CN104084667B - 气体灌装瓶自动焊机及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气体灌装瓶自动焊机及其生产方法，本发明的气体灌装瓶自动焊机包括安装在机架上的旋转装置、送料装置和焊接装置，其生产方法包括上料、送料、装夹、焊接和下料等步骤。本发明能够大大提高气体灌装瓶的生产效率，减少人力资源投入。

Description

气体灌装瓶自动焊机及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种自动化的焊接设备，具体涉及一种气体灌装瓶自动焊机及其生产方法。

背景技术

气体灌装瓶是一种常用的压力容器，常用于储存可燃气体，对密封性和结构强度有着严苛的要求，也就对其制造工艺提出了更高的要求。常见的液化石油气钢瓶的制造过程如下：两个半壳冲压成型、对合并焊接环缝、装配瓶口部件并检验。对于环缝的焊接，目前采用半自动焊接的工装，如中国专利文献CN201900395U所公开的液化石油气钢瓶环缝焊接装置，即手工上料,使用工装夹具将工件夹紧后开始旋转,旋转过程中对环缝施焊,焊接过程中手动调节焊枪位置以达到焊缝要求，焊接完成后手动将工件卸下，如此循环往复。

在生产实践中发现环缝焊接是整个制造过程的瓶颈，一方面目前的工装与焊接方法中人为因素过多,在生产过程中工人操作水平的波动会制约生产效率和生产质量，另一方面近年用工成本的增加以及熟练工的减少,也大大增加了工厂的生产成本。急需开发一种自动化程度高、焊缝质量稳定的气体灌装瓶自动焊机。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种高度自动化的气体灌装瓶自动焊机及其生产方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的气体灌装瓶自动焊机，包括机架与安装于其上的送料装置、旋转装置和焊接装置，

其中旋转装置包括相对设置的主动旋转体和从动旋转体，所述主动旋转体上安装有相互啮合的主动电机和主动转轴，所述从动旋转体上安装有从动转轴；所述主动转轴和从动转轴处于同一直线上，其端部均安装有用于夹持气体灌装瓶两端的夹套；所述主动旋转体与机架之间具有第一导轨和第一气缸，所述从动旋转体与机架之间具有第二导轨和第二气缸，所述第一导轨和第二导轨反向设置；

送料装置包括上料架和送料架，所述送料架呈C形，其开口朝向所述旋转装置，所述开口的上下端均安装有用于夹持气体灌装瓶周面的托块气缸与托块；所述送料架与机架之间具有第三导轨和第三气缸，所述第三导轨与第一导轨相垂直；

焊接装置包括安装于机架上的焊枪支架，所述焊枪支架上安装有朝向气体灌装瓶环隙的焊枪。

作为优选，为了在夹持时使气体灌装瓶停在固定位置，所述第一气缸的缸径大于所述第二气缸的缸径。

作为优选，为了所述主动转轴和从动转轴中空，其内部均穿设有顶杆，所述顶杆的顶端伸入夹套，所述顶杆的尾端与机架之间安装有弹簧。

作为优选，为了使环缝具有更好的焊接强度，所述焊枪支架上具有摆动装置，所述摆动装置包括相互配合的丝杆和丝杆螺母。

作为优选，为了在上料时气体灌装瓶自行向前滚动，所述上料架包括底板和两侧的挡板，所述底板朝托块倾斜。

作为优选，为了实现均匀的自动出料，所述夹套下方的机架上设有落料口，所述落料口下方设有出料滑道。

本发明同时提出上述气体灌装瓶自动焊机的生产方法，包括以下步骤：

1）上料，将需焊接的气体灌装瓶两半壳合拢后依次放到上料架,并依次向前滚动；

2）送料，托块夹持气体灌装瓶，送料架在第三气缸带动下沿第三导轨将被夹持气体灌装瓶送到主动旋转体和从动旋转体之间，

3）装夹，第一气缸推动主动旋转体，第二气缸推动从动旋转体，使夹套从两端将气体灌装瓶夹持，托块复位，送料架复位；

4）焊接，主动电机带动主动转轴及夹套，进而使气体灌装瓶和从动转轴转动，焊枪沿气体灌装瓶的环隙施焊，旋转满一圈后,电机和焊枪停止工作；

5）下料，主、从动旋转体向外运动,气体灌装瓶被顶杆从夹套顶出,受重力的作用下落。

有益效果：本发明利用模块化结构和自动化控制原理，形成了一种高效全自动化的焊接设备，与现有技术相比具有如下的优点：

1.生产效率高，依靠机、电、气一体化的方式来自动完成气体灌装瓶的上料、装夹、焊接和下料，制造速度快、自动化程度高；

2.降低成本，本发明实现了气体灌装瓶复杂的装夹焊接与下料流程的自动化，在进行气体灌装瓶焊接时，操作人员在整个作业中只需上料,取料和注意设备稳定状况，降低了劳动力的投入和熟练度的要求，降低了生产成本、增长了效益收入；

