CN216758809U - 一种全位置自动焊接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于焊接设备技术领域，具体的讲涉及一种全位置自动焊接装置，特别适用于管道铺设现场自动焊接。其结构包括机架，相对设置在机架内的左、右环板，二者之间具有同轴向的动力转笼，左、右环板以及动力转笼具有位置对应的缺口，用于容纳管身并通过锁定部件固定左、右环板，动力转笼由对称的传动弧片以及设置在二者之间的若干联动杆构成，至少一侧传动弧片边缘具有弧形齿条，其与电机连接的齿轮组配合，使动力转笼沿左环板和/或右环板内侧的轨道内自转，动力转笼上设置用于固定焊枪的平台。该自动焊接定位夹具能够对管道夹紧定位后，在全位置实现快速自动焊接且具有工作效率高、焊接标准一致的特点。

Description

一种全位置自动焊接装置

技术领域

本实用新型属于焊接辅助设备技术领域，具体的讲涉及一种全位置自动焊接装置，特别适用于管道铺设现场自动焊接。

背景技术

焊接是一种不可拆的连接方法，它是工件在加热和或加压作用下，实现材料连接的方法。在连接区，材料一般被熔化和/或产生塑性变形。现有的管道接口在焊接的时候由于管道呈圆柱形，管道接口不易固定，影响焊接质量；其次是，收到作业现场条件限制，一般采用人工焊接，工作效率低，操作不规范，焊接标准不一致，并且随着现代焊接的能量来源多样化发展，出现了气体焰、电弧、激光、电子束、摩擦和超声波等等，除了在工厂中使用外，焊接还可以在多种环境下进行，如野外、水下和太空，无论在何处，焊接都可能给操作者带来危险，比如烧伤、触电、视力损害、吸入有毒气体、紫外线照射过度等等人体伤害，因此，自动化智能焊接具有广泛的应用价值。

专利号为CN201920507648.6的实用新型公开了一种管道焊接夹具。包括底座，底座两侧设置有两个对称设置的固定装置，固定装置包括与底座固定连接的固定块、位于固定块上方并与底座连接的支架、连接在支架上并与支架活动连接的压杆、压杆底端与压杆可转动连接的压块，所述固定块上表面呈内凹圆弧面，所述压块与固定块对应的设置成内凹圆弧面。该管道焊接夹具通过固定块和压块的配合使管道焊接时不会发生移动，保证焊接质量，通过支架的锁扣和合页结构使支架实现可开合，方便管道的放入与取出。但是，其在应用过程中，需要搬动管道才能够定位，焊接完成后还必须取出，因此只适用于工厂预制管的焊接，不适用于管道铺设现场焊接作业，焊接不能涵盖管道全部位置；其次是，该焊接夹具结构简单，功能单一，与焊接设备整合程度低，焊接过程对人工依赖程度高，降低了设备自动化、智能化水平。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种对管道夹紧定位后，在全部位置均可以快速自动焊接且工作效率高、焊接标准一致的新型定位夹具，特别适用于管道铺设现场焊接。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

一种全位置自动焊接装置，其特征在于：包括机架，相对设置在机架内的左环板和右环板，二者之间具有同轴向的动力转笼，所述左环板、右环板以及动力转笼具有位置对应的缺口，用于容纳管身并通过锁定部件固定所述左环板、右环板，所述动力转笼由对称的传动弧片以及设置在二者之间的若干联动杆构成，至少一侧所述传动弧片边缘具有弧形齿条，其与电机连接的齿轮组配合，使动力转笼沿左环板和/或右环板内侧的轨道内自转，所述动力转笼上设置用于固定焊枪的平台。

构成上述一种全位置自动焊接装置的附加技术特征还包括：

——所述齿轮组包括主动齿轮以及分别通过齿链连接的左从动齿轮、右从动齿轮，在动力转笼转动过程中，所述左从动齿轮、右从动齿轮至少有一个与所述传动弧片上的弧形齿条啮合；

——所述主动齿轮位于所述左环板或右环板的上部，所述主动齿轮的下方设置若干张紧齿轮，所述左从动齿轮、右从动齿轮对称设置于主动齿轮的两侧，所述齿链闭合环绕所述主动齿轮、左从动齿轮、张紧齿轮以及右从动齿轮；

