CN104097017A - 一种弯管堆焊机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种焊机，特别是一种弯管堆焊机。包括底架总成，回转变位机，夹具总成，升降倾翻总成，焊枪总成，机器人，回转变位机置于底架总成上，与焊枪总成呈左、右相对应设置；回转变位机中的回转盘与升降倾翻总成中的倾翻支架连接，升降倾翻总成与夹具总成中的倾翻大齿轮相啮合，升降倾翻总成中的倾翻支架与夹具总成中的轴连接；夹具总成上装有定位滑座，定位滑座上装有丝杠，压紧横梁上装有压紧螺杆；焊枪总成中的焊条夹持机构置于工件的内部，焊枪总成中的齿轮箱与机器人的回转轴相连接，送丝装置置于机器人的手臂上。本发明与现有技术相比，将工件固定在夹具总成上，通过对工件的连续变位，实现自动焊接过程中一直处于平焊的位置。

Description

一种弯管堆焊机

技术领域

本发明涉及一种焊机，特别是一种弯管堆焊机。 

背景技术

90°弯管内壁焊接问题一直是国内外焊接设备的难题,外国进口设备价格高且操作复杂，国内普遍使用3段30°弯管内壁焊完后再进行组对焊接,效率不高而且对接焊缝质量不好保证，基于这种情况，我公司研发了这种特殊的弯管堆焊机，使用我们自制特殊焊枪完全解决了90°弯管焊接的难题。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现自动焊接过程中一直处于平焊位置的弯管堆焊机。 

本发明采用如下技术方案： 

一种弯管堆焊机，包括底架总成（7），回转变位机（1），夹具总成（3），升降倾翻总成（2），送丝装置（8），焊枪总成（5），平移托链总成（9），机器人，回转变位机（1）置于底架总成（7）上，与焊枪总成（5）呈左、右相对应设置；回转变位机（1）中的回转盘（138）与升降倾翻总成中（2）的倾翻支架（201）连接，升降倾翻总成（2）中的小齿轮（260）与夹具总成（3）中的倾翻大齿轮（334）相啮合，升降倾翻总成（2）中的倾翻支架（201）上通过倾翻轴承总成（235）与夹具总成（3）中的轴（332）连接；夹具总成（3）中的夹具本体（301）上装有定位滑座（301），定位滑座（301）上装有丝杠（307），丝杠（307）与第一单向V型架（309）相连接，夹具本体（301）的上方与压紧横梁（338）相连接，压紧横梁（338）上装有压紧螺杆（319）；焊枪总成（5）中的焊条夹持机构（501）置于工件（4）的内部，焊枪总成（5）中的齿轮箱（508）与机器人的回转轴相连接，送丝装置（8）置于机器人的手臂上。

采用上述技术方案的本发明与现有技术相比，将工件固定在夹具总成上，通过对工件的连续变位，实现自动焊接过程中一直处于平焊的位置。 

工件在回转的同时进行倾翻，保证焊接点一直处于水平位置，焊枪为了让开弯管内壁也随着工件一起转动，转动的同时枪尖不动，焊接完成后焊枪自动退回到工件外边。 

本发明采用如下优选方案： 

回转变位机（1）的机架（101）上装有轴承座（146），轴承座（146）内装有轴（105），轴（105）与蜗轮减速机（107）连接，轴（105）的另一端装有小齿轮（151），小齿轮（151）与回转支承总成（135）中的大齿轮（125）相啮合，蜗轮减速机（107）与直流伺服电机（119）连接；回转支承总成（125）中装有回转盘（138）；回转盘（138）连在回转支撑（125）上，回转支撑（125）连在机架（101）的侧板上。

升降倾翻装置（2）中的小齿轮（260）通过轴（252）与蜗轮减速机（243）连接，蜗轮减速机（243）与步进电机（247）连接，小齿轮（260）通过轴（252）以及轴承装在第二倾翻支架（222）上，第二倾翻支架（222）通过升降滑板（205）与直线导轨（206）连接，直线导轨（206）装在升降支架（208）上，升降支架（208）通过丝杠（213）与升降滑板（205）连接，丝杠（213）通过轴承座（209）与升降支架（208）连接，丝杠（213）的一端通过行星减速机（226）与步进电机（229）连接。 

夹具总成（3）中的丝杠（307）分别以工件（4）的轴向和径向为对称中心呈对称状设置，共计设置为四个；压紧横梁（338）上装有压紧螺杆（319），压紧螺杆（319）的下端与工件（4）的表面相接触。 

