CN111702299B - 一种盘架式全自动管路接头焊接系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盘架式全自动管路接头焊接系统，包括送料机构、卸料机构和焊接机构，其特征在于：送料机构包括输送钢管的钢管送料部和输送沟槽头的沟槽头送料部；本发明的有益效果是：设置与驱动胶轮和从动胶轮适配的钢管送料部和沟槽头送料部，通过钢管和沟槽头的自重滚动实现了自动送料，结合交替伸缩的一节挡料气缸和二节挡料气缸及坡度可调的沟槽头仓，完成钢管和沟槽头稳定地间歇式自动上料，进而将钢管和沟槽头同轴定位；摒弃了通过机械手夹持需要多位点调控的问题，通过杠杆机构带动底线摩擦轮压紧钢管原料，一方面增加钢管原料与驱动和从动胶轮之间的摩擦力，保证钢管原料的稳定性，将焊接底线与钢管连接，为下一步焊接提供条件。

Description

一种盘架式全自动管路接头焊接系统

技术领域

本发明属于煤矿焊接设备技术领域，更具体地涉及一种盘架式全自动管路接头焊接系统。

背景技术

管路接头焊接作为煤矿主要两条生命线，且随着巷道开采距离煤仓距离逐渐增加，对风水管路的需求量极大，当前大多数煤矿企业使用压槽机对管路两端挤压沟槽，此种加工方式存在以下不足：

一是采用挤压式的钢管由于加工形式，造成沟槽处管壁变薄，管路在循环使用转运或安装过程中极易端头损坏造成整条管路泄漏而无法使用，

二是采用挤压式连接管连接方式，对钢管的质量要求极高，若管端头不齐极易压偏造成损坏，即时可以使用，也可能造成管路泄漏而无法使用，

所以，当前我公司所使用的全部风水管路全部采用焊接管路，使用数量大造成焊接及加工不能满足生产，采用人工焊接最多15条/日/人；远远不能满足当前掘进生产所需。

发明内容

为解决上述问题，克服现有技术的不足，本发明提供了一种盘架式全自动管路接头焊接装置，实现全自动焊接，极大程度上减少了焊接人工。

本发明解决上述技术问题的具体技术方案为：盘架式全自动管路接头焊接系统，包括送料机构、卸料机构和焊接机构，其特征在于：

所述送料机构包括输送钢管的钢管送料部和输送沟槽头的沟槽头送料部；

所述钢管送料部包括成预设坡度设置的入料架，位于入料架最高处的上端面上设置原料仓，所述原料仓为中空的腔体，内部叠放钢管，原料仓底部开设有钢管滚出的开口；位于入料架最低处的上端面上并排设置有交替伸缩的一节挡料气缸和二节挡料气缸；

所述沟槽头送料部包括沟槽头仓，所述沟槽头仓设置在入料架的中轴线的延长线的两侧，沟槽头仓的一端通过铰接连接有成预设坡度设置的导料槽，沟槽头仓的另一端设置有用于改变沟槽头仓角度的旋转气缸，所述沟槽头仓为中空的腔体，内部叠放有沟槽头，沟槽头仓底部开设有沟槽头滚出的开口；

所述焊接机构包括自动定位部和焊接部，所述自动定位部包括沿入料架的中轴线的延长线对称设置的驱动装置，驱动装置设置在入料架和导料槽之间，由驱动胶轮和从动胶轮及可变频调速的驱动电机组成，驱动胶轮在驱动电机的带动下旋转，带动进入驱动装置上的钢管按照固定速度旋转；驱动装置的外侧还设置有用于夹紧和转动沟槽头的自转上头气缸；

驱动装置的内侧设置有卸料机构；所述卸料机构由卸料气缸，杠杆机构、卸料架、成品仓组成，所述卸料气缸通过杠杆机构与卸料架铰接相连，卸料气缸通过杠杆机构将焊接完毕的管路接头顶出，将管路接头沿着卸料架滚入卸料仓内部。

进一步地，所述自转上头气缸位于沟槽头仓的导料槽下方的焊接定位点端头，在槽管头的在重力作用下沿着导料槽自动滚入焊接定位点后，在控制系统的作用下开始伸出，将沟槽管头与钢管定压在一起，自转上头气缸后端安装有平面轴承，在沟槽管头带动下与钢管一同转动。

