CN107775222B - 一种自动螺旋焊接机及其焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种自动螺旋焊接机及其焊接方法,所述自动螺旋焊接机包括机架和控制系统,所述机架上设有固定机构,所述固定机构一侧设有滑动导轨机构,所述滑动导轨机构上设有可往返移动的机头,所述机头上设有固定顶板和固定底板,所述固定底板下表面与滑动机构相连,所述固定顶板下表面设有钢带供料机构,所述钢带供料机构的两端通过钢带压紧机构与固定顶板可上下活动连接,所述钢带压紧机构设有压紧轮,所述压紧轮一侧设有第一焊接机构,所述第一焊接机构设有可调整水平方向和竖直方向位置的第一焊枪;所述焊接方法包括开机启动、上料装夹、工件焊接和钢带裁断。本发明的有益效果安全可靠、质量稳定和生产效率高。

Description

一种自动螺旋焊接机及其焊接方法
技术领域
本发明涉及机械自动化加工技术领域,具体的说是一种自动螺旋焊接机及其焊接方法。
背景技术
目前焊接以人工手动焊接居多,对于长的棒料圆周焊接和对于管杆上螺纹状结构的焊接都会人手工焊接,这就导致人们手工焊接的不准确以及焊接技术的原因,焊接的质量不过关,影响了整体的质量;同时焊接过程会产生大量的有毒气体和过量的射线等对人体有害的因素。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术的不足,提供了一种安全可靠、质量稳定、劳动强度低、生产效率高的自动螺旋焊接机。
本发明的技术方案是:
一种自动螺旋焊接机,包括机架和控制系统,所述机架上设有固定机构,所述固定机构用于固定管杆类待焊件并带动固定管杆类待焊件旋转,所述固定机构一侧设有滑动导轨机构,所述滑动导轨机构上设有可往返移动的机头,所述机头上设有固定顶板和固定底板,所述固定底板下表面与滑动机构相连,所述固定顶板下表面设有钢带供料机构,所述钢带供料机构的两端通过钢带压紧机构与固定顶板可上下活动连接,所述钢带压紧机构设有压紧轮,所述压紧轮设在钢带供料机构接近固定管杆类待焊工件的一端,所述钢带供料机构设有压紧轮的一端上表面与第一气缸相连,所述压紧轮一侧设有第一焊接机构,所述第一焊接机构设有可调整水平方向和竖直方向位置的第一焊枪,所述第一焊枪和压紧轮配合使用。
所述钢带供料机构设有长条形供料固定板,所述供料固定板远离压紧轮的一端下表面设有进给钢带工位,所述进给钢带工位设有与供料固定板下表面相连的进给架体,所述进给架体设有可供钢带移动通过的第一钢带通道,所述第一钢带通道一侧设有与被传送钢带一侧表面相接触的传动轮盘,所述传动轮盘中心连接有第一电机系统,所述第一钢带通道另一侧设有与传动轮盘配合使用的锁紧滚轮,所述锁紧滚轮中心设有与进给架体相连的锁紧轴,所述进给架体上设有使锁紧轴沿与钢带传送方向相垂直的方向移动的两个第一滑动槽,所述第一滑动槽内设有第一连接块,所述锁紧轴的两端分别与对应第一连接块枢接并卡设在对应第一滑动槽内,所述两个第一连接块之间设有长条形进给锁紧块,所述进给锁紧块远离锁紧轴的一端与第一锁紧气缸相连,所述进给钢带工位通过进给锁紧块和第一锁紧气缸改变锁紧滚轮与传动轮盘之间的距离。
所述进给钢带工位和压紧轮之间设有裁断工位,所述裁断工位设有两个相对设置的第一架体和第二架体,所述第一架体设在接近进给钢带工位的一端,所述第一架体和第二架体对应第一钢带通道位置分别设有通透的第二钢带通道,所述第二钢带通道两侧设有配合使用的裁断刀和钢带回位块,所述第一架体上第二钢带通道两侧接近第二架体的一端设有使裁断刀沿与钢带传送方向相垂直的方向移动的第二滑动槽,所述裁断刀与液压缸相连,所述钢带回位块远离裁断刀的一端设有与其相连的弹簧盖板,所述弹簧盖板上设有通透的加长丝杆孔,加长丝杆一端与钢带回位块相连,加长丝杆的另一端通过加长丝杆孔和定位螺母与弹簧盖板相连,所述弹簧盖板与钢带回位块之间的加长丝杆上套设有加长丝杆弹簧。
所述钢带压紧机构设有第一压紧气缸连接头和第二压紧气缸连接头,所述第一压紧气缸连接头设在供料固定板设有压紧轮一端上表面,所述第二压紧气缸连接头与第一压紧气缸连接头的一端枢接,所述第二压紧气缸连接头另一端与压紧气缸相连,所述供料固定板设有进给钢带工位一端设有与供料固定板枢接的下固定轴,所述下固定轴与供料固定板下表面相连,所述下固定轴的两端分别设有连杆,所述下固定轴的两端分别与对应连杆的一端枢接相连,所述连杆的另一端之间枢接有上转轴,所述上转轴的中心位置设有与其垂直相连的上吊轴,所述上吊轴对应固定顶板的一端与固定顶板枢接相连。
所述第一钢带通道两端设有进给支撑架,所述进给支撑架设有进给支撑顶板、支撑连接板和两个固定块,所述进给支撑顶板和支撑连接板为矩形,所述进给支撑顶板与供料固定板相连,所述支撑连接板的上端与支撑顶板下表面垂直相连形成倒L形,所述支撑连接板设有左右通透的长条形限位孔,所述限位孔延伸至支撑连接板下端的端部,所述两个固定块设在限位孔的左右两侧,所述两个固定块设在支撑连接板远离传动轮盘的侧面,所述两个固定块之间设有两个第一轴承,所述第一轴承与两个固定块枢接,所述进给支撑架上两个第一轴承之间距离与所传送的钢带高度相配合。
所述供料固定板下表面设有侧板,所述侧板设在裁断工位远离与压紧轮之间,所述侧板与供料固定板下表面垂直相连,第一架体和第二架体、进给支撑架和侧板接近供料固定板的一端通过第一光轴相连,第二架体和侧板之间的第一光轴上套设有第一光轴弹簧,所述裁断工位通过第一光轴弹簧或钢带在第一光轴上滑动。
