CN102773589A - 焊炬角度调节机构 - Google Patents

Abstract

本发明是一种自保护药芯全位置自动焊接系统的焊炬角度调节机构。圆弧齿轮(3)固定在圆弧扳(1)上的圆弧槽内；齿轮轴(2)的另一端安装有与小齿轮(8)啮合的齿轮(13)；小齿轮(8)固定在电机(14)的输出端上，电机(14)固定在电机连接板(5)上，电机联接板(5)国定在转板(4)上，齿轮轴(2)的两端分别固定在转板(4)上和侧板(23)上；轴(15)安装在圆弧板(1)上，圆弧板(1)与固定在焊接小车的横滑板上的连接架(16)连接；焊炬角摆机构用内六角螺钉V(30)安装在侧板(23)上。它能有效的避免焊接过程中产生的未溶缺欠，大幅提高焊接质量和效率，降低了管道施工成本。

Description

焊炬角度调节机构

技术领域

本发明是一种自保护药芯全位置自动焊接系统焊接小车专用的焊炬角度调节机构，涉及焊接和管道系统技术领域。

背景技术

随着长输管道向着大口径、高强度、厚壁化方向的发展，和高效气体保护实心焊丝自动焊一样，自保护药芯焊丝半自动焊已在长输管道安装焊接当中扮演着重要角色。目前，开发出自保护药芯全位置自动，可以提高管道施工焊接效率，大幅降低工人劳动强度。

焊炬角度实时调节机构是自保护药芯全位置自动焊接的核心组成部分，起到在焊接过程中可以根据不同的焊接位置，根据焊接溶池的变化，调节焊炬的角度，自保护药芯全位置自动焊焊接系统是管道施工过程中，实现管道焊接的一种新型专用焊接系统设备。

目前国内外施工的自动焊机多采用气保护实心焊丝，在焊接过程中需要采取单独的防风措施。自保护药芯全位置焊接方法操作简单、易掌握，风速≤8m/s时不需要采取防护措施，焊缝质量和效率较高，已成为长输管道主要的焊接方法之一。CN2652577Y公开了一种无导轨全位置行走光电实时跟踪管道焊接机器人，虽然是用于自保护药芯，但并未公开具体技术细节。

发明内容

本发明的目的是发明一种在焊接过程调整焊炬的角度、提高焊接质量的焊炬角度调节机构。

在管道自保护药芯全位置自动焊接过程中，在管道的不同位置，需要焊炬做相应的调整，以便获得良好的焊接熔池。

本焊炬角度调整摆机构如图1，图2所示，它包括圆弧板1、齿轮轴2、圆弧齿轮3、转板4、电机连接板5、小齿轮8、轴套10、齿轮13、电机14、轴15、连接架16、侧板23、圆弧护板24、不锈钢护罩25、轴端压盖29；

圆弧板1通过紧定螺钉26将圆弧齿轮3固定在圆弧扳1上的圆弧槽内，齿轮轴2上的齿与圆弧齿轮3上的齿相啮合。齿轮轴2的另一端安装有齿轮13，齿轮13与齿轮轴2通过平健9固定在齿轮轴2上并且传递扭矩。与齿轮13啮合的是小齿轮8，齿轮13和小齿轮8为一对模数相同，传动比为1∶5的一组齿轮。小齿轮8通过一个M3X5的螺钉固定在电机14的输出端上，电机14通过内六角螺钉II 11和弹簧垫片II 12固定在电机连接板5上，电机联接板5通过弹簧垫片I 6和内六角螺钉I 7国定在转板4上，而齿轮轴2的两端分别装有两个轴套10，分别固定在转板4上和侧板23上，轴端压盖29安装在侧板23上，用来密封轴套10。轴15安装在圆弧板1上，用平垫I 17，弹簧垫片III 18和螺母19将轴15与圆弧板1联接，在轴15的两端分别装有轴套10，圆弧板1通过平垫II 20，弹簧垫片IV 21与内六角螺钉III 22与连接架16连接，连接架16固定在焊接小车的横滑板上。这样通过电机14，带动连接在电机轴端的小齿轮8，小齿轮8与齿轮13传动，通过齿轮13的传递，安装在齿轮轴2上的齿带动安装在圆弧板1上的圆弧齿轮3，圆弧板1就可以绕安装在转板4和侧板23上的轴旋转，焊炬角摆机构30通过内六角螺钉V 31安装在侧板23上；为了在焊接过程中防止焊接飞溅对圆弧板1的影响，在圆弧板1上安装有圆弧护板24；为了防止焊接飞溅对整体齿轮传动的影响，在圆弧板1上安装有不锈钢护罩25；为了在维修和拆装方便，在转板4和侧板23上安装有圆柱销27，这样，通过对电机14的程序控制，可以使焊炬角摆机构30进行实时的角度旋转调整。