——位于所述动力转笼上的平台设置在所述联动杆上，或者设置在滚珠丝杠上，所述滚珠丝杠两端分别与所述传动弧片连接；

——所述平台内具有十字型机械臂，所述十字型机械臂包括相互垂直连接的轴向导轨和径向导轨，所述焊枪固定在所述轴向导轨或径向导轨的滑块内；

——位于所述左环板和/或右环板内侧的轨道为其表面设置凹槽的环形凸缘，所述凹槽与设置在所述传动弧片边沿的滑条配合；或者所述轨道为设置在所述左环板和/或右环板内侧表面的由若干螺栓连接的转轮，所述转轮表面的卡槽与设置在所述传动弧片边沿的滑条配合；

——所述环形凸缘呈间断式分布，其分布位于沿所述左环板和/或右环板径向设置的滑槽内；或者所述转轮与螺栓偏心连接；

——还包括与所述齿轮组的电机、所述动力转笼平台上的焊枪电气连接的PLC控制器和减速器，所述PLC控制器包括控制面板，所述控制面板上设置开关按键和调速旋钮；

——所述左环板、右环板与管身固定的锁定部件包括沿左环板和右环板的径向设置的多个螺杆或者气动推杆，所述螺杆或者气动推杆的端部设置压紧块；

——所述机架由型材制成，其结构包括顶框和设置在其四角的立柱，所述左环板和右环板的外侧分别通过横梁与所述立柱连接，所述机架顶部设置吊环或者顶框两侧设置抬杠。

本实用新型所提供的一种全位置自动焊接装置同现有技术相比，具有以下优点：由于该自动焊接定位夹具的机架内具有夹持管身的左环板和右环板，二者之间设置同轴向的动力转笼，动力转笼上设置固定焊枪的平台，其在自转过程中，焊枪对管身部位进行焊接作业，位置控制精准，焊接质量和操作标准一致，避免人工误差，也提高了工作效率，并且左环板、右环板以及动力转笼具有位置对应的缺口，能够放置在管身上进行定位，特别适用于完成铺设后管口现场焊接，减少施工现场吊装搬运，节约施工费用；其次是，由于动力转笼由对称的传动弧片以及设置在二者之间的若干联动杆构成，至少一侧传动弧片边缘具有弧形齿条，其与电机连接的齿轮组配合，使动力转笼沿左环板和/或右环板内侧的轨道内自转，该结构通过齿轮组和弧形齿条啮合传动，传动效率高，运行稳定，便于与单片机电气连接后实现自动控制，具有内部组合部件连接紧凑，机械化智能化水平高的特点，并且结构相对简单、制造成本低，使用经济效益好，具有良好的市场推广价值。

附图说明

图1为本实用新型一种全位置自动焊接装置的结构示意图；

图2为该自动焊接定位夹具的内部截面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型所提供的一种全位置自动焊接装置的结构和工作原理作进一步的详细说明。

参见图1、图2，为本实用新型所提供的一种全位置自动焊接装置的结构示意图。构成该自动焊接定位夹具的结构包括机架1，相对设置在机架1内的左环板21和右环板22，二者之间具有同轴向的动力转笼3，左环板21、右环板22以及动力转笼3具有位置对应的缺口4，用于容纳管身并通过锁定部件5固定左环板21、右环板22，动力转笼3由对称的传动弧片31以及设置在二者之间的若干联动杆构成，至少一侧传动弧片31边缘具有弧形齿条311，其与电机34连接的齿轮组33配合，使动力转笼3沿左环板21和/或右环板22内侧的轨道内自转，动力转笼3上设置用于固定焊枪36的平台37。

其工作原理为：该定位夹具的机架1整合夹持定位和自动焊接两项功能，由于左环板21、右环板22以及位于二者之间同轴向设置的动力转笼3具有位置对应的缺口4，正好将该缺口4放置在待焊接的管身（或者管口对接部位）上，其中，左环板21、右环板22通过锁定部件5与管身固定，动力转笼3一侧或两侧的传动弧片31与电机连接的齿轮组33配合，实现动力转笼3沿左环板21和/或右环板22内侧的轨道内自转，由动力转笼3平台37上焊枪36完成环向焊接作业。

