CN102059434A - 一种相贯线环缝焊接装置 - Google Patents

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本发明一种相贯线环缝焊接装置,涉及一种圆管环缝焊接装置,更具体讲是一种圆管与圆管相贯线环缝自动焊接机,其焊缝跟踪技术要求相当高,属于焊接设备技术领域。本发明一种相贯线环缝焊接装置,主要由底座、尾座调节装置、动力驱动装置、工件夹紧装置、工件定位装置、凸轮机构、焊枪调节装置、弧光防护屏等组成。与现有技术相比,本发明突出的实质性特点和显著的进步是:省去了点定工序,直接将定位与自动焊接合并到同一工位完成,简化了焊接工艺、提高了效率,并省去了点焊夹具,保证了焊接件的精度及焊缝跟踪精度。

Description

一种相贯线环缝焊接装置
技术领域
[0001] 本发明一种相贯线环缝焊接装置,涉及一种圆管环缝焊接装置,更具体讲是一种 圆管与圆管相贯线环缝自动焊接机,其焊缝跟踪技术要求相当高,属于焊接设备技术领域。
背景技术
[0002] 目前,在工业制造领域,圆管的自动焊接,通常采用组立、点焊的方式,先将“三通 管”与“连接管”点焊到一起,然后进行焊接。这种焊接方式,虽然装卸工件比较容易,但工 序复杂,人工费用高。
[0003] 对于管道相贯线的焊接,通常使用机器人或数控系统完成焊接过程中焊枪姿态和 位置的调节,虽然焊接质量较好,但造价昂贵。
[0004] 市场上比较常见的热交换系统用的“五通管”,一般由“连接管”和“三通管”组焊 而成,是典型的相贯线双环缝焊接管道,该工件系列品种多、焊接变形小、尺寸精度高,在实 施焊接时,通常需要操作人员在一定空间范围内对焊枪、夹具、机床尾座进行调整,以满足 工件的焊接要求。就其中的机床尾座而言,有燕尾滑座型、双导柱滑座型等,其结构虽坚固 耐用,但也偏于复杂,成本较高。
发明内容
[0005] 本发明的目的是要克服现有技术存在的不足,提供一种相贯线环缝焊接装置,实 现工件定位与自动焊接同步进行,从而简化焊接工序,精简焊机结构,降低生产成本。
[0006] 为达到上述目的,本发明采用了如下技术方案:
[0007] 本发明一种相贯线环缝焊接装置,特点是:本发明主要由底座、尾座调节装置、动 力驱动装置、工件夹紧装置、工件定位装置、凸轮机构、焊枪调节装置、弧光防护屏等组成。
[0008] 作为本发明的一种优选方案,所述工件定位装置由微调螺钉、垫板、调整架组成, 其特征在于:左右两端调整架上的垫板托起工件,用于限制两端的“三通管”分别绕水平轴 转动;调整架与尾座上的主轴回转中心高度可以调节;垫板上装有的微调螺钉,可以对工 件进行精确调节。
[0009] 作为本发明的又一种优选方案,所述工件夹紧装置由夹紧块、法兰、连杆、滑套、心 轴、万向节、气缸、轴承、主轴、V型块等组成。其特征在于:滑套中主要装有轴承和心轴,用 于分离气缸与主轴一同旋转;滑套在主轴内滑动,滑套的一端与气缸相连,另一端用连杆输 出,用于驱动夹紧块压紧或松开工件。
[0010] 作为本发明的再一种优选方案,所述凸轮机构由机架、从动件、槽凸轮、线形滑轨、 焊枪安装板组成。其特征在于:槽凸轮是根据相贯线在焊接平面的投影曲线制作的,当槽凸 轮工作时,从动件始终与其接触以带动焊枪安装板联动;安装板连接焊枪,以促使焊枪对焊 接位置进行近似补偿。