所述第一焊接机构设有第一丝杠、第一并联块、第二并联块和两个滑杆,所述第一丝杠一端与固定底板相连,所述第一丝杠的另一端与设在固定顶板上表面的第二电机相连,所述第一丝杠上套设有第一焊接气缸座,所述第一焊接气缸座设有两个左右方向通透的滑杆孔,所述滑杆孔内设有滑杆,所述两个滑杆接近钢带供料机构的一端与第一并联块相连,所述两个滑杆远离钢带供料机构的一端与第二并联块相连,所述第一焊接气缸座上设有第一焊接气缸,所述第一焊接气缸与第二并联块垂直相连,所述第二并联块接近固定管杆类待焊工件一侧设有上下通透的第一焊枪支杆孔,所述第一焊枪支杆孔内设有第一焊枪支杆,所述第一焊枪支杆下端套设有第一十字轴架,所述第一十字轴架设有与第一焊枪支杆孔相邻且呈十字交叉的第二焊枪支杆孔,所述第二焊枪支杆孔内设有第二焊枪支杆,所述第二焊枪支杆接近管杆类待焊工件一侧设有第二十字轴架,所述第二十字轴架上设有转轴锁套,所述第一焊枪设在转轴锁套上,所述第一焊枪的头部指向焊点位置设在接近管杆类待焊工件一侧,所述固定顶板对应第一焊枪支杆位置设有第一限位开关,所述第一限位开关用于检测第一焊枪的工作位置。
所述固定机构设有相对设置的第一固定装配体和第二固定装配体,所述第一固定装配体设在机架一端上表面,所述第一固定装配体设有底座,所述底座上接近第二固定装配体的一侧设有主轴法兰,所述主轴法兰通过齿轮组与第三电机相连,所述主轴法兰远离底座的一侧设有气动卡盘,所述气动卡盘用于夹持轮盘类待焊工件,所述机架上表面设有滑动导轨侧对应轮盘类待焊工件位置设有第二焊接机构,所述第二焊接机构设有与机架相连的焊枪立柱,所述焊枪立柱上套设有座板,所述座板上表面设有两个直线轴承,所述座板下表面设有第二焊接气缸,所述第二焊接气缸输出轴与第三并联块相连,所述直线轴承内套设有焊枪推杆,所述焊枪推杆接近轮盘类待焊工件的一端与第二焊枪相连,所述焊枪推杆远离轮盘类待焊工件的一端与第三并联块相连。
所述滑动导轨接近第二固定装配体位置的侧面设有第二限位开关,所述滑动机构设有第二丝杆和第四电机,所述第二丝杆与第四电机相连,所述第二丝杆上套设有丝杠螺母,所述丝杠螺母的上表面与机头的固定底板相连,所述第四电机带动机头在第二丝杆上往返运动,所述第二限位开关用于检测机头是否在控制系统设定的起始点。
所述的自动螺旋焊接机焊接方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)开机启动
控制系统通过第二限位开关确认机头在设定的起始点,钢带供料机构设有压紧轮的一端处于抬起状态,进给钢带工位的第一锁紧气缸处于缩回状态,第一焊接机构的第一焊枪处于远离管杆类待焊工件位置,第一焊接气缸处于伸出状态,第二焊接机构的第二焊枪处于远离管杆类待焊工件位置,裁断工位的液压缸处于缩回状态;
(2)上料装夹
将待传送的钢带在第一钢带通道内引至进给驱动轮与锁紧滚轮之间,控制系统发出信号使第一锁紧气缸处于伸出状态,待传送的钢带被挤压在传动轮盘与锁紧滚轮之间,控制系统发出信号使第一电机工作将钢带推送至压紧轮下方,第一电机停止,第一锁紧气缸仍处于伸出状态;
通过机械臂或人工将轮盘类待焊工件送至气动卡盘,通过机械臂或人工将管杆类待焊件传送至轮盘类待焊工件与第二固定装配体之间;
(3)轮盘类待焊工件焊接
所述第二焊接机构的第二焊接气缸缩回将第二焊枪推送至管杆类待焊工件与轮盘类待焊工件之间接缝位置,第二焊枪先在接缝位置点焊,点焊完成后,第三电机旋转,第二焊枪在管杆类待焊工件与轮盘类待焊工件之间接缝位置整圈焊接,焊接完成后,第三电机停止工作,第二焊接气缸伸出,第二焊接机构处于待命位置;
(4)管杆类待焊工件焊接钢带
1)第一压紧气缸伸出,压紧轮将待传送的钢带压在管杆类待焊工件设定的起始位置,第一焊接机构的第一焊接气缸缩回,同时第二电机工作将第一焊枪在竖直方向上送至设定的起始焊接位置;
2)第一焊枪在设定的起始焊接位置进行点焊;
3)进给钢带工位的第一锁紧气缸处于缩回状态,钢带在第一钢带通道和第二钢带通道内能够自由移动;
4)第三电机和第四电机启动,第一焊枪气缸伸出,机头牵引钢带沿管杆类待焊件轴线方向移动,钢带呈螺旋状缠设在管杆类外表面,第一焊枪在设定时间后、在设定的起始焊接位置开始焊接,控制系统控制第二电机的转速从而控制第一焊枪在竖直方向的位置;
(5)钢带裁断
在第一焊枪焊接工作即将结束之前,根据控制系统设定的提前量数值,液压缸伸出从而使裁断刀将传送的钢带裁断,液压缸保持伸出状态将待传送钢带固定在裁断刀与钢带回位块之间,在控制系统设定时间内,裁断工位被第一光轴弹簧推回原始位置,液压缸处于缩回状态,第一锁紧气缸伸出将待传送钢带挤压在传动轮盘与锁紧滚轮之间;
(6)通过机械臂或人工取下焊接好的工件;
(7)重复步骤(2)-(6)。
本发明的有益效果是:安全可靠、质量稳定、劳动强度低和生产效率高。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图;
图2是图1局部A放大示意图;
图3是图1局部B放大示意图;
图4是图1拆除机头、第二固定装配体和接近第二固定装配体侧防护板的结构示意图;
图5是图4局部A放大示意图;
图6是图4局部B放大示意图;
图7是第二焊接机构结构示意图;
图8是机头爆炸示意图;
图9是图8局部A放大示意图;
图10是图8局部B放大示意图;
图11是钢带供料机构结构示意图;
图12是图11的爆炸示意图;
图13是图12局部A放大示意图;
图14是图12局部B放大示意图;
图15是本发明裁断工位爆炸示意图。
