CN116197579B - 一种汽车排气管自动化焊接装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接技术领域，具体公开了一种汽车排气管自动化焊接装置及控制方法，包括安装座、焊枪头、供丝管和角度调节单元，焊枪头的电笔为竖直状态，供丝管用于提供焊丝，角度调节单元用于使焊枪头在以焊接管道切面圆所在平面内绕切面圆圆心在90°范围内进行角度变化，本发明通过角度调节组件将焊接点位置从从圆的上顶点在着四分之一圆的范围内进行调整，这样使得焊接点的倾斜程度不同，在焊丝融化后的液体受到的重力大小不变，而切向分力与垂线的角度变小，从而获得更大的切向分力，使得融化后流动性差的焊丝可以达到和流动性好的焊丝一样的流动效果，从而维持鱼鳞焊的质量。

Description

一种汽车排气管自动化焊接装置及控制方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体的，涉及一种汽车排气管自动化焊接装置及控制方法。

背景技术

焊接是生产中极为常见的加工方式，在汽车零部件领域，由于汽车的价格差异化，不同档次的汽车使用的材料是有差别的，即使是汽车的排气管，而在焊接过程中焊接不同材料使用的焊丝是不同的，不同的焊丝在融化时产生的液体的流动性也是不同的，因此在自动化焊接过程中，如果使用相同的焊接流程，在焊丝材料和焊接的材料不同的情况下，产生的焊缝就会具有差别，尤其是在鱼鳞焊的工艺中，焊缝的差别会明显导致焊丝材料和焊接的材料变化的情况下新产生的鱼鳞焊缝质量不佳，不符合要求。

目前，管道焊接过程中自动化的鱼鳞焊可以通过焊接电笔的左右摆动配合管道的均速转动实现，其问题在于不能针对焊丝材料和焊接的材料变化的情况进行适应性的调整，鉴于此，本发明提出一种汽车排气管自动化焊接装置及控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽车排气管自动化焊接装置及控制方法，解决以下技术问题：

如何在焊丝材料和焊接的材料变化的情况下，进行适应性调整，维持自动化鱼鳞焊的焊接质量。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种汽车排气管自动化焊接装置，包括管道夹持组件和对管道进行焊接的焊接组件，

所述管道夹持组件包括夹持基座，所述夹持基座上转动连接有卡盘，所述卡盘用于对焊接管道进行夹持，所述焊接管道在夹持完成后轴线与所述卡盘的转动轴线相重合，所述卡盘侧面设有支撑座，所述支撑座内设有驱动组件，用于驱动卡盘转动；

所述焊接组件包括安装座、焊枪头、供丝管和角度调节单元，所述焊枪头的电笔为竖直状态，所述供丝管用于提供焊丝，所述角度调节单元用于使焊枪头在以焊接管道切面圆所在平面内绕切面圆圆心在90°范围内进行角度变化；

所述焊枪头转动连接在安装座的中心点上，所述安装座内设有往复摆动组件，用于驱动焊枪头绕安装座的中心点往复摆动。

通过上述技术方案：往复摆动组件驱动安装座往复摆动配合驱动组件驱动卡盘转动，实现常规的鱼鳞焊，然后，在焊接其他材质的排气管道时，通过角度调节组件将焊接点位置从从圆的上顶点在着四分之一圆的范围内进行调整，这样使得焊接点的倾斜程度不同，在焊丝融化后的液体受到的重力大小不变，而切向分力与垂线的角度变小，从而获得更大的切向分力，使得融化后流动性差的焊丝可以达到和流动性好的焊丝一样的流动效果，从而维持鱼鳞焊的质量。

进一步的：所述焊接组件还包括固定座，所述固定座上设有立柱，所述立柱侧面滑动连接有储丝箱，所述供丝管与所述储丝箱相连接，通过立柱内的升降件驱动升降，所述储丝箱侧面连接有承接板，所述角度调节单元设置在承接板上。

