CN104368901B - 环缝焊专用设备及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种采用钨极气体保护焊加送丝的方式进行焊接的环缝焊专用设备及应用，该设备包括机架、送料机构、定位推料机构、机械动力机构、封堵充气机构、焊接机构以及卸料机构。送料机构包括料道和擒纵组件。定位推料机构沿搭接焊接工件的长度方向推送搭接焊接工件，定位推头对搭接焊接工件的待焊接处进行定位。机械动力机构位于定位推头和后定位装置之间，机械动力机构包括卡盘、传动齿轮以及伺服电机。焊接时，卡盘的轴心线与水平面之间形成2度～178度的夹角。封堵充气机构与机械动力机构相连接，封堵充气机构包括旋转接头和设置在旋转接头上的进气孔。焊接机构可移动式设置于机架，且位于机械动力机构的上方。
Description
技术领域
本发明涉及焊接设备领域，且特别涉及一种环缝焊专用设备及应用。
背景技术
在焊接设备领域，焊接专机的使用越来越频繁。因为一则，焊接质量受到手工焊接的影响较小；二则，生产效率较之手工焊接大大提高。
在一些制冷设备配件的焊接生产过程中，譬如空调用储液器的焊接生产，目前有采用整体炉中钎焊的，也有采用火焰焊接的。采用这类焊接工艺不仅成本较高，同时又费电，费力；加之产品生产周期长所以生产成本很高。
而在另外一些如气液分离器或油水分离器等焊接生产实践中，一般采用二氧化碳保护焊接，二氧化碳保护焊接在焊接过程中存在大量飞溅，需要在焊接后进行打磨清理，费时又费力。同时，二氧化碳保护焊接，由于焊丝作为电极熔化时存在电流不稳难以克服的问题，所以对板材厚度在2毫米以下的材料进行焊接时，极易因为电流过大而烧穿板材，不仅实现困难同时也存在严重的质量隐患。
发明内容
本发明为了克服现有焊接设备在焊接制冷设备配件时存在焊接成本高以及焊接质量隐患大的问题，提供一种采用钨极气体保护焊加送丝的方式的环缝焊专用设备及应用。
为了实现上述目的，本发明提供一种采用钨极气体保护焊加送丝的方式进行焊接的环缝焊专用设备，包括机架、送料机构、定位推料机构、机械动力机构、封堵充气机构、焊接机构以及卸料机构。送料机构设置于机架，送料机构包括料道和设置在料道上的擒纵组件。定位推料机构设置于机架，且沿搭接焊接工件的长度方向推送搭接焊接工件，定位推料机构包括推料气缸、定位推头以及后定位装置，定位推头对搭接焊接工件的待焊接处进行定位。
机械动力机构设置于机架，且位于定位推头和后定位装置之间，机械动力机构包括固定搭接焊接工件的卡盘、驱动卡盘转动的传动齿轮以及伺服电机，焊接时，卡盘的轴心线与水平面之间形成2度～178度的夹角。封堵充气机构设置于定位推料机构和机械动力机构之间，且与机械动力机构相连接，封堵充气机构包括封堵搭接焊接工件的旋转接头以及设置在旋转接头上的进气孔。焊接机构可移动式设置于机架，且位于机械动力机构的上方，焊接机构包括焊枪、送丝装置、弧高控制器和升降气缸。卸料机构设置于机架，卸载焊接完成后的搭接焊接工件。
于本发明一实施例中，机械动力机构和封堵充气机构可转动式设置于机架，环缝焊专用设备还包括驱动机械动力机构和封堵充气机构转动的翻转机构。
于本发明一实施例中，翻转机构包括翻转轴、翻转气缸、翻转前定位件、翻转后定位件，机械动力机构通过翻转轴与机架相连接，翻转气缸带动翻转轴转动，翻转前定位件对装载搭接焊接工件时的机械动力机构的位置进行定位，翻转后定位件对焊接时机械动力机构的位置进行定位，使卡盘的轴心线与水平面之间的夹角为2度～178度。
于本发明一实施例中，定位推料机构、机械动力机构和封堵充气机构倾斜固定于机架，卡盘的轴心线与水平面之间的夹角为2度～178度。
于本发明一实施例中，定位推头的数量为两个，每一定位推头的端面均呈V状，形成四抓推头，且定位推头的端面和搭接焊接工件的接触端面为焊接端面。
于本发明一实施例中，卡盘的活动卡爪为铜卡爪，且卡盘装夹处为搭接焊接工件中大直径工件段的外圆处。
于本发明一实施例中，机械动力机构还包括焊接时控制卡盘转动速度的减速器。
于本发明一实施例中，环缝焊专用设备还包括设置于机架上的高清摄像头和显示器。