图中标记:1. 机架,2. 第一固定装配体,3. 第二焊接机构,4. 滑动导轨机构,5.机头,6. 第二固定装配体,7.管杆类待焊工件 ,8. 轮盘类待焊工件,21. 第一装配底板,22. 链条传送箱,23.卡盘墙板,24. 第三电机,25. 换气阀连接套,26. 主轴法兰,27.气动卡盘,31. 连接底板,32. 焊枪立柱,33. 第二焊接气缸,34. 第三并联块,35. 座板,36.直线轴承,37. 焊枪推杆,38. 转轴锁套,39. 第二焊枪,41. 第四电机,42. 第二传动轴,43.联轴器,44.端头固定板,45. 第二丝杠,46.第二导轨,47.第二光轴,48.机头底座,49.防护板,51.固定顶板,52.固定底板,53. 支撑杆,54. 钢带供料机构,55. 第一焊接机构,56.连杆装配体,57. 钢带压紧机构,61.第一导轨,62. 锁紧定位块,63.第一滑块,64.第二传动底板,65.传动支架,66.枢接装配体,67.锁紧定位块,68.第二锁紧气缸,381. 第一转轴锁套,382. 第二转轴锁套,461.第二滑块, 481. 机头底板,482. 机头连接板,483. 丝杠螺母,484. 光轴螺母,485. L形固定板,491.第二限位开关,511. 第一限位开关,541.供料固定板,542. 侧板,543. 进给钢带工位,544. 裁断工位,545. 压紧轮,546. 第一电机系统,547. 被传送钢带,548. 气缸系统,551.第二电机,552. 第一丝杠,553.第一并联块,554. 第二并联块,555. 滑杆,556.第一焊接气缸座,557.第一焊接气缸,558.第一焊枪,561.下固定轴,562.连杆,563.上吊轴,571.第一压紧气缸连接头,572.第二压紧气缸连接头,573.压紧气缸连接头转轴, 574.正位板,575.第三光轴,576.压紧气缸,577.直线轴承,578.直线轴承套,621. 卡槽,661.锁紧定位轴,662. 锁紧定位拉杆,5421.压紧轮固定板,5431. 下支架,5432. 上支架,5433.进给支撑架,5441.第一架体,5442.第二架体,5443.液压缸系统,5444.裁断刀, 5445.钢带回位块,5446.弹簧盖板,5447. 加长丝杆,5448.第一光轴,5461.电机座,5462.第一电机输出轴,5463.棘轮装配体,5464.第一电机,5481. 第一连接块,5482. 第二连接块, 5483. 推动装配体,5541. 第一焊枪支杆,5542.十字轴架,5543.第二焊枪支杆,5544.转轴锁套,54311. 凹槽,54312. 第一滑动槽,54313.钢条槽,54314. 进给驱动轮,54315. 锁紧滚轮,54316. 锁紧轴,54317. 第一固定孔,54321. 第二滑动槽,54322. 固定连接块,54323.第一电机轴孔,54324.棘爪丝杆孔,54325.第二固定孔,54331.进给支撑顶板,54332.支撑连接板,54333. 固定块,54334. 销轴,54335.第一轴承,54411.第一光轴孔,54412.移动槽,54413.刀腔体垫块,54421.第二光轴孔,54431.液压缸,54432.液压缸垫,54433.液压缸输出轴,54471.加长丝杆弹簧,54481.第一光轴弹簧,54631.棘轮,54632.棘轮弹簧,54633.棘爪, 54634.棘爪丝杆,54831.进给锁紧块,54832.第一锁紧气缸,54833.汽缸垫,543311.进给支撑顶板固定孔,543321.第三光轴孔,543322.第三固定孔,543323.限位孔,543331.销轴孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,以助于理解本发明的内容。
如图1-15所示, 一种自动螺旋焊接机,包括机架1和控制系统,机架1为长条形,机架1上表面设有固定机构,固定机构设有相对设置的第一固定装配体2和第二固定装配体6,第一固定装配体2设在机架1一端上表面,第二固定装配体6设在机架1另一端上表面,第一固定装配体2和第二固定装配体6配合使用。
第一固定装配体2设有第一装配底板21,第一装配底板21与机架1上表面相连,第一装配底板21上表面设有链条传送箱22,链条传送箱接近第二固定装配体6的一个表面设有圆形卡盘墙板23,卡盘墙板23远离链条传送箱22的一个表面设有主轴法兰26,主轴法兰26远离链条传送箱22的一个表面设有气动卡盘27,链条传送箱22内设有第一传动转轴,第一传动转轴的一端与圆形卡盘墙板23垂直相连,链条传送箱22远离第二固定装配体6的一个侧面设有换气阀连接套25和第三电机24,换气阀连接套25与第一传动转轴的另一端相连,第三电机24的输出轴通过链条与第一传动轴相连。
第二固定装配体6设有两个相平行的第一导轨61,两个相平行的第一导轨61之间设有至少两个锁紧定位块62,每个锁紧定位块62上表面设有向下凹陷的卡槽621,每个导轨61上设有至少一个第一滑块63,第一滑块63上表面设有与其垂直相连的第二传动底板64,第二传动底板64上表面设有传动支架65,传动支架65上表面设有第二锁紧气缸68,第二锁紧气缸68的输出端设在第二固定装配体6接近第一固定装配体1的一侧,第二锁紧气缸68的输出端设有锁紧定位块67。
传动支架65接近第一固定装配体1的一侧设有长条形连接块,长条形连接块上设有枢接装配体66,枢接装配体66设有两个锁紧定位轴661和两个锁紧定位拉杆662,两个锁紧定位拉杆662分别与两个锁紧定位拉杆的两端之间枢接,枢接装配体66一端的锁紧定位轴661与连接块枢接,枢接装配体66另一端与卡槽621配合使用。
