CN104907758B - 一种将法兰与管焊接成型的焊接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种将法兰与管焊接成型的焊接装置，包括用于将法兰和管对接顶紧的顶紧装置、用于带动法兰和管旋转的传动装置、焊接装置、用于将法兰和管准确对接定位的支撑定位装置组件、安装各个装置的支架以及分别与各个装置连接的控制系统，其中，所述顶紧装置安装于传动装置的一侧，焊接装置安装于传动装置的上端，所述支撑定位装置组件包括用于对管进行支撑定位的第一支撑定位装置和第二支撑定位装置，第一支撑定位装置和第二支撑定位装置均安装于顶紧装置和传动装置之间。设备集成度高，对于法兰和管之间的焊接，使用本发明一台设备即可完成；本发明多个部件之间的调理合作，可使焊接均匀，焊接质量较高。
Description
技术领域
本发明涉及法兰焊接领域，是一种将法兰与管焊接成型的焊接装置。
背景技术
目前，对于法兰式圆管和法兰式方管的焊接过程，一般由人工完成或是由多台设备共同完成的。现有技术中的焊接方法存在如下缺陷：(1)人员劳动强度大；(2)自动化水平低，加工生产效率低。针对这一现状，研发一种可以降低劳动强度、提高自动化水平和焊接质量，降低人工成本的，适合于法兰式圆管或法兰式方管的自动焊接设备，成为市场的一大需求。
发明内容
本发明目的是针对以上技术的不足，提供一种将法兰与管焊接成型的焊接装置。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：
一种将法兰与管焊接成型的焊接装置，包括用于将法兰和管对接顶紧的顶紧装置、用于带动法兰和管旋转的传动装置、焊接装置、用于将法兰和管准确对接定位的支撑定位装置组件、安装各个装置的支架以及分别与各个装置连接的控制系统，其中，所述顶紧装置安装于传动装置的一侧，焊接装置安装于传动装置的上端，所述支撑定位装置组件包括用于对管进行支撑定位的第一支撑定位装置和第二支撑定位装置，第一支撑定位装置和第二支撑定位装置均安装于顶紧装置和传动装置之间。
优选的，所述顶紧装置包括移动装置、安装在所述移动装置上的顶架、安装在顶架上的工装夹持装置、用于将工装顶紧的第一气缸以及用于固定所述顶架的固定装置，第一气缸与工装夹持装置连接，所述工装夹持装置能够旋转。
进一步优选的，所述移动装置包括安装在所述支架上的圆轨和与圆轨相配合的圆轨滑块，所述圆轨滑块与顶架之间固定连接。
进一步优选的，所述移动装置为安装在所述支架上的轨道。
进一步优选的，所述工装夹持装置为主轴块，所述主轴块包括主轴壳、滑轴和工装套，所述主轴壳安装在所述顶架上，所述滑轴的一端安装在主轴壳内部，且滑轴能够沿着主轴壳滑动，所述工装套通过轴承安装在滑轴的另一端上，所述第一气缸通过紧固件与所述滑轴连接。
优选的，所述固定装置为手轮，所述顶架通过手轮与所述支架固定。
优选的，所述传动装置包括壳体、伺服电机、减速器、卡盘以及焊机，其中，减速器和焊机均安装于所述壳体的内部，伺服电机安装在减速器上，减速器通过传动轴与所述卡盘连接。
优选的，所述焊接装置包括焊枪、焊枪上下移动装置和焊枪左右移动装置，其中，焊枪左右移动装置安装在焊枪上下移动装置上，所述焊枪安装在焊枪左右移动装置上，所述焊枪的安装方向为竖直向下。
进一步优选的，所述焊枪上下移动装置包括第一步进电机、导轨和第一滚珠丝杠，第一步进电机与第一滚珠丝杠连接，所述导轨平行设置在所述第一滚珠丝杠的左右两侧，所述焊枪左右移动装置安装在第一滚珠丝杠的丝母座上。
进一步优选的，所述焊枪左右移动装置包括第二步进电机、第二滚珠丝杠、滑板、连接杆以及与所述导轨配合的导轨座，所述第二步进电机与第二滚珠丝杠连接，所述滑板安装在第二滚珠丝杠的丝母座上，所述连接杆的一端固定在所述滑板上，连接杆的另一端安装焊枪