[0011] 作为本发明的一种优选方案,所述焊枪调节装置由可调同步带轮、固定同步带轮、 原动力输入同步带、焊枪、张紧同步带轮、可调同步带组成。其特征在于:当工件尺寸较大时,可调同步带轮和右焊枪向左移动,张紧同步带轮向上移动,反之,则向右、向下移动,从 而实现同步带动的张紧。
[0012] 作为本发明的进一步优选方案,所述尾座调节装置主要由尾座滑轨、尾座、蜗杆减 速器、可移螺母和滚珠丝杠组成。其特征在于:可移螺母安装在滚珠丝杠上并与尾座相连; 当蜗杆减速器工作时,蜗杆减速器驱动滚珠丝杠旋转,从而带动尾座沿尾座滑轨横向移动, 实现精确调节两端尾座间距离的功能。
[0013] 作为本发明的更进一步的优选方案,所述动力驱动装置主要由步进电机、减速器、 滚子传动链、锥齿轮箱、同步带组成。其特征在于:工件的旋转与焊枪相贯线轨迹的跟踪,其 驱动力均采用同一步进电机驱动。其中,步进电机与减速器相连,链轮主轴一端与减速器相 连,另一端部装有锥齿轮。其特征在于:当步进电机开始工作时,减速器变速带动链轮主轴 转动,此时,动力分成两路:一路带动滚子传动链输入并驱动两端床头箱中的主轴旋转,从 而实现工件的旋转;另一路则是链轮主轴端部的锥齿轮改变动力的传动方向,驱动同步带 带动凸轮机构工作,即实现焊枪的相贯线轨迹的跟踪。
[0014] 与现有技术相比,本发明突出的实质性特点和显著的进步是:
[0015] 根据“两点一线”原理,采用了可调整的工件定位装置,省去了点定工序,直接将定 位与自动焊接合并到同一工位完成,简化了焊接工艺、提高了效率,并省去了点焊夹具。
[0016] 在工件夹紧装置内,当与工件一同旋转的夹紧装置与尾座主轴一起旋转时,采用 滑套的形式,将提供动力的气缸与上述旋转相分离,从而确保了气缸使用的安全性和耐用 性;同时,工件夹紧装置采用了 V型面精确定位,保证了焊接件的精度。
[0017] 采用“形锁合”方式的凸轮机构,根据焊接轨迹的变化对焊接位置进行补偿,从而 实现低成本的管道相贯线的自动化焊接与焊接轨迹的自动跟踪,提高焊缝跟踪精度。
[0018] 采用旋转工件的方式进行焊接。通过采用同一步进电机驱动和滑套分离旋转运动 的方式,同时,采用锥齿轮改变动力传递方向,步进电机减速驱动主轴,使工件旋转;步进电 机减速经过锥齿轮并带动凸轮机构,经过锥齿轮的导向,将回转运动转换为往复的直线运 动。
[0019] 采用同步带和三个同步齿轮调整距离,可以带动焊枪在主轴方向进行大范围的调 整,从而适应不同规格、不同尺寸工件的焊接。设备通用性增强。
[0020] 在尾座调节装置中,采用蜗杆蜗轮减速器、线性滑轨、滚珠丝杠机构,可实现精确 调整工件装、夹距离。保证工件各项技术指标均符合技术要求。
附图说明
[0021] 图1为本发明一种相贯线环缝焊接装置整机装配轴测图
[0022] 图2为本发明一种相贯线环缝焊接装置整机装配后视图
[0023] 图3为本发明一种相贯线环缝焊接装置之工件定位装置
[0024] 图4为本发明一种相贯线环缝焊接装置之工件夹紧装置
[0025] 图5为本发明一种相贯线环缝焊接装置之凸轮机构
[0026] 图6为本发明一种相贯线环缝焊接装置之焊枪调节位移图
[0027] 图7为本发明一种相贯线环缝焊接装置之尾座调节装置
5具体实施方式
[0028] 以下结合附图和实施方式,来进一步说明本发明,但本发明不局限于这些实施方 式,任何在本发明基本精神上的改进或替代,仍属于本发明权利要求书中所要求保护的范围。