进一步地，所述焊接部包括两套用于钢管焊接的二氧化碳保护焊机、驱动杆和伺服电机，所述二氧化碳保护焊机的二氧化碳焊枪通过驱动杆和伺服电机机器连接机构固定在沟槽头与钢管接缝处，底线通过导电地线摩擦轮与焊接钢管接触，伺服电机驱动螺纹驱动杆动作，二氧化碳焊枪下移到焊接点后，起弧焊接，焊接完毕后抬二氧化碳焊枪，进行下一步动作。

进一步地，还设置有通过点控制各电磁阀动作控制各部气缸动作的集中控制机构，包括气电控制箱，通过PLC编程实现，采用PLC脉冲口控制伺服电机动作，通过点控制各电磁阀动作控制各部气缸动作，实现各个动作，完成本装置所有控制及动作。

进一步地，所述卸料气缸与杠杆机构链接，并通过气电控制箱控制卸料气缸动作，所述二氧化碳保护焊机与连接气电控制箱；所述一节挡料气缸和二节挡料气缸通过电磁阀与气电控制箱的电磁阀连接，通过一节挡料气缸和二节挡料气缸的交替作用实现钢管逐条的自动上料。

本发明的有益效果是：

本发明创造性地设置与驱动胶轮和从动胶轮适配的钢管送料部和沟槽头送料部，通过钢管和沟槽头的自重滚动实现了自动送料，结合交替伸缩的一节挡料气缸和二节挡料气缸及坡度可调的沟槽头仓，完成钢管和沟槽头稳定地间歇式自动上料，进而将钢管和沟槽头同轴定位；摒弃了通过机械手夹持需要多位点调控的问题，

通过杠杆机构带动底线摩擦轮压紧钢管原料，一方面增加钢管原料与驱动和从动胶轮之间的摩擦力，保证钢管原料的稳定性，将焊接底线与钢管连接，为下一步焊接提供条件；

基于数控步进自动控制技术和二氧化碳保护焊接技术的基础之上自行设计，通过各个机械机构和控制机构的协调组合，实现了对机加工沟槽头的自动对头、焊接、卸载等加工流水线，实现煤矿用各类风水管路的无人操作自动加工，有效提高了此类需求数量较大的沟槽管头的快速加工。

附图说明：

附图1是本发明主视图示意图；

附图2是本发明俯视图示意图；

附图3是本发明焊接部示意图；附图中：

1. 原料仓、2. 入料架、3. 钢管、4. 导料槽、5. 压轮油缸、6. 沟槽头、7. 驱动胶轮、8. 驱动装置、9. 从动胶轮、10. 卸料架、11. 成品仓、12. 二节挡料气缸、13. 一节挡料气缸、14. 地线摩擦轮、15. 沟槽头仓、16. 自转上头气缸、17. 气电控制箱、18. 驱动杆、19. 伺服电机、20. 二氧化碳保护焊机、21. 二氧化碳焊枪、22. 焊接地线、23. 气缸电磁阀。

具体实施方式：

在本发明的描述中具体细节仅仅是为了能够充分理解本发明的实施例，但是作为本领域的技术人员应该知道本发明的实施并不限于这些细节。另外，公知的结构和功能没有被详细的描述或者展示，以避免模糊了本发明实施例的要点。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。

本发明的具体实施方式：

盘架式全自动管路接头焊接系统，包括送料机构、卸料机构和焊接机构，其特征在于：

所述送料机构包括输送钢管3的钢管送料部和输送沟槽头6的沟槽头送料部；

所述钢管送料部包括成预设坡度设置的入料架2，位于入料架2最高处的上端面上设置原料仓1，所述原料仓1为中空的腔体，内部叠放钢管3，原料仓1底部开设有钢管3滚出的开口；位于入料架2最低处的上端面上并排设置有交替伸缩的一节挡料气缸13和二节挡料气缸12；

所述沟槽头送料部包括沟槽头仓15，所述沟槽头仓15设置在入料架2的中轴线的延长线的两侧，沟槽头仓15的一端通过铰接连接有成预设坡度设置的导料槽4，沟槽头仓15的另一端设置有用于改变沟槽头仓15角度的旋转气缸，所述沟槽头仓15为中空的腔体，内部叠放有沟槽头6，沟槽头仓15底部开设有沟槽头6滚出的开口；