在构成上述自动焊接定位夹具的结构中，

——为了更好的牵引动力转笼3自转，设置在机架1或左环板21、右环板22上的齿轮组33包括主动齿轮331以及分别通过齿链330连接的左从动齿轮332、右从动齿轮333，在动力转笼3转动过程中，左从动齿轮332、右从动齿轮333至少有一个与所述传动弧片31上的弧形齿条311啮合，即弧形齿条311由左从动齿轮332和右从动齿轮333交替传动，完成一个完成的自转；需要说明的是，本专利中“左”“右”是根据具体的部件进行定义的，没有唯一的限制标准，比如左从动齿轮332、右从动齿轮333位于主动齿轮331两侧，左环板21、右环板22位于机架1的两侧（动力转笼3的两端）；

——一个实施例中，上述主动齿轮331位于左环板21或右环板22的上部，主动齿轮331的下方设置若干张紧齿轮334，一是调整齿链330的紧张度，防止传动打滑，二是改变齿链330的布置走向，比如张紧齿轮334沿左环板21或右环板22的内圆周分布，避免链条妨碍动力转笼3的运动，优选地，左从动齿轮332、右从动齿轮333对称设置于主动齿轮331的两侧，齿链330闭合环绕主动齿轮331、左从动齿轮332、张紧齿轮334以及右从动齿轮333，形成一个闭环传动整体；

——为了便于动力转笼3固定焊枪36，动力转笼3上的平台37可以设置在联动杆32上，比如平台37由两个联动杆32贯穿固定，这样动力转笼3在自转过程中，平台37位置更加稳定，平台37内的焊枪36环向焊接更加规整，或者平台37也可以设置在滚珠丝杠上，滚珠丝杠两端分别与传动弧片31连接，即平台37可以沿动力转笼3的轴向运动，焊枪36在进行环向焊接的基础上可以完成轴向焊接，拓宽了设备的应用范围，适应管道多种焊接部位；

——进一步的，上述平台37内具有十字型机械臂371，焊枪36固定在该十字型机械臂371的传动末端，可以实现焊枪36在管道轴向和径向的位置变化，以适应不同管径、不同焊接工艺的作业要求，具体说来，十字型机械臂371包括相互垂直连接的轴向导轨和径向导轨，焊枪36固定在轴向导轨或径向导轨的滑块内，能够精确调节焊枪36位置，确保焊接成型质量；

——在一个实施例中，位于上述左环板21和/或右环板22内侧的轨道为其表面设置凹槽的环形凸缘，该凹槽与设置在传动弧片31边沿的滑条312配合，由于左环板21和右环板22通过锁定部件5固定在管身上，二者内侧的环形凸缘通过凹槽卡合定位传动弧片31，使之沿圆周运动，从而实现引导动力转笼3的自转过程，确保自转轴心稳定，焊接过程安全；

如图2所示，上述轨道也可以用设置在左环板21和/或右环板22内侧表面的由若干螺栓351连接的转轮352来代替，转轮352表面的卡槽353与设置在传动弧片31单侧边沿或两侧边沿的滑条312配合，通过沿圆周离散分布的若干转轮352定位引导传动弧片31的运动；

——作为较佳的实施方式，上述环形凸缘呈间断式分布，其分布位于沿左环板21和/或右环板22径向设置的滑槽内，即环形凸缘由多个弧形瓣片构成，他们可以以管道中心发散和收缩，根据管径大小或者具体焊接部位，在滑槽内调节弧形瓣片的径向距离，实现传动弧片31可以沿不同圆周大小的轨道转动；或者上述转轮352与螺栓351偏心连接，通过转动螺栓351，实现转轮352表面的卡槽353在管道径向距离的变化；

——优选地，该定位夹具还包括与上述齿轮组33的电机34、动力转笼3平台37上的焊枪36电气连接的PLC控制器6和减速器，实现对转动、焊接的自动控制，上述电气连接还包括必要的数据线、动力线以及传感元件，比如速度、距离、温度等传感器、用于自动监测焊枪36转速、焊接距离以及焊区温度等等，从而实现了自动焊接工艺参数的智能调节，上述PLC控制器6还可以与平台37内的十字型机械臂371（驱动导轨的步进电机）、左环板21和/或右环板22径向设置的滑槽内的牵引动力缸等等电气连接，实现全过程自动控制，进一步提高装置的智能化程度，该PLC控制器6最好具有独立的控制面板，控制面板上设置开关按键和调速旋钮61，便于使用者现场操作；

需要说明的是，由于焊枪36可以在十字型机械臂371内沿轴向和径向运动，在与动力转笼3同步转动过程中，实现了焊枪走向的多样性，尤其是通过PLC控制器6联控后，针对管道或其他焊件的不同焊接区域，焊接轨迹可以预先设计，即实现了全位置自动焊接；