其中：

圆弧板1的形状见图3，它为大于半圆的圆弧板，在圆心处有一圆孔，在圆弧板的直径线两外侧各有一小孔，与该直径线垂直线的外侧也有一小孔，在该直径线垂直线的外侧小孔与圆心孔之间有一弧孔；

齿轮轴2的形状见图4，它为多台阶轴，两端最细，一细端往里有粗阶，此粗阶上又有缩短的最大粗阶，且最大粗阶外圆周铣有密而均匀的轴向槽，在粗阶与另一细端之间还有介于两者直径的台阶；

圆弧齿轮3的形状见图5，它是一段圆弧齿；

转板4的形状见图6，它是一端磨角的矩形板，从磨角边往里的中心线上依次打有两小一大孔，在中间孔的两边各有一小孔，矩形板的另一边中心线上有一小孔，小孔两边各有一较大的孔；

电机连接板5的形状见图7，它是中心有大阶孔的矩形板，且四角往里各有一小孔和一较大的孔；

小齿轮8的形状见图8，它是齿轮一侧的中心轴上有横向螺孔；

轴套10的形状见图9，它是一端有外凸沿的短圆管；

齿轮13的形状见图10，它是常规的齿轮；

轴15的形状见图11，它为多台阶轴，两端最细，一细端往里分三阶依次加粗；

连接架16的形状见图12，它为角铁形，且一外端有孔；

侧板23的形状见图13，它为“L”形板，短边有4个小孔，长边从外往里依次先有一排3个小孔，再有两个大螺孔，且每个螺孔外有3个均匀布局的小孔；

圆弧护板24的形状见图14，它为大于半圆的圆弧板，在圆心处有一圆孔，在圆弧板的直径线两外侧各有一小孔，与该直径线垂直线的外侧也有一小孔，在该直径线垂直线的外侧小孔与圆心孔之间有一弧孔，圆弧板的直线边中心处有一缺口；

不锈钢护罩25的形状见图15，它为圆杯状；

轴端压盖29的形状见图16，它为一侧中部有凸圆台的圆盘，圆盘边有孔，圆台的中部有凹圆槽。

焊炬角度调节机构，被用于管道自动焊接设备上，可以取代原有的焊炬直摆机构，是一种针对直摆方式所存在的弊端推出的新型焊枪摆动方式，这种方式在焊接施工过程中发挥了重要作用，能够实现根据程序控制，针对不同的管道焊接位置，实现焊炬的旋转，可以实现在焊接过程中焊丝沿着待焊的管口模拟出人工焊接的手法均匀摆动，可以有效的避免焊接过程中产生的未溶缺欠，大幅的提高了焊接质量和效率，有效的降低了管道施工成本。