进一步的：所述角度调节单元包括圆弧引导板，所述圆弧引导板外圈设有部分齿轮，所述部分齿轮上啮合有驱动齿轮，所述圆弧引导板侧面设有连接板，所述驱动齿轮转动连接在连接板上，所述驱动齿轮通过动力件驱动转动，所述圆弧引导板内圈设有滑轨，所述连接板上转动连接有滑轮，所述滑轮沿着所述圆弧引导板的滑轨滚动，所述连接板侧面连接有焊枪基座，所述焊枪基座上连接有安装座，所述焊枪头连接在安装座上，所述圆弧引导板的圆心与焊接管道轴线重合。

进一步的：所述连接板侧面设有用于固定连接板在圆弧引导板上位置的制动组件，所述焊枪基座上设置有角度传感器，所述制动组件包括连接在连接板侧面的安装板，所述安装板侧面设有圆弧凸板，所述圆弧凸板的圆心与焊接管道轴线重合，所述安装板底部设有一对挡板，一对所述挡板内侧均设有基板，所述基板内侧连接有刹车片，所述安装板两侧设有气缸，所述气缸用于推动刹车片移动，所述刹车片为圆弧结构，所述刹车片的圆弧半径与所述安装板的半径相同。

通过上述技术方案：电机可以远程控制，电机驱动连接板沿着圆弧引导板进行滑动，从而绕焊接管道切面圆圆心进行圆周运动，进而实现自动化调整焊枪头角度的目的，进一步的，制动组件的气缸也可以实现远程控制，制动组件通过使得一对刹车片夹紧圆弧凸板实现制动，其中刹车片的圆弧半径与安装板的半径相同，从而实现任意位置的完全贴合，提升制动效果。

进一步的：所述安装板底部设有第二连杆，所述第二连杆一端转动连接在安装板上，所述气缸包括推杆，所述推杆连接在第二连杆的中段，推动第二连杆在安装板上转动，所述第二连杆的另一端与第一连杆连接，所述第一连杆穿过挡板与基板相连接。

通过上述技术方案：第二连杆形成杠杆结构，在气缸启动后，气缸的形成会通过第二连杆的转动实现放大，最终使得第一连杆的行程更大，反应跟迅速，从而制动命令产生后更快速的进行制动，减少制动最终位置与理想位置之间的误差。

进一步的：所述焊枪头侧面设有摄像头，所述摄像头通过支杆固定在安装座上，所述摄像头外设有防护结构。

进一步的：所述圆弧引导板侧面设有支撑架，所述支撑架是由多个三角形组成的桁架结构。

进一步的：所述往复摆动组件包括安装座，所述安装座前端开设有穿槽，所述安装座内转动连接有转盘，所述转盘上偏心的设有偏心轴，所述安装座内还转动连接有外杆，所述外杆的转轴一侧开设有长直槽，所述偏心轴滑动连接在长直槽内，所述外杆的另一侧与安装座相连接。

进一步的：所述外杆的另一侧内滑动连接有内杆，所述内杆末端设有固接杆，所述固接杆穿过穿槽滑动连接在安装座侧面，所述内杆中段设有穿杆，所述穿杆外侧套设有杆套，所述杆套为以转盘的圆心为圆心的圆弧状结构，所述杆套上转动连接有转杆，所述转杆穿过并与安装座螺纹连接，所述转杆的顶端设有旋钮。

通过上述技术方案：转动转杆可以使得杆套的位置上下移动，从而通过杆套与穿杆的连接作用带动内杆在外杆内进行伸缩移动，在内杆伸长后使得固接杆距离外杆与安装座的连接点位置更远，从而实现摆幅的增加，可以自主的调节摆幅，实现焊接不同宽度的焊缝。