所述焊接机构包括自动定位部和焊接部，所述自动定位部包括沿入料架2的中轴线的延长线对称设置的驱动装置8，驱动装置8设置在入料架2和导料槽4之间，由驱动胶轮7和从动胶轮9及可变频调速的驱动电机组成，驱动胶轮7在驱动电机的带动下旋转，带动位于驱动装置8上的钢管3按照固定速度旋转；驱动装置8的外侧还设置有用于夹紧和转动沟槽头6的自转上头气缸16；

所述驱动装置8的内侧设置有卸料机构；所述卸料机构由卸料气缸、杠杆机构、卸料架10、成品仓11组成，所述卸料气缸通过杠杆机构与卸料架10铰接相连，卸料气缸通过杠杆机构将焊接完毕的管路接头顶出，将管路接头沿着卸料架10滚入卸料仓内部。

进一步地，所述自转上头气缸16位于沟槽头仓15的导料槽4下方的焊接定位点端头，在沟槽头6的在重力作用下沿着导料槽4滚入并架设在驱动装置8上，自转上头气缸16伸出将沟槽管头与钢管3定压在一起，自转上头气缸16端部安装有平面轴承，在沟槽头6带动下与钢管3一同转动。

进一步地，所述焊接部包括两套用于钢管3焊接的二氧化碳保护焊机20、驱动杆18和伺服电机19，所述二氧化碳保护焊机20的二氧化碳焊枪21通过驱动杆和伺服电机机器连接机构固定在沟槽头6与钢管3接缝处，底线通过导电地线摩擦轮14与焊接钢管3接触，伺服电机驱动螺纹驱动杆动作，二氧化碳焊枪21下移到焊接点后，起弧焊接，焊接完毕后抬二氧化碳焊枪21，进行下一步动作。

进一步地，还设置有通过点控制各电磁阀动作控制各部气缸动作的集中控制机构，包括气电控制箱17，通过PLC编程实现，采用PLC脉冲口控制伺服电机19动作，通过点控制各电磁阀动作控制各部气缸动作，实现各个动作，完成本装置所有控制及动作。

进一步地，所述卸料气缸与杠杆机构链接，并通过气电控制箱17控制卸料气缸动作，所述二氧化碳保护焊机与连接气电控制箱17；所述一节挡料气缸13和二节挡料气缸12通过电磁阀与气电控制箱17的电磁阀连接，通过一节挡料气缸13和二节挡料气缸12的交替作用实现钢管3逐条的自动上料。

使用时，具体操作如下：工作原理：

1.将批量的钢管原料3放入原料仓1内部，原料仓1底部设置有开口，入料架2设计采用倾斜机构，钢管可以沿着开口在重力作用下沿着倾斜的入料架2滚入入料架2底端，在一节挡料气缸13和二节挡料气缸12的交替作用下实现钢管3的逐条下料；

2.钢管下料后，进入驱动装置8内，驱动装置有驱动胶轮7和从动胶轮9及可变频调速的驱动电机组成，驱动胶轮7在驱动电机的带动下旋转，带动进入驱动装置上的钢管3按照固定速度旋转，此时在压轮油缸5动作，通过杠杆机构带动底线摩擦轮14压紧钢管原料，一方面增加钢管原料与驱动和从动胶轮之间的摩擦力，保证钢管原料的稳定性，同时底线摩擦轮采用优良导电体制作，将焊接地线22与钢管连接，为下一步焊接提供条件；钢管开始旋转，

3.在主控制系统作用下，旋转气缸作用沟槽头仓15，通过与导料槽4铰接沟槽管头仓15开始倾斜，沟槽头6沿着导料槽4顺序滚下到钢管原料两端头处，然后沟槽头仓15复位，此处沟槽管头仓15下端面亦可以穿设有挡块，随着沟槽头仓15往复运行，实现对沟槽头6的限位；

4. 自转上头气缸16开始动作，将沟槽头6与钢管3压实后并一同旋转，沟槽头仓15回位；此时二氧化碳焊枪21在伺服电机的作用下开始下移，在沟槽头6与钢管3之间焊口位置后开始自动焊接，通过光栅尺测量焊接长度达到原料周长后，对控制系统发出信号，二氧化碳焊枪21上抬，自转上头气缸16气缸回缩、地线摩擦轮14旋转，卸载气缸开始动作，卸料气缸通过杠杆机构将焊接完毕的管路接头顶出，实现自动卸料，卸载的成品料沿着卸料架10进入成品仓11内部；完成一条钢管焊接循环。