于本发明一实施例中，环缝焊专用设备还包括控制所有机构自动运行的单一的集中控制器。
于本发明一实施例中，弧高控制器上具有探头，探头顶住搭接焊接工件的待焊接处，并根据搭接焊接工件实际回转跳动的波动范围来自动调节焊枪距离搭接焊接工件的高度。
上述环缝焊专用设备应用于焊接压缩机用储液器、空调器用消音器、气液分离器、油气分离器、压缩机排气管、吸气内管、吸气外管、储液器进气管、储液器出气管、气液分离器进气管或气液分离器出气管。
综上所述，本发明提供的环缝焊专用设备与现有技术相比，具有以下优点：
本发明提供的环缝焊专用设备采用焊接无飞溅的钨极气体保护加送丝的焊接方式焊接，并通过弧高控制器控制焊接电流的平稳，实现对板材小于2毫米的配件进行完好焊接，具有极高的焊接质量，且焊接后表面清洁。在本焊接设备中保护气体通过旋转接头上的进气孔进入，无需外加气体保护装置。且本焊接设备集搭接焊接工件的装载、定位、焊接以及卸料于一体，大大地提高了生产效率，降低了生产成本。
此外,在本设备中，搭接焊接工件的定位利用推料气缸的行程以及定位推头进行定位，具有很高的定位精度，保证焊接位置的准确。且在焊接时，为使焊料能在焊缝间充分流动，设置固定搭接焊接工件的卡盘的中心线与水平面间具有一定夹角，该设置可大大地提高焊缝的焊接质量。此外，所有的机构均采用单一的集中控制器进行控制，不仅控制衔接性好，且设备的体积以及成本也将更小。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1所示为本发明一实施例提供的环缝焊接设备定位推料机构翻转前的结构示意图。
图2所示为图1的正视示意图。
图3所示为图1的俯视示意图。
图4所示为图3中A处的放大图。
图5所示为图1所示的环缝焊接设备定位推料机构翻转后的结构示意图。
图6所示为图5的正视示意图。
图7所示为图5的俯视示意图。
图8所示为图1中定位推头的放大示意图。
图9所示为图1中卡盘的放大示意图。
图10所示为图1中推料气缸和定位推头的放大示意图。
图11所示为本实施例中搭接焊接工件的结构示意图。
图12为本发明其它实施例中搭接焊接工件的结构示意图。
图13为本发明其它实施例中搭接焊接工件的结构示意图。
具体实施方式
如图1至图4所示，本实施例提供的采用钨极气体保护焊加送丝的方式进行焊接的环缝焊专用设备用于焊接三段式的储液器，如图11所示。本环缝焊专用设备包括机架1、送料机构2、定位推料机构3、机械动力机构4、封堵充气机构5、焊接机构6以及卸料机构7。送料机构2设置于机架1，送料机构2包括料道21和设置在料道21上的擒纵组件22。于本实施例中，料道21由两根半环状的轨道组成，并通过固定杆固定在机架1上，料道21的宽度可以通过调节两根轨道在固定杆上的固定位置来改变，以适用不同长度的搭接焊接工件，如两段式的储液器或其它长度更长的搭接焊接工件。于本实施例中，擒纵组件22由两个擒纵气缸组成，对搭接焊接工件的进程进行严格控制。然而，本发明对此不作任何限定。
定位推料机构3设置于机架1，且沿搭接焊接工件的长度方向推送搭接焊接工件。定位推料机构3包括推料气缸31、定位推头32以及后定位装置33，定位推头32对搭接焊接工件的待焊接处进行定位。由于搭接焊接工件的待焊接处面积很小，为实现精确定位，设置定位推头32与定位面间为点接触。于本实施例中，定位推头32的数量为两个，且每一定位推头32的端面均为V状，形成四抓推头对搭接焊接工件的焊接端面进行四点定位，大大提高了定位精度。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，定位推头32的数量可以大于两个。
后定位装置33对搭接焊接工件的前进进行缓冲，防止搭接焊接工件进入过快。于本实施例中，后定位装置33为弹簧。然而，本发明对此不作任何限定。
机械动力机构4设置于机架1，且位于定位推头32和后定位装置33之间。机械动力机构4包括固定搭接焊接工件的卡盘41、驱动卡盘41转到的传动齿轮42以及伺服电机43。在实际装夹过程中，卡盘41装夹处P为搭接焊接工件中大直径工件段的外圆处。如图12所示，当对位于左侧的待焊接处100进行焊接时，装夹处P位于右边的大直径工件段的外圆上。而当焊接位于右侧的待焊接处100时，装夹处P同样位于右边的大直径工件段的外圆上。该设置使得装夹处可P尽可能的靠近焊接处，且不会对焊接处造成影响。