附图说明

图1焊炬角度调节机构主剖图

图2焊炬角度调节机构侧视图

图3圆弧板

图4齿轮轴

图5圆弧齿轮

图6转板

图7电机连接板

图8小齿轮

图9轴套

图10齿轮

图11轴

图12连接架

图13侧板

图14圆弧护板

图15不锈钢护罩

图16轴端压盖

其中：

1-圆弧板            2-齿轮轴

3-圆弧齿轮          4-转板

5-电机连接板        6-弹簧垫片I

7-内六角螺钉I       8-小齿轮

9-平键              10-轴套

11-内六角螺钉II     12-弹簧垫片II

13-齿轮             14-电机

15-轴               16-连接架

17-平垫I            18-弹簧垫片III

19-螺母             20-平垫II

21-弹簧垫片         22-内六角螺钉III

23-侧板             24-圆弧护板

25-不锈钢护罩       26-紧定螺钉

27-圆柱销           28-内六角螺钉IV

29-轴端压盖         30-内六角螺钉V

31-角摆机构

具体实施方式

实施例.以Φ1016管道所需自保护药芯全位置焊接系统焊接小车的“焊炬角度调节机构”为例，其结构如图1，图2所示，圆弧板1如图3所示。

在圆弧板1有一个弧度为80度的圆弧，在圆弧上安装圆弧齿轮3，圆弧齿轮3如图5所示，通过紧定螺钉26安装在圆弧板1上的圆弧上，与圆弧齿轮3啮合的是齿轮轴2，齿轮轴2的一端是与圆弧齿轮3模数同是为1的直齿齿轮，在齿轮轴2的两头分别有φ6mm的轴头，轴头分别装在轴套10上，轴套10的内孔为φ6mm，外圆为φ12mm，外圆装在转板4和侧板23上，在齿轮轴2的另一端通过平健9安装齿轮13，齿轮13模数为1，齿数为85齿，齿轮13与小齿轮8啮合，小齿轮8模数也是1，齿数为17齿，小齿轮8的内孔与电机14的输出端配合，电机型号为TS3210型，这样小齿轮8和齿轮13的传动比为1∶5，可以将电机14的扭矩进行输出，同时，将电机14的转速减低5倍，便于对电机进行程序控制。电机14通过4个M4X20内六角螺钉11和4个弹簧垫片12将电机14固定在电机连接板5上，电机连接板5上有一个φ20mm的子口台，子口台和转板4上的20mm孔为过渡配合，起定位和支撑作用，电机连接板5通过4个弹簧垫片6和4个M5X10内六角螺钉7固定在转板4上，轴15上φ12mm外圆与圆弧板1上φ12mm内孔过盈配合，用平垫17，弹簧垫片18和一个M10的六角螺母19把轴15和圆弧扳1连接成一体，在轴15的两端分别有φ6mm的轴头，轴头分别装在轴套10上，轴套10的内孔为6mm，外圆为φ12mm，外圆装在转板4和侧板23上，连接架16为一个直角型零件，在直角边上有M6的螺纹孔，用来连接焊接小车的横滑板，连接架16通过平垫20，弹簧垫片21和M8X10的内六角螺钉22与圆弧板1连接。轴端压盖29通过螺钉固定在侧板23上，对轴端进行密封。圆柱销27用来连接侧板23和转板4，在拆卸过程中可以起动定位在作用。焊炬角摆机构30(已经另外报专利)通过4个M6X10的内六角螺钉固定在侧板23上。这样，通过对电机14的程序控制，焊炬可以绕轴15进行角度的实时调整。

本焊炬角度调节机构与焊炬角摆机构31用内六角螺钉V 30连接，构成完整的焊炬角度实时调节机构。本例经试验，能够实现根据程序控制，针对不同的管道焊接位置，实现焊炬的旋转，可以大幅提高焊接质量。

Claims (16)

1.一种自保护药芯全位置自动焊接系统焊接小车专用的焊炬角度调节机构，其特征是它主要由圆弧板(1)、齿轮轴(2)、圆弧齿轮(3)、转板(4)、电机连接板(5)、小齿轮(8)、轴套(10)、齿轮(13)、电机(14)、轴(15)、连接架(16)、侧板(23)、圆弧护板(24)、不锈钢护罩(25)、轴端压盖(29)构成；