焊枪总成（5）包括齿轮箱，减速电机，齿轮固定支架，转轴，齿轮固定连接管，线路固定管，焊条夹持机构，齿轮箱内的主动齿轮与减速电机连接，主动齿轮与中心轮相啮合，中心轮上通过转轴装有行星轮，行星轮与太阳轮相啮合，中心轮所在轴线与太阳轮所在轴线位于同一条直线上；转轴上套装有齿轮固定连接管，齿轮固定连接管与齿轮固定支架连接，齿轮固定连接管与线路固定管滑动或滚动配合；齿轮固定支架的前端连接焊条夹持机构。 

送丝装置（8）的安装板（842）上装有托架（806），托架（806）上装有送丝管接头（804）和焊丝导向杆（813），托架（806）上铰接有压臂（808），压臂（808）上装有加压手柄（823），压臂（808）呈三角形结构，呈三角型结构压臂（808）的一个角上装有滚动轴承（809），滚动轴承（809）与置于其下方的送丝轮（826）相对应设置，送丝轮（826）通过轴（824）以及隔套（840）装在托架（806）上，轴（824）通过行星减速机（819）与步进电机（816）联接。 

平移托链总成（9）中的脚板（901）置于地面上，脚板（901）上装有拖链槽（903），拖链槽（903）上装有槽盖（908），槽钢（903）内装有托链（904），托链（904）的一端通过安装板（909）与支座（912）连接，支座（912）的另一端与底座（7）上的滑板相连。 

转轴上还装有回转轮，回转轮与行星轮的结构相同，回转轮与固定轮相啮合，固定轮与太阳轮的结构相同，固定轮与中心轮同轴设置；行星轮和太阳轮分别置于齿轮固定支架上；齿轮固定支架的前端通过连杆装有调节杆，调节杆的下端连接焊条夹持机构；齿轮固定连接管上装有加强支架，加强支架的另一端置于齿轮箱上。 

附图说明： 

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的俯视图（不含机器人）。 

图3是图1的侧视图（不含机器人）。 

图4是倾翻装置总成的结构示意图。 

图5是图4的俯视图。 

图6是图4的侧视图。 

图7是夹具总成的结构示意图。 

图8是图7的侧视图。 

图9是图7的A-A断面图。 

图10是回转变位机的结构示意图。 

图11是图10的侧视图。 

图12是托链总成的结构示意图。 

图13是图12的侧视图。 

图14是图12的俯视图。 

图15是焊枪总成的结构示意图。 

图16是焊枪总成工作位置的结构示意图。 

图17是送丝装置的结构示意图。 

图18是图17的俯视图。 

图19是图17的侧视图。 

图20是机器人手臂与齿轮箱连接的结构示意图。 

图中：图1至图20中：回转变位机1、升降倾翻装置总成2、夹具总成3、工件4、焊枪总成5、机器人6、底架总成7、送丝装置8、平移拖链总成9。 

回转变位机1中：机架101、轴105、蜗轮减速机107、第一连接盘112、直流伺服电机119、集电滑环123、回转支撑125、回转盘138、支承轴140、偏心轴承座146、小齿轮151。 

升降倾翻装置总成2中：倾翻支架201、升降滑板205、直线导轨206、升降支架208、轴承座209、丝杠213、连接盘217、限位螺杆220、第二倾翻支架222、行星减速机226、步进电机229、倾翻轴承总成235、蜗轮减速机243、步进电机（带制动）247、第二连接盘250、轴252、第三连接盘254、偏心轴承座256、小齿轮260、第一定位盘264、第二定位盘266、丝杠母座273、导电倾翻装置276。 

夹具总成3中：夹具本体301、定位滑座302、丝杠307、第一单向V型架309、第一压紧横梁313、压紧螺杆319、压紧手柄320、第二单面V型架324、挡盘330、轴332、倾翻大齿轮334、压紧横梁338、第一侧压紧支架339、第一螺钉340、第二侧压紧支架343、第三侧压紧支架344、定位垫块346、侧压紧螺套349、第二侧压紧螺柱351。 

焊枪总成5中：钨极焊条夹持机构501、调节杆502、齿轮固定架503、转轴504、齿轮固定连接管505、线路固定管506、加强支架507、齿轮箱508、底座5081、减速电机509、主动齿轮510、中心轮511、回转轮512、固定轮513、行星轮514、太阳轮515、支架516、轴承517、连杆518、支承轴520、第二支承轴521。 

