CN108544060A - 一种多功能管-管全位置自动tig焊接机头结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能管‑管全位置自动TIG焊接机头结构，该结构用于管‑管全位置自动TIG焊对接及搭接；包括视觉监视机构、焊枪角度调节机构和送丝姿态调节机构；所述焊枪角度调节机构和送丝姿态调节机构分别设置在视觉监视机构的左侧和右侧，并分别与视觉监视机构连接；所述视觉监视机构包括圆弧轨道板、连接杆、电动十字滑块、相机盒和镜头保护罩；所述焊枪角度调节机构包括安装架、旋转块、指针、圆弧轨道板和焊枪；所述送丝姿态调节机构包括送丝嘴、交叉轨道、连接杆和圆弧轨道板；本发明适用于管‑管全位置自动TIG焊的对接和搭接(插接)，并且不限剖口形式。视觉监视机构能够清晰的观察熔滴过渡的情况，从而对焊接参数、焊枪角度和送丝姿态进行相应地调整。该优化结构稳定性好、调节简单和设计简便，能够很好地实现管‑管全位置自动焊接。
Description
技术领域
本发明涉及焊枪机头的结构设计领域，尤其涉及一种应用于多功能管-管全位置自动TIG焊的焊枪机头结构。
背景技术
管-管全位置自动TIG焊是指保持管子水平固定不动，焊枪机头绕管子一周进行焊接，实现单面焊双面成形，具有焊接效率高、焊接质量好和成本低等优点。且针对管道结构复杂和管间距小的工况，手工焊接无法在这样狭小的空间操作，手工焊接稳定性差，效率低，而管-管全位置自动TIG焊能够很好的解决这一问题。然而国内外的管-管全位置焊接机头仍然存在不足之处：1、传统的焊接机头不能随意调节焊枪角度，焊枪与管件轴向处于垂直状态，能满足对接的焊接要求，但是无法满足管-管搭接(插接)的焊接需求；2、传统的焊接机头只能调节送丝机构与焊枪之间的角度，一般从焊枪的正下方送丝，但是针对不同的焊接工况，有时需要从焊枪的不同位置送丝，如焊枪的侧面送丝；3、传统焊接机头没有相关的视觉监视机构来实时观察焊缝的成形状态、熔池行为和熔点过渡。通过实时的观察熔点过渡和熔池的液态行为，分析并研究出新的焊接工艺，从而避免焊缝焊偏、熔滴流淌和成形不美观等缺点；鉴于此，本发明专利从焊接机头的改进角度出发，通过焊枪角度调节机构、视觉监视机构和送丝姿态调节机构能有效地解决上述问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种多功能管-管全位置自动TIG焊接机头结构，该结构设计合理、简单实用、使用寿命长、重量合适；能够实现焊接机头对管-管全位置自动TIG对接焊和搭接或插接，可获得成形美观、无焊接缺陷的优良焊缝。
本发明的目的通过以下的技术方案来实现：
一种多功能管-管全位置自动TIG焊接机头结构，该结构用于管-管全位置自动TIG焊对接和搭接；其特征在于，包括视觉监视机构、焊枪角度调节机构和送丝姿态调节机构；所述焊枪角度调节机构和送丝姿态调节机构分别设置在视觉监视机构的左侧和右侧，并分别与视觉监视机构连接；
所述视觉监视机构包括圆弧轨道板、连接杆、电动十字滑块、相机盒和镜头保护罩；所述圆弧轨道板通过连接杆与电动十字滑块连接，并与电动十字滑块相互配合实现相机盒的空间位置调节；
所述焊枪角度调节机构包括安装架、旋转块、指针、圆弧轨道板和焊枪；所述焊枪安装在圆弧轨道板的中央，并通过旋转块带动圆弧轨道板与安装架相对旋转，实现焊枪角度的调节；
所述送丝姿态调节机构包括送丝嘴、交叉轨道、连接杆和圆弧轨道板；所述送丝嘴安装在交叉轨道上，所述交叉轨道通过连接杆与圆弧轨道板连接，配合实现送丝嘴的姿态调节。