第二固定装配体6通过调整枢接装配体66与不同锁紧定位块62之间的位置来调整锁紧定位块67与气动卡盘27之间的垂直距离。
气动卡盘27上设有轮盘类待焊工件,轮盘类待焊件与锁紧定位块67之间设有管杆类待焊工件。
固定机构的一侧设有滑动导轨机构4,滑动导轨机构4设有第四电机41、两个端头固定板44和第二丝杠45,两个端头固定板44相对设置在机架1上表面,两个端头固定板44之间设有第二丝杠45,第四电机 41设在链条传送箱22上,第四电机 41与链条传送箱22设有第三电机24的侧面相连,第四电机41的输出端通过第二传动轴42和联轴器43通过与第二丝杠45相连。
第二丝杠45两侧分别设有两个相平行的第二导轨46,第二导轨46设在两个端头固定板44之间且与机架1的上表面相连,两个第二导轨46的上方分别设有第二光轴47,第二光轴47的两端分别与对应的端头固定板44垂直相连,每个第二导轨46上设有一个第二滑块461,两个第二滑块461上表面设有机头底座48,机头底座48设有机头底板481和机头连接板482,机头底板481和机头连接板482为矩形,机头连接板482与机头底板481上表面垂直相连,机头连接板482对应第二丝杠45位置设有通透的第二丝杠孔,机头连接板482对应第二光轴47的位置设有第四光轴孔,第二丝杠孔上设有丝杠螺母483,第四光轴孔上套设有光轴螺母484,第二光轴47通过光轴螺母484与机头连接板482相连,第二丝杠45通过丝杠螺母483与机头连接板482相连,第二导轨46和第二光轴47两侧设有防护板49,机头连接板482两侧设有L形固定板485,L形固定板485用于固定防护板49,远离第二固定装配体6的防护板49外侧面设有第二限位开关491,第二限位开关491通过限位开关支架与防护板49外侧面相连,第二限位开关491与机头5的固定底板52配合使用。
气动卡盘27一侧的机架1上表面设有第二焊接机构3,第二焊接机构3设在链条传送箱22与滑动导轨机构4之间,第二焊接机构3设有连接底板31、焊枪立柱32和第二焊枪39,连接底板31为长条形,焊枪立柱32与连接底板31的一端垂直相连,连接底板31与机架1上表面相连,焊枪立柱32上套设有座板35,座板35上表面设有两个直线轴承36,座板35下表面设有第二焊接气缸33,第二焊接气缸33输出轴与第三并联块34相连,直线轴承36内套设有焊枪推杆37,焊枪推杆37接近轮盘类待焊工件的一端设有与其相连的转轴锁套38,转轴锁套38设有第一转轴锁套381和第二转轴锁套382,第一转轴锁套381和第二转轴锁套382枢接相连,第一转轴锁套381中心与焊枪推杆37接近轮盘类待焊工件的一端相连,第二焊枪39卡设在第二转轴锁套382中心。
机头连接板482上表面设有机头5,机头5设有设有固定顶板51和固定底板52,固定顶板51和固定底板52之间通过多个支撑杆53进行连接。
固定底板52与机头连接板482相连,固定底板52上表面与固定顶板51下表面之间设有钢带供料机构54和第一焊接机构55,第一焊接机构55设在远离第一固定装配体2的一侧,钢带供料机构54设在第一固定装配体2和第一焊接机构55之间。
钢带供料机构54设有长条形供料固定板541和矩形侧板542,侧板542与长条形供料固定板541下表面垂直相连,供料固定板541远离侧板542的一端下表面设有进给钢带工位543,进给钢带工位543与侧板542之间设有裁断工位544,侧板542远离裁断工位544的一侧设有压紧轮545。
进给钢带工位543设有与长条形供料固定板541相连的进给架体,进给架体设有下支架5431、上支架5432和进给支撑架5433。
下支架5431上表面设有向下凹陷的凹槽54311,凹槽54311贯穿内外两侧,凹槽54311左右两侧的凸沿上表面分别设有向下凹陷的钢条槽54313,凹槽54311左侧的钢条槽54313与凹槽54311右侧的钢条槽54313处于同一水平位置且配合使用,钢条槽54313内侧的凹槽54321底部设有上下通透的第一滑动槽54312,第一滑动槽54312为长条形,第一滑动槽54312向内侧延伸至凹槽54311的端部,凹槽54311远离第一滑动槽54312的一侧设有进给驱动轮54314。
上支架5432下表面与凹槽54311左右两侧的凸沿上表面相连,上支架5432对应第一滑动槽54312的位置设有第二滑动槽54321,第二滑动槽54321与第一滑动槽54312形状一致且配合使用,第一滑动槽54312两侧的上支架5432内侧上表面对称设有固定连接块54322,固定连接块54322为长方体。
进给支撑架5433设有进给支撑顶板54331、支撑连接板54332和两个固定块54333,进给支撑顶板54331和支撑连接板54332为矩形,支撑连接板54332的上端与支撑顶板54331下表面垂直相连形成倒L形,支撑连接板54332设有左右通透的长条形限位孔543323,两个固定块54333设在支撑连接板54332远离传动轮盘54314的侧面,两个固定块54333设在限位孔543323的内外两侧,两个固定块54333上设有两组配合使用销轴孔543331,销轴孔543331内外两侧通透,销轴孔543331内设有销轴54334,两个固定块54333之间的销轴54334上套设有可转动的第一轴承54335,进给支撑顶板54331上设有进给支撑顶板固定孔543311,进给支撑顶板54331通过进给支撑顶板固定孔543311与供料固定板541对应位置相连。