送丝装置8中：送丝管接头804、托架806、压臂808、滚动轴承809、焊丝导向杆813、步进电机816、行星减速机819、加压手柄823、轴824、送丝轮826、回转轴840、安装板842、送丝盘843。 

平移托链总成9中：脚板901，槽钢903，槽盖908，托链904，安装板909，支座912连接。 

具体实施方式

下面结合附图及实施例详述本发明： 

本实施例中，回转变位机1置于底架总成7的一侧，与焊枪总成5呈左、右相对应设置，机架101上装有偏心轴承座146，偏心轴承座146内装有轴105，轴105与蜗轮减速机107连接，轴105的另一端装有小齿轮151，小齿轮151与回转支承总成135中的大齿轮125相啮合，蜗轮减速机107与直流伺服电机119连接；回转支承总成125中装有回转盘138；回转盘138通过回转支撑125装在机架101的一侧板上，支承轴140的一端装有集电滑环123。回转变位机1中的回转盘138与升降倾翻总成中2的倾翻支架201连接。

夹具总成3中的夹具本体301上装有定位滑座301，定位滑座301上装有丝杠307，丝杠307与第一单向V型架309相连接，丝杠307分别以工件的轴向和径向为对称中心呈对称状设置，共计设置为四个。 

单向V型架也相应的设置为四个；每个单向V型架上分别连接定位垫块346，每个定位垫块346分别与工件的外圆周相接触。 

夹具本体301的上方与压紧横梁338相连接，压紧横梁338上装有压紧螺杆319，压紧横梁338根据弯管的前、中、后三部位设置为三根，每根压紧横梁338上设置至少三个压紧螺杆319，分别用于对工件的外表面进行压紧调节，其中压紧横梁338对称状的阶梯状结构；压紧横梁338的中部设置三个压紧螺杆319的安装孔，可以根据实际需要将压紧横梁的中部多加几根压紧螺杆319。 

夹具本体201的一侧框架上装有倾翻大齿轮334；倾翻大齿轮334与轴332固接，轴332的一端与升降倾翻装置中的倾翻轴承总成235连接。倾翻大齿轮334与升降倾翻升降装置中的小齿轮260相啮合。 

升降倾翻装置总成2中：小齿轮260通过轴247与蜗轮减速机243连接，蜗轮减速机243与步进电机247连接，小齿轮260通过轴247以及轴承装在第二倾翻支架222上，第二倾翻支架222通过升降滑板205与直线导轨206连接，直线导轨206装在升降支架208上，升降支架208通过丝杠213与升降滑板205连接，丝杠213通过轴承座209与升降支架208连接，丝杠213的一端通过行星减速机226与步进电机229连接。 

焊枪总成5，参见附图15和附图16。齿轮箱508置于左右移动置中的滑板5081上，齿轮箱508内的主动齿轮510与置于齿轮箱508外部的减速电机509连接，主动齿轮510与中心轮511相啮合，主动齿轮510带动中心轮511绕中心轴线0-0旋转，中心轮511上通过转轴5044装有行星轮514，行星轮514与太阳轮515相啮合，行星轮514绕太阳轮515的轴线0′-O′作公转的同时也自转（太阳轮515固定不动），轴线O-O与轴线0′-O′位于同一条直线上。 

中心轮511和太阳轮515两者的中心孔大小能够使焊丝从中间穿过，转轴504外部套装有齿轮固定连接管550（齿轮固定连接管505与转轴504之间留有足够的空间），齿轮固定连接管506的两端分别与齿轮固定支架503和中心轮5022的侧端面连接，齿轮固定连接管505上装有支架516，支架516内装有滚动轴承，滚动轴承517套装在线路固定管506的两端；线路固定管506的长度小于齿轮固定连接管505的长度；齿轮固定支架503的前端连接焊条夹持机构501。 

转轴504上还装有回转轮512，回转轮512与行星轮514的结构相同，回转轮512与固定轮513相啮合，固定轮513与中心轮511同轴设置；回转轮512绕固定轮513作公转兼自转的回转运动（固定轮513固定不动），固定轮513与太阳轮515的结构相同。 