一种应用于权利要求1-9所述的一种汽车排气管自动化焊接装置的控制方法，包括如下方法步骤：

S1、将带焊接的管件通过卡盘进行夹持固定；

S2、通过立柱内的升降件带动焊枪基座上下位置变化直到焊枪基座上的电笔进入的焊接有效工作范围；

S3、以焊接管件切面圆圆心为基点通角度调节组件调整焊枪基座的电笔的角度，并通过制动组件固定焊枪基座；

S4、启动电笔和供丝管，然后通过支撑座内设置的驱动件驱动卡盘以及夹持在卡盘上的管件进行均速转动。

本发明的有益效果：

(1)本发明通过往复摆动组件驱动安装座往复摆动配合驱动组件驱动卡盘转动，实现常规的鱼鳞焊，然后，在焊接其他材质的排气管道时，通过角度调节组件将焊接点位置从从圆的上顶点在着四分之一圆的范围内进行调整，这样使得焊接点的倾斜程度不同，在焊丝融化后的液体受到的重力大小不变，而切向分力与垂线的角度变小，从而获得更大的切向分力，使得融化后流动性差的焊丝可以达到和流动性好的焊丝一样的流动效果，从而维持鱼鳞焊的质量。

(2)本发明通过远程控制电机，电机驱动连接板沿着圆弧引导板进行滑动，从而绕焊接管道切面圆圆心进行圆周运动，进而实现自动化调整焊枪头角度的目的，进一步的，制动组件的气缸也可以实现远程控制，制动组件通过使得一对刹车片夹紧圆弧凸板实现制动，其中刹车片的圆弧半径与安装板的半径相同，从而实现任意位置的完全贴合，提升制动效果。

(3)本发明通过第二连杆形成杠杆结构，在气缸启动后，气缸的形成会通过第二连杆的转动实现放大，最终使得第一连杆的行程更大，反应跟迅速，从而制动命令产生后更快速的进行制动，减少制动最终位置与理想位置之间的误差。

(4)本发明通过转动转杆可以使得杆套的位置上下移动，从而通过杆套与穿杆的连接作用带动内杆在外杆内进行伸缩移动，在内杆伸长后使得固接杆距离外杆与安装座的连接点位置更远，从而实现摆幅的增加，可以自主的调节摆幅，实现焊接不同宽度的焊缝。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的图1的A处结构的局部放大示意图；

图3是本发明的图1的B处结构的局部放大示意图；

图4是本发明的焊枪头与焊接管道位置示意图；

图5是本发明的支撑架结构示意图；

图6是本发明的制动组件结构示意图；

图7是本发明往复摆动组件结构示意图；

图8是本发明安装座前端面结构示意图；

图9是本发明鱼鳞纹焊接工艺结果示意图。

附图标记说明：

10、固定座；11、立柱；12、储丝箱；13、鱼鳞纹；

20、承接板；21、圆弧引导板；22、部分齿轮；23、连接板；24、驱动齿轮；25、电机；26、滑轮；27、支撑架；

30、圆弧凸板；31、安装板；32、挡板；33、基板；34、刹车片；35、气缸；36、第一连杆；37、第二连杆；38、推杆；

40、焊枪基座；41、安装座；42、焊枪头；43、供丝管；44、摄像头；45、穿槽；

50、夹持基座；51、支撑座；52、卡盘；

60、穿杆；61、内杆；62、外杆；63、长直槽；64、转盘；65、偏心轴；66、杆套；67、转杆；68、旋钮；69、固接杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8所示，在一个实施例中，提供了一种汽车排气管自动化焊接装置，包括：

一种汽车排气管自动化焊接装置，包括管道夹持组件和对管道进行焊接的焊接组件，管道夹持组件包括夹持基座50，夹持基座50上转动连接有卡盘52，卡盘52用于对焊接管道进行夹持，焊接管道在夹持完成后轴线与卡盘52的转动轴线相重合，卡盘52侧面设有支撑座51，支撑座51内设有驱动组件，用于驱动卡盘52转动；

焊接组件包括安装座41、焊枪头42、供丝管43和角度调节单元，焊枪头42的电笔为竖直状态，供丝管43用于提供焊丝，角度调节单元用于使焊枪头42在以焊接管道切面圆所在平面内绕切面圆圆心在90°范围内进行角度变化；

