CN112719772A - 一种管状工件焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于焊接装备技术领域，具体涉及一种管状工件焊接设备，包括设备基台以及设于所述设备基台上的电控箱；其特征在于，还包括柔性夹持机构，与所述电控箱相连、设于所述设备基台上；包括用于对管状工件以及焊接于管状工件上的装配部件进行定位的转盘式夹持组件，以及与所述转盘式夹持组件相连、用于带动所述转盘式夹持组件翻转的工件翻转组件；以及焊接机构，与所述电控箱相连、设于所述设备基台上，用于将管状工件与设于管状工件管壁和端部上的装配部件焊接为一体。本发明提供了一种管状工件焊接设备，不仅可有效的降低工件定位的难度，降低治具的投入成本；而且可有效的提高工件的焊接效率和焊接质量。

Description

一种管状工件焊接设备

技术领域

本发明属于焊接装备技术领域，具体涉及一种管状工件焊接设备。

背景技术

管状工件是一种同时具有曲面和平面结构的工件；现有技术中，对管状工件的管壁和端部焊接时，往往需要同时采用曲面定位治具和平面定位治具这两种不同的定位治具来对管状工件的对应部位进行定位，以确保焊接的稳定性；这种采用两种不同定位治具定位工件的方式，不仅增大了工件的定位难度，加重了治具的成本，而且在焊接的过程中还需更换定位治具，降低了工件的焊接效率。

另外，由于现有技术中的焊接机构一般为平面式的焊接结构，无法满足管状工件曲面的焊接需求，因此对管状工件曲面进行焊接时一般采用的是人工焊接的方式，不仅焊接效率低，而且焊接的质量也达不到很好的保证。

发明内容

为了解决所述现有技术的不足，本发明提供了一种管状工件焊接设备。

本发明所要达到的技术效果通过以下技术方案来实现：

本发明中的管状工件焊接设备，包括设备基台以及设于所述设备基台上的电控箱；且还包括柔性夹持机构，与所述电控箱相连、设于所述设备基台上；包括用于对管状工件以及焊接于管状工件上的装配部件进行定位的转盘式夹持组件，以及与所述转盘式夹持组件相连、用于带动所述转盘式夹持组件翻转的工件翻转组件；以及焊接机构，与所述电控箱相连、设于所述设备基台上，用于将管状工件与设于管状工件管壁和端部上的装配部件焊接为一体。

进一步地，所述工件翻转组件包括设于所述设备基台上的翻转基座，以及设于所述翻转基座顶部一侧、与所述转盘式夹持组件相连的翻转驱动件。

进一步地，所述转盘式夹持组件包括铰接设于所述翻转基座顶部、与所述翻转驱动件相连的夹持安装座，设于所述夹持安装座上的驱动转盘组件、设于所述驱动转盘组件上的工件夹持组件、以及与所述工件夹持组件传动连接的夹持调节组件。

进一步地，所述驱动转盘组件用于带动所述工件夹持组件转动，将管状工件转动至便于焊接的位置；包括设于所述夹持安装座上的转动驱动件，与所述转动驱动件相连、装设于所述夹持安装座上的转盘基座，以及设于所述转盘基座上的转盘。

进一步地，所述工件夹持组件包括至少两组均匀设置于所述转盘上、用于对管状工件以及焊接于管状工件管壁和端部上的装配部件进行夹持和定位的工件夹持单元。

进一步地，所述工件夹持单元包括设于所述转盘上的夹持调节单元，以及设于所述夹持调节单元上的夹持定位单元；其中，所述夹持调节单元包括设于所述转盘上的调节安装板、分设于所述调节安装板两侧上的滑轨滑块组、设于所述滑轨滑块组之间的调节丝杆组，以及设于所述调节丝杆组临近所述转盘中心一端的伞状调节齿轮；所述夹持定位单元包括连于所述滑轨滑块组的滑块上、在所述调节丝杆组的带动下沿着所述转盘径向方向往复移动的夹持件安装板，以及垂直装设于所述夹持件安装板上、用于定位管状工件以及焊接于管状工件上的装配部件的夹持定位件。

进一步地，所述夹持定位件为可拆卸式结构，包括用于夹持管状工件内管壁、定位焊接于管状工件端部上的装配部件的夹持定位杆，以及设于所述夹持定位杆上、用于定位焊接于管状工件管壁上的装配部件的定位凸起。

进一步地，所述夹持调节组件用于调节所述工件夹持组件沿着所述转盘径向方向往复移动；包括装设于所述转盘上的调节驱动组件，以及连于所述调节驱动组件上、与所述伞状调节齿轮啮合的伞状驱动齿轮。

