CN109483012A - 具有中心通孔的一体式波纹管自动焊接设备及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有中心通孔的一体式波纹管自动焊接设备。机架上设有焊接操作架和用于夹持工件的焊接卡盘，主电机驱动焊接卡盘带动工件转动。焊接操作架上设有焊枪随动装置和焊枪随动装置驱动机构，焊枪随动装置的连接板固定于焊接操作架上，滑板由驱动机构驱动可在设置于连接板上的导轨上滑动，靠轮支架和焊枪连接于滑板上，靠轮转动连接于靠轮支架上，通过弹簧压靠于工件上，焊接时焊枪与工件的距离、两者之间的相对速度等参数均由控制系统控制，焊接质量高；利用交流变频电源对焊丝进行预先加热，焊接速度快，效率高。具有焊接自动化程度高，操作简单，焊接质量好，劳动强度低，效率高等优点。本发明还提供了利用上述焊接设备的焊接方法。

Description

具有中心通孔的一体式波纹管自动焊接设备及焊接方法

技术领域

本发明涉及焊接设备技术领域，特别涉及一种波纹管自动焊设备。

背景技术

波纹金属软管是现代工业管路中重要的柔性管道，适用于需要充分挠性的输送管，具备良好的柔软性、抗疲劳性、耐高压、耐高低温、耐蚀性等诸多特性，在各种输气、输液管路系统以及长度、温度、位置和角度补偿系统中，作为补偿元件、密封元件、连接元件以及减震元件，广泛应用于航空航天、石油化工、矿山电子、机械造船、医疗卫生、轻纺电子、能源建筑等各领域。

波纹金属软管主要由波纹管、网套和接头三大部分组成，如图1所示。1、它的内管是具有螺旋形或环形波形的薄壁不锈钢波纹管，由极薄壁的无缝或纵焊缝不锈钢钢管经过高精度塑性加工成形，由于波纹管轮廓的弹性特性决定了软管具有良好的柔软性和抗疲劳性，使它很容易吸收各种运动变形和循环载荷，尤其在管路系统中有补偿大位移量的能力，是金属软管的本体，起着挠性的作用。2、波纹管外层的网套是由不锈钢丝或钢带按一定的参数编织而成，是软管安装在压力管路中的主要承压件，同时对波纹管起着加强、屏蔽、护套的作用。3、软管两端的接头起着连接的作用，与客户管道的接头相配，或为法兰或为丝头，形式多样，根据应用工况不同而不同。

金属软管生产工艺一般采用先将波纹管、网管、压紧套管一体焊接完成，再与接管或接头焊接。目前针对波纹管、网管、压紧套管焊接为一体所进行的圆形环缝焊接时，一般采取人工操作。由于金属波纹管管壁较薄且具有一定的弹性，焊接人员必须很好的控制焊接时间和速度，否则极易烧穿波纹管。另外，焊接者必须对波纹管和接头施加一定的压紧力，如若不然，则因为波纹管具有弹性，焊接时容易错位，但在实际操作中焊接人员很难控制波纹管与其他金属件的压紧程度、焊接的时间以及焊接速度，在焊接时极易导致波纹管与其他金属件错位、波纹管焊穿，严重影响焊接质量，增加了返工任务，造成成本增加。因此，为了保证焊接质量，操作者必须一手压住工件，一手焊接，很不方便。此外，手工焊接也存在较高的危险性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种弧长可自动调节、焊接自动化程度高，焊接者操作容易，劳动强度低，能够准确控制焊接位置，焊接质量稳定可靠的具有中心通孔的一体式波纹管自动焊接设备。

本发明还提供了一种利用上述具有中心通孔的一体式波纹管自动焊接设备焊接波纹管的方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种具有中心通孔的一体式波纹管自动焊接设备，包括控制系统、焊接电源、机架，设置于机架上的焊接操作架、焊枪和送丝装置，其特征在于： 所述的焊接操作架上设有焊枪随动装置和焊枪随动装置驱动机构，焊枪连接于焊枪随动装置上。