优选的，所述第一支撑定位装置和第二支撑定位装置均包括支撑架、安装在支撑架下端的第二气缸、安装在支撑架上端的支撑板以及安装在支撑板上的卡合定位装置，所述第二气缸与支撑板连接。
进一步优选的，所述卡合定位装置包括第一轴承座、第二轴承座、第一轴承以及第二轴承，第一轴承安装在第一轴承座上，第二轴承安装在第二轴承座上，第一轴承座和第二轴承座平行安装在所述支撑板上的导轨上，通过调节第一轴承座和第二轴承座之间的距离，达到卡合定位的目的。
本发明的工作原理为：
根据圆管方管的长度，调整顶紧装置中顶架与传动装置之间的距离；根据圆管方管的尺寸调整顶紧装置中的工装、支撑定位装置的高度和支撑定位装置的轴承座之间距离。调节好后，支撑定位装置中的气缸工作，人工把法兰盘放在传动装置中的卡盘的凹槽中，同时把圆管或方管放在支撑定位装置上，顶紧装置中的气缸工作把圆管或方管顶紧(如果焊接的是方管，在工件顶紧后支撑定位装置的气缸杆缩回)。焊接装置中步进电机工作，使枪头靠近焊缝，传动装置中的伺服电机工作使工件旋转，同时焊接装置工作，焊接工件，根据工件旋转焊缝位置的变化，焊接装置中步进电机进行工作保证焊枪焊接焊缝，焊接一周后停止工作，焊接完成。
本发明的有益技术效果为：
1、设备集成度高，对于法兰和管之间的焊接，使用本发明一台设备即可完成，不需要使用多台设备；
2、焊接质量高，本发明多个部件之间的调理合作，可使焊接均匀，焊接质量较高；
3、焊接效率及自动化水平高，由于本发明的自动化水平高，旋转焊接一周即可焊接完成，所以可有效提高焊接效率；
4、本发明的结构简单，制造成本低；
5、本发明的适用范围广，适应于不同长度、不同直径的管子与法兰的焊接。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的顶紧装置结构示意图；
图3为本发明的传动装置结构示意图；
图4为本发明的焊接装置结构示意图；
图5为本发明的支撑定位装置结构示意图；
图6为主轴块的结构示意图；
图7为焊接圆管时的工装结构示意图；
图8为焊接方管时的工装结构示意图；
图中，1-顶紧装置，1.1-底架，1.2-梯形槽，1.3-手轮，1.4-圆轨，1.5-圆轨滑块，1.6-顶架，1.7-主轴块，1.8-工装，1.9-第一气缸，1.10-固紧件，1.11-连接块，1.12-第一支撑架，1.7.1-主轴壳，1.7.2-滑轴，1.7.3-工装套，2-传动装置，2.1-壳体，2.2-伺服电机，2.3-减速器，2.4-传动轴，2.5-卡盘，2.6-焊机，3-焊接装置，3.1-第一电机架，3.2-第二电机架，3.3-第一步进电机，3.4-第一步进电机座，3.5-第二滚珠丝杠，3.6-丝母座，3.7-联轴器，3.8-直线导轨，3.9-滑块，3.10-滑板，3.11-直杆，3.12-固枪块，3.13-焊枪，4-第一支撑定位装置，4.1-支撑架，4.2-圆法兰直线轴承，4.3-第二气缸，4.4-平板，4.5-第一轴承座，4.6-第一轴承，4.7-光杠。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做详细说明：
如图1所示，本发明是一种法兰式圆管方管自动焊接装置，包括顶紧装置1、传动装置2、焊接装置3、第一支撑定位装置4和第二支撑定位装置。所述传动装置2安装在顶紧装置1的底架1.1上，所述焊接装置3安装在传动装置2的壳体2.1上，所述支撑定位装置4组件为两个，均安装在传动装置2和顶紧装置1之间，分别安装在顶紧装置1的顶架1.6上和传动装置2的壳板2.1上，所述顶紧装置1、传动装置2、焊接装置3、第一支撑定位装置4和第二支撑定位装置由控制装置统一控制。根据圆管方管的长度，调整顶紧装置中顶架1.6与传动装置2中壳体2.1之间的距离；根据圆管方管的尺寸调整顶紧装置1中的工装形状、支撑定位装置4的高度和支撑定位装置的第一轴承座4.5和第二轴承座之间距离。调节好后，支撑定位装置4中的第二气缸4.3工作，人工把法兰盘放在传动装置2中的卡盘2.5的凹槽中，同时把圆管或方管放在支撑定位装置4的轴承4.6之间，顶紧装置1中的第一气缸1.9工作把圆管或方管顶紧(如果焊接的是方管，在工件顶紧后支撑定位装置4的气缸杆缩回)。焊接装置3中步进电机3.3工作，使焊枪3.13靠近焊缝，传动装置2中的伺服电机2.2工作使工件旋转，同时焊接工件，根据工件旋转中焊缝的变化，焊接装置中第一步进电机3.3和第二步进电机进行工作保证焊枪焊接焊缝，焊接一周后停止工作，焊接完成。
