CN113102929B - 钢管切割焊接一体机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢管切割焊接一体机，属于钢管生产设备领域，包括三坐标工作台和防撞结构，所述防撞结构包括内球体、外球体、若干支撑组件、第一支架和第二支架；所述内球体旋转连接于第一支架上，所述第二支架与外球体固定连接；所述外球体与内球体形成球铰接，所述支撑组件滑动连接于内球体的内腔，所述内球体的内腔设置有若干弹簧，在弹簧的作用下，所述支撑组件滑动致使其一端伸出至内球体外，并与外球体的内壁形成顶压连接。本发明所述的一种钢管切割焊接一体机，能够防止钢管与焊枪发生撞击给整个设备带来的负面影响。

Description

钢管切割焊接一体机

技术领域

本发明涉及一种钢管焊接一体机，尤其涉及一种具有防撞焊枪功能的钢管切割焊接一体机，涉及钢管生产设备领域。

背景技术

为了提高大径钢管的生产效率，切割焊接一体机被广泛应用于大径钢管的生产制造中。切割焊接一体机一般包括两个三爪卡盘、输送线、托架、切割手臂和焊接手臂。待加工的钢管两端分别通过三爪卡盘固定，并在三爪卡盘的驱动下旋转；托架滑动连接在输送线上主要起承托的作用；切割手臂和焊接手臂分别滑动连接在输送线上，并分别通过圆锯片和焊枪分别对钢管进行分割和焊接。工作时，切割手臂首先将钢管切割成三段，首段和尾段分别通过三爪卡盘固定，中间段由托架支撑固定并移走，随后首段和尾段相互对合并通过焊接手臂焊接固定。

切割焊接一体机的焊接手臂如附图1所示，是一种三坐标工作台，焊枪固定在三坐标工作台上。实际工作中，经常会发生钢管和焊枪意外撞击事件，这种事件的发生会严重影响三坐标工作台的工作精度，进而影响钢管的焊接效果。因此，为了防止三坐标工作台因撞击产生精度偏差，现有的焊枪是通过脱落结构固定在三坐标工作台上，一旦产生撞击则焊枪脱落，进而避免了对三坐标工作台的影响。

虽然上述固定方式避免了撞击对三坐标工作台的破坏，但是焊枪脱落，则可能造成本身的损坏，而且脱落后的焊枪再次安装在三坐标工作台上还需从新进行调整复位，降低了工作效率。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种钢管切割焊接一体机。

技术方案：为实现上述目的，本发明的一种钢管切割焊接一体机，包括三坐标工作台和防撞结构，所述防撞结构固定连接于所述三坐标工作台上，所述防撞结构包括内球体、外球体、若干支撑组件、第一支架和第二支架；所述内球体旋转连接于第一支架上，所述第二支架与外球体固定连接；所述内球体的外表面均布设置有若干滚珠，所述外球体包覆于内球体的外部，所述外球体与内球体形成球铰接，若干所述支撑组件沿周向间隔90°分布，且所述支撑组件滑动连接于内球体的内腔，所述内球体的内腔设置有若干弹簧，若干所述弹簧与若干支撑组件一一对应；所述支撑组件包括机架、动力组件和滚轮组件，所述滚轮组件与动力组件驱动连接，所述滚轮组件与机架旋转连接；在弹簧的作用下，所述支撑组件滑动致使滚轮组件伸出至内球体外，并与外球体的内壁形成顶压连接。

进一步地，所述内球体的内腔设置有安装平台，所述安装平台的中部设置凸台，所述弹簧的一端与凸台的侧面固定连接，所述弹簧的另一端与机架固定连接。

进一步地，所述安装平台上设置有四组导轨，四组所述导轨沿周向间隔90°分布；所述动力组件包括减速电机、驱动轮和同步带，所述机架与所述导轨滑动连接，所述减速电机固定连接于所述机架上，其输出端与驱动轮连接，所述驱动轮与滚轮组件通过同步带连接。

