CN101961812B

CN101961812B - 立式环缝焊机

Info

Publication number: CN101961812B
Application number: CN2010102836607A
Authority: CN
Inventors: 胡萍辉; 黄明辉; 阮成福; 孙杰; 郑温宇
Original assignee: ZHEJIANG TIANXING PIPE FITTING CO Ltd
Current assignee: ZHEJIANG TIANXING PIPE FITTING CO Ltd
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2030-09-17
Also published as: CN101961812A

Abstract

本发明属于焊接设备领域，涉及一种用于薄壁不锈钢三通承口无氧化焊接的立式环缝焊机，该焊机包括工作台、驱动装置和焊枪，该焊机还包括使待加工产品配合焊枪旋转的旋转机构，所述的旋转机构包括主轴和驱动装置，工作台上设有主轴安装孔，主轴与主轴安装孔相配合，主轴的下端与驱动装置相连，主轴的上端设有用于固定待加工产品的固定轴，主轴内设有用于传输保护气的通孔，固定轴上开有气孔，气孔与主轴内的通孔相连通，焊枪通过焊枪座固定在工作台上。本发明可简化产品的装夹工序，提高焊接效率及焊接质量，达到焊接后管件内外无氧化的目的，同时大大降低了工人的劳动强度，缩短了产品的焊接时间。

Description

立式环缝焊机

技术领域

本发明属于焊接设备领域，涉及一种焊机，尤其涉及一种用于薄壁不锈钢三通承口无氧化焊接的立式环缝焊机。

背景技术

众所周知，受不锈钢材料延展性较差的特性限制，流体用的薄壁不锈钢三通生产，不能直接用薄壁焊管拉伸成型，只能中间头拉伸一小段，割口后再焊接一截直管以保证承口长度，目前用于不锈钢三通管件焊接的生产工艺，主要有两种，一种是手工氩弧焊，特点是效率低，焊接不均匀，合格率低，通常用于样品制作或新产品小批量生产；另一种方法是采用卧式环缝焊机焊接，优点是效率较高，焊接质量较好。如中国实用新型专利ZL200920027186.4公开的一种可自动焊接环缝的设备，它包括工件固定装置和焊枪装置；其中工件固定装置包括设备台架、调速电机、减速机、工件固定模具、横向气缸、横向气缸固定板、纵向气缸连杆、导套、纵向气缸、纵向气缸固定板、导套固定杆，设备台架的一侧设有纵向气缸固定板、导套固定杆，导套固定杆与导套固接，纵向气缸固定在纵向气缸固定板上，纵向气缸连杆与纵向气缸固接，横向气缸固定板与纵向气缸连杆固接，横向气缸与横向气缸固定板固接，减速机固定在设备台架上方并与调速电机连接；焊枪固定装置包括焊枪架和焊枪。这类卧式焊机的缺点是设备主轴和尾座较正难度较高，且装夹及取出都不方便，产品容易掉落，所配的氩弧焊机只能保护产品外侧表面，但产品内壁严重暴露在空气中，氧化严重，导致产品强度下降，并需增加去除氧化皮的工序。

发明内容

本发明主要是针对现有技术存在的产品生产效率不高、焊接合格率低等技术问题，提供一种用于焊接薄壁不锈钢三通承口的立式环缝焊机，利用本发明可简化产品的装夹工序，提高焊接效率及焊接质量，达到焊接后管件内外无氧化的目的。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种立式环缝焊机，包括工作台、驱动装置和焊枪，该焊机还包括使待加工产品配合焊枪旋转的旋转机构，所述的旋转机构包括主轴和驱动装置，工作台上设有主轴安装孔，主轴与主轴安装孔相配合，主轴的下端与驱动装置相连，主轴的上端设有用于固定待加工产品的固定轴，主轴内设有用于传输保护气的通孔，固定轴上开有气孔，气孔与主轴内的通孔相连通，焊枪通过焊枪座固定在工作台上。由于本发明为立式环缝焊机，在装夹和取出产品时非常方便，固定轴将产品固定牢靠，焊接时保护气（通常采用氩气）经主轴内的通孔从固定轴上的气孔喷出，而产品待焊接的部位位于气孔的外部，槽中的空气被保护气排开，使焊接面处于无氧环境，避免了高温下不锈钢焊口直接暴露在空气中，大大的减少了产品内表面的氧化。

