CN103586620A - 一种环缝自动焊接设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环缝自动焊接设备，其特征在于，包括定位机构和焊接机构，所述定位机构包括机座、设置在机座上的定位电机和曲柄滑块机构组，所述曲柄滑块机构组包括三个互成120°的曲柄滑块机构，所述定位电机带动每个曲柄滑块机构沿着机座的径向同步运动；所述焊接机构包括位于曲柄滑块机构组中心的焊枪支架，焊枪支架上设置有一横杆，横杆的另一端设置有环缝焊接的焊枪。适用管子直径变化范围大且管子无法转动的环缝焊接，可快速定位并精确焊接，具有自动、高效及焊接效果好的优点，而且可通过调节曲柄滑块机构的长度以适应各种不同的管子。

Description

一种环缝自动焊接设备
技术领域
本发明涉及一种环缝自动焊接设备。
背景技术
大直径钢管和平板的焊接属于环缝焊接，由于工件的体积较大，不适合转动，通常配备大型变位机或者焊接机器人实现环缝的自动焊接，投资大且前期准备工作复杂；或者依靠人工的方法来完成此类环缝的焊接，手工焊接工作量大、效率低，且焊接质量难以保证。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环缝自动焊接设备，适用于管子直径变化范围大且管子无法转动的环缝焊接。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种环缝自动焊接设备，其特征在于，包括定位机构和焊接机构，所述定位机构包括机座、设置在机座上的定位电机和曲柄滑块机构组，所述曲柄滑块机构组包括三个互成120°的曲柄滑块机构，所述定位电机带动每个曲柄滑块机构沿着机座的径向同步运动；所述焊接机构包括位于曲柄滑块机构组中心的焊枪支架，焊枪支架上设置有一横杆，横杆的另一端设置有环缝焊接的焊枪。
使用时将设备放置在待焊接的管子内部或悬挂在管子内部，其中设备的位置是非固定的，是可移动的，定位电机带动三个曲柄滑块机构沿着机座的径向同步运动，由于三个曲柄滑块机构之间互成120°且始终保持同步运动，所以当三个曲柄滑块机构同时触碰到管子内壁时，即可确定焊枪支架位于管子内部中心，此时焊枪即可在外侧进行环缝焊接，实现了快速定位和精确焊接。
进一步的，还包括控制单元，所述控制单元包括CPU、开关、存储控制过程中的参数的存储器和输入设备，CPU接收输入设备的参数后控制定位电机和焊接电机的运行，并将参数存储在存储器上。实现了定位过程的自动控制、焊接过程的自动控制、参数设置和存储，高度自动化。
本发明的有益效果是：适用管子直径变化范围大且管子无法转动的环缝焊接，可快速定位并精确焊接，具有自动、高效及焊接效果好的优点，而且可通过调节曲柄滑块机构的长度以适应各种不同的管子。
附图说明
图1为本发明一种环缝自动焊接设备的结构图；
图2为图1中定位机构的结构示意图；
图3为管板接头环缝示意图；
图4为定位挡块端部夹紧管子的放大示意图。
图5为控制系统工作原理示意图。
附图的标记含义如下：
1：管子； 2：平板；3：机座；4：定位电机；5：焊接电机；6：曲柄滑块机构；61：滑块；62：连杆；63：直线限位导轨；64：定位挡块；7：焊枪支架；8：焊接齿轮组；91：主动齿；92：从动齿；10：横杆；11：L形接触部。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1所示，一种环缝自动焊接设备，包括定位机构和焊接机构，其中定位机构包括机座3、设置在机座3上的定位电机4和曲柄滑块机构6组，曲柄滑块机构6组包括三个互成120°的曲柄滑块机构6，定位电机4带动每个曲柄滑块机构6沿着机座3的径向同步运动，即每个曲柄滑块机构6沿着机座3径向或管子1径向运动的速度始终保持一致且运动的起始时刻和结束时刻也始终保持一致，也就是任意时刻每个曲柄滑块机构6的端部距离曲柄滑块机构6组中心的距离相等，这样才能保证当三个曲柄滑块机构6的端部同时接触管子1的内壁时，曲柄滑块机构6组的中心就是管子1的中心，实现快速定位。需要说明的是，当只有一个定位电机4时，优选三个曲柄滑块机构6之间互成120°，当有多个定位电机4时，比如每个曲柄滑块机构6连接一个定位电机4时，只要保证三个曲柄滑块机构6沿着机座3的径向同步运动即可，现有技术中已有多种方式可以实现，在此不再赘述，而不必约束它们之间的角度，多个定位电机4可以简化设备的复杂度，但成本较高、设备的体积较大。
当只有一个定位电机4时，优选定位电机4通过定位齿轮组带动曲柄滑块机构6组运动，具体示意图如图2所示，其中定位齿轮组包括位于曲柄滑块机构6组中心的从动齿92、连接定位电机4和从动齿92的主动齿91，主动齿91和从动齿92相啮合，从动齿92的圆心即是曲柄滑块机构6组的中心。其中曲柄滑块机构6包括连杆62、滑块61、直线限位导轨63和滑块61端部的定位挡块64（图中未示出），三个连杆62均匀设置在从动齿92上，即三个曲柄滑块机构6之间互成120°，滑块61可沿着直线限位导轨63运动，直线限位导轨63优选是沿着管子1内部径向的方向，即机座3的径向方向。当定位电机4工作时带动主动齿91旋转，然后从动齿92跟着一起转动，连杆62依次带动滑块61、定位挡块64沿着的直线限位导轨63同步运动。