值得说的是，在电笔为竖直状态的情况下，从0°-90°的角度变化实现了切向力分力从零到最大的全部过程，故而焊枪头42绕切面圆圆心在90°范围内进行角度变化。

焊枪头42转动连接在安装座41的中心点上，安装座41内设有往复摆动组件，用于驱动焊枪头42绕安装座41的中心点往复摆动。

通过上述技术方案：往复摆动组件驱动安装座41往复摆动配合驱动组件驱动卡盘52转动，实现常规的鱼鳞焊，然后，在焊接其他材质的排气管道时，通过角度调节组件将焊接点位置从从圆的上顶点在着四分之一圆的范围内进行调整，这样使得焊接点的倾斜程度不同，在焊丝融化后的液体受到的重力大小不变，而切向分力与垂线的角度变小，从而获得更大的切向分力，使得融化后流动性差的焊丝可以达到和流动性好的焊丝一样的流动效果，从而维持鱼鳞焊的质量。

焊接组件还包括固定座10，固定座10上设有立柱11，立柱11侧面滑动连接有储丝箱12，供丝管43与储丝箱12相连接，储丝箱12内设有自动化供丝结构，通过多个驱动摩擦轮实现，属于现有技术，具体过程不做赘述，通过立柱11内的升降件驱动升降，升降件可以是液压伸缩缸，储丝箱12侧面连接有承接板20，角度调节单元设置在承接板20上。

角度调节单元包括圆弧引导板21，圆弧引导板21外圈设有部分齿轮22，部分齿轮22上啮合有驱动齿轮24，圆弧引导板21侧面设有连接板23，驱动齿轮24转动连接在连接板23上，驱动齿轮24通过动力件驱动转动，动力件可以是电机25，圆弧引导板21内圈设有滑轨，连接板23上转动连接有滑轮26，滑轮26沿着圆弧引导板21的滑轨滚动，连接板23侧面连接有焊枪基座40，焊枪基座40上连接有安装座41，焊枪头42连接在安装座41上，圆弧引导板21的圆心与焊接管道轴线重合。

连接板23侧面设有用于固定连接板23在圆弧引导板21上位置的制动组件，焊枪基座40上设置有角度传感器，角度传感器用于检测40的角度，本实施例中42与40相互垂直，通过转换可以测算42相对焊接管道的角度，在达到预定角度后就可以发出信号，进行制动，制动组件包括连接在连接板23侧面的安装板31，安装板31侧面设有圆弧凸板30，圆弧凸板30的圆心与焊接管道轴线重合，安装板31底部设有一对挡板32，一对挡板32内侧均设有基板33，基板33内侧连接有刹车片34，安装板31两侧设有气缸35，气缸35用于推动刹车片34移动，显然，气缸35也可以是其他能够驱动刹车片34直线运动的现有产品或零件，刹车片34为圆弧结构，刹车片34的圆弧半径与安装板31的半径相同。

通过上述技术方案：电机25可以远程控制，电机25驱动连接板23沿着圆弧引导板21进行滑动，从而绕焊接管道切面圆圆心进行圆周运动，进而实现自动化调整焊枪头42角度的目的，进一步的，制动组件的气缸35也可以实现远程控制，制动组件通过使得一对刹车片34夹紧圆弧凸板30实现制动，其中刹车片34的圆弧半径与安装板31的半径相同，从而实现任意位置的完全贴合，提升制动效果。

安装板31底部设有第二连杆37，第二连杆37一端转动连接在安装板31上，气缸35包括推杆38，推杆38连接在第二连杆37的中段，推动第二连杆37在安装板31上转动，第二连杆37的另一端与第一连杆36连接，第一连杆36穿过挡板32与基板33相连接，其中第二连杆37与推杆38的连接、第一连杆36与第二连杆37的柔性连接指的是允许在连接点产生一定程度的位移，以防止连接点处的结构被破坏，本实施例中，柔性连接通过长槽与滑动在长槽内的直杆实现。

通过上述技术方案：第二连杆37形成杠杆结构，在气缸35启动后，气缸35的形成会通过第二连杆37的转动实现放大，最终使得第一连杆36的行程更大，反应跟迅速，从而制动命令产生后更快速的进行制动，减少制动最终位置与理想位置之间的误差。

