CN108127413A - 圆形焊缝坡口加工及焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种圆形焊缝坡口加工及焊接设备，包括立式车床、埋弧焊机、大电流旋转导电装置、绝缘垫。大电流旋转导电装置包括第一电缆、第二电缆、滑环、空心支撑杆。埋弧焊机的移动焊接单元固定在车刀座上，空心支撑杆同轴设置在回转工作台上，空心支撑杆的上部固定安装有滑环，第一电缆固定设置在回转工作台的上方，第一电缆的一端电连在滑环的定子上，第一电缆的另一端与埋弧焊机的相应电极相电连；第二电缆的一端与待焊接工件相电连，第二电缆的另一端并沿空心支撑杆的内管向上与滑环的转子相电连。本发明能够在一次装夹的情况下连续完成圆形焊缝的坡口加工和焊接，提高了效率，并使焊接位置与坡口位置能够准确匹配，提高焊缝的质量。

Description

圆形焊缝坡口加工及焊接设备

技术领域

本发明属于焊接设备领域，具体涉及一种圆形焊缝坡口加工及焊接设备。

背景技术

效率是企业生存的基础,是企业生产竞争力的强大支撑,更是企业发展的命脉。作为以生产焊接结构件的企业来说,如何提高生产效率，提高企业的竞争力尤其重要。焊接结构件大体分为两步，一是焊接坡口的加工，二是焊机焊丝对焊接坡口的填充，现行的焊接工序：第一步用火焰切割或机加工方式进行坡口加工，第二步将工件进行组装，达到设计要求后，再使用埋弧焊机进行焊接。然而这种看似简单的两步工序，在实际生产操作过程中，对于一般普通的结构件焊接来说，需要多次重复的拆谢、组装、定位与校正等工步，如果是圆形端面焊缝，要想达到设计中的图纸尺寸要求，更是难上加难，组装调整的时间约占整个制作过程的50％-60％。随着社会生产力的提高，结构件的焊接质量要求越来越高，手工焊无论是在焊缝质量还是效率方面，已经很难满足当今社会生产的需要，因此迫切需要设计一种圆形焊缝坡口加工及焊接设备来满足焊接自动化的要求。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种圆形焊缝坡口加工及焊接设备，用于解决现有技术中圆形焊缝的坡口制作和焊接的过程中需要多次装夹调整，效率低下，焊缝与坡口位置匹配很难保证的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种圆形焊缝坡口加工及焊接设备，包括立式车床和埋弧焊机，还包括大电流旋转导电装置和将待焊接工件与所述立式车床相绝缘隔离的绝缘垫，所述大电流旋转导电装置包括第一电缆、第二电缆、滑环、空心支撑杆；所述埋弧焊机的移动焊接单元固定在所述立式车床的车刀座上，所述空心支撑杆同轴设置在所述立式车床的回转工作台上，且下端与所述回转工作台相固定，所述空心支撑杆的上部固定安装有滑环，所述第一电缆固定设置在所述回转工作台的上方，所述第一电缆的一端电连在所述滑环的定子上，所述第一电缆的另一端与所述埋弧焊机的相应电极相电连；所述第二电缆的一端设置有能与待焊接工件相电连的连接部，所述第二电缆的另一端从所述空心支撑杆的下部穿入所述空心支撑杆内并沿所述空心支撑杆的内管向上与所述滑环的转子相电连。

进一步地，所述回转工作台的驱动系统包括由高速电机驱动的高速挡动力系统和由低速电机驱动的低速挡动力系统，以及将所述高速挡动力系统与所述低速挡动力系统进行切换的换挡装置，所述高速挡动力系统的输出轴与所述回转工作台的主减速机输入轴之间通过带传动系统相连接，所述低速挡动力系统的输出轴通过所述换挡装置与所述回转工作台的主减速机输入轴相连接；所述换挡装置包括导向轴、滑动连轴器、固定连轴器，所述固定连轴器固定在所述低速挡动力系统的输出轴上，所导向轴的一端与所述回转工作台的主减速机输入轴同轴固连，另一端同轴可转动的安装在所述固定连轴器的轴孔内，所述滑动连轴器套装在所述导向轴上，所述导向轴和所述滑动连轴器之间设置有能传递扭矩和沿所述导向轴轴向导向的直线导向部，所述滑动连轴器和所述固定连轴器的连接面上分别设置有插接传动部。

