CN110405321A - 管板自动焊接机头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了应用于金属焊接领域的管板自动焊接机头，其结构包括动力驱动部分、弧长控制装置、焊接机具部分、一体式送丝机和送丝软管，动力驱动部分包括动力驱动装置和水电气转轴用于实现与外部设备的连通操作，且动力驱动装置设置有用于安装焊接机具部分和一体式送丝机的转盘，弧长控制装置设置有焊炬驱动拉杆结构用于实现对焊接弧长的控制操作，焊接机具部分用于实现管板焊接操作并设置有焊炬接头、钨极夹、送丝嘴以及水电气通道，该一体式送丝机用于将焊丝自动传送至送丝软管并到达送丝嘴。该装置通过结构部件的实现了焊接过程的各功能有序配合，提升了操作的结构有序性，保证了焊接自动化配合效果以及应用环境灵活性，为焊接质量提供了保障。
Description
技术领域
本发明涉及金属焊接领域应用的管板自动焊接机头。
背景技术
焊炬又称焊枪，是利用氧气和中低压乙炔作为热源，焊接或预热黑色金属或有色金属工件的工具，是气焊操作的主要工具。焊炬可将可燃气体和氧气按一定比例均匀地混合，以一定的速度从焊嘴喷出，形成一定能率、一定成分、适合焊接要求和稳定燃烧的火焰。该焊炬和焊丝的配合焊接方式被广泛应用，而对应的结构相对位置以及结构调节灵活度对焊接操作的灵活实施以及焊接品质产生了重大影响。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种有效提高焊接质量的管板自动焊接机头。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
管板自动焊接机头，包括动力驱动部分、弧长控制装置、焊接机具部分、一体式送丝机和送丝软管，所述动力驱动部分包括动力驱动装置和水电气转轴用于实现与外部设备的连通操作，所述弧长控制装置设置有焊炬驱动拉杆结构用于实现对焊接弧长的控制操作，所述焊接机具部分用于实现管板焊接操作并设置有焊炬接头、钨极夹、送丝嘴以及水电气通道，所述一体式送丝机配置有丝盘用于将焊丝自动传送至送丝软管，所述送丝软管的两端分别进行焊接机具部分和一体式送丝机的连接并内置有焊丝通道，所述动力驱动装置的驱动轴连接有用于安装焊接机具部分和一体式送丝机的转盘，所述转盘可随驱动轴部的转动进行旋转。
该焊接机头通过水电气转轴实现与外部设置的连接操作，并通过动力驱动装置实现对对安装有焊接机具部分和一体式送丝机的转盘同步驱动，从而保证焊接操作和送丝操作的同步旋转，避免了焊丝在焊接过程的缠绕，保证了装置的应用整洁度，易于实现焊接过程中的结构有效控制，且可实现焊丝的自动传输以及焊接弧长控制，提高了焊接操作的自动化程度，为操作质量提供了保障。
进一步的是，还包括定位结构，所述定位结构为与转盘同轴平行设置的定位板，所述定位板沿转盘的周向平行设置有若干支脚，所述支脚沿平行于转盘的轴线并朝向焊接机具部分方向进行设置，所述支脚的的一端连接于定位板，另一端连接有用于固定焊接管口的限位板件，所述限位板件为螺钉连接于支脚端部的三角板。
进一步的是，动力驱动部分还包括水气电缆总成，所述动力驱动装置为直流伺服电机，所述转盘同轴连接于直流伺服电机的驱动轴的端部，所述水气电缆总成包括用于与焊接电源相连的动力电缆线、与外部水冷系统相连的水管和与外部供气设备相连通的气管结构，所述水电气分配转轴连接于水气电缆总成用于实现水、电、气的输入以及分配操作。
进一步的是，所述驱动轴通过减速器和齿轮结构实现对转盘的驱动操作，所述驱动轴设置有安全离合器。
进一步的是，所述水电气分配转轴上套设有转轴轴套，所述水气电缆总成外面套有耐压硬性软电缆套管。