下支架5431左右两侧设有第一固定孔54317,上支架5432左右两侧设有第二固定孔54325,支撑连接板54332相对应两个固定块54333的外侧设有第三固定孔543322,第一固定孔54317和第二固定孔54325分别与第三固定孔543322对应相连。
上支架5432对应进给驱动轮54314中心位置设有第一电机轴孔54323,供料固定板541对应进给驱动轮54314中心位置设有第二电机轴孔,供料固定板541上表面对应第二电机轴孔位置设有第一电机系统546,第一电机系统546的第一电机5464通过电机座5461与供料固定板541上表面相连,第一电机输出轴5462依次通过第二电机轴孔和第一电机轴孔54623与进给驱动轮54314中心相连。
第一电机系统546设有棘轮装配体5463,棘轮装配体5463设有棘轮54631、棘轮弹簧54632、棘爪54633和棘爪丝杆54634,棘轮54631套设在上支架5432上表面对应第一电机输出轴5462位置,上支架5432设有上下通透的棘爪丝杆孔54324,棘爪丝杆54634可转动的设在棘爪丝杆孔54324内,棘爪54633的一端与棘轮54631卡合相连,棘爪54633的另一端套设在凸出于上支架5432上表面的棘爪丝杆54634上,棘轮弹簧54632的螺旋部位套设在棘爪54633下表面与上支架5432上表面之间,棘轮弹簧54632的一端与棘爪54633接近棘轮54631的一端缠绕相连,棘轮弹簧54632的另一端卡设在邻近的上支架5432与支撑连接板54332相连接的面之间。
凹槽54311接近第一滑动槽54312的一侧设有锁紧滚轮54315,锁紧滚轮54315中心设有锁紧轴54316,锁紧轴54316两端连接有气缸系统548。
气缸系统548设有第一连接块5481和第二连接块5482,第一连接块5481和第二连接块5482为长条形,第一连接块5481的一端与锁紧轴54316的下端枢接,第二连接块5482的一端与锁紧轴54316的上端枢接,第一连接块5481和锁紧轴54316的下端卡设在第一滑动槽54312内,第二连接块5482和锁紧轴54316的上端卡设在第二滑动槽54321内。
气缸系统548还设有推动装配体5483,推动装配体5483设有进给锁紧块54831和第一锁紧气缸54832,进给锁紧块54831为长条形,进给锁紧块54831设在第一连接块5481和第二连接块5482之间,进给锁紧块54831远离锁紧轴54316的一端与第一锁紧气缸54832相连,第一锁紧气缸54832分别与上支架5432和下支架5431对应位置通过汽缸垫54833和螺栓相连,推动装配体5483通过进给锁紧块54831和第一锁紧气缸54832改变锁紧滚轮54315与传动轮盘54314之间的距离。
优选的,第一连接块5481和第二连接块5482分别与锁紧轴54315上下两端相连的侧面为弧形面。
裁断工位544设有两个相对设置的第一架体5441和第二架体5442,第一架体5441对应钢条槽54313位置设有左右通透的第一钢条孔,第一架体5441上端设有左右通透的第一光轴孔54411,第二架体5442上对应第一架体5441上钢条槽54313位置设有第二钢条孔,第二架体5442上端设有左右通透的第二光轴孔54421,第一光轴孔54411下方的第一架体5441上设有内外两侧通透的移动槽54412,移动槽54412的一侧设有液压缸系统5443,第一钢条孔贯穿移动槽54412。
液压缸系统5443设有液压缸54431和液压缸垫54432和液压缸输出轴54433,液压缸54431通过液压缸垫54432与第一架体5441和第二架体5442对应位置相连,液压缸输出轴54433与裁断刀5444相连,裁断刀5444设在移动槽54412内,裁断刀5444远离液压缸54431的一侧设有配合使用钢带回位块5445,裁断刀5444和钢带回位块5445配合使用,钢带回位块5445远离裁断刀5444的一端设有与其相连的弹簧盖板5446,弹簧盖板5446上设有通透的加长丝杆孔,加长丝杆5447一端与钢带回位块5445相连,加长丝杆5447的另一端通过加长丝杆孔后与定位螺母与弹簧盖板5446相连,弹簧盖板5446与钢带回位块5445之间的加长丝杆5447上套设有加长丝杆弹簧54471。
钢带回位块5445接近第一架体5441的一侧设有刀腔体垫块54413,刀腔体垫块54413设在移动槽54412内,刀腔体垫块54413能够使被传送钢带547平滑传送,防止被传送钢带547弯折。
优先的,钢带回位块5445接近第一架体5441侧设有倒角。
支撑连接板54332接近支撑顶板54331的端部设有左右通透的第三光轴孔543321,接近裁断工位544的进给支撑架5433上第三轴孔543321、第一架体5441上第一光轴孔54411和第二架体5442上第二光轴孔54421通过第一光轴5448相连在一起,第二架体5442和侧板542之间的第一光轴5448上套设有光轴弹簧54481,裁断工位544通过第一光轴弹簧54481或钢带在第一光轴5448上滑动。
进给支撑架5433上两个第一轴承54335之间、进给支撑架5433上限位孔543323、下支架5431上两个钢条槽54313,下支架5431上两个钢条槽54313之间对应凹槽54311位置形成进给机构543的第一钢带通道。
第一架体5441上第一钢条孔、第二架体5442上第二钢条孔形成裁断工位544的第二钢带通道,第一钢带通道和第二钢带通道处于同一直线上。
进给支撑架5443上两个第一轴承54335之间距离与传送的钢带547高度相配合。