作为优选，所述的驱动装置包括皮带轮、皮带、变速箱和电动机，皮带轮与主轴相连，皮带轮通过皮带与变速箱连接，变速箱上装有电动机。

作为优选，该焊机还包括保护气传输机构，保护气传输机构由空心顶针、钢管和进气座组成，空心顶针位于所述的皮带轮的正下方并与主轴的通孔相连通，空心顶针通过轴承与钢管连接，钢管与进气座之间螺纹连接。空心顶针与主轴直接采用锥度接触，由于锥度头中间装有轴承，可以随着主轴一起旋转，并保持保护气传输结构密闭不漏气。

作为优选，该焊机还包括压紧机构，压紧机构由气缸、橡胶头和气缸座组成，气缸座固定在工作台上，气缸位于主轴的上方，气缸与气缸座相连，气缸的活塞上装有可随待加工产品转动的橡胶头。压紧结构用于避免产品在焊接时由于过热产生变形而导致上下部件错位影响焊接效果。

作为优选，所述的主轴与工作台之间通过嵌套固定，嵌套的上部和下部均设有轴承。有利于主轴的稳定，旋转时不会摆动，保证焊接时焊枪与产品直接的距离始终保持一致。

作为优选，所述的固定轴下部为连接部、上部为产品座，连接部与产品座之间设有台阶，连接部与主轴固定，产品座上设有环形的槽，槽内均匀分布6-15个气孔，产品座的外径与待加工产品的内径相配合。生产时可根据产品不同规格，更换不同大小的产品座，产品座保证产品焊接线稳定的沿着主轴轴心旋转，尺寸适当的产品座和压紧结构配合保证焊接线与焊枪枪芯（钨极）保持适当的距离。

作为优选，所述的焊枪座上固定一垂直的立柱，焊枪固定在枪夹内，枪夹与滑杆连接，滑杆的另一端装在固定套中，固定套上设有用于调节滑杆伸出长度的固定螺丝，固定套的另一端为夹持部，固定在立柱上，固定套下方装有定位套，固定套上设有固定螺丝，固定螺丝可调节固定套与立柱之间的松紧度；固定套的上下位置则需要用定位套来调节。

作为优选，所述的工作台上设有一个可水平调节位置的焊枪定位座，焊枪定位座上端镶有用于固定滑杆的磁石，保证焊枪与焊接部位的距离。

作为优选，所述的焊枪座上设有两条平行的滑道，四个定位螺丝通过滑道将焊枪座固定在工作台上。在加工规格相差较大的产品时，如果调节滑杆伸出长度和枪的伸出长度还不能保证有效距离，可通过调节焊枪座的位置来使焊枪对准产品的待焊接部位。

因此，本发明主要用于薄壁不锈钢管件、尤其是薄壁不锈钢三通的承口无氧化焊接，本发明可简化产品的装夹工序，提高焊接效率及焊接质量，达到焊接后管件内外无氧化的目的。利用本发明焊机生产的产品焊缝外观质量好，大大降低了工人的劳动强度，缩短了产品的焊接时间。

附图说明

图1是本发明的一种主视结构示意图。

图2是图1的右视图。

图3是图1的俯视图。

图4是本发明嵌套的一种剖视结构示意图。

图5是本发明固定轴的一种结构示意图。

图6是图5所示的固定轴的剖视示意图。

标号说明：嵌套1，工作台2，主轴3，固定轴4，直管部分5，气缸6，橡胶头7，三通半成品8，气缸座9，焊枪座10，立柱11，焊枪12，枪夹13，滑杆14，固定套15，固定螺丝16，螺丝17，定位套18，固定螺丝19，焊枪定位座20，皮带轮21，皮带22，变速箱23，电动机24，空心顶针25，钢管26，进气座27，槽28，气孔29，定位螺丝30，定位螺丝31，连接部41，产品座42，台阶43。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

如图1、2、3所示的立式环缝焊机采用立式结构装夹待加工的产品（三通半成品8），工作台2上设有主轴安装孔，嵌套1垂直固定在工作台2的主轴安装孔内，嵌套1的上部和下部均装有轴承（见图4），嵌套1内部装有主轴3，主轴3可在嵌套1内旋转，主轴3的内部设有用于传输保护气的通孔，该通孔用于传输保护气（保护气体可为二氧化碳或氩气）。如图5和图6所示，固定轴4的下部为连接部41、上部为产品座42，连接部41与产品座42之间设有台阶43，连接部与主轴3的上端螺纹连接，产品座42用于固定产品的直管部分5，产品座42的外径略小于三通半成品8的内径，产品座42在三通半成品8的焊接位置处开有一条宽度为2mm左右的环形的槽28，槽28内均匀分布8个气孔29，气孔29用于焊接时对产品内壁焊接面提供保护气。槽28以上的部分用于焊接时固定三通半成品8，保证三通半成品8上、下两部分水平方向不会错位。