焊枪头42侧面设有摄像头44，摄像头44通过支杆固定在安装座41上，摄像头44外设有防护结构，防护结构至少包括温度防护结构和光线防护结构，温度防护结构可以是石英棉防热层，光线防护结构可以是色号在7-11号之内的的黑镜片。

需要说明的是，通过摄像头44采集类似图9的图像信息，在完成焊接后将图像信息输入电脑以及相应软件中进行分析，判断成品鱼鳞纹13的质量，其中鱼鳞纹13之间的间距是分析判断的参数之一，例如，如果两片相邻的鱼鳞之间的间距过大，则可以判断焊丝融化后的液体流动性不足或者电枪电压不足不能使焊丝融化，这样通过反复焊接和判断就可以获得大量经验数据，从而辅助支撑自动化焊接过程。

圆弧引导板21侧面设有支撑架27，支撑架27是由多个三角形组成的桁架结构，用于提升圆弧引导板21的稳定性。

往复摆动组件包括安装座41，安装座41前端开设有穿槽45，安装座41内转动连接有转盘64，转盘64上偏心的设有偏心轴65，安装座41内还转动连接有外杆62，外杆62的转轴一侧开设有长直槽63，偏心轴65滑动连接在长直槽63内，外杆62的另一侧与安装座41相连接。

外杆62的另一侧内滑动连接有内杆61，内杆61末端设有固接杆69，固接杆69穿过穿槽45滑动连接在安装座41侧面，内杆61中段设有穿杆60，穿杆60外侧套设有杆套66，杆套66为以转盘64的圆心为圆心的圆弧状结构，杆套66上转动连接有转杆67，转杆67穿过并与安装座41螺纹连接，转杆67的顶端设有旋钮68。

通过上述技术方案：转动转杆67可以使得杆套66的位置上下移动，从而通过杆套66与穿杆60的连接作用带动内杆61在外杆62内进行伸缩移动，在内杆61伸长后使得固接杆69距离外杆62与安装座41的连接点位置更远，从而实现摆幅的增加，可以自主的调节摆幅，实现焊接不同宽度的焊缝。

一种应用于权利要求1-9的一种汽车排气管自动化焊接装置的一种汽车排气管自动化焊接装置的控制方法，包括如下方法步骤：

S1、将带焊接的管件通过卡盘52进行夹持固定；

S2、通过立柱11内的升降件带动焊枪基座40上下位置变化直到焊枪基座40上的电笔进入的焊接有效工作范围；

S3、以焊接管件切面圆圆心为基点通角度调节组件调整焊枪基座40的电笔的角度，并通过制动组件固定焊枪基座40；

S4、启动电笔和供丝管43，然后通过支撑座51内设置的驱动件驱动卡盘52以及夹持在卡盘52上的管件进行均速转动。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (5)

1.一种汽车排气管自动化焊接装置，包括管道夹持组件和对管道进行焊接的焊接组件，其特征在于：

所述管道夹持组件包括夹持基座（50），所述夹持基座（50）上转动连接有卡盘（52），所述卡盘（52）侧面设有支撑座（51），所述支撑座（51）内设有驱动组件，用于驱动卡盘（52）转动；

所述焊接组件包括安装座（41）、焊枪头（42）、供丝管（43）和角度调节单元，所述焊枪头（42）的电笔为竖直状态，所述供丝管（43）用于提供焊丝，所述角度调节单元用于使焊枪头（42）在以焊接管道切面圆所在平面内绕切面圆圆心在90°范围内进行角度变化；

所述角度调节单元包括圆弧引导板（21），所述圆弧引导板（21）外圈设有部分齿轮（22），所述部分齿轮（22）上啮合有驱动齿轮（24），所述圆弧引导板（21）侧面设有连接板（23），所述驱动齿轮（24）转动连接在连接板（23）上，所述驱动齿轮（24）通过动力件驱动转动，所述圆弧引导板（21）内圈设有滑轨，所述连接板（23）上转动连接有滑轮（26），所述滑轮（26）沿着所述圆弧引导板（21）的滑轨滚动，所述连接板（23）侧面连接有焊枪基座（40），所述焊枪基座（40）上连接有安装座（41），所述焊枪头（42）连接在安装座（41）上，所述圆弧引导板（21）的圆心与焊接管道轴线重合；

