CN107457521B - 一种用于筒状件支撑圈的自动焊接机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接技术领域，特别是涉及一种用于筒状件支撑圈的自动焊接机，包括：用于驱动放置在其上面的筒状件转动的滚轮架组件、悬置于所述筒状件内部中心处的焊接横臂以及固定在所述焊接横臂上的焊接机头，在所述焊接机头上设置有第一焊枪，当所述筒状件在所述滚轮架组件的驱动下绕其轴线转动时，所述筒状件内壁上的周向焊缝与所述焊接机头上的第一焊枪相对应。本发明所提供的自动焊接机能够实现筒状件支撑圈焊接的自动化，并且大大提高了生产效率。

Description

一种用于筒状件支撑圈的自动焊接机

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别是涉及一种用于筒状件支撑圈的自动焊接机。

背景技术

筒体类零件在石油、天然气、化工、压力容器、食品行业中应用广泛，为了提高大型筒状件的刚性，通常在其内部不同间距处设有钢卷制成的支撑圈(例如角钢支撑圈)，焊接在筒状件内表面上，这样筒状件可使用更薄的钢板制作，节约原材料，降低了成本。然而目前筒状件支撑圈的焊接多为手工焊接，手工焊接存在的问题是：焊接质量无法保证，焊接效率低，工人工作环境恶劣，劳动强度高。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种用于筒状件支撑圈的自动焊接机，旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于筒状件支撑圈的自动焊接机，其包括：用于驱动放置在其上面的筒状件转动的滚轮架组件、悬置于所述筒状件内部中心处的焊接横臂以及固定在所述焊接横臂上的焊接机头，在所述焊接机头上设置有第一焊枪，当所述筒状件在所述滚轮架组件的驱动下绕其轴线转动时，所述筒状件内壁上的周向焊缝与所述焊接机头上的第一焊枪相对应。

其中，所述滚轮架组件包括行走导轨以及设置在所述行走导轨上的主动滚轮架、从动滚轮架，设置在主动滚轮架上的行走电机；所述主动滚轮架和所述从动滚轮架均包括滚轮架主体、设置在所述滚轮架主体下方的行走滚轮以及两个分别设在所述滚轮架主体前侧和后侧的滚轮，所述滚轮与位于所述滚轮架主体上的旋转电机连接，所述行走滚轮与所述行走电机连接。

其中，所述焊接横臂的一端通过固定立柱固定，所述焊接横臂的另一端设置有辅助支撑装置。

其中，所述焊接机头包括与所述焊接横臂连接的滑板以及设置在所述滑板上的送丝机、与送丝机连接的焊枪、上下跟踪机构和左右跟踪机构，所述上下跟踪机构与所述滑板连接且能够相对所述滑板上下运动，所述左右跟踪机构与所述上下跟踪机构连接且能够相对所述上下跟踪机构左右运动，所述第一焊枪固定在所述左右跟踪机构上。

其中，在所述焊接横臂上设置有平行于所述筒状件轴线的导轨和齿条，在所述焊接机头的滑板上分别设置有与所述导轨配合的滑动块和与所述齿条配合的齿轮，所述齿轮与设置在所述滑板上的横向移动电机连接。

其中，所述上下跟踪机构包括通过丝杠传动结构与所述滑板连接的升降滑板，所述丝杠传动结构包括提升丝杠、与提升丝杠配合的提升丝母以及用于驱动提升丝杠转动的提升电机；在所述滑板的上部和下部分别设置有提升丝杠上支架和提升丝杠下基座，所述提升丝杠的上下两端分别与所述提升丝杠上支架和所述提升丝杠下基座转动式连接；在所述升降滑板上设置有套筒，所述筒体套设在所述提升丝杠上，且位于所述提升丝母的上方，在所述升降滑板上还设置有上下浮动万向跟踪轮组件。