进一步地，所述转盘式夹持组件还包括与所述工件夹持组件和夹持调节组件相适配、罩设于所述驱动转盘组件上的保护罩。

进一步地，所述焊接机构包括设于所述设备基台上的焊接基座，设于所述焊接基座上、与所述电控箱连接的焊接机械手，以及与所述柔性夹持机构对应、设于所述焊接机械手末端的焊接枪。

综上所述，本发明的管状工件焊接设备至少具有以下有益之处：

1、本发明的管状工件焊接设备中的柔性夹持机构，可同时兼具管状工件以及焊接于管状工件管壁和端部的装配部件的定位，在一次的装夹操作中完成管状工件以及管壁装配部件和端部装配部件的定位，有效的降低工件定位的难度，降低治具的投入成本；且在工件焊接的过程中，无需再更换定位治具，可有效的减少治具转换和装夹的时间，从而有效的提高工件的焊接效率。

2、本发明的管状工件焊接设备中的焊接机构，为与柔性夹持机构对应设置的机器人式焊接机构，可同时适应管状工件管壁的曲面和端部的平面焊接需求，不仅可有效的保证焊接的质量，而且可进一步有效的提高工件焊接的效率。

附图说明

图1为本发明实施例中管状工件焊接设备的整体结构示意图。

图2为本发明实施例中柔性夹持机构的结构示意图（工件翻转组件一侧）。

图3为本发明实施例中柔性夹持机构的结构示意图（转盘式夹持组件一侧）。

图4为本发明实施例中工件翻转组件与驱动转盘组件装配的爆炸视图。

图5为本发明实施例中工件翻转组件与转盘式夹持组件装配的爆炸视图（不含保护罩）。

图6为本发明实施例中第一工件夹持单元、第二工件夹持单元和第三工件夹持单元的结构示意图。

图7为本发明实施例中夹持定位件的结构示意图。

附图标识说明如下：

10、设备基台；20、电控箱；30、柔性夹持机构；31、转盘式夹持组件；311、夹持安装座；312、驱动转盘组件；3121、转动驱动件；3122、转盘基座；3123、转盘；313、工件夹持组件；3131、第一工件夹持单元；3132、第二工件夹持单元；3133、第三工件夹持单元；301、夹持调节单元；3011、调节安装板；3012、滑轨滑块组；3013、调节丝杆组；3014、伞状调节齿轮；302、夹持定位单元；3021、夹持件安装板；3022、夹持定位件；3022a、夹持定位杆；3022b、定位凸起；314、夹持调节组件；3141、调节驱动组件；3142、伞状驱动齿轮；315、保护罩；32、工件翻转组件；321、翻转基座；322、翻转驱动件；40、焊接机构；41、焊接基座；42、焊接机械手；43、焊接枪。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

请参阅附图1，一较佳实施例中，本发明的管状工件焊接设备，包括设备基台10、设于设备基台10上的电控箱20，以及与电控箱20相连、设于设备基台10上的柔性夹持机构30和焊接机构40。其中，设备基台10用于设备各机构的安装，便于设备整体的移动；电控箱20用于控制和调节柔性夹持机构30和焊接机构40的运行，实现管状工件的定位和焊接；焊接机构40用于将管状工件与设于管状工件管壁和端部上的装配部件焊接为一体，具体机构包括设于设备基台10上的焊接基座41，设于焊接基座41上、与电控箱20连接的焊接机械手42，以及与柔性夹持机构30对应、设于焊接机械手42末端的焊接枪43。当管状工件以及设于管状工件管壁和端部上的装配部件完成定位后，焊接枪43可在焊接机械手42的驱动下，对管状工件的管壁和端部进行适应性的焊接，将管壁装配部件和端部装配部件焊接于管状工件上；相较于现有技术中人工焊接和平面式焊接的方式，本技术方案中机器人式的焊接机构可同时适应管状工件管壁曲面和端部平面的焊接需求，不仅可有效的保证焊接的质量，而且可有效的提高工件焊接的效率。

请参阅附图2-5，柔性夹持机构30包括用于对管状工件以及焊接于管状工件上的装配部件进行定位的转盘式夹持组件31，以及与转盘式夹持组件31相连、用于带动转盘式夹持组件翻转的工件翻转组件32。其中，工件翻转组件32包括设于设备基台10上的翻转基座321，以及设于翻转基座321顶部一侧、与转盘式夹持组件31相连的翻转驱动件322，如附图2所示；转盘式夹持组件31包括铰接设于翻转基座321顶部、与翻转驱动件322相连的夹持安装座311，设于夹持安装座311上的驱动转盘组件312、设于驱动转盘组件312上的工件夹持组件313、与工件夹持组件313传动连接的夹持调节组件314，以及与工件夹持组件313和夹持调节组件314相适配、罩设于驱动转盘组件312上的保护罩315，如附图5所示。