与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：
安装架设有圆弧形轨道凹槽来调节焊枪角度，且圆弧形轨道凹槽背面设有角度刻度线，能够准确地读出焊枪旋转的角度。
采用圆弧轨道板，可实现视觉监视机构和送丝姿态调节机构绕焊枪旋转，调节这两个机构与焊枪的相对位置，满足实际焊接工况。
采用电动十字滑块，通过电机带动可实现相机盒在Y方向和Z方向的平移，调节相机盒的空间位置。
该多功能管-管全位置自动TIG焊接机头结构设计合理，结构简便，质量轻盈，焊接过程中稳定性高，适用范围广，价格低廉，与传统的焊接机头相比，能明显提高焊接效率、焊接质量和减少成本。
附图说明
图1是多功能管-管全位置自动TIG焊接机头结构示意图；
图2是多功能管-管全位置自动TIG焊接机头结构的主视图；
图3是多功能管-管全位置自动TIG焊接机头结构的后视图；
图4是安装架图；
图5是送丝机构的交叉轨道图；
图6是相机盒和镜头保护罩图；
其中图1-图6中：1-安装架，2-紧固螺栓，3-螺栓，4-指针，5-旋转块，6-圆弧轨道板，7-焊枪，8-连接杆，9-电动十字滑块，10-连接板，11-紧固螺栓螺母，12-螺栓螺母，13-相机盒，14-镜头保护罩，15-旋钮螺母，16-垫片，17-交叉轨道，18-送丝嘴，22-矩形导轨板。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述。
如图1-图6所示，为多功能管-管全位置自动TIG焊接机头的结构，该结构用于管-管全位置自动TIG焊对接及搭接(也叫插接)；包括视觉监视机构、焊枪角度调节机构和送丝姿态调节机构；所述焊枪角度调节机构和送丝姿态调节机构分别设置在视觉监视机构的左侧和右侧，并分别与视觉监视机构连接；
所述视觉监视机构圆弧轨道板6、连接杆8、电动十字滑块9、相机盒13和镜头保护罩14；所述圆弧轨道板通过连接杆与电动十字滑块连接，并与电动十字滑块相互配合实现相机盒的空间位置调节；
所述焊枪角度调节机构包括安装架1、旋转块5、指针4、圆弧轨道板6和焊枪7；所述焊枪安装在圆弧轨道板的中央，并通过旋转块带动圆弧轨道板与安装架相对旋转，实现焊枪角度的调节；
所述送丝姿态调节机构包括送丝嘴18、交叉轨道17、连接杆8和圆弧轨道板6；所述送丝嘴安装在交叉轨道上，所述交叉轨道通过连接杆与圆弧轨道板连接，配合实现送丝嘴的姿态调节。
上述安装架及视觉监视机构、焊枪角度调节机构和送丝姿态调节机构的背面分别标有角度刻度线，用于读取焊枪、视觉监视机构和送丝机构旋转的角度；
所述电动十字滑块由电机带动，并通过焊机的编程及电动十字滑块来调节相机盒在Y和Z方向上的移动；
所述相机盒的前段设置有镜头保护罩，并在镜头保护罩的前端设置有两个凹槽，分别用来安装滤光片和玻璃片，用于滤除弧光及焊接时对相机的保护。
上述安装架的一端设置有四个对称的螺栓孔，并通过螺栓孔与螺栓连接在TIG焊接机头上；另一端设置有圆弧形轨道凹槽，该圆弧形轨道凹槽通过紧固螺栓2和螺栓3与旋转块5连接，并与旋转块紧固，实现焊枪角度调节。指针4安装在螺栓3上，旋转块5与圆弧轨道板6固连在一起，所述焊枪7固定在圆弧轨道板中央；当焊接搭接管时，先松开螺栓3，然后由旋转块带动圆弧轨道板在圆弧槽旋转，旋转到合适的位置，最后拧紧螺栓3实现焊枪的角度调节，且由指针指在角度刻度线上读出焊枪旋转的角度。该机构能有效地解决由于工件和焊枪之间角度不佳造成焊缝成形质量差的问题。