进一步的是，所述动力驱动部分还包括外部结构，所述外部结构包括罩壳、吊杆和手柄，所述罩壳包围形成内部容纳腔室，所述吊杆的一端进行悬挂连接端，另一端通过双头螺栓连接于罩壳，所述双头螺栓穿设通过吊杆的端部并实现一端与罩壳的螺纹穿设连接，另一端螺纹连接有调节把手，所述手柄设置有若干控制按钮。
进一步的是，所述弧长控制装置包括步进电机、丝杆和螺母，所述丝杆同轴连接于步进电机的驱动轴的一端，所述螺母套设并螺纹连接于丝杆并可沿丝杆轴线方向实现往复运动，所述焊炬驱动拉杆沿丝杆平行方向实现一端与螺母的连接，另一端穿设通过转盘以实现对焊炬接头的驱动操作。
进一步的是，所述丝杆的另一端部设置有手动调节把手。
进一步的是，所述焊接机具部分包括半圆杯形体、焊枪支座、定位旋钮和焊枪体，所述半圆杯形体的一端连接于转盘并在其内表面沿平行于轴线方向设置有直线导轨，所述直线导轨上卡设有对应的卡设滑动块沿直线导轨进行往复运动，所述卡设滑动块的一端通过连接件连接于焊炬驱动拉杆的端部，另一端垂直设置有连接板件，所述焊枪体包括水电气通道，所述水电气通道的一端通过保护气管、进水管以及回水进电软管并实现与水电气分配转轴的连通，所述水电气通道的端部通过螺纹连接轴实现与连接板件的穿设连接，所述定位旋钮套设连接于螺纹连接轴的另一端，所述焊炬接头、钨极夹和送丝嘴连接于水电气通道的另一端，所述送丝嘴通过与焊枪体绝缘的送丝支架实现与水电气通道的可调连接，所述直线导轨、焊炬驱动拉杆和螺纹连接轴为轴线平行设置，所述焊枪支座连接于半圆杯形体的另一端并设置有外套于焊枪体的枪套结构。
进一步的是，所述一体式送丝机包括送丝驱动电机、送丝齿轮和内置有丝盘的丝盘盒，所述丝盘缠绕有焊丝，所述驱动电机和送丝齿轮相配合驱动实现焊丝进入送丝软管。
本发明的有益效果是：
1、该装置通过结构部件的实现了焊接过程的各功能有序配合，提升了操作的结构有序性，保证了焊接自动化配合效果以及应用环境灵活性，为焊接质量提供了保障；
2、该支脚和限位板件的设置方法，提升了焊接操作中对管件材料的适配范围，保证了装置应用效果，保障了焊接应用灵活性；
3、减速器以及安全离合器的配合方式，提升了驱动操作的稳定性，降低了装置的磨损率，为装置使用寿命提供了保障；
4、吊杆的设置，提高了焊接机头的位置稳定性，为焊接质量提供了保障，且螺纹可拆卸连接方式，保证了应用过程中的更换连接效果，为工作质量提供了保障；
5、弧长控制装置的手动和自动相结构调节方式，易于实现弧长的精度调控，保证焊接质量，且扩大了适用范围；
6、焊接机具部分的结构设置，一方面保证了焊接过程中各部件的配合关系，另一方面提升了装置的可调节效果，以及部件的更换以及应用效率，为焊接操作的稳步进行提供了保障。
附图说明
图1为本发明管板自动焊接机头的整体结构示意图；
图2为图1沿A-A方向的结构剖视图；
图3为图2中A区域的结构放大图；
图4为本发明管板自动焊接机头的罩壳、定位板和水电分配转轴的连接结构示意图；
图5为图4中B区域的结构放大示意图；
图6为本发明管板自动焊接机头的弧长控制装置和焊接机具部分的连接结构示意图；
图7为图6中C区域的结构放大示意图；
图中标记为：手柄1，控制按钮11，罩壳2，水电气分配转轴21，保护气接口211，回水进电接口212，进水接口213，定位板22，吊杆3，调节把手31，悬挂连接端32，转盘4，步进电机5，丝杆51，手动调节把手511，螺母52，焊炬驱动拉杆53，端面定位器54，半圆杯形体6，直线导轨61，卡设滑动块62，连接件63，连接板件64，水电气通道7，保护气管71，进水管72，回水进电软管73，螺纹连接轴74，定位旋钮741，焊枪支座8，枪套结构81，支套82。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