[0029] 在本实施例中,请参阅图示1和图示2所示,本发明一种相贯线环缝焊接装置的结 构部件主要包括有:底座(1)、蜗杆减速器安装座O)、蜗轮蜗杆减速器(3)、滚珠丝杠0)、 尾座(¾、横梁支架(6)、横梁(7)、送丝机(8)、焊枪调节装置(9)、线性滑轨(10)、凸轮机构 (11)、弧光防护屏(12)、工件夹紧、定位装置(13)、同步带(14)、调整架(15)、防护屏滑轨 (16)、工件(17)、尾座滑轨(18)、步进电机(37)、减速器(38)、滚子传动链(39)、锥齿轮箱 (40)、原动力输入同步带(41)。
[0030] 在本实施例中,请参阅图示3和图示4所示,图3为本发明一种相贯线环缝焊接装 置之工件定位装置,主要由微调螺钉(19)、垫板(20)、调整架(1¾组成。其特征在于左右 两端调整架(1¾固定在尾座(¾上,与尾座(¾上的主轴(30)回转中心的高度可以调节; 垫板00)位于调整架(1¾之上,垫板00)上装有微调螺钉(19)。将工件(17)置于垫板 (20)之上,工件(17)由一根“连接管”和两件“三通管”构成,根据“两点一线”原理,左右 调整架(1¾上的垫板00)托起工件(17),可以限制两端的“三通管”分别绕其X轴转动。 同时,可以通过微调螺钉(19)对工件(17)的精度进行精确调节。省去了点定工序,直接将 定位与自动焊接合并到同一工位完成,简化了焊接工艺,提高了效率。
[0031] 在本实施例中,请参与图示3和图示4所示,图4为本发明一种相贯线环缝焊接装 置之工件夹紧装置,主要由夹紧块(22)、法兰(23)、连杆(M)、滑套(25)、心轴(¾)、万向 节(27)、气缸(¾)、轴承(¾)、主轴(30)、V型块(31)组成。其特征在于:滑套0¾中主 要装有轴承09)和心轴(沈),用于分离气缸08)与主轴(30) —同旋转;滑套05)在主 轴(30)内滑动,滑套05)的一端通过万向节(XT)与气缸08)相连,滑套05)的另一端 通过连杆04)输出,从而驱动夹紧块0¾夹紧或松开工件。焊接时,两端尾座(¾上的主 轴(30)与工件(17) —同旋转的工件夹紧装置同步旋转,从而实现相贯线双环缝焊接。其 中,在进行同步旋转时,更主要的一个特征是:采用滑套(2¾的形式,当主轴(30)旋转时, 滑套0¾随主轴(30)旋转,而轴承09)与心轴06)则分离旋转运动,从而将提供动力的 气缸08)避免与工件夹紧装置、工件及主轴一同旋转。另一主要特征是:采用气动连杆机 构对工件两侧即“三通管”进行夹紧,利用V型块(31)精确定位,可以防止工件在垫板OO) 上滑动,从而确保了焊接件的精度。
[0032] 在本实施例中,请参阅图2所示,图2为本发明一种相贯线环缝焊接装置整机装配 后视图,在底座(1)的后侧,装有动力驱动装置,主要由步进电机(37)、减速器(38)、滚子传 动链(39)、锥齿轮箱(40)、原动力输入同步带组成。其特征在于:工件的旋转与焊枪 相贯线轨迹的跟踪,其驱动力均采用步进电机(37)驱动,其中,减速器(38)的一端与步进 电机(37)连接,一端通过链轮主轴与滚子传动链(39)连接,链轮主轴的另一端部装有锥齿 轮(锥齿轮在锥齿轮箱GO)中),锥齿轮箱GO)的一端连接原动力输入同步带01)。当 步进电机(37)开始工作时,通过减速器(38)带动链轮主轴转动,此时,动力分成两路:一路 带动滚子传动链(39)输入并驱动两端床头箱中的主轴(30)旋转,从而实现工件的旋转;一 路则是链轮主轴端部的锥齿轮箱GO)中的锥齿轮改变动力的传动方向,驱动同步带带动凸轮机构工作,即实现焊枪的相贯线轨迹的跟踪。
