CN110773843B - 一种组合件自动焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种组合件自动焊接装置，包括：主旋转工作台、自动填丝和焊丝微调机构、弧长跟踪器以及焊接平台；所述主旋转工作台上安装有变位机，所述变位机上安装有卡盘，所述卡盘用于将所述组合件加持固定；所述组合件包括第一端盖和第二端盖；所述第一端盖吊装在卡盘上，所述第二端盖吊装在第一端盖上面，再通过一盖板将第二端盖压住，形成焊接内腔；在盖板上还装有一空心螺栓；本发明利用盖板使焊接内腔密封，再通过空心螺栓上设置进气孔和出气孔，使焊接内腔充满保护气，从而解决了空腔内部保护不均，难以施加保护气的问题；利用空心螺栓将两端盖进行连接，起到了将两个端盖固定的作用，有利于降低焊工的工作强度。

Description

一种组合件自动焊接装置

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种组合件自动焊接装置。

背景技术

目前在焊接领域，常规的两管对接焊的工艺较为成熟，焊接成型较好。对于一般要求不高的管件，可以只采取对管件外部施加保护气，管件内壁无保护气体的焊接方式进行焊接就能满足保护要求；但是，对于一些要求较高的管件，比如对焊缝保护要求严格，且母材易氧化的情况，还采用对管件外部施加保护气，管件内壁无保护气体的焊接方式就难以满足保护的要求。

为了满足较高的管件保护要求，需要在管件的内腔也添加一路保护气，使得该保护气能够随焊接位置移动而移动。但是，由于对管件内腔的保护气控制较难，成本较高，现有技术中还没有提出一种能够高效解决对于焊缝保护要求高的管件对接焊的内壁保护的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种组合件自动焊接装置。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：一种组合件自动焊接装置，包括：

主旋转工作台、自动填丝和焊丝微调机构、弧长跟踪器以及焊接平台；

其中，所述主旋转工作台上安装有变位机，所述变位机上安装有卡盘，所述卡盘用于将所述组合件加持固定；

所述组合件包括：第一端盖和第二端盖；

所述第一端盖吊装在所述卡盘上，并通过所述卡盘进行夹紧；所述第二端盖吊装在所述第一端盖上面，然后再通过一盖板将所述第二端盖压住，形成焊接内腔；

在所述盖板上还安装有一空心螺栓，所述空心螺栓将所述第一端盖、所述第二端盖和所述盖板三者紧固；通过所述空心螺栓能够使所述焊接内腔充满保护气；

所述焊接平台用于对所述组合件的待焊部位进行焊接；

所述自动填丝和焊丝微调机构用于调节焊丝与待焊部位的相对位置，并能在焊接过程中自动向待焊部位进行填丝；

所述弧长跟踪器用于确定所述焊接平台上的焊枪与待焊部位的距离。

可选的，所述空心螺栓的端部开设有一进气孔，所述进气孔上可拆卸设有一快速插头，当所述快速插头从所述进气孔拆卸下来后，所述进气孔用于接通外来的保护气；

在所述空心螺栓的螺杆上开设有多个出气孔，所述出气孔能够将所述保护气送入所述焊接内腔。

可选的，所述多个出气孔围绕所述螺杆的圆周面均匀对称设置。

可选的，所述卡盘的中心为芯轴，所述卡盘的圆周边上均匀分布设置有至少三个固定爪，所述固定爪用于将所述第一端盖夹紧固定。

可选的，所述芯轴的外径小于所述第一端盖的内径，且大于所述第二端盖的内径；

所述第一端盖套在所述芯轴上，所述第二端盖的待焊段放入所述第一端盖后，所述第一端盖与所述第二端盖形成一个3mm-5mm的填充焊缝。

可选的，所述焊接平台包括导轨，在所述导轨上设置有第一滑块，所述第一滑块能够沿所述导轨纵向移动；

在所述第一滑块上且与所述导轨相垂直方向设有第一固定板；

所述焊接平台还包括：焊接装置、电动丝杆和第二固定板；所述焊接装置固定在所述电动丝杆的推杆的一端，所述电动丝杆固定在所述第二固定板上，所述焊接装置能够在所述电动丝杆的作用下沿横向移动；