该焊接机头如图1所示包括五大部分：动力驱动部分、弧长控制装置、焊接机具部分、一体式送丝机和送丝软管。该动力驱动部分用于实现内部结构与外部设备的连通操作，其结构包括外部结构、内部结构和水气电缆总成。所述外部结构包括罩壳2、吊杆3以及手柄1，如图2所示，该罩壳2可分为前罩壳和后罩壳并分别包围形成对应的容纳腔室，以实现内部结构的分区放置，易于保证内部结构的分配有序性，从而避免外部环境对内部结构的影响提升结构使用寿命。该内部结构包括水电气分配转轴21和动力驱动装置，水气电缆总成包括用于与焊接电源相连的动力电缆线、与外部水冷装置相连的水管以及与外部气体装置相连通的气管结构。该水气电缆总成可设置为一组五米长的结构并外套有耐压硬性软电缆套管，以保证结构使用效果，其长度设置可根据实际需求进行裁剪连接。如图4所示，水电气分配转轴21连接于水气电缆总成的一端并与另一端设置保护气接口211、回水进电接口212和进水接口213，从而焊接过程中的实现水、电、气的输入以及分配操作，且其上也可进行转轴轴套的套设操作。动力驱动装置可为maxson直流伺服电机，则其输出轴端部垂直同轴连接有转盘4，则此时直流伺服电机和转盘4之间可设置有减速器和齿轮等对其转速进行调节。该转盘4用于焊接机具部分的安装，从而实现直流伺服电机对安装于焊接机具部分的焊炬进行旋转操作，该装置并可按全位置焊接工艺分区间设定工艺参数。则焊接电源根据焊炬焊接时的不同位置设定电机各参数以控制各区间的焊接速度。
此外，动力驱动部分设置有定位结构，如图2所示，该定位结构为与转盘4同轴平行设置的定位板22。该定位板22沿转盘4的周向平行设置有若干支脚。该支脚设置为三个杆状支脚，则支脚垂直设置于定位板22远离直流伺服电机的端面即靠近转盘4的端面，该三个杆状支脚将转盘4进行包围操作。支脚的另一端部通过铜螺钉连接安装有限位板件的定位板，该限位板件为沿平行于支脚轴线的三角板。则工作人员可将定位板的连接铜螺钉进行拧松操作，则三角板便可作360°旋转，便于用户对焊工件不同边缘的管口定位操作。为保证控制效果，该直流伺服电机的输出轴上安装有安全离合器，则当转盘4和三个支脚之间有异物卡住时，离合器便会打滑，对齿轮和轴上的传动销起到保护作用。
上述弧长控制装置如图6所示包括步进电机5、丝杆51和螺母52，所述丝杆51同轴连接于步进电机5的驱动轴的一端，则螺母52螺纹套设于丝杆51上。图中螺母52为长方形板状结构，则其一端螺纹套设于丝杆51，而另一端沿平行于丝杆51的轴线方向设置有焊炬驱动结构。该焊炬驱动结构可设置为穿设于固定连接外部结构的固定板件的杆状结构即焊炬驱动拉杆53，则焊炬驱动拉杆53穿设通过转盘4并可沿轴线实现往复运动。当步进电机5进行工作时，则丝杆51随驱动轴进行转动，螺母52在横向限位作用下实现轴向运动，进而带动焊接驱动机构上的焊炬实现沿轴向的移动。则整个焊接过程中可通过电弧电压的反馈由焊接电源控制步进电机5的运转，从而使弧长稳定在一定高度上。该自动调节功能通过采集电弧电压信号反馈原理自动校正电弧电压，以保持钨极与焊面的稳定间距，自动调节弧长。通过采集电弧电压信号反馈原理自动校正电弧电压，以保持钨极与焊面的稳定间距，自动调节弧长。除上述设置方法，该丝杆51的另一端部安装有手动调节把手511。在使用过程中，工作人员可关闭自动弧长控制功能，然后通过手动调节把手511对丝杆51进行旋转操作，进而实现弧长的手动调节，提高装置的适用范围。