侧板542远离裁断工位544的一个侧面设有与供料固定板541和侧板542垂直相连的两个压紧轮固定板5421,两个压紧轮固定板5421相平行,两个压紧轮固定板5421之间枢接有压紧轮545。
第一焊接机构55设有第一丝杠552、第一并联块553、第二并联块554和两个滑杆555,第一丝杠552一端与固定底板52相连,第一丝杠552的另一端与设在固定顶板21上表面的第二电机551相连,第一丝杠552上套设有第一焊接气缸座556,第一焊接气缸座556设有两个左右方向通透的滑杆孔,滑杆555设在滑杆孔内,两个滑杆555接近钢带供料机构的一端与第一并联块553相连,两个滑杆555远离钢带供料机构的一端与第二并联块554相连,第一焊接气缸座556上设有第一焊接气缸557,第一焊接气缸556与第二并联块554垂直相连,第二并联块554接近固定管杆类待焊工件7一侧设有上下通透的第一焊枪支杆孔,第一焊枪支杆孔内设有第一焊枪支杆5541,第一焊枪支杆5541下端套设有十字轴架5542,十字轴架5542设有第一十字轴架和第二十字轴架,第一十字轴架设有与第一焊枪支杆孔相邻且呈十字交叉的第二焊枪支杆孔,第二焊枪支杆孔内设有第二焊枪支杆,第二十字轴架设在第二焊枪支杆5543接近管杆类待焊工件7一侧,第二十字轴架上设有转轴锁套5544,第一焊枪558设在转轴锁套上,第一焊枪558的头部设在接近管杆类待焊工件一侧,固定顶板51对应第一焊枪支杆5541位置设有第一限位开关511,第一限位开关511用于确定第一焊枪558在竖直方向的原点位置。
压紧轮545设在钢带供料机构接近固定管杆类待焊工件7的一端,供料固定板541的上表面与固定顶板51之间可上下活动连接,供料固定板541设有进给钢带工位543的一端通过连杆装配体56与固定顶板51可活动连接,连杆装配体56设有下固定轴561,下固定轴561设在进给钢带工位543远离压紧轮545的一侧,下固定轴561与供料固定板541下表面相连,下固定轴561的两端分别设有连杆562,下固定轴561的两端分别与对应连杆562的一端枢接相连,连杆56的另一端之间枢接有上转轴,上转轴的中心位置设有与其垂直相连的上吊轴563,上吊轴563对应固定顶板51位置设有长条形孔,上吊轴563远离上转轴的一端可旋转的设在长条形孔内。
供料固定板541设有压紧轮545的一端设有钢带压紧机构57,钢带压紧机构57设有第一压紧气缸连接头571和第二压紧气缸连接头572,第一压紧气缸连接头571设在供料固定板541设有压紧轮545一端上表面,第二压紧气缸连接头572一端与第一压紧气缸连接头571的一端通过压紧气缸连接头转轴573枢接,第二压紧气缸连接头572另一端设有正位板574,正位板574为矩形,第二压紧气缸连接头572另一端与定位板574下表面中心垂直相连,正位板574上表面中心位置与设在固定顶板51上表面的压紧气缸576相连,压紧气缸572两侧设有第三光轴575,第三光轴575的一端与正位板574上表面垂直相连,第三光轴575的另一端通过直线轴承577和直线轴承套578固定在固定顶板571上表面。
自动螺旋焊接机还设有控制系统,控制系统用于控制第一电机44、第二锁紧气缸68的工作状态。
优先的,第一电机5464~第四电机41为步进电机或伺服电机。
更优选的,第一电机5464~第四电机41为步进电机。
第一焊枪558和第二焊枪39设有焊丝,第一焊枪558和第二焊枪39内焊丝分别通过不同的供丝机供应。
自动螺旋焊接机焊接方法,包括以下步骤:
(1)开机启动
控制系统通过第二限位开关494确认机头5在设定的起始点,钢带供料机构54设有压紧轮545的一端处于抬起状态,进给钢带工位543的第一锁紧气缸54832处于缩回状态,第一焊接机构55的第一焊枪558处于远离管杆类待焊工件7位置,第一焊接气缸557处于伸出状态,第二焊接机构3的第二焊枪39处于远离管杆类待焊工件7的位置,裁断工位544的液压缸54431处于缩回状态;
(2)上料装夹
将待传送的钢带547在第一钢带通道内引至进给驱动轮54314与锁紧滚轮54315之间,控制系统发出信号使第一锁紧气缸54832处于伸出状态,待传送的钢带547被挤压在进给驱动轮54314与锁紧滚轮54315之间,控制系统发出信号使第一电机5464工作将待传送钢带547推送至压紧轮545下方,第一电机5464停止,第一锁紧气缸54832仍处于伸出状态;
通过机械臂或人工将轮盘类待焊工件8送至气动卡盘27,通过机械臂或人工将管杆类待焊件7传送至轮盘类待焊工件8与第二固定装配体6之间;
(3)轮盘类待焊工件焊接
第二焊接机构3的第二焊接气缸33缩回将第二焊枪39推送至管杆类待焊工件7与轮盘类待焊工件8之间接缝位置,第二焊枪39先在接缝位置点焊,点焊完成后,第三电机24旋转,第二焊枪39在管杆类待焊工件与轮盘类待焊工件之间接缝位置整圈焊接,焊接完成后,第三电机24停止工作,第二焊接气缸33伸出,第二焊接机构3处于待命位置;
(4)管杆类待焊工件焊接钢带
1)第一锁紧气缸54832伸出,压紧轮545将待传送的钢带547压在管杆类待焊工件7设定的起始位置,第一焊接机构55的第一焊接气缸557缩回,同时第二电机551工作将第一焊枪558送至设定的起始焊接位置;
2)第一焊枪558在设定的起始焊接位置进行将压紧轮545下方的钢带547焊接在管杆类待焊工件7点焊;
3)进给钢带工位543的第一锁紧气缸557处于缩回状态,钢带547在第一钢带通道和第二钢带通道内能够自由移动;