封堵充气机构5设置于定位推料机构3和机械动力机构4之间，且与机械动力机构4相连接，封堵充气机构包括封堵搭接焊接工件的旋转接头51以及设置在旋转接头51上的进气孔52。当搭接焊接工件随着卡盘41转动时，带动旋转接头51运动。焊接用的惰性保护气体通过设置在旋转结构51上的进气孔进入搭接焊接工件内部，为焊接处提供惰性气体保护。
焊接机构6可移动式设置于机架1，且位于机械动力机构4的上方，焊接机构6包括焊枪61、送丝装置62、弧高控制器63和升降气缸64。弧高控制器63上具有探头，探头顶住搭接焊接工件的待焊接处，并根据搭接焊接工件实际回转跳动的波动范围来自动调节所述焊枪距离搭接焊接工件的高度，从而达到稳定的弧压和输出稳定焊接热量。
焊接时，卡盘41的轴心线与水平面之间形成2度～178度的夹角α。为实现该目的，于本实施例中，设置机械动力机构4和封堵充气机构5可转动式设置于机架，环缝焊专用设备还包括驱动机械动力机构4和封堵充气机构转动5的翻转机构8(如图5至图7所示)。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，可以通过设置定位推料机构3、机械动力机构4和封堵充气机构5倾斜固定于机架1，使得卡盘41的轴心线与水平面之间的夹角α为2度～178度。该设置与本实施例的区别在于，在搭接焊接工件的装载过程中定位推料机构3、机械动力机构4和封堵充气机构5与水平面间具有夹角α。
翻转机构8包括翻转轴81、翻转气缸82、翻转前定位件83、翻转后定位件84。机械动力机构4通过翻转轴81与机架1相连接，翻转气缸82带动翻转轴81转动。翻转前定位件83对装载搭接焊接工件时的机械动力机构4的位置进行定位，翻转后定位件84对焊接时机械动力机构4的位置进行定位。通过调节翻转前定位件83和翻转后定位件84可以准确定位翻转的角度α(如2度～178度中的任意值)以及复位后的位置，使得每一次的翻转和定位都具有很高的精确度。优选地，设置翻转后，卡盘41的轴心线与水平面之间的夹角α为75度。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，卡盘41的轴心线与水平面之间的夹角α可为2度～178度中的其它值。
于本实施例中，翻转前定位件83和翻转后定位件84均为螺纹调节杆，通过调节螺纹调节杆底部的螺母改变螺纹调节杆的整体高度，在翻转和复位时该高度可对翻转气缸的行程进行限位，从而达到改变翻转角度的目的。然而，本发明对翻转前定位件83和翻转后定位件84的具体结构不作任何限定。
卸料机构7设置于机架1，卸载焊接完成后的搭接焊接工件。于本实施例中，卸料机构7包括拨料气缸71和拨料爪72。拨料气缸71带动拨料爪72转动，将焊接完成后的搭接焊接工件卸载。然而，本发明对此不作任何限定。
以下将对本环缝焊接专用设备的具体工作过程作详细介绍：
当搭接焊接工件从送料机构1落下后，推料气缸31带动定位推头32前进，定位推头32与搭接焊接工件的待焊接处相接触并定位。推料气缸31继续前进，定位推头32推动搭接焊接工件进入机械动力机构4内的卡盘41，后定位装置33对搭接焊接工件的前进进行缓冲。同时，为节省能源，推料气缸31带动旋转接头51向搭接焊接工件所在的方向运动，并封堵搭接焊接工件尾部的接口。外部惰性气体通过旋转接头51上的进气孔52进入到搭接焊接工件内部，并充满搭接焊接工件的待焊接面。
推料气缸31退出，卡盘41上的活动卡爪沿径向缩进将搭接焊接工件卡紧。翻转机构8带动机械动力机构4和封堵充气机构5翻转。翻转到位后，焊接机构6上升降气缸64带动焊枪61下移并与搭接焊接工件的待焊接处相抵，送丝装置62输送焊丝，伺服电机43带动传动齿轮42转动，卡盘41带动搭接焊接工件旋转，实现环缝焊接。同时，弧高控制器63控制通过焊枪61的位置，从而达到控制弧高的目的，使得焊接时电流平稳，焊接后形成的产品不会发生烧穿，具有很高的焊接质量。