其中，在所述滑板上还设置有所述升降导轨，在所述升降滑板上设置有与所述升降导轨配合的升降滑块。

其中，所述左右跟踪机构包括与所述升降滑板左右滑动连接的横向滑板，与所述横向滑板连接的左右靠轮支架，设置在所述左右靠轮支架上的左右靠轮以及与所述横向滑板连接的横向移动气缸。

其中，所述焊接机头上还设置有第二焊枪，所述第二焊枪与所述第一焊枪对称布置在角钢支撑圈的两侧，该自动焊接机还包括斜向送枪机构，所述斜向送枪机构包括与横向滑板斜向滑动连接的斜向滑板，与所述斜向滑板连接的斜向移动气缸，所述第二焊枪固定在所述斜向滑板上。

其中，所述焊接机头的数量为多个。

(三)有益效果

本发明所提供的自动焊接机通过将筒状件放置在滚轮架组件上，并将焊接机头设置在悬置于筒状件内部中心处的焊接横臂上，当滚轮架组件驱动筒状件绕其轴线转动时，与焊接机头的第一焊枪与筒状件内壁上的周向焊缝相对应，以对该周向焊缝进行焊接，该自动焊接机采用焊枪基本不动，被焊筒状件旋转的焊接方式，能够实现筒状件支撑圈焊接的自动化，并且大大提高了生产效率。此外，该装置结构稳定，焊接质量好，大大降低了工人的劳动强度。