[0033] 在本实施例中,请参阅图示5所示,图5为本发明一种相贯线环缝焊接装置之凸轮 机构,主要由机架(32)、从动件(33)、槽凸轮(34)、线性滑轨(10)、焊枪安装板(36)组成。 其特征在于:槽凸轮(34)是根据相贯线在焊接平面的投影曲线制作的,当槽凸轮(34)工作 时,从动件(3¾始终与其接触以带动焊枪安装板(36)联动;线性滑轨(10)连接焊枪(35), 以促使焊枪(3¾对焊接位置进行近似补偿。
[0034] 在本实施例中,请参阅图示6所示,图6为焊枪调节位移图,主要由:可调同步带轮 (42)、固定同步带轮(43)、原动力输入同步带(41)、焊枪(35)、张紧同步带轮(44)、可调同 步带0¾组成。其特征在于:可调同步带轮0¾和张紧同步带轮G4)可根据工件尺寸大 小进行位移,当工件尺寸较大时,可调同步带轮0¾和右端的焊枪(3¾向左移动,张紧同 步带轮G4)向上移动;当工件尺寸较小时,可调同步带轮0¾和右端的焊枪(3¾向右移 动,张紧同步带轮0¾向下移动。从而实现同步带动的张紧。
[0035] 在本实施例中,请参阅图示7所示,图7为本发明一种相贯线环缝焊接装置之尾座 调节装置,主要由尾座滑轨(18)、尾座(¾、蜗轮蜗杆减速器C3)、可移螺母(50)和滚珠丝杠 ⑷组成。其特征在于:可移螺母(50)安装在滚珠丝杠⑷上,并与尾座(5)相连。当蜗 轮蜗杆减速器(¾工作时,蜗轮蜗杆减速器(¾驱动滚珠丝杠(4)旋转,从而带动尾座(5) 沿着尾座滑轨(18)横向移动,实现精确调节两端尾座(5)距离,以达到工件尺寸精度要求。
7

Claims (7)

1. 一种相贯线环缝焊接装置,涉及一种圆管环缝焊接装置,更具体讲是一种圆管与圆 管相贯线环缝自动焊接机,其焊缝跟踪技术要求相当高,属于焊接设备技术领域。其特征在 于:一种相贯线环缝焊接装置的结构部件主要包括有:底座(1)、蜗杆减速器安装座O)、蜗 轮蜗杆减速器(3)、滚珠丝杠、尾座(5)、横梁支架(6)、横梁(7)、送丝机(8)、焊枪调节 装置(9)、线性滑轨(10)、凸轮机构(11)、弧光防护屏(12)、工件夹紧、定位装置(13)、同步 带(14)、调整架(15)、防护屏滑轨(16)、工件(17)、尾座滑轨(18)、步进电机(37)、减速器 (38)、滚子传动链(39)、锥齿轮箱(40)、原动力输入同步带01)。其特征主要在于:蜗杆减 速器安装座O)、蜗轮蜗杆减速器(3)、滚珠丝杠、尾座(5)、尾座滑轨(1¾是构成本发 明一种相贯线环缝焊接装置之尾座调节装置的主要部件;步进电机(37)、减速器(38)、滚 子传动链(39)、锥齿轮箱(40)、原动力输入同步带是构成本发明一种相贯线环缝焊接 装置之动力驱动装置的主要部件。其中,尾座调节装置、动力驱动装置、工件夹紧装置、工件 定位装置、凸轮机构、焊枪调节装置是本发明一种相贯线环缝焊接装置的核心部件。
2.如权利要求1所述的一种相贯线环缝焊接装置,其工件定位装置主要由微调螺钉 (19)、垫板(20)、调整架(1¾组成。其特征在于左右两端调整架(1¾固定在尾座(¾上, 与尾座(¾上的主轴(30)回转中心的高度可以调节;垫板00)位于调整架(1¾之上,垫 板00)上装有微调螺钉(19)。将工件(17)置于垫板00)之上,工件(17)由一根“连接 管”和两件“三通管”构成,根据“两点一线”原理,左右调整架(1¾上的垫板00)托起工 件(17),可以限制两端的“三通管”分别绕其X轴转动。同时,可以通过微调螺钉(19)对工 件(17)的精度进行精确调节。