当对管状工件进行定位时，工件夹持组件313不仅可在夹持调节组件314的调节作用下往驱动转盘组件312中心方向聚拢，便于管状工件的安装；而且可在夹持调节组件314的调节作用下往远离驱动转盘组件312中心方向分散，对管状工件内管壁进行夹持定位；另外，在管状工件定位的过程中，可同时调整焊接管壁装配部件的部位与工件夹持组件313对应，实现对焊接于管状工件管壁上的管壁装配部件的定位。当对管壁装配部件进行焊接时，驱动转盘组件312可带动定位于工件夹持组件313上的管状工件旋转，使管状工件旋转至便于焊接管壁装配部件的位置上，以此提高工件焊接的质量和效率；当对端部装配部件进行焊接时，转盘式夹持组件31可在翻转驱动件322的动力驱动下，由水平状态翻转为竖直状态，此时只需将端部装配部件置于管状工件内和转盘式夹持组件31上即可实现对端部装配部件的定位，有效的提高了工件的定位效率，从而进一步有效的提高工件的焊接效率。

驱动转盘组件312用于带动工件夹持组件313转动，将管状工件转动至便于管壁装配部件焊接的位置；请参阅附图4和5，驱动转盘组件312的具体结构包括设于夹持安装座311上的转动驱动件3121，与转动驱动件3121相连、装设于夹持安装座311上的转盘基座3122，以及设于转盘基座3122上的转盘3123。夹持调节组件314用于调节工件夹持组件313沿着转盘3123径向方向往复移动；请参阅附图4和5，夹持调节组件314的具体结构包括装设于转盘3123上的调节驱动组件3141，以及连于调节驱动组件3141上、与伞状调节齿轮3014啮合的伞状驱动齿轮3142。

请参阅附图4-6，工件夹持组件313包括均匀设置于转盘3123上、用于对管状工件以及焊接于管状工件管壁和端部上的装配部件进行夹持和定位的第一工件夹持单元3131、第二工件夹持单元3132和第三工件夹持单元3133；其中，第一工件夹持单元3131、第二工件夹持单元3132和第三工件夹持单元3133均包括设于转盘3123上的夹持调节单元301，以及设于夹持调节单元301上的夹持定位单元302；优选地，夹持调节单元301包括设于转盘3123上的调节安装板3011、分设于调节安装板3011两侧上的滑轨滑块组3012、设于滑轨滑块组3012之间的调节丝杆组3013，以及设于调节丝杆组3013临近转盘3123中心一端的伞状调节齿轮3014；夹持定位单元302包括连于滑轨滑块组3012的滑块上、在调节丝杆组3013的带动下沿着转盘3123径向方向往复移动的夹持件安装板3021，以及垂直装设于夹持件安装板3021上、用于定位管状工件以及焊接于管状工件上的装配部件的夹持定位件3022，如附图6所示。如附图7所示，夹持定位件3022为可拆卸式结构，包括用于夹持管状工件内管壁、定位焊接于管状工件端部上的端部装配部件的夹持定位杆3022a，以及设于夹持定位杆3022a上、用于定位焊接于管状工件管壁上管壁装配部件的定位凸起3022b。

本发明管状工件焊接设备的具体工作过程如下：

设备调试：

开启电源，确认各机构之间的连接正常后，将第一工件夹持单元3131、第二工件夹持单元3132和第三工件夹持单元3133通过夹持调节组件314调整为聚拢于转盘3123中心的状态。

管状工件定位：

将管状工件套设于第一工件夹持单元3131、第二工件夹持单元3132和第三工件夹持单元3133上后，通过夹持调节组件314调整第一工件夹持单元3131、第二工件夹持单元3132和第三工件夹持单元3133往远离转盘3123中心方向分散，直至第一工件夹持单元3131、第二工件夹持单元3132和第三工件夹持单元3133对应管壁装配部件的位置、抵于管状工件内管壁上，即可实现对管状工件的夹持定位。

管壁装配部件定位：

当管状工件定位完成后，通过驱动转盘组件312将设于第一工件夹持单元3131、第二工件夹持单元3132和第三工件夹持单元3133上的其中一个定位凸起3022b调整为顶部朝上的状态后，将管壁装配部件装设于定位凸起3022b上，即可实现对管壁装配部件的定位。