附图说明

图1为根据本发明的一种用于筒状件支撑圈的自动焊接机的一个优选实施例的结构示意图；

图2为图1中的用于筒状件支撑圈的自动焊接机在去掉立柱状态下的左视图；

图3为图1中的用于筒状件支撑圈的自动焊接机的滚轮架组件的结构示意图；

图4为图3中的滚轮架组件的左视图；

图5为图1中的用于筒状件支撑圈的自动焊接机的辅助支撑装置的结构示意图；

图6为图1中的用于筒状件支撑圈的自动焊接机的焊接机头和部分筒状件的结构示意图；

图7为图1中的焊接机头与焊接横臂的结构示意图；

图8为图7中的焊接机头与焊接横臂的俯视图；

图9为图6中的焊接机头的上下追踪机构的结构示意图；

图10为图9中的上下追踪机构的俯视图；

图11为图6中的焊接机头的左右追踪机构的结构示意图；

图12为图11中的左右追踪机构的左视图；

图13为图11中的左右追踪机构的俯视图；

图14为图11中的斜向送枪机构的主视图；

图15为图14中的斜向送枪机构的俯视图。

图中，1：固定立柱；2：滚轮架组件；201：滚轮；202：旋转电机；203：行走滚轮；204：行走电机；205：行走导轨加紧轮；3：筒状件；4：行走导轨；5：支撑圈；6：焊接机头；601：送丝机；602：提升电机；603：滑块；604：齿轮；605：横向移动电机；606：提升丝杠；607：套筒；608：提升丝母；609：升降滑板；610：滑板；611：焊枪夹持件；612：提升丝杠下支撑座；613：上下浮动万向跟踪轮组件；613A：固定座；613B：上下跟踪轮立支撑杆；613C：球轴承；613D：推力球轴承；613E：上下跟踪轮偏心轴；613F：上下跟踪轮；613G：顶丝；614：第一焊枪；615：提升丝杠上支架；616：横向滑块；617：横向移动气缸；618：横向滑板；619：左右靠轮支架；620：顶丝；621：左右靠轮；622：左右靠轮轴；623：横向导轨；624：斜向滑板；625：斜向滑块；626：斜向导轨；627：斜向移动气缸；628：升降导轨；629：升降滑块；630：手动微调机构；631：第二焊枪；7：辅助支撑装置；701：定位顶尖；702：托盘；703：油缸连接盘；704：下限位开关；705:上导向套；706:下导向套；707:上限位开关；708：辅助支撑底座；709：油缸；710：导向柱；711：下限位挡片；8：焊接横臂；801：导轨；802：齿条；803：顶尖定位套；804：拖链槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1至图15示出了根据本发明的一种用于筒状件支撑圈的自动焊接机的一个优选实施例。该自动焊接机主要用于大型筒状件支撑圈的自动焊接，将提前卷好固定在筒状件3内的支撑圈5，焊接到筒状件3内壁上。如图所示，该自动焊接机包括用于驱动放置在其上面的筒状件3转动的滚轮架组件2、悬置于筒状件3内部中心处的焊接横臂8以及固定在焊接横臂8上的焊接机头6，在焊接机头6上设置有第一焊枪614，当筒状件3在滚轮架组件2的驱动下绕其轴线转动时，筒状件3的周向焊缝与焊接机头6上的焊枪614相对应。本发明所提供的自动焊接机通过将筒状件3放置在滚轮架组件2上，并将焊接机头6设置在悬置于筒状件3内部中心处的焊接横臂8上，当滚轮架组件2驱动筒状件3绕其轴线转动时，与筒状件3的周向焊缝相对应的焊接机头6的焊枪614可以对筒状件3内壁上的周向焊缝进行焊接，该自动焊接机采用焊枪基本不动，被焊筒状件3旋转的焊接方式，能够实现筒状件支撑圈焊接的自动化，并且大大提高了生产效率。此外，该装置结构稳定，焊接质量好，大大降低了工人的劳动强度。

具体地，滚轮架组件2包括行走导轨4以及设置在行走导轨4上的主动滚轮架、从动滚轮架以及设置在主动滚轮架上的行走电机204。其中主动滚轮架和从动滚轮架均包括滚轮架主体、设置在滚轮架主体下方的行走滚轮203以及两个分别设在滚轮架主体前侧和后侧的滚轮201，两个滚轮201分别与位于所述滚轮架主体上的旋转电机202连接，旋转电机202通过减速器与滚轮201连接，用于驱动滚轮201转动。行走滚轮203通过减速器与行走电机204连接，以便在行走电机204的驱动下在行走导轨4上移动。使用时，首先把筒状件3放于主动滚轮架和从动滚轮架上，主动滚轮架通过行走电机204驱动，沿行走导轨4向前移动，通过滚轮摩擦力带动从动滚轮架同时向前移动，移动到位后停止；然后由旋转电机202驱动滚轮架主体上的滚轮201转动，从而带动放置在滚轮架组件上的筒状件3转动。此外，为了保证主动滚轮架和从动滚轮架在行走导轨4上正常行走，该滚轮架组件还包括设置在滚轮架主体上的行走导轨加紧轮205。优选地，该滚轮架组件还包括行程控制开关，以便在行程控制开关的控制下到达预定位置后自动停止。

焊接横臂8的一端通过固定立柱1固定在地面上，焊接横臂的另一端设置有用于顶起焊接横臂8的辅助支撑装置7，以防止呈悬臂结构的焊接横臂8由于太长自然下垂，使焊接横臂8处于水平状态，以保证焊接的可靠性和焊接质量。具体地，辅助支撑装置7包括辅助支撑底座708，设置在辅助支撑底座708上的油缸709、与油缸709连接的油缸连接盘703，在油缸连接盘703上方设置有托盘702，在托盘702上设置有定位顶尖701，在焊接横臂8上设置有定位孔，在定位孔上设置有与定位顶尖701对应的顶尖导向套803。当辅助支撑装置7作用时，启动液压站，油缸709顶起，并经由油缸连接盘703、托盘702带动定位顶尖701，顶到安装在焊接横臂8上的顶尖导向套803内，从而防止焊接横臂8下垂。优选地，该辅助支撑装置7还设置有两个分布在油缸709左右两侧的导向柱710以及分别与这两个导向柱710配合的上导向套705和下导向套706，其中，上导向套705和下导向套706固定在辅助支撑底座708上，以保证定位顶尖701竖直运动。此外，该辅助支撑装置7还包括上限位开关707和下限位开关704，分别用于限制定位顶尖701的上止点和下止点，在每个导向柱710的底部还设置有上限位挡片711，用于防止导向柱710从辅助支撑底座708的上方脱出。