更进一步地，所述直线驱动装置为液压缸或气缸。

优选地，所述移动焊接单元的焊枪导电嘴与所述回转工作台的回转主轴所组成的平面与所述立式车床的横梁相平行。

优选地，所述圆形焊缝坡口加工及焊接设备的夹紧卡爪为双向夹紧卡爪，所述双向夹紧卡爪包括卡爪座、第一丝杠、第二丝杠、第一夹块、第二夹块；所述第一夹块和所述第二夹块通过直线移动副安装在所述卡爪座上，所述第一丝杠和所述第二丝杠可转动的安装在所述卡爪座上，且所述第一丝杠和所述第二丝杠的轴线均与所述直线移动副的延伸方向相平行，所述第一丝杠与所述第一夹块螺纹配合，所述第二丝杠与所述第二夹块螺纹配合。

进一步地，所述双向夹紧卡爪为偶数个且沿所述回转工作台的径向对称分布在同一圆周上。

进一步地，所述直线导轨副包括设置在所述第一夹块或第二夹块上的凸台和设置在所述卡爪座上与所述凸台相对应且呈直线状延伸的凹槽，所述第一夹块和/或第二夹块上的凸台沿所述凹槽的延伸方向可移动的卡装在所述凹槽内。

进一步地，所述卡爪座的两端还分别设置有对所述第一夹块和所述第二夹块进行限位的挡板。

优选地，所述空心支撑杆为伸缩杆。

如上所述，本发明圆形焊缝坡口加工及焊接设备工作时，先将待焊接工件组装在一起，根据装夹的位置设置绝缘垫(既可以直接固定设置在待焊接工件的装夹位置，也可以设置在立式车床的卡爪处，只要能将待焊接工件与立式车床相绝缘即可)，再将待焊接焊件吊装到回转工作台上，并固定装夹在所述立式车床的卡爪上，打表调整待焊接圆形焊缝与所述回转工作台的同轴度，待同轴度符合要求后将车刀移动到圆形焊缝处，使回转工作台的驱动系统带动回转工作台以较高的速度旋转，进行坡口加工，待坡口加工完毕后，将车刀远离加工位置，调整埋弧焊机移动焊接单元，调整焊剂出口和焊丝位置使其与焊接位置相对应，使回转工作台的驱动系统以较低的转速旋转，并同时接通埋弧焊机的电源，从而对圆形焊缝进行焊接融合。本发明圆形焊缝坡口加工及焊接设备能够在一次装夹的情况下连续完成圆形焊缝的坡口加工和焊接工作，提高了效率，并能够有效保证焊缝的位置精度，使焊接位置与坡口位置能够准确匹配，避免了因坡口与焊接位置不同轴造成的焊接缺陷的产生，能够有效减小热变形，提高焊缝的质量。