3.可操作性强，对气缸与电机采用成熟的PLC控制技术，操作、控制简单方便。

4.产品质量高精度及标准统一的实现，本发明全程采用自动化控制，在保证产品高精度要求的同时，避免了传统生产方式下，人工操作的导致的产品质量波动，实现了产品高精度、同标准的质量要求。

除了上面所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外，本发明气体灌装瓶自动焊机所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步详细的说明。

附图说明

图1是本发明的实施例的总体结构图；

图2是图1中旋转装置的结构示意图；

图3是图1中送料装置的结构示意图；

图4是图1中焊接装置的结构示意图。

具体实施方式

实施例：本实施例的气体灌装瓶自动焊机用于自动焊接气体灌装瓶（以下简称工件），总体结构如图1所示，包括安装于机架上的旋转装置、送料装置和焊接装置。上述机架是由第一工作架3的中部与第二工作架4的一端相连形成的T字形机架。上述旋转装置和焊接装置均安装于第一工作架3上，其中旋转装置包括对称地布置的主动旋转体1和从动旋转体2，焊接装置主要包括焊枪支架6。送料装置安装于第二工作架4上。

旋转装置如图2所示，包括对称地布置的主动旋转体1和从动旋转体2。主动旋转体1上具有相互啮合的主动电机1-1和主动转轴1-2，主动转轴1-2的端部安装有与工件的一端外轮廓相吻合的第一夹套1-3。从动旋转体2上具有与主动转轴1-2处于同一直线上的从动转轴2-2，在从动转轴2-2的端部安装有用于夹持工件另一端的第二夹套2-3，第二夹套2-3的内壁与工件另一端的外轮廓吻合。

第一工作架3上具有反向设置的第一导轨3-1和第二导轨3-2，其端部安装有第一气缸1-4和第二气缸2-4。其中第一导轨3-1与主动旋转体1配合，第一气缸1-4驱动主动旋转体沿第一导轨3-1做直线运动；第二导轨3-2与从动旋转体2配合，第二气缸2-4驱动从动旋转体2沿第二导轨3-2做直线运动。

在主动转轴的1-2的轴心部穿设有第一顶杆1-5，在从动转轴的2-2的轴心部穿设有第二顶杆2-5，这一对顶杆的顶端均伸入夹套内，并与机架之间安装有弹簧。在上料时顶杆被夹套内的工件顶出，下料时由于主动旋转体1和从动旋转体2沿导轨相互远离，顶杆在弹簧作用下将工件从夹套中顶出。

送料装置如图3所示，包括安装于第二工作架4上的送料架4-1和上料架4-2，送料架4-1呈C形，其开口部朝向旋转装置，第二工作架4上安装有驱动送料架4-1在第三导轨4-3上直线运动的第三气缸4-4。上料架4-2为具有底板和两侧的挡板，其中底板朝旋转装置的方向倾斜，两侧的挡板的间距略大于工件的长度，底板的前端上开有用于穿过下托块5-2的凹槽，凹槽的外沿略向上弯曲，形成阻挡气体灌装瓶向前滚动的挡板。在靠近上料架4-2开口部分的上下两端分别安装有上托块5-1和下托块5-2，其上具有用于夹持工件周面的弧形凹槽，通过固定安装在送料架4-1上的托块气缸驱动其上下运动，从而实现对工件的夹持与松脱。在上料架4-2的下方还具有与第二工作架4固定连接的托架8，并在托架8与上料架4-2之间安装有螺旋千斤顶，用于调节上料架4-2的倾角。

焊接装置如图4所示，包括焊枪支架和安装于其上的焊枪7，其中焊枪支架的底部具有通过L形连接件4-5安装于第二工作架4上的平移底板6-1，平移底板6-1通过丝杠和丝杠螺母做直线运动，该直线运动的方向与主动转轴的轴向正交。平移底板6-1上安装有竖直的立柱6-2，立柱6-2上安装有夹套6-2，夹套6-2上安装有横梁6-3。横梁6-3的端部安装有摆动装置6-4，该装置包括电机驱动的丝杆与丝杆螺母，焊枪7安装在摆动装置6-4的丝杆螺母上。

将被焊接工件的轴心作为x轴，竖直方向设为y轴，送料方向设为z轴，则平移底板6-1用于在z轴方向上调整焊枪7的位置，即焊枪7与工件焊缝的水平间距。立柱6-2与夹套6-2是在y轴方向上调整焊枪7的位置，即焊枪7与工件焊缝的竖直间距。而摆动装置6-4则是在x轴上调整焊枪7的位置，工件在旋转的同时进行摆动焊接，在焊缝处形成w形的运动轨迹。