圆弧板(1)通过紧定螺钉(26)将圆弧齿轮(3)固定在圆弧扳(1)上的圆弧槽内，齿轮轴(2)上的齿与圆弧齿轮(3)上的齿相啮合；齿轮轴(2)的另一端安装有齿轮(13)，齿轮(13)与齿轮轴(2)通过平健(9)固定在齿轮轴(2)上并且传递扭矩；与齿轮(13)啮合的是小齿轮(8)，齿轮(13)和小齿轮(8)为一对模数相同，传动比为1∶5的一组齿轮；小齿轮(8)通过一个M3X5的螺钉固定在电机(14)的输出端上，电机(14)通过内六角螺钉II(11)和弹簧垫片II(12)固定在电机连接板(5)上，电机联接板(5)通过弹簧垫片I(6)和内六角螺钉I(7)国定在转板(4)上，而齿轮轴(2)的两端分别装有两个轴套(10)，分别固定在转板(4)上和侧板(23)上，密封轴套(10)的轴端压盖(29)安装在侧板(23)上；轴(15)安装在圆弧板(1)上，用平垫I(17)、弹簧垫片III(18)和螺母(19)将轴(15)与圆弧板(1)联接，在轴(15)的两端分别装有轴套(10)，圆弧板(1)通过平垫II(20)，弹簧垫片IV(21)与内六角螺钉III(22)与连接架(16)连接，连接架(16)固定在焊接小车的横滑板上；焊炬角摆机构(30)通过内六角螺钉V(31)安装在侧板(23)上。

2.根据权利要求1所述的焊炬角度调节机构，其特征是在圆弧板(1)上安装有圆弧护板(24)。

3.根据权利要求1所述的焊炬角度调节机构，其特征是在圆弧板(1)上安装有不锈钢护罩(25)。

4.根据权利要求1所述的焊炬角度调节机构，其特征是在转板(4)和侧板(23)上安装有圆柱销(27)。

5.根据权利要求1所述的焊炬角度调节机构，其特征是所述圆弧板(1)的形状为大于半圆的圆弧板，在圆心处有一圆孔，在圆弧板的直径线两外侧各有一小孔，与该直径线垂直线的外侧也有一小孔，在该直径线垂直线的外侧小孔与圆心孔之间有一弧孔。

6.根据权利要求1所述的焊炬角度调节机构，其特征是所述齿轮轴(2)的形状为多台阶轴，两端最细，一细端往里有粗阶，此粗阶上又有缩短的最大粗阶，且最大粗阶外圆周铣有密而均匀的轴向槽，在粗阶与另一细端之间还有介于两者直径的台阶。

7.根据权利要求1所述的焊炬角度调节机构，其特征是所述圆弧齿轮(3)的形状是一段圆弧齿。

8.根据权利要求1所述的焊炬角度调节机构，其特征是所述转板(4)的形状是一端磨角的矩形板，从磨角边往里的中心线上依次打有两小一大孔，在中间孔的两边各有一小孔，矩形板的另一边中心线上有一小孔，小孔两边各有一较大的孔。

9.根据权利要求1所述的焊炬角度调节机构，其特征是所述电机连接板(5)的形状是中心有大阶孔的矩形板，且四角往里各有一小孔和一较大的孔。

10.根据权利要求1所述的焊炬角度调节机构，其特征是所述轴套(10)的形状是一端有外凸沿的短圆管。

11.根据权利要求1所述的焊炬角度调节机构，其特征是所述轴(15)的形状为多台阶轴，两端最细，一细端往里分三阶依次加粗。

12.根据权利要求1所述的焊炬角度调节机构，其特征是所述连接架(16)的形状为角铁形，且一外端有孔。

13.根据权利要求1所述的焊炬角度调节机构，其特征是所述侧板(23)的形状为“L”形板，短边有4个小孔，长边从外往里依次先有一排3个小孔，再有两个大螺孔，且每个螺孔外有3个均匀布局的小孔。

14.根据权利要求1或2所述的焊炬角度调节机构，其特征是所述圆弧护板(24)的形状为大于半圆的圆弧板，在圆心处有一圆孔，在圆弧板的直径线两外侧各有一小孔，与该直径线垂直线的外侧也有一小孔，在该直径线垂直线的外侧小孔与圆心孔之间有一弧孔，圆弧板的直线边中心处有一缺口。

15.根据权利要求1或3所述的焊炬角度调节机构，其特征是所述不锈钢护罩(25)的形状为圆杯状。

16.根据权利要求1所述的焊炬角度调节机构，其特征是所述轴端压盖(29)的形状为一侧中部有凸圆台的圆盘，圆盘边有孔，圆台的中部有凹圆槽。

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