附图说明

图1为本发明实施例的主视图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1的右视图；

图4为本发明实施例中大电流旋转导电装置示意图；

图5为本发明实施例中双向夹紧卡爪结构示意图；

图6为图5拆去挡板后的左视图；

图7为本发明实施例中驱动系统的结构示意图；

图8为图7的俯视图；

图9为本发明实施例中移动焊接单元的安装示意图；

图10为图9的俯视图。

图中：1、立式车床 2、埋弧焊机 3、大电流旋转导电装置

4、待焊接工件 5、绝缘垫 6、托架部

7、圆形焊缝 11、车刀座 12、回转工作台

13、动力系统 14、车刀 15、横梁

21、移动焊接单元 211、焊枪导电嘴 31、第一电缆

32、第二电缆 33、滑环 34、空心支撑杆

1311、高速电机 132、低速挡动力系统 1321、低速电机

133、换挡装置 134、带传动系统 135、主减速机

1331、导向轴 1332、滑动连轴器 1333、固定连轴器

1334、插接传动部 1335、气缸 121、双向夹紧卡爪

1211、卡爪座 1212、第一丝杠 1213、第二丝杠

1214、第一夹块 1215、第二夹块 1216、挡板

1217、直线移动副

具体实施方式

说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1-10所示，本发明提供一种圆形焊缝坡口加工及焊接设备，包括立式车床1和埋弧焊机2，还包括大电流旋转导电装置3和将待焊接工件4与立式车床1相绝缘隔离的绝缘垫5，大电流旋转导电装置3包括第一电缆31、第二电缆32、滑环33、空心支撑杆34；埋弧焊机2的移动焊接单元21固定在立式车床1的车刀座11上，空心支撑杆34同轴设置在立式车床1的回转工作台12上，且下端与回转工作台12相固定，空心支撑杆34的上部固定安装有滑环33，第一电缆31固定设置在回转工作台12的上方，第一电缆31的一端电连在滑环33的定子上，第一电缆31的另一端与埋弧焊机2的相应电极相电连；第二电缆32的一端设置有能与待焊接工件4相电连的连接部，第二电缆32的另一端从空心支撑杆34的下部穿入空心支撑杆34内并沿空心支撑杆34的内管向上与滑环33的转子相电连。本发明中的滑环33分为转子和定子两部分，可以外购，本发明中的连接部可以为能将第二电缆32与待焊接工件4相电连的常规结构。

本发明圆形焊缝坡口加工及焊接设备工作时，先将待焊接工件4组装在一起，根据装夹的位置设置绝缘垫5(既可以直接固定设置在待焊接工件4的装夹位置，也可以设置在立式车床1的卡爪处，只要能将待焊接工件4与立式车床1相绝缘即可)，再将待焊接工件4吊装到回转工作台12上，并固定装夹在立式车床1的卡爪上，打表调整待焊接圆形焊缝7与回转工作台12的同轴度，待同轴度符合要求后将车刀14移动到圆形焊缝7处，使回转工作台12的驱动系统以较高的速度旋转，进行坡口加工，待坡口加工完毕后，将车刀14远离加工位置，调整埋弧焊机2移动焊接单元21，调整焊剂出口和焊丝位置使其与焊接位置相对应，调整回转工作台12的驱动系统使其低速旋转的同时接通埋弧焊机2的电源，从而对圆形焊缝7进行焊接融合。本发明圆形焊缝坡口加工及焊接设备能够在一次装夹的情况下连续完成圆形焊缝7的坡口加工和焊接工作，提高了效率，并能够有效保证坡口和焊缝的位置精度，使焊接位置与坡口位置能够准确匹配，避免了因坡口与焊接位置不同轴造成的焊接缺陷的产生，能够有效减小热变形，提高焊缝的质量。

本发明中可以直接采用立车上的驱动系统(如伺服电机驱动系统)进行坡口加工和焊接，但为了更有效的保证低速状态下回转工作台12转动的平稳性，本实施例中的回转工作台12的驱动系统包括由高速电机1311驱动的高速挡动力系统和由低速电机1321驱动的低速挡动力系统132，以及将高速挡动力系统与低速挡动力系统132进行切换的换挡装置133，高速挡动力系统的输出轴与回转工作台12的主减速机135输入轴之间通过带传动系统134相连接，低速挡动力系统132的输出轴通过换挡装置133与回转工作台12的主减速机135输入轴相连接。采用上述高速挡、低速挡相分离的结构时，整个焊接过程均在低速挡工作状态下完成，即便是在焊接过程中出现“飞车”时，回转工作台也不会具有很高的转速，可以有效保证焊接操作人员的安全。换挡装置133包括导向轴1331、滑动连轴器1332、固定连轴器1333，固定连轴器1333固定在低速挡动力系统132的输出轴上，所导向轴1331的一端与回转工作台12的主减速机135输入轴同轴固连，另一端同轴可转动的安装在固定连轴器1333的轴孔内，滑动连轴器1332套装在导向轴1331上，导向轴1331和滑动连轴器1332之间设置有能传递扭矩和沿导向轴1331轴向导向的直线导向部，滑动连轴器1332和固定连轴器1333的连接面上分别设置有插接传动部1334。本发明中的直线导向部可为设置在导向轴1331和滑动连轴器1332之间的单个或多个相互插接且沿轴线延伸的凸台或凹槽，但考虑到受力的均匀性本实施例中的直线导向部包括设置在导向轴1331的花键和设置在滑动连轴器1332上的花键槽，花键上的凸台既可以传递扭矩又可以沿轴向直线导向。本实施例中的插接传动部1334，为设置在滑动连轴器1332连接面上的凸起和相对应设置在固定连轴器1333连接面上的凹槽。