所述连接板（23）侧面设有用于固定连接板（23）在圆弧引导板（21）上位置的制动组件，所述焊枪基座（40）上设置有角度传感器，所述制动组件包括连接在连接板（23）侧面的安装板（31），所述安装板（31）侧面设有圆弧凸板（30），所述圆弧凸板（30）的圆心与焊接管道轴线重合，所述安装板（31）底部设有一对挡板（32），一对所述挡板（32）内侧均设有基板（33），所述基板（33）内侧连接有刹车片（34），所述安装板（31）两侧设有气缸（35），所述气缸（35）用于推动刹车片（34）移动，所述刹车片（34）为圆弧结构，所述刹车片（34）的圆弧半径与所述安装板（31）的半径相同；

所述安装板（31）底部设有第二连杆（37），所述第二连杆（37）一端转动连接在安装板（31）上，所述气缸（35）包括推杆（38），所述推杆（38）连接在第二连杆（37）的中段，推动第二连杆（37）在安装板（31）上转动，所述第二连杆（37）的另一端与第一连杆（36）连接，所述第一连杆（36）穿过挡板（32）与基板（33）相连接；

所述焊枪头（42）转动连接在安装座（41）的中心点上，所述安装座（41）内设有往复摆动组件，用于驱动焊枪头（42）绕安装座（41）的中心点往复摆动；

所述往复摆动组件包括安装座（41），所述安装座（41）前端开设有穿槽（45），所述安装座（41）内转动连接有转盘（64），所述转盘（64）上偏心的设有偏心轴（65），所述安装座（41）内还转动连接有外杆（62），所述外杆（62）的转轴一侧开设有长直槽（63），所述偏心轴（65）滑动连接在长直槽（63）内，所述外杆（62）的另一侧与安装座（41）相连接，所述外杆（62）的另一侧内滑动连接有内杆（61），所述内杆（61）末端设有固接杆（69），所述固接杆（69）穿过穿槽（45）滑动连接在安装座（41）侧面，所述内杆（61）中段设有穿杆（60），所述穿杆（60）外侧套设有杆套（66），所述杆套（66）为以转盘（64）的圆心为圆心的圆弧状结构，所述杆套（66）上转动连接有转杆（67），所述转杆（67）穿过并与安装座（41）螺纹连接，所述转杆（67）的顶端设有旋钮（68）。

2.根据权利要求1所述的一种汽车排气管自动化焊接装置，其特征在于，所述焊接组件还包括固定座（10），所述固定座（10）上设有立柱（11），所述立柱（11）侧面滑动连接有储丝箱（12），所述供丝管（43）与所述储丝箱（12）相连接，通过立柱（11）内的升降件驱动升降，所述储丝箱（12）侧面连接有承接板（20），所述角度调节单元设置在承接板（20）上。

3.根据权利要求1所述的一种汽车排气管自动化焊接装置，其特征在于，所述焊枪头（42）侧面设有摄像头（44），所述摄像头（44）通过支杆固定在安装座（41）上。

4.根据权利要求1所述的一种汽车排气管自动化焊接装置，其特征在于，所述圆弧引导板（21）侧面设有支撑架（27），所述支撑架（27）是由多个三角形组成的桁架结构。

5.一种应用于权利要求1-4任一项所述的一种汽车排气管自动化焊接装置的控制方法，其特征在于，包括如下方法步骤：

S1、将带焊接的管件通过卡盘（52）进行夹持固定；

S2、通过立柱（11）内的升降件带动焊枪基座（40）上下位置变化直到焊枪基座（40）上的电笔进入的焊接有效工作范围；

S3、以焊接管件切面圆圆心为基点通角度调节组件调整焊枪基座（40）的电笔的角度，并通过制动组件固定焊枪基座（40）；

S4、启动电笔和供丝管（43），然后通过支撑座（51）内设置的驱动件驱动卡盘（52）以及夹持在卡盘（52）上的管件进行均速转动。