焊接完成后，升降气缸64带动焊枪61上移，翻转机构8带动机械动力机构4和封堵充气机构5复位。活动卡爪松开，后定位装置33将搭接焊接工件弹出。卸料机构7上的拨料气缸71带动拨料爪72运动将搭接焊接工件拨下，完成单个产品的焊接。送料机构1继续输送下一个搭接焊接工件。
在实际使用中，为进一步增加焊枪61与待焊接面之间的对准精度，还可在焊接机构6上增加改变焊枪61位置的移动装置，使得焊枪61沿焊接处的切线所在的方向运动或沿搭接焊接工件的母线方向运动。
于本实施例中，为防止因不正焊接所产生污染物(如焊渣等物质)粘附在活动卡爪上，从而影响活动卡爪的运动，设置活动卡爪为铜卡爪。
于本实施例中，机械动力机构4还包括焊接时控制卡盘41转动速度的减速器44。其可实现不同搭接焊接工件具有不同的焊接速度，且也可实现同一搭接焊接工件在不同焊接阶段具有不同的焊接速度。用户可以根据实际使用需求来改变卡盘41的转速。
于本实施例中，为了实时观察焊接过程，环缝焊专用设备还包括设置于机架上的高清摄像头(图未示出)和显示器(图未示出)。高清摄像头设置在靠近焊枪61的位置，采集焊接处的情况。显示器设置于机架表面，方便用户观察。
本发明提供的环缝焊专用设备的中的所有机构均采用控制器进行控制。优选地，设置所有的机构均采用单一的集中控制器9进行控制，且控制器9为PLC(ProgrammableLogicController)控制器。然而，本发明对此不作任何限定。
于本实施例中，本环缝焊专用设备应用于焊接压缩机用三段式储液器。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，本环缝焊专用设备还可用于焊接空调器用消音器、气液分离器、油气分离器、压缩机排气管、吸气内管、吸气外管、储液器进气管、储液器出气管、气液分离器进气管或气液分离器出气管。
综上所述，本发明提供的环缝焊专用设备采用焊接无飞溅的钨极气体保护加送丝的焊接方式焊接，并通过弧高控制器63控制焊接电流的平稳，实现对板材小于2毫米的配件进行完好焊接，具有极高的焊接质量，且焊接后表面清洁。在本焊接设备中保护气体通过旋转接头51上的进气孔52进入，无需外加气体保护装置。且本焊接设备集搭接焊接工件的装载、定位、焊接以及卸料于一体，大大地提高了生产效率，降低了生产成本。
且在本设备中，搭接焊接工件的定位利用推料气缸31的行程以及定位推头32进行定位，具有很高的定位精度，保证焊接位置的准确。且在焊接时，为使焊料能在焊缝间充分流动，设置固定搭接焊接工件的卡盘41的中心线与水平面间具有一定夹角，该设置可大大地提高焊缝的焊接质量。此外，所有的机构均采用单一的控制器进行控制，不仅控制衔接性好，且设备的体积以及成本也将更小。
虽然本发明已由较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟知此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所要求保护的范围为准。
Claims (11)
1.一种环缝焊专用设备，其特征在于，是一种采用钨极气体保护焊加送丝的方式进行焊接的设备，包括：
机架；
送料机构，设置于所述机架，所述送料机构包括料道和设置在所述料道上的擒纵组件；
定位推料机构，设置于所述机架，且沿搭接焊接工件的长度方向推送搭接焊接工件，所述定位推料机构包括推料气缸、定位推头以及后定位装置，所述定位推头对搭接焊接工件的待焊接处进行定位；
机械动力机构，设置于所述机架，且位于所述定位推头和后定位装置之间，所述机械动力机构包括固定搭接焊接工件的卡盘、驱动卡盘转动的传动齿轮以及伺服电机，焊接时，卡盘的轴心线与水平面之间形成2度～178度的夹角；
封堵充气机构，设置于所述定位推料机构和机械动力机构之间，且与所述机械动力机构相连接，所述封堵充气机构包括封堵搭接焊接工件的旋转接头以及设置在所述旋转接头上的进气孔；
焊接机构，可移动式设置于所述机架，且位于所述机械动力机构的上方，所述焊接机构包括焊枪、送丝装置、弧高控制器和升降气缸；以及