上述换挡装置133可以通过人工直接换挡，但为了减轻操作人员的负担，本实施例中的换挡装置133还包括直线驱动装置，滑动连轴器1332在直线驱动装置的驱动下沿导向轴1331往复移动。直线驱动装置可以为丝杠组件、液压气动顶升组件等能够驱动滑动连轴器1332在直线驱动装置的驱动下沿导向轴1331往复移动的现有技术中的常规手段。但本实施例中的直线驱动装置为气缸1335。

本发明中移动焊接单元21在立式车床1车刀座11上的安装位置原则上不受限定，只要在坡口加工和焊接时留有足够的避让空间即可，但为了便于调整，本实施例中的移动焊接单元21的焊枪导电嘴211与回转工作台12的回转主轴所组成的平面与立式车床1的横梁15相平行。这样当加工不同直径的焊缝时，只需沿立式车床1的横梁15移动移动单元即可使焊枪导电嘴211沿待焊接工件4的径向移动，能够快速的调节到位。

为了使本圆形焊缝坡口加工及焊接设备具有更多的焊接工位，本实施例中的移动焊接单元21通过旋转托架部6固定在立式车床1的车刀座11上，旋转托架部6包括固定托架和旋转托架，固定托架固定安装在刀座上，移动焊接单元21固定在旋转托架上，旋转托架和固定托架之间通过单个螺栓固定，这样既可以方便拆卸，又可以在焊接纵焊缝的时候转动旋转托架调整移动焊接单元21的位置。

本发明中可以使用立式车床1上的常规卡爪，但考虑到焊接变形对加工精度的影响，本实施例中的夹紧卡爪为双向夹紧卡爪121，双向夹紧卡爪121包括卡爪座1211、第一丝杠1212、第二丝杠1213、第一夹块1214、第二夹块1215；第一夹块1214和第二夹块1215通过直线移动副1217安装在卡爪座1211上，第一丝杠1212和第二丝杠1213可转动的安装在卡爪座1211上，且第一丝杠1212和第二丝杠1213的轴线均与直线移动副1217的延伸方向相平行，第一丝杠1212与第一夹块1214螺纹配合，第二丝杠1213与第二夹块1215螺纹配合。分别转动第一丝杠1212和第二丝杠1213从而带动第一夹块1214和第二夹块1215从待焊接工件4壁体的内外两侧夹紧，可以提高加工精度。

双向夹紧卡爪121上的直线导轨副可以为直线导轨和滑块、导柱和直线轴承配合等常用结构，但本实施例中的直线导轨副包括设置在第一夹块1214或第二夹块1215上的凸台和设置在卡爪座1211上与凸台相对应且呈直线状延伸的凹槽，第一夹块1214和/或第二夹块1215上的凸台沿凹槽的延伸方向可移动的卡装在凹槽内，这种结构更加结实耐用。

根据待焊接工件4的结构，本发明中的双向夹紧卡爪121最好采用偶数个，并且沿回转工作台12的径向对称分布在同一圆周上。这样可以使待焊接工件4受力相互抵消。本实施例中双向夹紧卡爪121的数量为十二个。

本实施例的卡爪座1211的两端还分别设置有对第一夹块1214和第二夹块1215进行限位的挡板1216。

本发明中的空心支撑杆34高度上只要能够满足待加工焊接件的高度需求即可，但是为了能够灵活使用不同工件的加工需求，本实施例中的空心支撑杆34为伸缩杆。伸缩杆可以为自拍杆、螺纹连接杆等现有技术中的常规结构。

综上所述，本发明圆形焊缝坡口加工及焊接设备能够在一次装夹的情况下连续完成圆形焊缝的坡口加工和焊接工作，提高了效率，并能够有效保证焊缝的位置精度，使焊接位置与坡口位置能够准确匹配，避免了因坡口与焊接位置不同轴造成的焊接应力集中，能够有效减小热变形，提高焊缝的质量。所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。