焊接机头6包括与焊接横臂8连接的滑板610以及设置在滑板610上的送丝机601、与送丝机601连接的第一焊枪614、上下跟踪机构和左右跟踪机构。其中，上下跟踪机构与滑板610连接且能够相对滑板610上下运动，左右跟踪机构与上下跟踪机构连接且能够相对上下跟踪机构左右运动，第一焊枪614通过焊枪夹持件611固定在左右跟踪机构上，以使得第一焊枪614能够实时跟踪焊缝的位置，保证工件由于制造偏差焊接时始终在焊缝上，以提高工件的焊接质量。

具体地，上下跟踪机构包括通过丝杠传动结构与滑板610连接的升降滑板609，丝杠传动结构包括提升丝杠606、与提升丝杠606配合的提升丝母608以及用于驱动提升丝杠606转动的提升电机602，该提升电机602通过联轴器与提升丝杠606连接；在滑板610的上部和下部分别设置有提升丝杠上支架615和提升丝杠下基座612，提升丝杠606的上下两端分别与提升丝杠上支架615和提升丝杠下基座612转动式连接；在升降滑板609上设置有套筒607，筒体607套设在提升丝杠606上，且位于提升丝母608的上方，在升降滑板609上还设置有上下浮动万向跟踪轮组件613。其中，该上下浮动万向跟踪轮组件613包括与升降滑板609连接的固定座613A，上下跟踪轮立支撑杆613B以及上下跟踪轮613F，其中上下跟踪轮立支撑杆613B的上端固定在固定座613A上，上下跟踪轮613F与设置在上下跟踪轮立支撑杆613B下方的上下跟踪轮偏心轴613E连接，且该上下跟踪轮偏心轴613E经由球轴承613C和推力球轴承613D与上下跟踪轮立支撑杆613B连接并通过顶丝613G固定，以实现360度旋转，由此实现上下跟踪轮613F在平面内的自由旋转。使用时，首先提升电机602启动并通过丝杠传动结构带动升降滑板609下移，当浮动万向跟踪轮组件613的上下跟踪轮613F接触到筒状体3内壁时，升降滑板609停止升降，提升电机602继续转，使得套筒607和提升丝母608脱离，当提升丝母608继续下移碰到下限行程开关时，提升电机602停止，此时升降滑板609处于上下自由状态，靠升降滑板609的自重，跟随筒状体3上下同时运动，达到上下浮动跟踪的目的。此外，在滑板610上还设置有升降导轨628，在升降滑板609上设置有与升降导轨628配合的升降滑块629，以便对上下浮动万向跟踪轮组件613进行导向。该自动焊接机通过上下跟踪机构使得第一焊枪614的上下位置和上下跟踪轮613F相对位置不变，上下跟踪轮613F可以实时跟踪筒状件3内壁的上下位置，从而使得第一焊枪614也可实时跟踪焊缝上下位置，

左右跟踪机构包括与升降滑板609左右滑动连接的横向滑板618，与横向滑板618连接的左右靠轮支架619，设置在左右靠轮支架619上的左右靠轮621以及与横向滑板618连接并用于驱动横向滑板618左右移动的横向移动气缸617。具体地，在升降滑板609上设置有沿左右方向的横向导轨623，在横向滑板618上设置有与横向导轨623滑动配合的横向滑块619，以保证横向滑板618沿左右方向横向移动。其中左右靠轮621通过左右靠轮轴622固定在左右靠轮支架619的下端，且左右靠轮轴622通过顶丝620固定在左右靠轮支架619上。