4)第三电机24和第四电机41启动,第一焊枪气缸557伸出,机头5牵引钢带547沿管杆类待焊件7轴线方向移动,钢带547呈螺旋状缠设在管杆类外表面,第一焊枪558在设定时间后、在设定的起始焊接位置开始焊接,控制系统控制第二电机551的转速从而控制第一焊枪558在竖直方向的位置;
(5)钢带裁断
在第一焊枪558焊接工作即将结束之前,根据控制系统设定的提前量数值,液压缸54431伸出从而使裁断刀5444将传送的钢带547裁断,液压缸54431保持伸出状态将待传送钢带547固定在裁断刀5444与钢带回位块5445之间,裁断工位544被钢带带到紧贴侧板542位置,在控制系统设定时间内,裁断工位544被第一光轴弹簧54481推回原始位置,液压缸54431处于缩回状态,第一锁紧气缸54832伸出将待传送钢带547挤压在进给驱动轮54314与锁紧滚轮54315之间;
(6)通过机械臂或人工取下焊接好的工件;
(7)重复步骤(2)-(6)。
需要说明的是,上面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向,词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
惟以上所述者,仅为本发明的具体实施例而已,当不能以此限定本发明实施的范围,故其等同组件的置换,或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改,皆应仍属本发明权利要求书涵盖之范畴。

Claims (8)

1.一种自动螺旋焊接机,包括机架和控制系统,所述机架上设有固定机构,所述固定机构用于固定管杆类待焊件并带动固定管杆类待焊件旋转,所述固定机构一侧设有滑动导轨机构,其特征在于:所述滑动导轨机构上设有可往返移动的机头,所述机头上设有固定顶板和固定底板,所述固定底板下表面与滑动机构相连,所述固定顶板下表面设有钢带供料机构,所述钢带供料机构的两端通过钢带压紧机构与固定顶板可上下活动连接,所述钢带压紧机构设有压紧轮,所述压紧轮设在钢带供料机构接近固定管杆类待焊工件的一端,所述钢带供料机构设有压紧轮的一端上表面与第一气缸相连,且开机启动时,所述钢带供料机构设有所述压紧轮的一端处于抬起状态;所述压紧轮一侧设有第一焊接机构,所述第一焊接机构设有可调整水平方向和竖直方向位置的第一焊枪,所述第一焊枪和压紧轮配合使用;
所述钢带供料机构设有长条形供料固定板,所述供料固定板远离压紧轮的一端下表面设有进给钢带工位,所述进给钢带工位设有与供料固定板下表面相连的进给架体,所述进给架体设有可供钢带移动通过的第一钢带通道,所述第一钢带通道一侧设有与被传送钢带一侧表面相接触的传动轮盘,所述传动轮盘中心连接有第一电机系统,所述第一钢带通道另一侧设有与传动轮盘配合使用的锁紧滚轮,所述锁紧滚轮中心设有与进给架体相连的锁紧轴,所述进给架体上设有使锁紧轴沿与钢带传送方向相垂直的方向移动的两个第一滑动槽,所述第一滑动槽内设有第一连接块,所述锁紧轴的两端分别与对应第一连接块枢接并卡设在对应第一滑动槽内,所述两个第一连接块之间设有长条形进给锁紧块,所述进给锁紧块远离锁紧轴的一端与第一锁紧气缸相连,所述进给钢带工位通过进给锁紧块和第一锁紧气缸改变锁紧滚轮与传动轮盘之间的距离;
所述进给钢带工位和压紧轮之间设有裁断工位,所述裁断工位设有两个相对设置的第一架体和第二架体,所述第一架体设在接近进给钢带工位的一端,所述第一架体和第二架体对应第一钢带通道位置分别设有通透的第二钢带通道,所述第二钢带通道两侧设有配合使用的裁断刀和钢带回位块,所述第一架体上第二钢带通道两侧接近第二架体的一端设有使裁断刀沿与钢带传送方向相垂直的方向移动的第二滑动槽,所述裁断刀与液压缸相连,所述钢带回位块远离裁断刀的一端设有与其相连的弹簧盖板,所述弹簧盖板上设有通透的加长丝杆孔,加长丝杆一端与钢带回位块相连,加长丝杆的另一端通过加长丝杆孔和定位螺母与弹簧盖板相连,所述弹簧盖板与钢带回位块之间的加长丝杆上套设有加长丝杆弹簧。
2.根据权利要求1所述的自动螺旋焊接机,其特征在于:所述钢带压紧机构设有第一压紧气缸连接头和第二压紧气缸连接头,所述第一压紧气缸连接头设在供料固定板设有压紧轮一端上表面,所述第二压紧气缸连接头与第一压紧气缸连接头的一端枢接,所述第二压紧气缸连接头另一端与压紧气缸相连,所述供料固定板设有进给钢带工位一端设有与供料固定板枢接的下固定轴,所述下固定轴与供料固定板下表面相连,所述下固定轴的两端分别设有连杆,所述下固定轴的两端分别与对应连杆的一端枢接相连,所述连杆的另一端之间枢接有上转轴,所述上转轴的中心位置设有与其垂直相连的上吊轴,所述上吊轴对应固定顶板的一端与固定顶板枢接相连。
3.根据权利要求1所述的自动螺旋焊接机,其特征在于:所述第一钢带通道两端设有进给支撑架,所述进给支撑架设有进给支撑顶板、支撑连接板和两个固定块,所述进给支撑顶板和支撑连接板为矩形,所述进给支撑顶板与供料固定板相连,所述支撑连接板的上端与支撑顶板下表面垂直相连形成倒L形,所述支撑连接板设有左右通透的长条形限位孔,所述限位孔延伸至支撑连接板下端的端部,所述两个固定块设在限位孔的左右两侧,所述两个固定块设在支撑连接板远离传动轮盘的侧面,所述两个固定块之间设有两个第一轴承,所述第一轴承与两个固定块枢接,所述进给支撑架上两个第一轴承之间距离与所传送的钢带高度相配合。