——优选地，上述左环板21、右环板22与管身固定的锁定部件5包括沿左环板21和右环板22的径向设置的多个螺杆51或者气动推杆，螺杆51或者气动推杆的端部设置压紧块52，通过旋转螺杆51或者驱动气动推杆伸缩，实现对不同管径的焊接部位进行夹持定位，具有固定牢靠、安全稳定的特点；

——进一步的，上述机架1由型材制成，其结构包括顶框11和设置在其四角的立柱12，左环板21和右环板22的外侧分别通过横梁13与立柱连接，型材机械强度高，立体结构稳定性好，不易发生变形，能牢固定位左环板21、右环板22，并且其下端为开放式，能够蹲放在管身上，在机架1顶部设置吊环或者顶框两侧设置抬杠，便于机械设备吊装搬运，人工搬抬也很快捷。

Claims (10)

1.一种全位置自动焊接装置，其特征在于：包括机架，相对设置在机架内的左环板和右环板，二者之间具有同轴向的动力转笼，所述左环板、右环板以及动力转笼具有位置对应的缺口，用于容纳管身并通过锁定部件固定所述左环板、右环板，所述动力转笼由对称的传动弧片以及设置在二者之间的若干联动杆构成，至少一侧所述传动弧片边缘具有弧形齿条，其与电机连接的齿轮组配合，使动力转笼沿左环板和/或右环板内侧的轨道内自转，所述动力转笼上设置用于固定焊枪的平台。

2.根据权利要求1所述的一种全位置自动焊接装置，其特征在于：所述齿轮组包括主动齿轮以及分别通过齿链连接的左从动齿轮、右从动齿轮，在动力转笼转动过程中，所述左从动齿轮、右从动齿轮至少有一个与所述传动弧片上的弧形齿条啮合。

3.根据权利要求2所述的一种全位置自动焊接装置，其特征在于：所述主动齿轮位于所述左环板或右环板的上部，所述主动齿轮的下方设置若干张紧齿轮，所述左从动齿轮、右从动齿轮对称设置于主动齿轮的两侧，所述齿链闭合环绕所述主动齿轮、左从动齿轮、张紧齿轮以及右从动齿轮。

4.根据权利要求1所述的一种全位置自动焊接装置，其特征在于：位于所述动力转笼上的平台设置在所述联动杆上，或者设置在滚珠丝杠上，所述滚珠丝杠两端分别与所述传动弧片连接。

5.根据权利要求1或4所述的一种全位置自动焊接装置，其特征在于：所述平台内具有十字型机械臂，所述十字型机械臂包括相互垂直连接的轴向导轨和径向导轨，所述焊枪固定在所述轴向导轨或径向导轨的滑块内。

6.根据权利要求1所述的一种全位置自动焊接装置，其特征在于：位于所述左环板和/或右环板内侧的轨道为其表面设置凹槽的环形凸缘，所述凹槽与设置在所述传动弧片边沿的滑条配合；或者所述轨道为设置在所述左环板和/或右环板内侧表面的由若干螺栓连接的转轮，所述转轮表面的卡槽与设置在所述传动弧片边沿的滑条配合。

7.根据权利要求6所述的一种全位置自动焊接装置，其特征在于：所述环形凸缘呈间断式分布，其分布位于沿所述左环板和/或右环板径向设置的滑槽内；或者所述转轮与螺栓偏心连接。

8.根据权利要求1所述的一种全位置自动焊接装置，其特征在于：还包括与所述齿轮组的电机、所述动力转笼平台上的焊枪电气连接的PLC控制器和减速器，所述PLC控制器包括控制面板，所述控制面板上设置开关按键和调速旋钮。

9.根据权利要求1所述的一种全位置自动焊接装置，其特征在于：所述左环板、右环板与管身固定的锁定部件包括沿左环板和右环板的径向设置的多个螺杆或者气动推杆，所述螺杆或者气动推杆的端部设置压紧块。

10.根据权利要求1所述的一种全位置自动焊接装置，其特征在于：所述机架由型材制成，其结构包括顶框和设置在其四角的立柱，所述左环板和右环板的外侧分别通过横梁与所述立柱连接，所述机架顶部设置吊环或者顶框两侧设置抬杠。

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