管材切割焊接一体机，其特征在于：所述切割头和焊枪头的动作通过切换电路形成互锁。

9.根据权利要求1所述的管材切割焊接一体机，其特征在于：所示夹紧卡盘通过电磁阀动作能够夹紧Φ65mm~Φ200mm的工件；所述固定底座与移动滑座之间的中心距为1000mm~1200mm；所述固定底座的长度为5000mm~8000mm。