所述第二固定板通过第二滑块与所述第一固定板连接，所述第二固定板能够在所述第二滑块的带动下沿垂向移动；

所述焊接装置包括：焊枪；所述焊枪能够在所述第一滑块、所述第二滑块以及所述电动丝杆的作用下进行多自由度位置调节，以到达待焊部位进行焊接。

可选的，所述装置至少提供三路保护气，分别为：所述焊枪喷射出的第一路保护气，通过所述进气孔向所述焊接内腔填充的第二路保护气，以及，位于所述焊枪后端的第三路保护气。

可选的，所述第三路保护气是由设置在所述焊枪后端的喷气模块喷射出的，所述喷气模块的喷气口为直槽口。

可选的，所述装置还包括：熔池视觉监控模块；

所述熔池视觉监控模块为工业相机，所述工业相机设置在所述喷气模块的后端，所述工业相机的摄像头朝向焊接部位，用于监测熔池。

可选的，所述自动填丝和焊丝微调机构包括：送丝管和角度微调模块；

所述送丝管用于在焊接过程中自动向待焊部位进行填丝；

所述角度微调模块用于调节所述焊接装置与待焊部位的相对位置。

本发明采用以上技术方案，所述组合件自动焊接装置，包括：主旋转工作台、自动填丝和焊丝微调机构、弧长跟踪器以及焊接平台；所述主旋转工作台上安装有变位机，所述变位机上安装有卡盘，所述卡盘用于将所述组合件加持固定；所述组合件包括第一端盖和第二端盖；所述第一端盖吊装在卡盘上，所述第二端盖吊装在第一端盖上面，再通过一盖板将第二端盖压住，形成焊接内腔；在盖板上还装有一空心螺栓；本发明利用盖板使焊接内腔密封，再通过在空心螺栓上设置进气孔和出气孔，能够使焊接内腔充满保护气，从而解决了空腔内部保护不均，难以施加保护气的问题；该装置利用空心螺栓将两端盖进行连接，起到了将两个端盖固定的作用，有利于降低焊工的工作强度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种组合件自动焊接装置的整体结构示意图；

图2(a)-图2(d)为本发明组合件自动焊接装置之变位机的四种安装工作状态示意图；

图3是本发明组合件自动焊接装置之组合件夹持后的纵向剖视图；

图4是本发明组合件自动焊接装置之焊接平台的整体结构示意图；

图5是本发明组合件自动焊接装置之焊接平台的局部结构示意图。

图中：1、主旋转工作台；2、自动填丝和焊丝微调机构；3、弧长跟踪器；4、焊接平台；5、变位机；6、卡盘；7、第一端盖；8、第二端盖；9、盖板；11、空心螺栓；12、进气孔；13、快速插头；14、出气孔；15、芯轴；16、固定爪；17、导轨；18、第一滑块；19、第一固定板；20、电动丝杆；21、第二固定板；22、第二滑块；23、焊枪；24、喷气模块；25、熔池视觉监控模块；26、送丝管；27、角度微调模块。

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，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