机架上位于焊枪的下方设置有焊接卡盘，用于夹持工件，焊接卡盘连接于回转支撑的外圈上，回转支撑的内圈固定于机架上，回转支撑与主电机相连；机架具有中心通孔，中心通孔直径大于等于回转支撑的内径，工件可从中心通孔中穿过；主电机驱动回转支撑转动，回转支撑带动焊接卡盘转动进而带动工件转动。这样设计的目的是为了适应长管焊接，由于机架上设有中心通孔，可方便将长管穿过中心通孔。

上述的具有中心通孔的一体式波纹管自动焊接设备中，所述的焊枪随动装置包括：

连接板，固定于焊接操作架上，

导轨固定板，包括左导轨固定板和右导轨固定板，分别设置于连接板的两端，

导轨，两端固定于导轨固定板上，

第一滑块，设置于导轨上，可沿导轨滑动，

滑板，连接于第一滑块上，

靠轮支架，连接于滑板上，

弹簧，设置于导轨上，位于第一滑块与左导轨固定板之间，

靠轮，转动连接于靠轮支架上，通过弹簧压靠于工件上，

焊枪连接于滑板上；

所述的焊枪随动装置驱动机构包括：

电机，设置于右导轨固定板上，与控制系统相连，

丝杠，通过轴承座转动连接于连接板上，一端与电机相连，

第二滑块，设置于导轨上，可沿导轨滑动，

推板，连接于第二滑块上，

丝母，连接于推板上，与丝杠相啮合。

进一步地，所述的连接板上设有左限位开关和右限位开关，左限位开关和右限位开关均与控制系统相连。

进一步地，所述的滑板上设有焊接摆动器，焊接摆动器上设有弧长调节器，与焊接电源连接的焊枪安装在弧长调节器上，焊接摆动器和弧长调节器与所述的控制系统相连。这样设计的目的是可以使焊接过程中焊枪能自动实现摆动和上下调节，以适应端面凸凹不平的工件和带有较明显椭圆度的工件的焊接。