焊接机构包括位于曲柄滑块机构6组中心的焊枪支架7，焊枪支架7、曲柄滑块机构6组、从动齿92的中心是重合的。焊枪支架7上设置有一横杆10，横杆10的另一端设置有环缝焊接的焊枪。使用时将设备放置在待焊接的管子1内部或悬挂在管子1内部，其中设备的位置是非固定的，是可移动的，
当定位电机4带动从动齿92顺时针转动时，三个曲柄滑块机构6沿着机座3的径向同步运动，由于三个曲柄滑块机构6之间互成120°且始终保持同步运动，所以当三个曲柄滑块机构6同时触碰到管子1内壁时，即可确定焊枪支架7位于管子1内部中心，此时利用曲柄滑块机构6的自锁作用使定位挡块64夹紧管子1内壁而不回弹，此时焊枪即可在外侧进行环缝焊接，当定位电机4带动从动齿92逆时针转动时，三个曲柄滑块机构6远离管子1内壁，可快速恢复初始状态。如图3所示是一种管子1和平板2的接头环缝示意图，焊接时，定位机构和焊枪支架7是位于管子1内部的，焊枪通过横杆10伸出管内，在管子1外侧进行焊接。管子1内径、高度不限，可调节曲柄滑块机构6的长度来适应不同的管径，采用混合气体保护焊，焊脚高度不限，可通过多层多道焊实现更大的焊脚高度。实现了快速定位和精确焊接。为了获得更好的稳固效果，可以在定位挡块64端部设置L形接触部11，如图4所示，L形接触部11可夹紧管子1内壁和上端面的，稳固的效果更好。
焊接过程中，可以设置横杆10沿着焊枪支架7旋转也可以设置成焊枪支架7旋转而横杆10是固定的，第二种情形下，优选在机座3上设置一个焊接电机5，焊接电机5通过焊接齿轮组8带动焊枪支架7转动。
进一步的，设备还包括控制单元，其包括CPU、开关、存储控制过程中的参数的存储器和输入设备，CPU接收输入设备的参数后控制定位电机4和焊接电机5的运行，并将参数存储在存储器上。启动焊接时，首先引燃电弧；电弧引燃后，CPU识别焊接信号给出电弧信号控制电机转动；在电弧引燃的条件下，按启动开关时，CPU控制电弧熄灭，同时电机停止工作。在任何位置启动时，焊接一周都会自动停止。遇到特殊情况中途熄弧焊接停止，CPU将相关参数存储在存储器上，在处理完之后继续启动焊接，一周焊接完成时同样会自动停止焊接，尽量减少人工参与。焊接过程中因某些特殊情况需要中途停止时，可按下启动开关，焊接即可停止。实现了定位过程的自动控制、焊接过程的自动控制、参数设置和存储，高度自动化。为保证焊接过程稳定，控制单元采用全数字化控制方式。
图5为以控制单元为核心的控制系统的工作原理示意图，其中各个模块如下：“焊缝长度设定”用于设定焊接电机转动角度、及环缝的整体或部分；“焊接速度设定”用于设定焊接速度；“电压电流设定”用于在线修改焊接规范参数；“焊缝信号识别”用于判定是否引弧成功，引弧成功之后开始焊接电机转动；“焊接启动”用于启动整个焊接过程；“焊机”环节和焊机相连，在线启动焊机和修改焊接规范参数；“定位电机”用于控制定位电机的转动，从而实现自动定位；“焊接电机”用于控制焊接电机的转速、转动角度。为保证焊接过程稳定，控制系统采用全数字化控制方式。启动焊接时，首先引燃电弧；电弧引燃后，焊接信号识别给出电弧信号，控制电机转动；在电弧引燃的条件下，按启动开关时，电弧熄灭，同时电机停止。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或者直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种环缝自动焊接设备，其特征在于，包括定位机构和焊接机构，所述定位机构包括机座、设置在机座上的定位电机和曲柄滑块机构组，所述曲柄滑块机构组包括三个互成120°的曲柄滑块机构，所述定位电机带动每个曲柄滑块机构沿着机座的径向同步运动；所述焊接机构包括位于曲柄滑块机构组中心的焊枪支架，焊枪支架上设置有一横杆，横杆的另一端设置有环缝焊接的焊枪。
2.根据权利要求1所述的一种环缝自动焊接设备，其特征在于，所述定位电机通过定位齿轮组带动曲柄滑块机构组运动，其中定位齿轮组包括位于曲柄滑块机构组中心的从动齿、连接定位电机和从动齿的主动齿；所述曲柄滑块机构包括连杆、滑块、直线限位导轨和滑块端部的定位挡块，三个连杆均匀设置在从动齿上，当从动齿转动时，连杆依次带动滑块、定位挡块沿着机座径向的直线限位导轨同步运动。
3.根据权利要求2所述的一种环缝自动焊接设备，其特征在于，所述定位挡块端部设置有可夹紧管子内壁和上端面的L形接触部。
4.根据权利要求1所述的一种环缝自动焊接设备，其特征在于，还包括焊接电机，所述焊接电机通过焊接齿轮组带动焊枪支架转动。
5.根据权利要求4所述的一种环缝自动焊接设备，其特征在于，还包括控制单元，所述控制单元包括CPU、开关、存储控制过程中的参数的存储器和输入设备，CPU接收输入设备的参数后控制定位电机和焊接电机的运行，并将参数存储在存储器上。
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