如图2所示，所述顶紧装置1包括底架1.1、梯形槽1.2、手轮1.3、圆轨1.4、圆轨滑块1.5、顶架1.6、主轴块1.7、工装1.8、第一气缸1.9、固紧件1.10、连接块1.11和第一支撑架1.12。所述梯形槽1.2安装在底架1.1上，所述圆轨1.4安装在底架1.1上，所述圆规滑块1.5安装在顶架1.6上并与圆轨1.4配合，手轮1.3一端与梯形槽1.2配合，同时与顶架1.6的底板配合，用于固定顶架1.6，第一支撑架1.12安装在顶架1.6上，主轴块1.7安装在第一支撑架1.12上，连接块1.11安装在主轴块1.7的一端，第一气缸1.9安装在连接块1.11上，第一气缸1.9的活塞杆与固紧件1.10配合，固紧件1.10与主轴块1.7的滑轴连接，所述工装1.8安装在主轴块1.7的工装套内。调整好顶紧装置1的位置后，旋转手轮1.3固紧顶架1.6，工件放好后，第一气缸1.9工作，使主轴块1.7内的滑轴滑出一定距离，工装1.8夹紧工件。
顶紧装置1的移动装置也可以为导轨。
如图6、图7和图8所示，所述主轴块1.7包括主轴壳1.7.1、滑轴1.7.2和工装套1.7.3。主轴壳1.7.1安装在第一支撑架1.12上，滑轴1.7.2安装枣主轴壳1.7.1上，并且可以在主轴壳1.7.1内滑动，所述工装套1.7.3通过轴承安装在滑轴1.7.2上，所以，工装套1.7.3可以旋转，所述工装1.8安装在工装套1.7.3内。
如图3所示，所述传动装置2包括壳体2.1、伺服电机2.2、减速器2.3、传动轴2.4、卡盘2.5以及焊机2.6。所述壳体2.1固定在底座1.1上，减速器2.3安装在壳体2.1上，伺服电机2.2安装在减速器2.3上，所述传动轴2.4与减速器2.3配合，所述卡盘2.5通过传动轴2.4与减速器2.3连接上，所述焊机2.6安装在壳体2.1内。当工件夹紧并且枪头接近焊缝后，伺服电机2.2工作带动减速器2.3工作，使传动轴2.4旋转和卡盘2.5旋转。
如图4所示，所述焊接装置3包括第一电机架3.1、第二电机架3.2、第一步进电机3.3、第一步进电机座3.4、第二滚珠丝杠3.5、丝母座3.6、联轴器3.7、直线导轨3.8，滑块3.9、滑板3.10、直杆3.11、固枪块3.12以及焊枪3.13。所述第一电机架3.1安装在壳体2.1上面，所述第一步进电机3.3和第二步进电机分别安装在第一电机架3.1和第二电机架3.2上，所述第一步进电机3.3安装在第一步进电机座3.4上，通过联轴器3.7与第一滚珠丝杠配合，所述丝母座3.6与第一滚珠丝杠配合，所述直线导轨3.8分别安装在第一电机架3.1和第二电机架3.2上，所述第二电机架3.2通过滑块3.9与直线导轨3.8配合，所述滑板3.10安装在第二滚珠丝杠3.5的丝母座上，直杆3.11安装在滑板3.10上，固枪块3.12安装在直杆3.11上，焊枪3.13固定在固枪块3.12上。第二电机架3.2上的第二步进电机工作，使焊枪3.13的前后移动，第一电机架3.1上的第一步进电机3.4工作使第二电机架3.2上下移动，从而使焊枪3.13上下移动。当传动装置2的伺服电机2.2工作后，根据焊缝的变化，使焊接装置3的两个步进电机工作焊接焊缝。