行星轮514通过转轴504以及轴承装在齿轮固定支架503上，太阳轮515与支承轴520呈一体式结构，支承轴520通过轴承装在齿轮固定支架503上。 

齿轮固定支架503的前端通过连杆518装有调节杆502，调节杆502的下端连接焊条夹持机构501。调节杆502整体呈空心管状结构，调节杆502的一端是外螺纹结构，另一端是内螺纹结构；可以根据实际长度的需要增加或减少调节杆502的顺次连接的数量。 

加强支架507与齿轮固定连接管505活动连接，加强支架507的另一端置于齿轮箱508上。齿轮箱508与机器人6手臂前端的第二回转轴602连接；第二回转轴602通过安装套与第一回转轴601连接，第二回转轴602和第一回转轴601两者的轴线呈垂直状态设置，可以通过机器人6的内设程序调控任意方向。 

加强支架507的设置，即可增加转轴504的刚性，又可以减少动平衡。 

固定轮513与第二支承轴521呈一体式结构，第二支承轴521是空心轴，焊丝依次从中心轮511的中心孔、支承轴521的中心孔、线路固定管506、太阳轮515所在的空心轴顺次穿过后与焊条夹持机构501连接。 

由于90°弯管的特殊结构，在对弯管内壁进行螺旋线焊接的过程中，弯管回转时，端面轨迹是围绕回转轴摆动，本实施例既能保证焊枪进入管内保持不动，又避让了弯管本体，以免发生碰撞。在齿轮固定连接管505参与公转的同时，线路固定管506能够相对齿轮固定连接管505逆向旋转，从而从线路固定管506内穿过的焊丝也不会发生缠绕现象。 

回转轮512和行星轮514采用了消隙结构，（如图1中的A部和B部的结构）消隙就是将两个相同尺寸的齿轮错开一定（2至5度）的角度后，作为一个齿轮使用，与相配合的齿轮两个齿面接触，基本上消除齿轮啮合间隙，加强传动精度。尤其是焊枪的位置，减少晃动，从而更好的保证焊接质量。 

送丝装置8中的安装板842装在机器人6的手臂上，机器人6置于底架总成7上，安装板842上装有托架806，托架806上装有送丝管接头804和焊丝导向杆813，托架806上铰接有压臂808，压臂808上装有加压手柄823，压臂808呈三角形结构，呈三角型结构的一个角上装有滚动轴承809，滚动轴承809与置于其下方的送丝轮826相对应设置，送丝轮826通过轴824以及隔套840装在托架806上，轴824通过行星减速机819与步进电机816联接。 

平移托链总成9中的脚板901置于地面上，脚板901上装有槽钢903，槽钢903上装有槽盖908，槽钢903内装有托链904，托链904的一端通过安装板909与支座912连接，支座912的另一端与底座7上的滑板相连。 

工作方式：送丝：送丝装置8中，送丝轮826通过回转轴840与行星减速机819相连，减速机819与步进电机816相连，穿丝时加压手柄823向左搬松开压臂808，将焊丝盘焊丝通过焊丝导向杆813和送丝轮826一直穿到送丝管接头804中，压臂808下压，拧紧加压手柄823, 步进电机816转动实现焊丝向前送丝。 

变位：变位机1主要功能就是实现升降倾翻总成2的变位回转，变位机1中的回转盘138与升降倾翻总成中2的倾翻支架201连接，回转盘138通过回转支撑125与机架101相连，回转支撑125通过小齿轮151与轴105相连，105与减速机107相连，减速机107与伺服电机119相连，伺服电机119得电后转动带动减速机107转动，减速机107带动小齿轮151转动，小齿轮151带动回转支撑125转动，回转支撑125带动回转盘138主动从而实现带动整个倾翻总成2的变位回转。 

翻转：升降倾翻装置总成2中：小齿轮260通过轴247与蜗轮减速机243连接，蜗轮减速机243与步进电机247连接，小齿轮260与夹具总成3中的大齿轮334啮合，步进电机247转动带动蜗轮减速机243和小齿轮260转动，小齿轮260带动大齿轮334转动，从而带动整个夹具总成3实现翻转。 

Claims (8)