上述实施方式仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。本发明还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，对于熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，可对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种圆形焊缝坡口加工及焊接设备，包括立式车床和埋弧焊机，其特征在于，还包括大电流旋转导电装置和将待焊接工件与所述立式车床相绝缘隔离的绝缘垫，所述大电流旋转导电装置包括第一电缆、第二电缆、滑环、空心支撑杆；所述埋弧焊机的移动焊接单元固定在所述立式车床的车刀座上，所述空心支撑杆同轴设置在所述立式车床的回转工作台上，且下端与所述回转工作台相固定，所述空心支撑杆的上部固定安装有滑环，所述第一电缆固定设置在所述回转工作台的上方，所述第一电缆的一端电连在所述滑环的定子上，所述第一电缆的另一端与所述埋弧焊机的相应电极相电连；所述第二电缆的一端设置有能与待焊接工件相电连的连接部，所述第二电缆的另一端从所述空心支撑杆的下部穿入所述空心支撑杆内并沿所述空心支撑杆的内管向上与所述滑环的转子相电连。

2.根据权利要求1所述的圆形焊缝坡口加工及焊接设备，其特征在于，所述回转工作台的驱动系统包括由高速电机驱动的高速挡动力系统和由低速电机驱动的低速挡动力系统，以及将所述高速挡动力系统与所述低速挡动力系统进行切换的换挡装置，所述高速挡动力系统的输出轴与所述回转工作台的主减速机输入轴之间通过带传动系统相连接，所述低速挡动力系统的输出轴通过所述换挡装置与所述回转工作台的主减速机输入轴相连接；所述换挡装置包括导向轴、滑动连轴器、固定连轴器，所述固定连轴器固定在所述低速挡动力系统的输出轴上，所导向轴的一端与所述回转工作台的主减速机输入轴同轴固连，另一端同轴可转动的安装在所述固定连轴器的轴孔内，所述滑动连轴器套装在所述导向轴上，所述导向轴和所述滑动连轴器之间设置有能传递扭矩和沿所述导向轴轴向导向的直线导向部，所述滑动连轴器和所述固定连轴器的连接面上分别设置有插接传动部。

3.根据权利要求2所述的圆形焊缝坡口加工及焊接设备，其特征在于，所述换挡装置还包括直线驱动装置，所述滑动连轴器在所述直线驱动装置的驱动下沿所述导向轴往复移动。

4.根据权利要求3所述的圆形焊缝坡口加工及焊接设备，其特征在于，所述直线驱动装置为液压缸或气缸。

5.根据权利要求1所述的圆形焊缝坡口加工及焊接设备，其特征在于，所述移动焊接单元的焊枪导电嘴与所述回转工作台的回转主轴所组成的平面与所述立式车床的横梁相平行。

6.根据权利要求1所述的圆形焊缝坡口加工及焊接设备，其特征在于，所述圆形焊缝坡口加工及焊接设备的夹紧卡爪为双向夹紧卡爪，所述双向夹紧卡爪包括卡爪座、第一丝杠、第二丝杠、第一夹块、第二夹块；所述第一夹块和所述第二夹块通过直线移动副安装在所述卡爪座上，所述第一丝杠和所述第二丝杠可转动的安装在所述卡爪座上，且所述第一丝杠和所述第二丝杠的轴线均与所述直线移动副的延伸方向相平行，所述第一丝杠与所述第一夹块螺纹配合，所述第二丝杠与所述第二夹块螺纹配合。

7.根据权利要求6所述的圆形焊缝坡口加工及焊接设备，其特征在于，所述双向夹紧卡爪为偶数个且沿所述回转工作台的径向对称分布在同一圆周上。

8.根据权利要求6所述的圆形焊缝坡口加工及焊接设备，其特征在于，所述卡爪座的两端还分别设置有对所述第一夹块和所述第二夹块进行限位的挡板。

9.根据权利要求1所述的圆形焊缝坡口加工及焊接设备，其特征在于，所述移动焊接单元通过旋转托架部固定在所述立式车床的车刀座上；所述旋转托架部包括固定托架和旋转托架，所述固定托架固定安装在所述刀座上，所述移动焊接单元固定在所述旋转托架上，旋转托架和固定托架之间通过单个螺栓固定。

10.根据权利要求1所述的圆形焊缝坡口加工及焊接设备，其特征在于，所述空心支撑杆为伸缩杆。