进一步地，当将自动焊接机用于角钢支撑圈的焊接时，优选焊接机头还包括第二焊枪631，其中第一焊枪614和第二焊枪631对称布置角钢支撑圈的两侧，第一焊枪614与被焊角钢侧面的焊缝相对应，第二焊枪631与被焊角钢的内侧焊缝相对应。该焊接结构还包括斜向送枪机构，该斜向送枪机构包括与横向滑板618斜向滑动连接的斜向滑板624，在横向滑板618上设置有斜向滑块625，在斜向滑板上设置有与斜向滑块配合的斜向导轨626，该斜向送枪机构还包括与斜向滑板624连接并用于驱动横向滑板624斜向移动的气缸，以保证固定在斜向滑板624上的第二焊枪631沿斜向方向移动。当斜向送枪机构送枪到位后，第一焊枪614和第二焊枪631的相对位置不变，第一焊枪614和左右靠轮621固定在横向滑板618上，所以相对位置不变，所以可以实现第一焊枪614、第二焊枪631随角钢支撑圈的横向偏差时实时跟踪，保证焊接质量。优选地，第一焊枪614和第二焊枪631均设有手动微调机构630，方便第一次焊接时调整焊枪对准焊缝.

在焊接横臂8上设置有平行于筒状件3轴线的导轨801和齿条802，在焊接机头6的滑板610上分别设置有与导轨801配合的滑动块603和与齿条802配合的齿轮604，以及用于驱动齿轮604的横向移动电机605，该横向移动电机605通过减速机与齿轮604连接，以使得齿轮604在横向移动电机605的驱动下转动时带动焊接接头沿筒状件3轴向方向在焊接横臂8上左右移动，从而实现不同位置的焊缝的焊接。在该实施例中，导轨801的数量为两条，且分布在焊接横臂8的上部和下部，齿条802位于焊接横臂8的中部。此外，在焊接横臂8的上部还设置有拖链槽804。

在该实施例中，焊接机头的数量为4个，以提高焊接效率，需要说明的是，本领域的技术人员应当理解，焊接机头的数量也可以为1个、2个、3个或4个以上。

该实施例中的自动焊接机的工作方式如下：

1、首先把筒状件3放于主动滚轮架和从动滚轮架上，主动滚轮架通过行走电机204驱动，沿行走导轨4向前移动，通过滚轮摩擦力带动从动滚轮架同时向前移动，移动到位后停止；

2、辅助支撑装置7开启，油缸709顶起，带动定位顶尖701顶到安装在焊接横臂8上的顶尖定位套803内，到上限为实时停止；

3、人工调整4个焊接机头中各个焊枪的位置，调整好后，根据被焊接筒状件的参数，设定角钢支撑圈的间距、焊接速度、筒状件直径，设定好后，转换开关转到自动焊接状态，按启动按钮开始工作，首先提升电机602启动通过丝杠传动结构带动升降滑板609下移，当上下跟踪轮613F接触到筒状体3内壁时，升降滑板609停止升降，提升电机602继续转，套筒607和提升丝母608脱离，当提升丝母608继续下移碰到下限行程开关时，提升电机602停止，此时升降滑板609处于上下自由状态，靠升降滑板609的自重，跟随筒状体2上下同时运动，达到上下浮动跟踪的目的；

4、横向移动气缸617启动，带动横向滑板618及左右跟踪轮621右移，顶紧被焊角钢侧面，使第一焊枪614与被焊角钢侧面的焊缝相对应，然后斜向移动气缸627启动，带动斜向滑板624及第二焊枪631送枪，使得第二焊枪631与被焊角钢的内侧焊缝相对应；

5、旋转电机202启动，驱动滚轮201旋转，通过摩擦力带动筒状件3旋转，送丝机601和焊枪614、631启动，开始焊接，焊接完一圈后，第二焊枪631退回，然后第一焊枪614退回，提升电机602提升2把焊枪同时抬起，到位后，横向移动电机605驱动并通过齿轮齿条传动带动4个焊接机头6根据设定距离，移到下一组需焊接角钢支撑圈，重复上面动作；