端部装配部件定位：

当管状工件定位完成后，通过工件翻转组件32将第一工件夹持单元3131、第二工件夹持单元3132和第三工件夹持单元3133调整为竖直状态后，将端部装配部件放置于第一工件夹持单元3131、第二工件夹持单元3132和第三工件夹持单元3133的夹持定位杆3022a顶部以及管状工件上，即可实现对端部装配部件的定位。

工件焊接：

当管状工件与管壁装配部件定位完成后，焊接枪43在焊接机械手42的带动下对管状工件的相应管壁曲面进行焊接，即可完成管壁装配部件的焊接装配；当管状工件与端部装配部件定位完成后，焊接枪43在焊接机械手42的带动下对管状工件的相应端部平面进行焊接，即可完成端部装配部件的焊接装配。

从上述实施例的技术方案可以看出，本发明提供了一种管状工件焊接设备，不仅可有效的降低工件定位的难度，降低治具的投入成本；而且可有效的提高工件的焊接效率和焊接质量。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，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设备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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

虽然对本发明的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化、是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。

Claims (10)

1.一种管状工件焊接设备，包括设备基台以及设于所述设备基台上的电控箱；其特征在于，还包括：

柔性夹持机构，与所述电控箱相连、设于所述设备基台上；包括用于对管状工件以及焊接于管状工件上的装配部件进行定位的转盘式夹持组件，以及与所述转盘式夹持组件相连、用于带动所述转盘式夹持组件翻转的工件翻转组件；

以及焊接机构，与所述电控箱相连、设于所述设备基台上，用于将管状工件与设于管状工件管壁和端部上的装配部件焊接为一体。

2.根据权利要求1所述的管状工件焊接设备，其特征在于，所述工件翻转组件包括设于所述设备基台上的翻转基座，以及设于所述翻转基座顶部一侧、与所述转盘式夹持组件相连的翻转驱动件。

3.根据权利要求2所述的管状工件焊接设备，其特征在于，所述转盘式夹持组件包括铰接设于所述翻转基座顶部、与所述翻转驱动件相连的夹持安装座，设于所述夹持安装座上的驱动转盘组件、设于所述驱动转盘组件上的工件夹持组件、以及与所述工件夹持组件传动连接的夹持调节组件。

4.根据权利要求3所述的管状工件焊接设备，其特征在于，所述驱动转盘组件用于带动所述工件夹持组件转动，将管状工件转动至便于焊接的位置；

包括设于所述夹持安装座上的转动驱动件，与所述转动驱动件相连、装设于所述夹持安装座上的转盘基座，以及设于所述转盘基座上的转盘。

5.根据权利要求4所述的管状工件焊接设备，其特征在于，所述工件夹持组件包括至少两组均匀设置于所述转盘上、用于对管状工件以及焊接于管状工件管壁和端部上的装配部件进行夹持和定位的工件夹持单元。

6.根据权利要求5所述的管状工件焊接设备，其特征在于，所述工件夹持单元包括设于所述转盘上的夹持调节单元，以及设于所述夹持调节单元上的夹持定位单元；

所述夹持调节单元包括设于所述转盘上的调节安装板、分设于所述调节安装板两侧上的滑轨滑块组、设于所述滑轨滑块组之间的调节丝杆组，以及设于所述调节丝杆组临近所述转盘中心一端的伞状调节齿轮；

所述夹持定位单元包括连于所述滑轨滑块组的滑块上、在所述调节丝杆组的带动下沿着所述转盘径向方向往复移动的夹持件安装板，以及垂直装设于所述夹持件安装板上、用于定位管状工件以及焊接于管状工件上的装配部件的夹持定位件。

7.根据权利要求6所述的管状工件焊接设备，其特征在于，所述夹持定位件为可拆卸式结构，包括用于夹持管状工件内管壁、定位焊接于管状工件端部上的装配部件的夹持定位杆，以及设于所述夹持定位杆上、用于定位焊接于管状工件管壁上的装配部件的定位凸起。

8.根据权利要求6所述的管状工件焊接设备，其特征在于，所述夹持调节组件用于调节所述工件夹持组件沿着所述转盘径向方向往复移动；包括装设于所述转盘上的调节驱动组件，以及连于所述调节驱动组件上、与所述伞状调节齿轮啮合的伞状驱动齿轮。

9.根据权利要求3所述的管状工件焊接设备，其特征在于，所述转盘式夹持组件还包括与所述工件夹持组件和夹持调节组件相适配、罩设于所述驱动转盘组件上的保护罩。

10.根据权利要求1所述的管状工件焊接设备，其特征在于，所述焊接机构包括设于所述设备基台上的焊接基座，设于所述焊接基座上、与所述电控箱连接的焊接机械手，以及与所述柔性夹持机构对应、设于所述焊接机械手末端的焊接枪。

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