3.如权利要求1所述的一种相贯线环缝焊接装置,其工件夹紧装置主要由夹紧块 (22)、法兰(23)、连杆(M)、滑套(25)、心轴(沈)、万向节(27)、气缸(¾)、轴承(¾)、主轴 (30)、V型块(31)组成。其特征在于:滑套05)中主要装有轴承09)和心轴(¾),用于 分离气缸08)与主轴(30) —同旋转;滑套0¾在主轴(30)内滑动,滑套0¾的一端通 过万向节(XT)与气缸08)相连,滑套0¾的另一端通过连杆04)输出,从而驱动夹紧块 (22)夹紧或松开工件。焊接时,两端尾座(¾上的主轴(30)与工件(17) —同旋转的工件 夹紧装置同步旋转,从而实现相贯线双环缝焊接。其中,在进行同步旋转时,更主要的一个 特征是:采用滑套0¾的形式,当主轴(30)旋转时,滑套0¾随主轴(30)旋转,而轴承 (29)与心轴06)则分离旋转运动,从而将提供动力的气缸08)避免与工件夹紧装置、工件 及主轴一同旋转。另一主要特征是:采用气动连杆机构对工件两侧即“三通管”进行夹紧, 利用V型块(31)精确定位,可以防止工件在垫板OO)上滑动,从而确保了焊接件的精度。
4.如权利要求1所述的一种相贯线环缝焊接装置,其动力驱动装置主要由步进电机 (37)、减速器(38)、滚子传动链(39)、锥齿轮箱(40)、原动力输入同步带组成。其特 征在于:工件的旋转与焊枪相贯线轨迹的跟踪,其驱动力均采用步进电机(37)驱动,其中, 减速器(38)的一端与步进电机(37)连接,一端通过链轮主轴与滚子传动链(39)连接,链 轮主轴的另一端部装有锥齿轮(锥齿轮在锥齿轮箱GO)中),锥齿轮箱GO)的一端连接 原动力输入同步带G1)。当步进电机(37)开始工作时,通过减速器(38)带动链轮主轴转 动,此时,动力分成两路:一路带动滚子传动链(39)输入并驱动两端床头箱中的主轴(30) 旋转,从而实现工件的旋转;一路则是链轮主轴端部的锥齿轮箱GO)中的锥齿轮改变动力 的传动方向,驱动同步带带动凸轮机构工作,即实现焊枪的相贯线轨迹的跟踪。
5.如权利要求1所述的一种相贯线环缝焊接装置,其凸轮机构主要由机架(32)、从动 件(33)、槽凸轮(34)、线性滑轨(10)、焊枪安装板(36)组成。其特征在于:槽凸轮(34)是 根据相贯线在焊接平面的投影曲线制作的,当槽凸轮(34)工作时,从动件(33)始终与其接 触以带动焊枪安装板(36)联动;线性滑轨(10)连接焊枪(3¾,以促使焊枪(3¾对焊接位 置进行近似补偿。
6.如权利要求1所述的一种相贯线环缝焊接装置,其焊枪调节装置主要由:可调同步 带轮(42)、固定同步带轮(43)、原动力输入同步带(41)、焊枪(35)、张紧同步带轮(44)、可 调同步带0¾组成。其特征在于:可调同步带轮0¾和张紧同步带轮G4)可根据工件尺 寸大小进行位移,当工件尺寸较大时,可调同步带轮0¾和右端的焊枪(3¾向左移动,张 紧同步带轮G4)向上移动;当工件尺寸较小时,可调同步带轮0¾和右端的焊枪(35)向 右移动,张紧同步带轮0¾向下移动。从而实现同步带动的张紧。
7.如权利要求1所述的一种相贯线环缝焊接装置,其尾座调节装置主要由尾座滑轨 (18)、尾座(5)、蜗杆减速器(3)、可移螺母(50)和滚珠丝杠(4)组成。其特征在于:可移螺 母(50)安装在滚珠丝杠(4)上,并与尾座(5)相连。当蜗杆减速器(3)工作时,蜗杆减速 器C3)驱动滚珠丝杠(4)旋转,从而带动尾座(¾沿着尾座滑轨(18)横向移动,实现精确 调节两端尾座(5)距离,以达到工件尺寸精度要求。
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