6、焊接全部完成后，辅助支撑装置7的定位顶尖701退回，主动滚轮架带动工件移出，人工吊走工件，放下一个工件，重复上面动作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于筒状件支撑圈的自动焊接机，其特征在于，包括：用于驱动放置在其上面的筒状件转动的滚轮架组件、悬置于所述筒状件内部中心处的焊接横臂以及固定在所述焊接横臂上的焊接机头，在所述焊接机头上设置有第一焊枪，当所述筒状件在所述滚轮架组件的驱动下绕其轴线转动时，所述筒状件内壁上的周向焊缝与所述焊接机头上的第一焊枪相对应；

所述滚轮架组件包括行走导轨以及设置在所述行走导轨上的主动滚轮架、从动滚轮架，设置在主动滚轮架上的行走电机；所述主动滚轮架和所述从动滚轮架均包括滚轮架主体、设置在所述滚轮架主体下方的行走滚轮以及两个分别设在所述滚轮架主体前侧和后侧的滚轮，所述滚轮与位于所述滚轮架主体上的旋转电机连接，所述行走滚轮与所述行走电机连接；

所述焊接横臂的一端通过固定立柱固定，所述焊接横臂的另一端设置有辅助支撑装置。

2.根据权利要求1所述的自动焊接机，其特征在于，所述焊接机头包括与所述焊接横臂连接的滑板以及设置在所述滑板上的送丝机、与送丝机连接的焊枪、上下跟踪机构和左右跟踪机构，所述上下跟踪机构与所述滑板连接且能够相对所述滑板上下运动，所述左右跟踪机构与所述上下跟踪机构连接且能够相对所述上下跟踪机构左右运动，所述第一焊枪固定在所述左右跟踪机构上。

3.根据权利要求2所述的自动焊接机，其特征在于，在所述焊接横臂上设置有平行于所述筒状件轴线的导轨和齿条，在所述焊接机头的滑板上分别设置有与所述导轨配合的滑动块和与所述齿条配合的齿轮，所述齿轮与设置在所述滑板上的横向移动电机连接。

4.根据权利要求2所述的自动焊接机，其特征在于，所述上下跟踪机构包括通过丝杠传动结构与所述滑板连接的升降滑板，所述丝杠传动结构包括提升丝杠、与提升丝杠配合的提升丝母以及用于驱动提升丝杠转动的提升电机；在所述滑板的上部和下部分别设置有提升丝杠上支架和提升丝杠下基座，所述提升丝杠的上下两端分别与所述提升丝杠上支架和所述提升丝杠下基座转动式连接；在所述升降滑板上设置有套筒，所述套筒套设在所述提升丝杠上，且位于所述提升丝母的上方，在所述升降滑板上还设置有上下浮动万向跟踪轮组件。

5.根据权利要求4所述的自动焊接机，其特征在于，在所述滑板上还设置有升降导轨，在所述升降滑板上设置有与所述升降导轨配合的升降滑块。

6.根据权利要求4所述的自动焊接机，其特征在于，所述左右跟踪机构包括与所述升降滑板左右滑动连接的横向滑板，与所述横向滑板连接的左右靠轮支架，设置在所述左右靠轮支架上的左右靠轮以及与所述横向滑板连接的横向移动气缸。

7.根据权利要求6所述的自动焊接机，其特征在于，所述焊接机头上还设置有第二焊枪，所述第二焊枪与所述第一焊枪对称布置在角钢支撑圈的两侧，该自动焊接机还包括斜向送枪机构，所述斜向送枪机构包括与横向滑板斜向滑动连接的斜向滑板，与所述斜向滑板连接的斜向移动气缸，所述第二焊枪固定在所述斜向滑板上。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的自动焊接机，其特征在于，所述焊接机头的数量为多个。

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