固定轴4的正上方有一个气缸6，气缸活塞前端通过轴承装有一个耐高温的橡胶头7，橡胶头7用于焊接时压住三通半成品8，保证焊接时产品不会脱离固定轴，橡胶头可随三通半成品8一起转动。气缸6固定在气缸座9上，气缸座9固定安装在工作台2上。

主轴3的底部连接一皮带轮21，皮带轮21通过皮带22与变速箱23连接，变速箱23上装有电动机24，电动机24为主轴3提供动力，变速箱及变频器用于调节主轴的旋转速度。皮带轮21正下方为空心顶针25，空心顶针25通过轴承与钢管26连接，钢管与进气座27之间通过螺纹连接，钢管的高度可上下调节，以保证空心顶针与主轴之间不漏气。进气座27的侧面有一接头，用于连接保护气。

焊枪座10上设有两条平行的滑道，四个定位螺丝31通过滑道将焊枪座10固定在工作台上，因此焊枪座10可水平移动；焊枪座10上固定一垂直的立柱11，焊枪12固定在枪夹13内，枪夹13上设有螺丝，通过调整螺丝的松紧来调节焊枪的伸出长度，枪夹13与滑杆14连接，滑杆14的另一端装在固定套15中，固定套上设有用于调节滑杆伸出长度的固定螺丝16，松开固定螺丝后可调节滑杆伸出长度，固定套15的另一端为钳型的夹持部，固定在立柱11上，可通过松开螺丝17使焊枪以固定柱为中心旋转，固定套下方装有定位套18，固定套上装有固定螺丝19，通过调整固定套的高低来调节焊枪高低。

工作台上设有一个可水平调节位置的焊枪定位座20，焊枪定位座20的两侧开有条形槽口，两个定位螺丝30通过条形槽口将焊枪定位座20固定在工作台上，焊枪定位座20的上端镶有一个用于固定滑杆14的磁石，以保证焊枪在焊接时不会移动。

应理解，该实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。例如，产品座上的槽内可根据生产要求均匀分布6-15个气孔，均可实现本发明目的。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明操作实例：以生产DN50薄壁不锈钢三通接头为例。先调机，在主轴上连接适合DN50产品的固定轴，调节焊枪伸出长度、焊枪高度、滑杆伸出长度，使焊枪钨极与焊接线保持适当的距离。当滑杆紧贴磁铁时，焊枪前端钨针针尖离焊接线0.8-2mm最为适当，将主轴转速调到每分钟2转，将氩弧焊机电流调到35-40A，将氩弧焊机连接的氩气瓶打开，并将压力调到0.15MPa左右，设定焊接370°、起弧5°、收弧5°。生产时的操作步骤具体如下：

A）如图1所示，将准备好的直通管放置于固定轴上，再将三通半成品置于直管上面。

B）将焊枪以立柱为中心顺时针转动，并利用磁铁对滑杆的吸力将焊枪固定。

C）启动气缸6，使橡胶头7垂直压住产品，防止焊接时产品上下部分脱离，同时启动保护气，让保护气通过主轴、固定轴上的气孔进入产品内部保护焊接部位，使焊接部位避免在高温时与空气中的氧气发生氧化反应。

D）启动焊机，主轴带动产品开始旋转时，焊枪开始引弧，旋转至365°时焊枪开始收弧；产品停止旋转时，焊枪收弧完毕，将焊枪扳离焊枪定位座，气缸退回原位，取下产品，进入下一个产品生产周期。

以上C、D步骤均可通过PLC系统实现自动，焊接用的直管及三通半成品必须保证尺寸一致，否则由于焊接线高度变动，使内壁气保护效果降低。

本发明的立式环缝焊机还可用于不锈钢螺纹管件焊接，例如螺纹弯头，只需将固定轴换成带螺纹的，将产品两个部分手工轻轻点三个焊点，再将螺纹头旋在固定轴上，就可以实现环缝焊，生产弯头时，不需要使用气缸压住产品。