该装置的焊接机具部分如图2和图3所示，包括半圆杯形体6、焊枪支座8、定位旋钮741和焊枪体。该半圆杯形体6一端同轴连接于转盘4，并在半圆杯形体6的内表面设置有如图7所示的直线导轨61。该直线导轨61可设置为燕尾形结构并进行与之相匹配的燕尾形滑块的内置操作。该燕尾形滑块连接于上述焊炬驱动结构的端部，以实现燕尾形滑块在弧长控制装置的驱动作用下实现沿直线导轨61的滑动操作。如图7所示，该实施例中直线导轨61设置为矩形结构并在远离半圆杯形体6的端部两侧设置有卡接槽。该端部进行卡设滑动块62的卡接，此时卡设滑动块62可沿卡接槽即直线导轨61进行直线滑动。该焊炬驱动拉杆53的端部设置有端面定位器54，端面定位器54为位于转盘4一侧的圆柱形筒状结构并在两端设置有圆环形定位件。卡设滑动块62的一端通过连接件63沿垂直方向卡接于对应侧边的圆环形定位件的周边。而卡设滑动块62的另一端垂直设置有连接板件64。则焊枪体的水电气通道7的一端通过螺纹连接轴74实现与连接板件64的穿设连接，并将定位旋钮741套设连接于穿设通过连接板件64的螺纹连接轴74的端部。该直线导轨61、焊炬驱动拉杆53和螺纹连接轴74为轴线平行设置，以保证驱动效果，为质量调节提供了质量保障，此外，水电气通道7靠近螺纹连接轴74的端部设置有保护气管71、进水管72以及回水进电软管73以实现与水电气分配转轴21的连通。该焊炬接头、钨极夹和送丝嘴连接于水电气通道7的另一端，且上述送丝嘴通过与焊枪体绝缘的送丝支架实现与水电气通道7的可调连接，以保证应用效果。上述焊枪支座8连接于半圆杯形体6的另一端并设置有外套于焊枪体的枪套结构81，以保证结构稳定性，同时如图2所示，位于枪套结构81内的水电气通道7通过若干支套82实现连接定位，以保证内部结构的稳定性。同时，上述枪套结构8在其端部设置有对应的孔位结构，以保证焊接结构的连接操作的稳步进行。上述焊枪体上并进行对应的分流器和陶瓷喷嘴，该分流器可根据直流电流通过电阻时在电阻两端产生电压的原理制成。其分流器上设有均匀分布的小孔，焊枪喷出的保护气经分流器后，呈层流状均匀喷出，以改善保护效果。
此外，该焊接机头的一体式送丝机与焊接机具部分同时安装于同一转盘4上进行回转，因此不存在焊丝缠绕的问题，保证了焊接操作的结构有序性。上述丝盘盒进行缠绕有焊丝的丝盘放置，进而通过送丝驱动电机和送丝齿相配合驱动实现焊丝通过送丝软管。该送丝软管的两端分别进行焊接机具部分和一体式送丝机的连接，且内置有焊丝通道，此时焊丝可在送丝驱动电机的作用下沿送丝通道达到送丝嘴处，并通过位置的调整到达对应的焊接位置实现焊接操作。由于上述水电气通道7的连接效果，则焊炬接头可随水电气通道7一起通过拨杆进行旋转操作。在准备焊接时，将焊炬安装于对位置，并将焊炬的角度拨到最大，保证焊炬顺利通过孔位。在焊接进行时，需将焊炬拨到最小角度，并保证钨极前端高于管外径，从而进行加丝焊接。焊接结束时，将其角度拨回最大，并将焊炬拔出。上述手柄1的控制按钮11可进行夹紧键、松开键、开始键、衰减键、顺转键和反转键的设置。则在工作过程中，工作人员可利用衰减键是衰减电弧直至停止焊接，也可通过顺转键使其转盘4按顺时针方向旋转，或利用反转键使转盘4按逆时针方向旋转。该机头可与EWA406全位置程控焊接电源组成完整的管/板自动焊接系统,从而实现全位置TIG管/板精度焊接，以达到理想的焊接效果。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.管板自动焊接机头，其特征在于，所述焊接机头包括动力驱动部分、弧长控制装置、焊接机具部分、一体式送丝机和送丝软管，所述动力驱动部分包括动力驱动装置和水电气转轴用于实现与外部设备的连通操作，该动力驱动装置的驱动轴连接有用于安装焊接机具部分和一体式送丝机的转盘(4)，所述转盘(4)可随驱动轴进行同步旋转，所述弧长控制装置设置有焊炬驱动拉杆(53)用于实现对焊接弧长的控制操作，所述焊接机具部分用于实现焊接操作并设置有焊炬接头、钨极夹、送丝嘴以及水电气通道(7)，所述一体式送丝机配置有丝盘用于将焊丝自动传送至送丝软管，所述送丝软管的两端分别进行焊接机具部分和一体式送丝机的连接并内置有焊丝通道。