图1是本发明一种组合件自动焊接装置的整体结构示意图。

如图1所示，本实施例所述的一种组合件自动焊接装置，包括：

主旋转工作台1、自动填丝和焊丝微调机构2、弧长跟踪器3以及焊接平台4；

其中，所述主旋转工作台1上安装有变位机5，所述变位机5上安装有卡盘6，所述卡盘6用于将所述组合件加持固定；

所述组合件包括：第一端盖7和第二端盖8；

所述第一端盖7吊装在所述卡盘6上，并通过所述卡盘6进行夹紧；所述第二端盖8吊装在所述第一端盖7上面，然后再通过一盖板9将所述第二端盖8压住，形成焊接内腔；

在所述盖板9上还安装有一空心螺栓11，所述空心螺栓11将所述第一端盖7、所述第二端盖8和所述盖板9三者紧固；通过所述空心螺栓11能够使所述焊接内腔充满保护气；

所述焊接平台4用于对所述组合件的待焊部位进行焊接；

所述自动填丝和焊丝微调机构2用于调节焊丝与待焊部位的相对位置，并能在焊接过程中自动向待焊部位进行填丝；

所述弧长跟踪器3用于确定所述焊接平台上的焊枪与待焊部位的距离。

进一步的，如图2(a)-图2(d)所示为本实施例组合件自动焊接装置之变位机的四种安装工作状态示意图。

本实施例中，首先将主旋转工作台1上的变位机转到水平位置，然后将待加工的第一端盖7吊装到所述卡盘6上，并通过所述卡盘6上的三个固定爪16将所述第一端盖7夹紧；再将待加工的第二端盖8吊装到第一端盖7之上，然后通过所述盖板9压住第二端盖8，并通过所述空心螺栓11进行紧固（即：图2(a)——>图2(b)——>图2(c)——>图2(d)），接着就可以对待焊部位进行焊接，然后将所述变位机旋转90度，使焊件转到竖直方向，移动所述焊接平台4到待焊接位置，然后使变位机圆周转动，同时焊枪23开始焊接。

进一步的，如图3所示，所述空心螺栓11的端部开设有一进气孔12，所述进气孔12上可拆卸设有一快速插头13，当所述快速插头13从所述进气孔12拆卸下来后，所述进气孔12用于接通外来的保护气；

在所述空心螺栓11的螺杆上开设有多个出气孔14，所述出气孔14能够将所述保护气送入所述焊接内腔，以使所述焊接内腔充满保护气。

进一步的，为了更均匀快速的将所述焊接内腔充满保护气，可以使所述多个出气孔14围绕所述螺杆的圆周面均匀对称设置。

进一步的，所述卡盘6的中心为芯轴15，所述卡盘6的圆周边上均匀分布设置有至少三个固定爪16，所述固定爪16用于将所述第一端盖7夹紧固定。

进一步的，所述芯轴15的外径小于所述第一端盖7的内径，且大于所述第二端盖8的内径；

所述第一端盖7套在所述芯轴15上，所述第二端盖8的待焊段放入所述第一端盖7后，所述第一端盖7与所述第二端盖8形成一个3mm-5mm的填充焊缝，以便让焊丝更好的填充从而保证焊接质量。再通过所述空心螺栓11将所述第一端盖7、所述第二端盖8和所述盖板9三者紧固锁紧，防止当所述变位机角旋转到焊接位置时，工件发生倾斜。

进一步的，如图4和图5所示，其中，图5是图4中虚框圈内的局部结构示意图。本实施例中所述焊接平台4包括导轨17，在所述导轨17上设置有第一滑块18，所述第一滑块18能够沿所述导轨17纵向移动；需要说明的是，导轨17的数量可以是一条，也可以是相互平行的两条，如果所述焊接平台4包括两条相互平行的导轨17，则在每条导轨17上各设置有一个第一滑块18。

在所述第一滑块18上且与所述导轨17相垂直方向设有第一固定板19；

所述焊接平台4还包括：焊接装置、电动丝杆20和第二固定板21；所述焊接装置固定在所述电动丝杆20的推杆的一端，所述电动丝杆20固定在所述第二固定板21上，所述焊接装置能够在所述电动丝杆20的作用下沿横向移动；

所述第二固定板21通过第二滑块22与所述第一固定板19连接，所述第二固定板21能够在所述第二滑块22的带动下沿垂向移动；

所述焊接装置包括：焊枪23；所述焊枪23能够在所述第一滑块18、所述第二滑块22以及所述电动丝杆20的作用下进行多自由度位置调节，以到达待焊部位进行焊接。

需要说明的是，所述装置至少提供三路保护气，分别为：所述焊枪23喷射出的第一路保护气，通过所述进气孔12向所述焊接内腔填充的第二路保护气，以及，位于所述焊枪23后端的第三路保护气。