上述的具有中心通孔的一体式波纹管自动焊接设备中，所述的送丝装置上设置有焊丝加热装置，焊丝加热装置与控制系统相连。

进一步地，所述的焊丝加热装置包括加热电源和导线，送丝装置的送丝嘴通过导线与加热电源相连，工件通过另一导线与加热电源相连。

更进一步地，所述加热电源采用交流变频电源。

这样设计的目的是利用交流变频电源对焊丝进行预先加热，提高焊丝熔化速度，进而达到提高焊接速度的目的。

本发明还提供了一种利用所述具有中心通孔的一体式波纹管自动焊接设备焊接波纹管的方法，包括以下步骤：

a) 将波纹管穿过机架的中心通孔、回转支撑的内孔放入焊接卡盘上并锁紧固定；

b) 通过控制系统启动焊枪随动装置驱动机构的电机，电机驱动丝杠转动，丝母带动推板沿导轨向右运动；焊枪随动装置在弹簧力的作用下随着推板沿导轨向右运动；

c) 当焊枪随动装置上的靠轮压靠于工件上时，焊枪随动装置停止向右运动，丝母带动推板沿导轨继续向右运动；

d) 当推板到达右限位开关时，控制系统控制电机停止转动，推板停止向右运动；

e) 控制系统启动弧长调节器上的电机，自动调整焊枪与工件之间的距离；

f) 通过控制系统启动焊接程序开始焊接；

g) 工件焊完后通过控制系统启动焊枪随动装置驱动机构的电机，电机驱动丝杠转动，丝母带动推板沿导轨向左运动；推板推动焊枪随动装置沿导轨向左运动，焊枪自动回零位；

h) 当推板到达左限位开关时，控制系统控制电机停止转动，推板停止向左运动；

i) 焊接结束，拆卸工件；

j) 重复以上a～i步骤操作，进行下一个工件的加工流程。

本发明的有益效果：

1、操作方便。将工件固定在焊接卡盘上，主电机驱动焊接卡盘带动工件转动，焊枪旋转的工件进行焊接，完全解脱了操作者双手，且工件不会错位，非常方便。

2、焊接质量高。控制系统自动调整焊枪与工件之间的距离，焊接时焊枪与工件的距离、两者之间的相对速度、焊枪电流等参数均由控制系统自动控制，不会受到人为影响，从而有效克服了人工焊接所带来的焊接缺陷，提高了焊接质量；

焊接时焊枪随动装置上的靠轮压靠于工件上，焊枪也连接于焊枪随动装置上，焊枪与靠轮之间无相对运动；焊接时焊枪随动装置上的靠轮依靠弹簧力始终压靠于工件上，这样无论工件的曲率如何变化都能使得靠轮紧压着工件，通过靠轮实现焊枪相对工件的随动，使焊枪与工件之间的距离保持恒定，能够精确控制焊缝位置，有利于焊接过程的稳定，提高焊接质量。

3、操作简便。焊接操作架上设有焊接摆动器和弧长调节器，与焊机连接的焊枪安装在弧长调节器上，焊接摆动器和弧长调节器与控制系统相连，可以使焊接过程中焊枪能自动实现摆动和上下调节，适应端面凸凹不平的工件和带有较明显椭圆度的工件的焊接，并且不需要人为调节或干预，实现了闭环控制，操作者劳动强度低，焊接质量也容易保证。

4、生产效率高。利用交流变频电源对焊丝进行预先加热，提高焊丝熔化速度，焊接速度快，效率高。

综上所述，本发明具有焊接自动化程度高，操作简单，焊接质量稳定可靠，劳动强度低，效率高等优点。

附图说明

图1是波纹金属软管本体的示意图。

图2是本发明的轴测示意图（去掉防护罩、控制箱、焊接电源、加热电源后）。

图3是本发明的主视示意图。

图4是本发明中焊枪在初始位置时的示意图。

图5是本发明中靠轮由初始位置靠近工件时的示意图。

图6是本发明焊接工件时的位置示意图。

图中：01波纹管，02网套，03压紧套管，

1机架，2焊接操作架，3送丝装置，301送丝嘴，

4焊枪随动装置，401连接板，402左导轨固定板，403右导轨固定板，404导轨，405第一滑块，406滑板，407靠轮支架，408弹簧，409靠轮，

5焊枪随动装置驱动机构，501电机，502丝杠，503轴承座，504第二滑块，505推板，506丝母，507左限位开关，508右限位开关，

6焊接摆动器，7弧长调节器，8焊枪，9工件，10焊接卡盘，11 主电机，12中心通孔。

具体实施方式

为能清楚说明本发明的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合附图，对本发明做进一步的说明。

本发明所述的前、后、左、右方向是依据附图所示前、后、左、右方向进行的描述。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例有关的部分。

参见图2至图6，一种具有中心通孔的一体式波纹管自动焊接设备，包括控制系统、焊接电源、机架1，机架1上设置有焊接操作架2和送丝装置3；

焊接操作架2上设有焊枪随动装置4和焊枪随动装置驱动机构5，焊枪8连接于焊枪随动装置4上。

机架1上位于焊枪8的下方设置有焊接卡盘10，用于夹持工件9，焊接卡盘10连接于回转支撑的外圈上，回转支撑的内圈固定于机架1上，回转支撑与主电机11相连，具体的连接方式为，回转支撑的外圈的外圆周上设有齿条，主电机11的输出轴上设有与其相啮合的齿轮，主电机11驱动回转支撑的外圈转动；机架1具有中心通孔12，中心通孔12直径大于等于回转支撑的内径，工件9可从中心通孔12中穿过；主电机11驱动回转支撑转动，回转支撑带动焊接卡盘10转动进而带动工件9转动。