上述视觉监视机构和送丝姿态调节机构中包括的圆弧形轨道板设有两条对称的圆弧，分别用于对视觉监视机构和送丝姿态调节机构在空间位置的调节，且在圆弧形轨道板背面设置有角度刻度线，用于测量视觉监视机构和送丝姿态调节机构转过的角度，并使焊枪紧固于圆弧轨道板的中央。
上述连接杆的一端为圆柱形，另一端为矩形条状，所述圆柱形端插入圆弧轨道板的弧形凹槽中，并通过旋钮螺母15和垫片16紧固；另一端矩形条状连接电动十字滑块。
上述视觉监视机构还包括连接板、螺栓螺母和旋钮螺母；所述连接板上设置有圆弧槽，并通过圆弧槽和螺栓螺母与相机盒连接，且通过螺栓在圆弧槽的滑动调节相机盒与焊枪之间的距离。通过松开旋钮螺母15，然后连接杆绕圆弧轨道凹槽滑动，确定视觉监视机构的最佳拍摄视场位置，最后拧紧旋钮螺母和垫片16来实现焊枪与相机盒空间相对位置的调节；所述电动十字滑块9有两个接线端口连接电机，通过焊机界面编程自动调节相机盒在Y方向和Z方向移动；连接板10通过紧固螺栓螺母11和螺栓螺母12与相机盒连接。连接板上设有弧形凹槽，通过螺栓在凹槽滑动来调节相机和焊枪之间的距离，找到最佳的拍摄视场，最后紧固螺栓螺母。上述镜头保护罩嵌入玻璃片和滤光片，玻璃片的作用是为了防止焊接时飞溅对镜头造成干扰，用滤光片过滤弧光，改善拍摄效果。相机密封在相机盒中可以有效地排除焊接过程中噪声和干扰对相机采集图片的影响。
上述螺栓螺母包括有两对，其中一对螺栓螺母紧固相机盒和连接板，另一对螺栓螺母插入圆弧槽。
上述送丝嘴安装在交叉轨道上，并在交叉轨道上固定于矩形导轨板22的一端，用螺栓螺母紧固，所述连接杆8通过旋钮螺母和垫片连接在圆弧轨道板上，通过连接杆在圆弧凹槽的滑动调节送丝的位置，通过矩形导轨板相对连接杆的旋转调节焊枪与送丝嘴的角度，通过螺栓在连接杆的凹槽滑动调节X方向移动，最后能够实现各种不同的送丝姿态，满足焊接的要求。
上述实施例的实施过程为：
当进行管-管全位置自动TIG焊时，把焊枪机头夹在管件上，通过焊枪旋转一周对管件进行焊接，如果是管管对接的情况，松开螺栓，使螺栓上的指针指90度位置，然后拧紧螺栓，此时焊枪与管件轴向相互垂直，可以满足管管对接要求。如果是管管搭接(插接)，此时指针指在90度时焊接效果不理想，应该根据实际情况使指针调至90度刻度线的下方或者上方(视实际焊接情况而定)，通过指针所指的刻度线能够计算出焊枪与管件轴向的角度，该机构实用、简便、易操作。
接下来调整视觉监视机构，首先连接杆在圆弧轨道板凹槽找到合适拍摄视场的位置，然后通过旋钮螺母和垫片固定好，接着将相机通电，接在工业计算机上，打开软件，在显示屏上显示焊枪和焊缝的位置，如果此时看不到焊枪与焊缝，应当调节电动十字滑块和螺栓螺母，找到焊枪和焊缝的大致位置，此时焊枪和焊缝在显示屏上的图像可能不是很清晰，通过调节相机的焦距获得焊枪和焊缝的清晰图像，该机构适用性广泛，可调节相机位置多。
最后调节送丝姿态机构，管管全位置焊接包括平焊、下坡焊、上坡焊和仰焊。由于受到重力、电弧吹力和表面张力等的作用，在不同的位置焊接时，熔滴过渡情况是不一样的，送丝的位置对熔滴过渡影响也很大，所以需找到一个合适的送丝姿态以满足焊接要求。传统的焊接机头只能从焊枪的一侧送丝，且送丝位置固定，鉴于此，本机构通过调节交叉轨道来满足焊接要求。首先松开旋钮螺母和垫片，使连接杆在圆弧轨道板的凹槽找到合适的位置，固定旋钮螺母和垫片，然后松开螺栓螺母，旋转矩形轨道板调节焊枪与送丝嘴的角度，螺栓在送丝杆凹槽滑动调节送丝嘴在X方向的位置，找到合适位置，最后紧固螺栓螺栓。该机构让焊丝以不同的姿态填充到焊缝，有效地避免熔滴过渡出现的熔滴流淌现象。