4.根据权利要求3所述的自动螺旋焊接机,其特征在于:所述供料固定板下表面设有侧板,所述侧板设在裁断工位与压紧轮之间,所述侧板与供料固定板下表面垂直相连,第一架体和第二架体、进给支撑架和侧板接近供料固定板的一端通过第一光轴相连,第二架体和侧板之间的第一光轴上套设有第一光轴弹簧,所述裁断工位通过第一光轴弹簧或钢带在第一光轴上滑动。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的自动螺旋焊接机,其特征在于:所述第一焊接机构设有第一丝杠、第一并联块、第二并联块和两个滑杆,所述第一丝杠一端与固定底板相连,所述第一丝杠的另一端与设在固定顶板上表面的第二电机相连,所述第一丝杠上套设有第一焊接气缸座,所述第一焊接气缸座设有两个左右方向通透的滑杆孔,所述滑杆孔内设有滑杆,所述两个滑杆接近钢带供料机构的一端与第一并联块相连,所述两个滑杆远离钢带供料机构的一端与第二并联块相连,所述第一焊接气缸座上设有第一焊接气缸,所述第一焊接气缸与第二并联块垂直相连,所述第二并联块接近固定管杆类待焊工件一侧设有上下通透的第一焊枪支杆孔,所述第一焊枪支杆孔内设有第一焊枪支杆,所述第一焊枪支杆下端套设有第一十字轴架,所述第一十字轴架设有与第一焊枪支杆孔相邻且呈十字交叉的第二焊枪支杆孔,所述第二焊枪支杆孔内设有第二焊枪支杆,所述第二焊枪支杆接近管杆类待焊工件一侧设有第二十字轴架,所述第二十字轴架上设有转轴锁套,所述第一焊枪设在转轴锁套上,所述第一焊枪的头部指向焊点位置设在接近管杆类待焊工件一侧,所述固定顶板对应第一焊枪支杆位置设有第一限位开关,所述第一限位开关用于确定第一焊枪在竖直方向的位置。
6.根据权利要求5所述的自动螺旋焊接机,其特征在于:所述固定机构设有相对设置的第一固定装配体和第二固定装配体,所述第一固定装配体设在机架一端上表面,所述第一固定装配体设有底座,所述底座上接近第二固定装配体的一侧设有主轴法兰,所述主轴法兰通过齿轮组与第三电机相连,所述主轴法兰远离底座的一侧设有气动卡盘,所述气动卡盘用于夹持轮盘类待焊工件,所述机架上表面设有滑动导轨侧对应轮盘类待焊工件位置设有第二焊接机构,所述第二焊接机构设有与机架相连的焊枪立柱,所述焊枪立柱上套设有座板,所述座板上表面设有两个直线轴承,所述座板下表面设有第二焊接气缸,所述第二焊接气缸输出轴与第三并联块相连,所述直线轴承内套设有焊枪推杆,所述焊枪推杆接近轮盘类待焊工件的一端与第二焊枪相连,所述焊枪推杆远离轮盘类待焊工件的一端与第三并联块相连。
7.根据权利要求6所述的自动螺旋焊接机,其特征在于:所述滑动导轨接近第二固定装配体位置的侧面设有第二限位开关,所述滑动机构设有第二丝杆和第四电机,所述第二丝杆与第四电机相连,所述第二丝杆上套设有丝杠螺母,所述丝杠螺母的上表面与机头的固定底板相连,所述第四电机带动机头在第二丝杆上往返运动,所述第二限位开关用于检测机头是否在控制系统设定的起始点。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的自动螺旋焊接机的焊接方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)开机启动
控制系统通过第二限位开关确认机头在设定的起始点,钢带供料机构设有压紧轮的一端处于抬起状态,进给钢带工位的第一锁紧气缸处于缩回状态,第一焊接机构的第一焊枪处于远离管杆类待焊工件位置,第一焊接气缸处于伸出状态,第二焊接机构的第二焊枪处于远离管杆类待焊工件位置,裁断工位的液压缸处于缩回状态;
(2)上料装夹
将待传送的钢带在第一钢带通道内引至进给驱动轮与锁紧滚轮之间,控制系统发出信号使第一锁紧气缸处于伸出状态,待传送的钢带被挤压在传动轮盘与锁紧滚轮之间,控制系统发出信号使第一电机工作将钢带推送至压紧轮下方,第一电机停止,第一锁紧气缸仍处于伸出状态;
通过机械臂或人工将轮盘类待焊工件送至气动卡盘,通过机械臂或人工将管杆类待焊件传送至轮盘类待焊工件与第二固定装配体之间;
(3)轮盘类待焊工件焊接
所述第二焊接机构的第二焊接气缸缩回将第二焊枪推送至管杆类待焊工件与轮盘类待焊工件之间接缝位置,第二焊枪先在接缝位置点焊,点焊完成后,第三电机旋转,第二焊枪在管杆类待焊工件与轮盘类待焊工件之间接缝位置整圈焊接,焊接完成后,第三电机停止工作,第二焊接气缸伸出,第二焊接机构处于待命位置;
(4)管杆类待焊工件焊接钢带
1)第一压紧气缸伸出,压紧轮将待传送的钢带压在管杆类待焊工件设定的起始位置,第一焊接机构的第一焊接气缸缩回,同时第二电机工作将第一焊枪在竖直方向上送至设定的起始焊接位置;
2)第一焊枪在设定的起始焊接位置进行点焊;
3)进给钢带工位的第一锁紧气缸处于缩回状态,钢带在第一钢带通道和第二钢带通道内能够自由移动;
4)第三电机和第四电机启动,第一焊枪气缸伸出,机头牵引钢带沿管杆类待焊件轴线方向移动,钢带呈螺旋状缠设在管杆类外表面,第一焊枪在设定时间后、在设定的起始焊接位置开始焊接,控制系统控制第二电机的转速从而控制第一焊枪在竖直方向的位置;
(5)钢带裁断
在第一焊枪焊接工作即将结束之前,根据控制系统设定的提前量数值,液压缸伸出从而使裁断刀将传送的钢带裁断,液压缸保持伸出状态将待传送钢带固定在裁断刀与钢带回位块之间,在控制系统设定时间内,裁断工位被第一光轴弹簧推回原始位置,液压缸处于缩回状态,第一锁紧气缸伸出将待传送钢带挤压在传动轮盘与锁紧滚轮之间,液压缸处于缩回状态;
(6)通过机械臂或人工取下焊接好的工件;
(7)重复步骤(2)-(6)。
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