如图5所示，所述第一支撑定位装置4和第二支撑定位装置均包括支撑架4.1、圆法兰直线轴承4.2、第二气缸4.3、支撑板4.4、第一轴承座4.5、第二轴承座、第一轴承4.6、第二轴承、光杠4.7。所述支撑架4.1分别安装在顶紧装置1的顶架1.1上和传动装置2的壳体2.1上，使两个轴承座的中心线分别在工装1.8的轴线和卡盘2.5的轴线的正下方，所述圆法兰直线轴承4.2和第二气缸4.3安装在支撑架4.1上，所述光杠4.7安装在支撑板4.4上并与圆法兰直线轴承4.2配合，起到导向的作用，所述第二气缸4.3活塞杆固定在支撑板4.4上，所述两个轴承座安装在支撑板4.4上，所述轴承4.6安装在轴承座4.5上。调整好轴承座4.5之间的距离后，支撑定位装置4的第二气缸4.3活塞杆伸长使支撑板4.4上升，放上工件。如果是方形工件，在传动装置2的伺服电机2.2工作之前，第二气缸4.3的活塞杆收缩，这样不会妨碍方形工件的旋转。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (9)
1.一种将法兰与管焊接成型的焊接装置，其特征在于：包括用于将法兰和管对接顶紧的顶紧装置、用于带动法兰和管旋转的传动装置、焊接装置、用于将法兰和管准确对接定位的支撑定位装置组件、安装各个装置的支架以及分别与各个装置连接的控制系统，其中，所述顶紧装置安装于传动装置的一侧，焊接装置安装于传动装置的上端，所述支撑定位装置组件包括用于对管进行支撑定位的第一支撑定位装置和第二支撑定位装置，第一支撑定位装置和第二支撑定位装置均安装于顶紧装置和传动装置之间；
所述焊接装置包括焊枪、焊枪上下移动装置和焊枪左右移动装置，其中，焊枪左右移动装置安装在焊枪上下移动装置上，所述焊枪安装在焊枪左右移动装置上，所述焊枪的安装方向为竖直向下。
2.根据权利要求1所述的焊接装置，其特征在于：所述顶紧装置包括移动装置、安装在所述移动装置上的顶架、安装在顶架上的工装夹持装置、用于将工装顶紧的第一气缸以及用于固定所述顶架的固定装置，第一气缸与工装夹持装置连接，所述工装夹持装置能够旋转。
3.根据权利要求2所述的焊接装置，其特征在于：所述移动装置包括安装在所述支架上的圆轨和与圆轨相配合的圆轨滑块，所述圆轨滑块与顶架之间固定连接。
4.根据权利要求2所述的焊接装置，其特征在于：所述工装夹持装置为主轴块，所述主轴块包括主轴壳、滑轴和工装套，所述主轴壳安装在所述顶架上，所述滑轴的一端安装在主轴壳内部，且滑轴能够沿着主轴壳滑动，所述工装套通过轴承安装在滑轴的另一端上，所述第一气缸通过紧固件与所述滑轴连接。
5.根据权利要求1所述的焊接装置，其特征在于：所述传动装置包括壳体、伺服电机、减速器、卡盘以及焊机，其中，减速器和焊机均安装于所述壳体的内部，伺服电机安装在减速器上，减速器通过传动轴与所述卡盘连接。
6.根据权利要求1所述的焊接装置，其特征在于：所述焊枪上下移动装置包括第一步进电机、导轨和第一滚珠丝杠，第一步进电机与第一滚珠丝杠连接，所述导轨平行设置在所述第一滚珠丝杠的左右两侧，所述焊枪左右移动装置安装在第一滚珠丝杠的丝母座上。
7.根据权利要求6所述的焊接装置，其特征在于：所述焊枪左右移动装置包括第二步进电机、第二滚珠丝杠、滑板、连接杆以及与所述导轨配合的导轨座，所述第二步进电机与第二滚珠丝杠连接，所述滑板安装在第二滚珠丝杠的丝母座上，所述连接杆的一端固定在所述滑板上，连接杆的另一端安装焊枪。
8.根据权利要求1所述的焊接装置，其特征在于：所述第一支撑定位装置和第二支撑定位装置均包括支撑架、安装在支撑架下端的第二气缸、安装在支撑架上端的支撑板以及安装 在支撑板上的卡合定位装置，所述第二气缸与支撑板连接。
9.根据权利要求8所述的焊接装置，其特征在于：所述卡合定位装置包括第一轴承座、第二轴承座、第一轴承以及第二轴承，第一轴承安装在第一轴承座上，第二轴承安装在第二轴承座上，第一轴承座和第二轴承座平行安装在所述支撑板上的导轨上，通过调节第一轴承座和第二轴承座之间的距离，达到卡合定位的目的。
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