上述实例主要适用于管-管全位置自动TIG焊的对接和搭接(插接)，并且不限剖口形式。视觉监视机构能够清晰的观察熔滴过渡的情况，从而对焊接参数、焊枪角度和送丝姿态进行相应地调整。该优化装置稳定性好、调节简单和设计简便，能够很好地实现管管全位置自动焊接。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (8)
1.一种多功能管-管全位置自动TIG焊接机头结构，该结构用于管-管全位置自动TIG焊对接和搭接；其特征在于，包括视觉监视机构、焊枪角度调节机构和送丝姿态调节机构；所述焊枪角度调节机构和送丝姿态调节机构分别设置在视觉监视机构的左侧和右侧，并分别与视觉监视机构连接；
所述视觉监视机构包括圆弧轨道板、连接杆、电动十字滑块、相机盒和镜头保护罩；所述圆弧轨道板通过连接杆与电动十字滑块连接，并与电动十字滑块相互配合实现相机盒的空间位置调节；
所述焊枪角度调节机构包括安装架、旋转块、指针、圆弧轨道板和焊枪；所述焊枪安装在圆弧轨道板的中央，并通过旋转块带动圆弧轨道板与安装架相对旋转，实现焊枪角度的调节；
所述送丝姿态调节机构包括送丝嘴、交叉轨道、连接杆和圆弧轨道板；所述送丝嘴安装在交叉轨道上，所述交叉轨道通过连接杆与圆弧轨道板连接，配合实现送丝嘴的姿态调节。
2.如权利要求1所述的多功能管-管全位置自动TIG焊接机头结构，其特征在于，
所述安装架及视觉监视机构、焊枪角度调节机构和送丝姿态调节机构的背面分别标有角度刻度线，用于读取焊枪、视觉监视机构和送丝机构旋转的角度；
所述电动十字滑块由电机带动，并通过焊机的编程及电动十字滑块来调节相机盒在Y和Z方向上的移动；
所述相机盒的前段设置有镜头保护罩，并在镜头保护罩的前端设置有两个凹槽，分别用来安装滤光片和玻璃片，用于滤除弧光及焊接时对相机镜头的保护。
3.如权利要求1所述的多功能管-管全位置自动TIG焊接机头结构，其特征在于，所述安装架的一端设置有四个对称的螺栓孔，并通过螺栓孔与螺栓连接在TIG焊接机头上；另一端设置有圆弧形轨道凹槽，该圆弧形轨道凹槽连接旋转块，并与旋转块紧固，实现焊枪角度调节。
4.如权利要求1所述的多功能管-管全位置自动TIG焊接机头结构，其特征在于，所述视觉监视机构和送丝姿态调节机构中包括的圆弧形轨道板设有两条对称的圆弧，分别用于对视觉监视机构和送丝姿态调节机构在空间位置的调节，且在圆弧形轨道板背面设置有角度刻度线，用于测量视觉监视机构和送丝姿态调节机构转过的角度，并使焊枪紧固于圆弧轨道板的中央。
5.如权利要求1所述的多功能管-管全位置自动TIG焊接机头结构，其特征在于，所述连接杆的一端为圆柱形，另一端为矩形条状，所述圆柱形端插入圆弧轨道板的弧形凹槽中，并通过旋钮螺母和垫片紧固。
6.如权利要求1所述的多功能管-管全位置自动TIG焊接机头结构，其特征在于，所述视觉监视机构还包括连接板、螺栓螺母和旋钮螺母；所述连接板上设置有圆弧槽，并通过圆弧槽和螺栓螺母与相机盒连接，且通过螺栓在圆弧槽的滑动调节相机盒与焊枪之间的距离。
7.如权利要求6所述的多功能管-管全位置自动TIG焊接机头结构，其特征在于，所述螺栓螺母包括有两对，其中一对螺栓螺母紧固相机盒和连接板，另一对螺栓螺母插入圆弧槽。
8.如权利要求1所述的多功能管-管全位置自动TIG焊接机头结构，其特征在于，所述交叉轨道由连接杆、矩形导轨板和一对螺栓螺母组成，并通过连接杆与一矩形导轨板的相对旋转调节送丝嘴的角度，及通过螺栓在连接杆设置的凹槽内的移动调节X方向的距离。
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