1.一种弯管堆焊机，包括底架总成（7），回转变位机（1），夹具总成（3），升降倾翻总成（2），送丝装置（8），焊枪总成（5），平移托链总成（9），机器人，其特征在于：回转变位机（1）置于底架总成（7）上，与焊枪总成（5）呈左、右相对应设置；回转变位机（1）中的回转盘（138）与升降倾翻总成中（2）的倾翻支架（201）连接，升降倾翻总成（2）中的小齿轮（260）与夹具总成（3）中的倾翻大齿轮（334）相啮合，升降倾翻总成（2）中的倾翻支架（201）上通过倾翻轴承总成（235）与夹具总成（3）中的轴（332）连接；夹具总成（3）中的夹具本体（301）上装有定位滑座（301），定位滑座（301）上装有丝杠（307），丝杠（307）与第一单向V型架（309）相连接，夹具本体（301）的上方与压紧横梁（338）相连接，压紧横梁（338）上装有压紧螺杆（319）；焊枪总成（5）中的焊条夹持机构（501）置于工件（4）的内部，焊枪总成（5）中的齿轮箱（508）与机器人的回转轴相连接，送丝装置（8）置于机器人的手臂上。

2.根据权利要求1所述的弯管堆焊机，其特征在于：回转变位机（1）的机架（101）上装有轴承座（146），轴承座（146）内装有轴（105），轴（105）与蜗轮减速机（107）连接，轴（105）的另一端装有小齿轮（151），小齿轮（151）与回转支承总成（135）中的大齿轮（125）相啮合，蜗轮减速机（107）与直流伺服电机（119）连接；回转支承总成（125）中装有回转盘（138）；回转盘（138）连在回转支撑（125）上，回转支撑（125）连在机架（101）的侧板上。

3.根据权利要求1所述的弯管堆 焊机，其特征在于：升降倾翻装置（2）中的小齿轮（260）通过轴（252）与蜗轮减速机（243）连接，蜗轮减速机（243）与步进电机（247）连接，小齿轮（260）通过轴（252）以及轴承装在第二倾翻支架（222）上，第二倾翻支架（222）通过升降滑板（205）与直线导轨（206）连接，直线导轨（206）装在升降支架（208）上，升降支架（208）通过丝杠（213）与升降滑板（205）连接，丝杠（213）通过轴承座（209）与升降支架（208）连接，丝杠（213）的一端通过行星减速机（226）与步进电机（229）连接。

4.根据权利要求1所述的弯管堆焊机，其特征在于：夹具总成（3）中的丝杠（307）分别以工件（4）的轴向和径向为对称中心呈对称状设置，共计设置为四个；压紧横梁（338）上装有压紧螺杆（319），压紧螺杆（319）的下端与工件（4）的表面相接触。

5.根据权利要求1所述的弯管堆焊机，其特征在于：焊枪总成（5）包括齿轮箱，减速电机，齿轮固定支架，转轴，齿轮固定连接管，线路固定管，焊条夹持机构，齿轮箱内的主动齿轮与减速电机连接，主动齿轮与中心轮相啮合，中心轮上通过转轴装有行星轮，行星轮与太阳轮相啮合，中心轮所在轴线与太阳轮所在轴线位于同一条直线上；转轴上套装有齿轮固定连接管，齿轮固定连接管与齿轮固定支架连接，齿轮固定连接管与线路固定管滑动或滚动配合；齿轮固定支架的前端连接焊条夹持机构。

6.根据权利要求1所述的弯管堆焊机，其特征在于：送丝装置（8）的安装板（842）上装有托架（806），托架（806）上装有送丝管接头（804）和焊丝导向杆（813），托架（806）上铰接有压臂（808），压臂（808）上装有加压手柄（823），压臂（808）呈三角形结构，呈三角型结构压臂（808）的一个角上装有滚动轴承（809），滚动轴承（809）与置于其下方的送丝轮（826）相对应设置，送丝轮（826）通过轴（824）以及隔套（840）装在托架（806）上，轴（824）通过行星减速机（819）与步进电机（816）联接。

7.根据权利要求1所述的弯管堆焊机，其特征在于：平移托链总成（9）中的脚板（901）置于地面上，脚板（901）上装有拖链槽（903），拖链槽（903）上装有槽盖（908），槽钢（903）内装有托链（904），托链（904）的一端通过安装板（909）与支座（912）连接，支座（912）的另一端与底座（7）上的滑板相连。

8.根据权利要求1所述的弯管堆焊机，其特征在于：转轴上还装有回转轮，回转轮与行星轮的结构相同，回转轮与固定轮相啮合，固定轮与太阳轮的结构相同，固定轮与中心轮同轴设置；行星轮和太阳轮分别置于齿轮固定支架上；齿轮固定支架的前端通过连杆装有调节杆，调节杆的下端连接焊条夹持机构；齿轮固定连接管上装有加强支架，加强支架的另一端置于齿轮箱上。