卸料机构，设置于所述机架，卸载焊接完成后的搭接焊接工件。
2.根据权利要求1所述的环缝焊专用设备，其特征在于，所述机械动力机构和封堵充气机构可转动式设置于所述机架，所述环缝焊专用设备还包括驱动所述机械动力机构和封堵充气机构转动的翻转机构。
3.根据权利要求2所述的环缝焊专用设备，其特征在于，所述翻转机构包括翻转轴、翻转气缸、翻转前定位件、翻转后定位件，所述机械动力机构通过翻转轴与机架相连接，所述翻转气缸带动翻转轴转动，所述翻转前定位件对装载搭接焊接工件时的机械动力机构的位置进行定位，所述翻转后定位件对焊接时机械动力机构的位置进行定位，使卡盘的轴心线与水平面之间的夹角为2度～178度。
4.根据权利要求1所述的环缝焊专用设备，其特征在于，所述定位推料机构、机械动力机构和封堵充气机构倾斜固定于所述机架，所述卡盘的轴心线与水平面之间的夹角为2度～178度。
5.根据权利要求1所述的环缝焊专用设备，其特征在于，所述定位推头的数量为两个，每一所述定位推头的端面均呈V状，形成四抓推头，且所述定位推头的端面和搭接焊接工件的接触端面为焊接端面。
6.根据权利要求1所述的环缝焊专用设备，其特征在于，所述卡盘的活动卡爪为铜卡爪，且所述卡盘装夹处为搭接焊接工件中大直径工件段的外圆处。
7.根据权利要求1所述的环缝焊专用设备，其特征在于，所述机械动力机构还包括焊接时控制所述卡盘转动速度的减速器。
8.根据权利要求1所述的环缝焊专用设备，其特征在于，所述环缝焊专用设备还包括设置于所述机架上的高清摄像头和显示器。
9.根据权利要求1所述的环缝焊专用设备，其特征在于，所述环缝焊专用设备还包括控制所有机构自动运行的单一的集中控制器。
10.根据权利要求1所述的环缝焊专用设备，其特征在于，所述弧高控制器上具有探头，所述探头顶住搭接焊接工件的待焊接处，并根据搭接焊接工件实际回转跳动的波动范围来自动调节所述焊枪距离搭接焊接工件的高度。
11.根据权利要求1～10任一项所述的环缝焊专用设备应用于焊接压缩机用储液器、空调器用消音器、气液分离器、油气分离器、压缩机排气管、吸气内管、吸气外管、储液器进气管、储液器出气管、气液分离器进气管或气液分离器出气管。
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Denomination of invention: Special equipment for circumferential seam welding and its application Effective date of registration: 20210720 Granted publication date: 20160330 Pledgee: Hanshan County sub branch of Postal Savings Bank of China Ltd. Pledgor: Zhuji Sibeida Machinery Co.,Ltd. Registration number: Y2021980006471 |
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Denomination of invention: Special equipment and application for circumferential seam welding Effective date of registration: 20230718 Granted publication date: 20160330 Pledgee: Ma'anshan branch of Bank of China Ltd. Pledgor: Zhuji Sibeida Machinery Co.,Ltd. Registration number: Y2023980048802 |
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