申请人从2010年4月份开始使用此方法进行不锈钢管件焊接，以薄壁不锈钢DN50三通接头为例，用卧式环焊机调机需耗费约1小时，而且很难保证两个部件完全同心，因为卧式环焊机需要主轴和尾座同时固定产品，一旦中心有所错位，产品在焊接过程中也难免错位，最终导致产品表面不平，合格率一般在90%左右。卧式环焊机装夹时必须用手握住产品，直到尾座顶芯将产品固定，存在一定的危险，装夹时间大概需要20秒，取出产品时也须用手托住产品再退芯，焊接初期产品温度较高，容易烫伤手，若戴手套小心翼翼从卧式环缝焊机上取出产品的时间大概需要8秒，加上焊接时间32秒，不计调机时间每台机每八小时能生产480件左右，并且由于产品内壁未受到保护，需要增加去除氧化皮的工序，此工序后产品焊接部分明显减薄，管件抗压强度有所下降。

而使用本发明生产同一款产品，调机可在10分钟内完成，产品直接放在固定套上，再放上三通半成品，另一只手启动气缸，装夹时间只需5秒。气缸退出后直接从固定轴上取出产品的时间只需2秒。焊接时间一样，需要32秒。每台机每八小时能生产730件左右。由于产品旋转时焊接距离不变，焊接效果非常均匀，合格率通常在98%以上，同时由于产品内壁得到二氧化碳气体的保护，基本没有氧化层，使产品抗压强度得到保持，无需后续的去除氧化皮处理，产品外观更加美观。

Claims

1.一种立式环缝焊机，包括工作台（2）、驱动装置和焊枪（12），其特征在于：该焊机还包括使待加工产品配合焊枪旋转的旋转机构，所述的旋转机构包括主轴（3）和驱动装置，工作台上设有主轴安装孔，主轴（3）与主轴安装孔相配合，主轴（3）的下端与驱动装置相连，主轴（3）的上端设有用于固定待加工产品的固定轴（4），主轴（3）内设有用于传输保护气的通孔，固定轴（4）上开有的气孔（29），气孔（29）与主轴（3）内的通孔相连通，焊枪（12）通过焊枪座（10）固定在工作台（2）上。

2.根据权利要求1所述的立式环缝焊机，其特征在于：所述的驱动装置包括皮带轮（21）、皮带（22）、变速箱（23）和电动机（24），皮带轮（21）与主轴相连，皮带轮通过皮带（22）与变速箱（23）连接，变速箱上装有电动机。

3.根据权利要求2所述的立式环缝焊机，其特征在于：该焊机还包括保护气传输机构，保护气传输机构由空心顶针（25）、钢管（26）和进气座（27）组成，空心顶针位于所述的皮带轮的正下方并与主轴的通孔相连通，空心顶针通过轴承与钢管连接，钢管与进气座之间螺纹连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的立式环缝焊机，其特征在于：该焊机还包括压紧机构，压紧机构由气缸（6）、橡胶头（7）和气缸座（9）组成，气缸座（9）固定在工作台（2）上，气缸（6）位于主轴（3）的上方，气缸（6）与气缸座（9）相连，气缸（6）的活塞上装有可随待加工产品转动的橡胶头（7）。

5.根据权利要求1或2或3所述的立式环缝焊机，其特征在于：所述的主轴（3）与工作台（2）之间通过嵌套（1）固定，嵌套的上部和下部均设有轴承。

6. 根据权利要求4所述的立式环缝焊机，其特征在于：所述的主轴（3）与工作台（2）之间通过嵌套（1）固定，嵌套的上部和下部均设有轴承。

7.根据权利要求1或2或3所述的立式环缝焊机，其特征在于：所述的固定轴（4）下部为连接部（41）、上部为产品座（42），连接部（41）与产品座（42）之间设有台阶（43），连接部与主轴固定，产品座（42）上设有环形的槽（28），槽内均匀分布6-15个气孔（29），产品座（42）的外径与待加工产品的内径相配合。

8.根据权利要求1或2或3所述的立式环缝焊机，其特征在于：所述的焊枪座（10）上固定一垂直的立柱（11），焊枪（12）固定在枪夹（13）内，枪夹与滑杆（14）连接，滑杆的另一端装在固定套（15）中，固定套上设有用于调节滑杆伸出长度的固定螺丝（16），固定套（15）的另一端为夹持部，固定在立柱（11）上，固定套下方装有定位套（18），固定套上设有固定螺丝（19）。

9.根据权利要求8所述的立式环缝焊机，其特征在于：所述的工作台上设有一个可水平调节位置的焊枪定位座（20），焊枪定位座（20）上端镶有用于固定滑杆的磁石。

10.根据权利要求9所述的立式环缝焊机，其特征在于：所述的焊枪座（10）上设有两条平行的滑道，四个定位螺丝（31）通过滑道将焊枪座（10）固定在工作台上。