本实施例的焊枪随动装置4包括：连接板401、导轨固定板、导轨404、第一滑块405、滑板406、靠轮支架407、弹簧408和靠轮409，连接板401固定于焊接操作架1上，导轨固定板包括左导轨固定板402和右导轨固定板403，分别设置于连接板401的两端，导轨404两端分别固定于左导轨固定板402和右导轨固定板403上，第一滑块405设置于导轨404上，可沿导轨404滑动，滑板406连接于第一滑块405上，靠轮支架407连接于滑板406上，弹簧408设置于导轨404上，位于第一滑块405与左导轨固定板402之间，靠轮408转动连接于靠轮支架407上，通过弹簧408压靠于工件9上。滑板406上设有焊接摆动器6，焊接摆动器6上设有弧长调节器7，与焊接电源连接的焊枪8安装在弧长调节器7上，焊接摆动器6和弧长调节器7与控制系统相连。焊接摆动器6和弧长调节器7为现有技术，如本申请人获得的201620718407.2号实用新型专利，201510766862.X号发明专利，不再赘述。

本实施例的焊枪随动装置驱动机构5包括：电机501、丝杠502、第二滑块504、推板505、丝母506，电机501设置于右导轨固定板403上，与控制系统相连，连接板401上还设有轴承座503，丝杠506的两端转动连接于轴承座503上，丝杠502的一端与电机501的输出轴相连，第二滑块504设置于导轨404上，可沿导轨404滑动，推板505连接于第二滑块504上，与丝杠502相啮合的丝母506连接于推板505上。

连接板401上设有左限位开关507和右限位开关508，左限位开关507和右限位开关508均与控制系统相连。

送丝装置3上设置有焊丝加热装置，焊丝加热装置与控制系统相连。

焊丝加热装置包括加热电源和导线，送丝装置3的送丝嘴301通过导线与加热电源相连，工件9通过另一导线与加热电源相连。

本实施例中加热电源采用交流变频电源。

参见图4至图6，利用本实施例的具有中心通孔的一体式波纹管自动焊接设备焊接波纹管的方法，包括以下步骤：

a) 将工件9穿过机架1的中心通孔12、回转支撑的内孔放入焊接卡盘10上并锁紧固定；

b) 通过控制系统启动焊枪随动装置驱动机构5的电机501，电机501驱动丝杠502转动，丝母505带动推板505沿导轨404向右运动；焊枪随动装置4在弹簧力的作用下随着推板505沿导轨404向右运动；

c) 当焊枪随动装置4上的靠轮409压靠于工件9上时，焊枪随动装置4停止向右运动，丝母506带动推板505沿导轨404继续向右运动；

d) 当推板505到达右限位开关508时，控制系统控制电机501停止转动，推板505停止向右运动；

e) 控制系统启动弧长调节器7上的电机，自动调整焊枪8与工件9之间的距离；

f) 通过控制系统启动焊接程序开始焊接；

g) 工件9焊完后通过控制系统启动焊枪随动装置驱动机构5的电机501，电机501驱动丝杠502转动，丝母506带动推板505沿导轨404向左运动；推板505推动焊枪随动装置4沿导轨404向左运动，焊枪8自动回零位；

h) 当推板505到达左限位开关507时，控制系统控制电机501停止转动，推板505停止向左运动；

i) 焊接结束，拆卸工件；

j) 重复以上a～i步骤操作，进行下一个工件的加工流程。

在对本发明的描述中，需要说明的是，术语 “ 左”、“ 右”、“ 前”、“ 后”、“ 上”、“下”、“ 内”、“ 外”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，上述术语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。

除非另有明确的规定和限定，术语“ 安装”、“ 相连”、“ 连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