Claims (5)

1.一种盘架式全自动管路接头焊接系统，包括送料机构、卸料机构和焊接机构，其特征在于：所述送料机构包括输送钢管（3）的钢管送料部和输送沟槽头（6）的沟槽头送料部；

所述钢管送料部包括成预设坡度设置的入料架（2），位于入料架（2）最高处的上端面上设置原料仓（1），所述原料仓（1）为中空的腔体，内部叠放钢管（3），原料仓（1）底部开设有钢管（3）滚出的开口；位于入料架（2）最低处的上端面上并排设置有交替伸缩的一节挡料气缸（13）和二节挡料气缸（12）；

所述沟槽头送料部包括沟槽头仓（15），所述沟槽头仓（15）设置在入料架（2）的中轴线的延长线的两侧，沟槽头仓（15）的一端通过铰接连接有成预设坡度设置的导料槽（4），沟槽头仓（15）的另一端设置有用于改变沟槽头仓（15）角度的旋转气缸，所述沟槽头仓（15）为中空的腔体，内部叠放有沟槽头（6），沟槽头仓（15）底部开设有沟槽头（6）滚出的开口；

所述焊接机构包括自动定位部和焊接部，所述自动定位部包括沿入料架（2）的中轴线的延长线对称设置的驱动装置（8），驱动装置（8）设置在入料架（2）和导料槽（4）之间，由驱动胶轮（7）和从动胶轮（9）及可变频调速的驱动电机组成，驱动胶轮（7）在驱动电机的带动下旋转，带动位于驱动装置（8）上的钢管（3）按照固定速度旋转；驱动装置（8）的外侧还设置有用于夹紧和转动沟槽头（6）的自转上头气缸（16）；

所述驱动装置（8）的内侧设置有卸料机构；所述卸料机构由卸料气缸、杠杆机构、卸料架（10）、成品仓（11）组成，所述卸料气缸通过杠杆机构与卸料架（10）铰接相连，卸料气缸通过杠杆机构将焊接完毕的管路接头顶出，将管路接头沿着卸料架（10）滚入卸料仓内部。

2.根据权利要求1所述的盘架式全自动管路接头焊接系统，其特征在于所述自转上头气缸（16）位于沟槽头仓（15）的导料槽（4）下方的焊接定位点端头，在沟槽头（6）的在重力作用下沿着导料槽（4）滚入并架设在驱动装置（8）上，自转上头气缸（16）伸出将沟槽管头与钢管（3）定压在一起，自转上头气缸（16）端部安装有平面轴承，在沟槽头（6）带动下与钢管（3）一同转动。

3.根据权利要求1所述的盘架式全自动管路接头焊接系统，其特征在于所述焊接部包括两套用于钢管（3）焊接的二氧化碳保护焊机（20）、驱动杆（18）和伺服电机（19），所述二氧化碳保护焊机（20）的二氧化碳焊枪（21）通过驱动杆和伺服电机机器连接机构固定在沟槽头（6）与钢管（3）接缝处，底线通过导电地线摩擦轮（14）与焊接钢管（3）接触，伺服电机驱动螺纹驱动杆动作，二氧化碳焊枪（21）下移到焊接点后，起弧焊接，焊接完毕后抬二氧化碳焊枪（21），进行下一步动作。

4.根据权利要求3所述的盘架式全自动管路接头焊接系统，其特征在于还设置有通过点控制各电磁阀动作控制各部气缸动作的集中控制机构，包括气电控制箱（17），通过PLC编程实现，采用PLC脉冲口控制伺服电机（19）动作，通过点控制各电磁阀动作控制各部气缸动作，实现各个动作，完成本装置所有控制及动作。

5.根据权利要求4所述的盘架式全自动管路接头焊接系统，其特征在于所述卸料气缸与杠杆机构链接，并通过气电控制箱（17）控制卸料气缸动作，所述二氧化碳保护焊机与连接气电控制箱（17）；

所述一节挡料气缸（13）和二节挡料气缸（12）通过电磁阀与气电控制箱（17）的电磁阀连接，通过一节挡料气缸（13）和二节挡料气缸（12）的交替作用实现钢管（3）逐条的自动上料。

Images