使用时，本实施例的气体灌装瓶自动焊机通过以下步骤完成焊接：

1.上料，将需要焊接的工件两半壳合拢后依次放到上料架中,上料架倾斜安装且前端有阻挡,以此保证工件能平稳的停在上料架上,并且能依次自行向前滚动。

2.送料，托块气缸运动,上、下托块将1号工件从上料架上托起(此时2号工件自行滚动至原1号工件位置)，启动开关,送料架在第三气缸带动下前进,到达限定位置后停止。

3.装夹，第一气缸和第二气缸带动主、从动旋转体前行，主、从动旋转体上的夹套在第一、第二气缸推动下各自前进并顶住1号工件，并压紧成为一个整体。因第一气缸的缸径大于第二气缸，导致其在相同的输入气压下推力也要大于第二气缸，从而使得一对夹套整体停止在设计行程处。上、下托块松开,送料架退回初始位置。装夹过程中气缸的行程依据固定的运动轨迹实现调整,各气缸给气顺序和时间均由PLC控制。

4.焊接，由PLC控制主动电机转动,通过主动旋转体内的齿轮传动,带动旋转轴和夹套,从而带动整个工件转动,转动的同时,焊枪开始工作,沿着所需焊接的部位进行圆周焊接,一圈焊接完成后,电机和焊枪停止工作。在焊接过程中焊枪可沿焊缝左右摆动，以形成更宽更好的焊接结合面。

5.下料，主、从动旋转体松开,工件被位于其左右的第一顶杆和第二顶杆顶在中间,在重力的作用下自由落下。

至此完成一个焊接过程,然后重复以上过程,操作人员在整个作业中只需上料,取料和注意设备稳定状况。

本发明为焊接气体灌装瓶提供了一种新的生产模式理念，其涉及的原理简单，适用性及可操作性强，隐含着巨大的使用价值。本发明所涉及的机构及控制系统不仅提高企业的生产效率，减少企业的人力资源投入，降低生产成本，而且解决了传统生产模式下产品质量参差不齐、难于保证的问题，利用其能够生产出具高精度质量要求的气体灌装瓶，经济及品牌效益显著，在当今各企业要求迅猛发展的时代显得更为重要，对提高市场竞争力起到了极大的作用。

以上结合附图对本发明的实施方式做出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行实施方式进行多种变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种气体灌装瓶自动焊机，包括机架，其特征在于：所述机架上安装有旋转装置、送料装置和焊接装置；

所述旋转装置包括相对设置的主动旋转体和从动旋转体，所述主动旋转体上安装有相互啮合的主动电机和主动转轴，所述从动旋转体上安装有从动转轴；所述主动转轴和从动转轴处于同一直线上，其端部均安装有用于夹持气体灌装瓶两端的夹套；所述主动旋转体与机架之间具有第一导轨和第一气缸，所述从动旋转体与机架之间具有第二导轨和第二气缸，所述第一导轨和第二导轨反向设置；

所述送料装置包括上料架和送料架，所述送料架呈C形，其开口朝向所述旋转装置，所述开口的上下端均安装有用于夹持气体灌装瓶周面的托块气缸与托块；所述送料架与机架之间具有第三导轨和第三气缸，所述第三导轨与第一导轨相垂直；

所述焊接装置包括安装于机架上的焊枪支架，所述焊枪支架上安装有朝向气体灌装瓶环隙的焊枪；

所述第一气缸的缸径大于所述第二气缸的缸径；

所述主动转轴和从动转轴中空，其内部均穿设有顶杆，所述顶杆的顶端伸入夹套，所述顶杆的尾端与机架之间安装有弹簧。

2.根据权利要求1所述的气体灌装瓶自动焊机，其特征在于：所述焊枪支架上具有摆动装置，所述摆动装置包括相互配合的丝杆和丝杆螺母。

3.根据权利要求1所述的气体灌装瓶自动焊机，其特征在于：所述上料架包括底板和两侧的挡板，所述底板朝托块倾斜。

4.根据权利要求1所述的气体灌装瓶自动焊机，其特征在于：所述夹套下方的机架上设有落料口，所述落料口下方设有出料滑道。

5.一种如权利要求1-4之任一所述的气体灌装瓶自动焊机的生产方法，其特征在于包括以下步骤：

1）上料，将需焊接的气体灌装瓶两半壳合拢后依次放到上料架,并依次向前滚动；

2）送料，托块夹持气体灌装瓶，送料架在第三气缸带动下沿第三导轨将被夹持气体灌装瓶送到主动旋转体和从动旋转体之间，

3）装夹，第一气缸推动主动旋转体，第二气缸推动从动旋转体，使夹套从两端将气体灌装瓶夹持，托块复位，送料架复位；

4）焊接，主动电机带动主动转轴及夹套，进而使气体灌装瓶和从动转轴转动，焊枪沿气体灌装瓶的环隙施焊，旋转满一圈后,电机和焊枪停止工作；

5）下料，主、从动旋转体向外运动,气体灌装瓶被顶杆从夹套顶出,受重力的作用下落。