进一步的，所述第三路保护气是由设置在所述焊枪23后端的喷气模块24喷射出的，所述喷气模块24的喷气口为直槽口。

具体的，所述焊接平台4具有多自由度，工作时，待焊工件要转移到竖直方向（即垂向）时，通过所述第二滑块22滑动带动所述焊接装置进行竖直方向移动，使整个焊接装置滑动到焊接的大体位置，然后通过所述电动丝杆20的作用带动焊接装置进行横向移动，以使焊枪23在水平方向上到达焊接高度，位于最下端导轨17上的第一滑块18在电机的带动下开始沿所述导轨17纵向移动，移动到焊接的大体位置，再通过电动丝杆20和伺服电机的微动调节，使焊枪23和喷气装置到达精确的位置，合适的角度，然后所述变位机启动运行，开始焊接。

本实施例要至少提供三路保护气，是由于此焊件焊接要求较高，焊枪23工作空间只有大约80mm，为了满足焊接质量，除了通常的需要焊枪23喷射出保护气（第一路保护气）外，还需要另提供两路保护气，即：所述焊接内腔填充的保护气（第二路保护气）和位于所述焊枪23后端的第三路保护气。为了提高焊接质量，需要有一定的保护气滞后，因此需要设置第三路保护气，且需要加工业相机观察熔池。

由于焊接技术要求，在焊接工件未冷却到一定温度时，需加保护气，以保护焊接质量，故在所述焊枪23后端增加一路保护气（第三路保护气），且第三路保护气有一定的滞后。用于喷射第三路保护气的喷气口为直槽口，以增大保护范围。

进一步的，在向所述焊接内腔添加保护气方面，将安装在所述空心螺栓11端部的快速插头13打开，通过所述进气孔12接通外来的保护气，外来的保护气进入所述空心螺栓11后，流入所述螺杆内，由于所述螺杆上打开设有多个出气孔14，通过所述出气孔14能够使保护气进入到焊接内腔，并使焊接内腔充满保护气；将多个出气孔14围绕所述螺杆的圆周面均匀对称设置，有利于保护气更加均匀快速的充满所述焊接内腔，从而有利于更好的保护焊缝。

进一步的，所述焊枪23为定制水冷焊枪23。

进一步的，本实施例所述的装置还包括：熔池视觉监控模块25；

所述熔池视觉监控模块25为工业相机，所述工业相机设置在所述喷气模块24的后端，所述工业相机的摄像头朝向焊接部位，用于监测熔池。在实际使用中，为了提高焊接质量，需要有一定的保护气滞后，因此设置了第三路保护气，且需要加工业相机以观察熔池。

进一步的，所述自动填丝和焊丝微调机构2包括：送丝管26和角度微调模块27；

所述送丝管26用于在焊接过程中自动向待焊部位进行填丝；

所述角度微调模块27用于调节所述焊接装置与待焊部位的相对位置。

本实施例所述的组合件自动焊接装置在实际使用中，首先将主旋转工作台1上的变位机转到水平位置，然后将待加工的第一端盖7吊装到所述卡盘6上，并通过所述卡盘6上的固定爪16将所述第一端盖7夹紧；再将待加工的第二端盖8吊装到第一端盖7之上，然后通过所述盖板9压住第二端盖8，并通过所述空心螺栓11进行紧固，接着就可以对待焊部位进行点焊，再将所述变位机旋转90度，使焊件转到竖直方向，移动所述焊接平台4到待焊接位置，然后使变位机圆周转动，同时焊枪23开始焊接，焊接时该装置提供三路保护气；所述熔池视觉监控模块25用于监测熔池，以保证焊接质量。

本实施例所述的装置利用盖板9使焊接内腔密封，再通过在空心螺栓11上设置进气孔12和出气孔14，能够使焊接内腔充满保护气，解决了空腔内部保护不均，难以施加保护气的问题，有利于满足较高的管件保护要求；该装置利用空心螺栓11将两端盖进行连接，起到了将两个端盖固定的作用，在特定情况下，可以替代焊前的固定点焊，降低了焊工的工作强度；此外，该装置结构简单，成本较低，易于推广。

需要说明的是，本实施例所述的装置在实际使用中，还可以根据具体的需要，设置与用户端交互的模块，比如，触摸屏；触摸屏可以安装于该装置的控制柜上，通过触摸屏中的工艺参数管理系统，可以设置焊接模式，焊接报警启动开关，焊接电弧跟踪基准，并具有焊接参数实时监控，焊接数据查询，焊接日志管理，焊接参数备份与更新等功能，以上功能都是现有机器人焊接控制的现有技术。