以上所列举的实施方式仅供理解本发明之用，并非是对本发明所描述的技术方案的限制，有关领域的普通技术人员，在权利要求所述技术方案的基础上，还可以作出多种变化或变形，所有等同的变化或变形都应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有中心通孔的一体式波纹管自动焊接设备，包括控制系统、焊接电源、机架，设置于机架上的焊接操作架、焊枪和送丝装置，其特征在于：所述的焊接操作架上设有焊枪随动装置和焊枪随动装置驱动机构，焊枪连接于焊枪随动装置上。

2.根据权利要求1所述的具有中心通孔的一体式波纹管自动焊接设备，其特征在于：所述的焊枪随动装置包括：

连接板，固定于焊接操作架上，

导轨固定板，包括左导轨固定板和右导轨固定板，分别设置于连接板的两端，

导轨，两端固定于导轨固定板上，

第一滑块，设置于导轨上，可沿导轨滑动，

滑板，连接于第一滑块上，

靠轮支架，连接于滑板上，

弹簧，设置于导轨上，位于第一滑块与左导轨固定板之间，

靠轮，转动连接于靠轮支架上，通过弹簧压靠于工件上，

焊枪连接于滑板上；

所述的焊枪随动装置驱动机构包括：

电机，设置于右导轨固定板上，与控制系统相连，

丝杠，通过轴承座转动连接于连接板上，一端与电机相连，

第二滑块，设置于导轨上，可沿导轨滑动，

推板，连接于第二滑块上，

丝母，连接于推板上，与丝杠相啮合。

3.根据权利要求2所述的具有中心通孔的一体式波纹管自动焊接设备，其特征在于：所述的连接板上设有左限位开关和右限位开关，左限位开关和右限位开关均与控制系统相连。

4.根据权利要求2所述的具有中心通孔的一体式波纹管自动焊接设备，其特征在于：所述的滑板上设有焊接摆动器，焊接摆动器上设有弧长调节器，与焊接电源连接的焊枪安装在弧长调节器上，焊接摆动器和弧长调节器与所述的控制系统相连。

5.根据权利要求1所述的具有中心通孔的一体式波纹管自动焊接设备，其特征在于：所述的送丝装置上设置有焊丝加热装置，焊丝加热装置与控制系统相连。

6.根据权利要求5所述的具有中心通孔的一体式波纹管自动焊接设备，其特征在于：所述的焊丝加热装置包括加热电源和导线，送丝装置的送丝嘴通过导线与加热电源相连，工件通过另一导线与加热电源相连。

7.根据权利要求6所述的具有中心通孔的一体式波纹管自动焊接设备，其特征在于：所述加热电源采用交流变频电源。

8.一种利用权利要求1～7任意一项权利要求所述具有中心通孔的一体式波纹管自动焊接设备焊接波纹管的方法，其特征在于：包括以下步骤：

a) 将波纹管穿过机架的中心通孔、回转支撑的内孔放入焊接卡盘上并锁紧固定；

b) 通过控制系统启动焊枪随动装置驱动机构的电机，电机驱动丝杠转动，丝母带动推板沿导轨向右运动；焊枪随动装置在弹簧力的作用下随着推板沿导轨向右运动；

c) 当焊枪随动装置上的靠轮压靠于工件上时，焊枪随动装置停止向右运动，丝母带动推板沿导轨继续向右运动；

d) 当推板到达右限位开关时，控制系统控制电机停止转动，推板停止向右运动；

e) 控制系统启动弧长调节器上的电机，自动调整焊枪与工件之间的距离；

f) 通过控制系统启动焊接程序开始焊接；

g) 工件焊完后通过控制系统启动焊枪随动装置驱动机构的电机，电机驱动丝杠转动，丝母带动推板沿导轨向左运动；推板推动焊枪随动装置沿导轨向左运动，焊枪自动回零位；

h) 当推板到达左限位开关时，控制系统控制电机停止转动，推板停止向左运动；

i) 焊接结束，拆卸工件；

j) 重复以上a～i步骤操作，进行下一个工件的加工流程。