2.根据权利要求1所述的管板自动焊接机头，其特征在于，还包括定位结构，所述定位结构为与转盘(4)同轴平行设置的定位板(22)，所述定位板(22)沿转盘(4)的周向平行设置有若干支脚，所述支脚沿平行于转盘(4)的轴线并朝向焊接机具部分方向进行设置，所述支脚的的一端连接于定位板(22)，另一端连接有用于固定焊接管口的限位板件，所述限位板件为螺钉连接于支脚端部的三角板。
3.根据权利要求1所述的管板自动焊接机头，其特征在于，动力驱动部分还包括水气电缆总成，所述动力驱动装置为直流伺服电机，所述转盘(4)同轴连接于直流伺服电机的驱动轴的端部，所述水气电缆总成包括用于与焊接电源相连的动力电缆线、与外部水冷系统相连的水管和与外部供气设备相连通的气管结构，所述水电气分配转轴(21)连接于水气电缆总成用于实现水、电、气的输入以及分配操作。
4.根据权利要求3所述的管板自动焊接机头，其特征在于，所述驱动轴通过减速器和齿轮结构实现对转盘(4)的驱动操作，所述驱动轴设置有安全离合器。
5.根据权利要求3所述的管板自动焊接机头，其特征在于，所述水电气分配转轴(21)上套设有转轴轴套，所述水气电缆总成外面套有耐压硬性软电缆套管。
6.根据权利要求3所述的管板自动焊接机头，其特征在于，所述动力驱动部分还包括外部结构，所述外部结构包括罩壳(2)、吊杆(3)和手柄(1)，所述罩壳(2)包围形成内部容纳腔室，所述吊杆(3)的一端为悬挂连接端(32)，另一端通过双头螺栓连接于罩壳(2)，所述双头螺栓穿设通过吊杆(3)的端部并实现一端与罩壳(2)的螺纹穿设连接，另一端螺纹连接有调节把手(31)，所述手柄(1)设置有若干控制按钮(11)。
7.根据权利要求1所述的管板自动焊接机头，其特征在于，所述弧长控制装置包括步进电机(5)、丝杆(51)和螺母(52)，所述丝杆(51)同轴连接于步进电机(5)的驱动轴的一端，所述螺母(52)套设并螺纹连接于丝杆(51)并可沿丝杆(51)轴线方向实现往复运动，所述焊炬驱动拉杆(53)沿丝杆(51)平行方向实现一端与螺母(52)连接，另一端穿设通过转盘(4)以实现对焊炬接头的驱动操作。
8.根据权利要求7所述的管板自动焊接机头，其特征在于，所述丝杆(51)的另一端部设置有手动调节把手(511)。
9.根据权利要求1所述的管板自动焊接机头，其特征在于，所述焊接机具部分包括半圆杯形体(6)、焊枪支座(8)、定位旋钮(741)和焊枪体，所述半圆杯形体(6)的一端连接于转盘(4)并在其内表面沿平行于轴线方向设置有直线导轨(61)，所述直线导轨(61)卡设有对应的卡设滑动块(62)，所述卡设滑动块(62)的一端通过连接件(63)连接于焊炬驱动拉杆(53)的端部，另一端垂直设置有连接板件(64)，所述焊枪体包括水电气通道(7)，所述水电气通道(7)的一端设置有保护气管(71)、进水管(72)以及回水进电软管(73)并实现与水电气分配转轴(21)的连通，所述水电气通道(7)通过螺纹连接轴(74)实现与连接板件(64)的穿设连接，所述定位旋钮(741)套设连接于螺纹连接轴(74)的另一端，所述焊炬接头、钨极夹和送丝嘴连接于水电气通道(7)的另一端，所述送丝嘴通过与焊枪体绝缘的送丝支架实现与水电气通道(7)的可调连接，所述直线导轨(61)、焊炬驱动拉杆(53)和螺纹连接轴(74)为轴线平行设置，所述焊枪支座(8)连接于半圆杯形体(6)的另一端并设置有外套于焊枪体的枪套结构(81)。
10.根据权利要求1所述的管板自动焊接机头，其特征在于，所述一体式送丝机包括送丝驱动电机、送丝齿轮和内置有丝盘的丝盘盒，所述丝盘缠绕有焊丝，所述驱动电机和送丝齿轮相配合驱动实现焊丝进入送丝软管。
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