还可以在焊接电源中安装检测板，在机器人控制系统中安装信号处理板，配合采集软件，实现对焊接过程中焊接电流、电压及频率等参数的实时采集、存储，与故障检测报警功能。

该装置还可以配备视频监控模块，可通过控制柜上部的监视器观察焊枪23与焊缝的位置及运动情况，还可在焊接时观察电弧。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种组合件自动焊接装置，其特征在于，包括：

主旋转工作台、自动填丝和焊丝微调机构、弧长跟踪器以及焊接平台；

其中，所述主旋转工作台上安装有变位机，所述变位机上安装有卡盘，所述卡盘用于将所述组合件加持固定；

所述组合件包括：第一端盖和第二端盖；

所述第一端盖吊装在所述卡盘上，并通过所述卡盘进行夹紧；所述第二端盖吊装在所述第一端盖上面，然后再通过一盖板将所述第二端盖压住，形成焊接内腔；

在所述盖板上还安装有一空心螺栓，所述空心螺栓将所述第一端盖、所述第二端盖和所述盖板三者紧固；通过所述空心螺栓能够使所述焊接内腔充满保护气；

所述焊接平台用于对所述组合件的待焊部位进行焊接；

所述自动填丝和焊丝微调机构用于调节焊丝与待焊部位的相对位置，并能在焊接过程中自动向待焊部位进行填丝；

所述弧长跟踪器用于确定所述焊接平台上的焊枪与待焊部位的距离；

所述空心螺栓的端部开设有一进气孔，所述进气孔上可拆卸设有一快速插头，当所述快速插头从所述进气孔拆卸下来后，所述进气孔用于接通外来的保护气；

在所述空心螺栓的螺杆上开设有多个出气孔，所述出气孔能够将所述保护气送入所述焊接内腔；

所述卡盘的中心为芯轴，所述卡盘的圆周边上均匀分布设置有至少三个固定爪，所述固定爪用于将所述第一端盖夹紧固定；所述芯轴的外径小于所述第一端盖的内径，且大于所述第二端盖的内径；

所述第一端盖套在所述芯轴上，所述第二端盖的待焊段放入所述第一端盖后，所述第一端盖与所述第二端盖形成一个3mm-5mm的填充焊缝。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个出气孔围绕所述螺杆的圆周面均匀对称设置。

3.根据权利要求1至2任一项所述的装置，其特征在于，所述焊接平台包括导轨，在所述导轨上设置有第一滑块，所述第一滑块能够沿所述导轨纵向移动；

在所述第一滑块上且与所述导轨相垂直方向设有第一固定板；

所述焊接平台还包括：焊接装置、电动丝杆和第二固定板；所述焊接装置固定在所述电动丝杆的推杆的一端，所述电动丝杆固定在所述第二固定板上，所述焊接装置能够在所述电动丝杆的作用下沿横向移动；

所述第二固定板通过第二滑块与所述第一固定板连接，所述第二固定板能够在所述第二滑块的带动下沿垂向移动；

所述焊接装置包括：焊枪；所述焊枪能够在所述第一滑块、所述第二滑块以及所述电动丝杆的作用下进行多自由度位置调节，以到达待焊部位进行焊接。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置至少提供三路保护气，分别为：所述焊枪喷射出的第一路保护气，通过所述进气孔向所述焊接内腔填充的第二路保护气，以及，位于所述焊枪后端的第三路保护气。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第三路保护气是由设置在所述焊枪后端的喷气模块喷射出的，所述喷气模块的喷气口为直槽口。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：熔池视觉监控模块；

所述熔池视觉监控模块为工业相机，所述工业相机设置在所述喷气模块的后端，所述工业相机的摄像头朝向焊接部位，用于监测熔池。

7.根据权利要求4至6任一项所述的装置，其特征在于，所述自动填丝和焊丝微调机构包括：送丝管和角度微调模块；

所述送丝管用于在焊接过程中自动向待焊部位进行填丝；

所述角度微调模块用于调节所述焊接装置与待焊部位的相对位置。

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