进一步地，所述滚轮组件包括滚轴和至少一个本体，所述滚轴分别与机架旋转连接，所述滚轴与同步带驱动连接，所述本体与滚轴固定连接；所述本体的圆周面为球面。

进一步地，所述内球体连接有第一齿轮，所述第一支架连接有驱动电机，所述驱动电机的输出端连接有第二齿轮，所述第一齿轮和第二齿轮配合连接。

进一步地，还包括倾角传感器和位置传感器；所述倾角传感器与外球体固定连接，所述位置传感器的信号发射端与第一支架固定连接，所述位置传感器的信号接收端与外球体固定连接。

本发明有益效果为：（1）将焊枪固定在第二支架上，外球体与内球体在支撑组件的作用下相对固定，当待焊接的钢管与焊枪发生碰撞时，碰撞力迫使外球体与内球体发生相对转动，焊枪移位，焊枪与钢管不会产生硬性接触，从而避免对三坐标工作台的破坏；（2）钢管与焊枪碰撞仅会造成焊枪的移位而不会导致脱落，从而避免碰撞对焊枪产生破坏：（3）当碰撞力消失，所述外球体和内球体可在驱动电机和减速电机的带动下快速恢复至初始位，并通过倾角传感器和位置传感器检测实现闭环控制，从而提高了焊枪的重新安装回位效率。

附图说明

图1为本发明所述的焊接手臂在输送线上连接的结构示意图；

图2为本发明所述的防撞结构的示意图；

图3为本发明所述的外球体和内球体的连接示意图；

图4为本发明所述的内球体内腔的结构示意图；

图5为本发明所述的支撑组件的结构示意图；

图6为本发明所述的倾角传感器和位置传感器的安装位置示意图。

在图中， 1、三坐标工作台；2、防撞结构；3、内球体；4、外球体；5、支撑组件；6、第一支架；7、第二支架；8、滚珠；9、弹簧；10、机架；11、动力组件；12、滚轮组件；13、安装平台；14、凸台；15、导轨；16、减速电机；17、驱动轮；18、同步带；19、滚轴；20、本体；21、第一齿轮；22、驱动电机；23、第二齿轮；24、倾角传感器；25、位置传感器；26、信号发射端；27、信号接收端。

具体实施方式

以下结合图1至图6对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

一种钢管切割焊接一体机，包括三坐标工作台1和防撞结构2。所述防撞结构2包括内球体3、外球体4、四组支撑组件5、第一支架6和第二支架7。所述第一支架6固定连接于所述三坐标工作台1上，焊枪固定连接于第二支架7上。所述第二支架7固定连接于外球体4上。所述内球体3的底部设置有转轴，所述内球体3通过转轴与第一支架6形成旋转连接，且在所述转轴上固定连接有第一齿轮21；同时，所述第一支架6上连接有驱动电机22，所述驱动电机22的输出端连接有第二齿轮23；所述第一齿轮21和第二齿轮23通过摩擦传动。

所述内球体3的外表面均布设置有若干滚珠8，所述外球体4包覆于内球体3的外部，所述外球体4与内球体3在滚珠8的作用下形成球铰接。所述内球体3的内腔中焊接有安装平台13，所述安装平台13上沿周向间隔分布有四组导轨15，四组所述导轨15沿周向间隔90°分布。所述安装平台13的中心处设置有凸台14，四组所述导轨15分布于所述凸台14的四个侧面。所述导轨15上滑动连接有支撑组件5；所述支撑组件5包括机架10、动力组件11和滚轮组件12；所述动力组件11包括减速电机16、驱动轮17和同步带18；所述滚轮组件12包括滚轴19和两个本体20。所述机架10滑动连接至导轨15上，所述驱动轮17旋转连接在机架10上，所述减速电机16固定连接在机架10上，且其输出端与驱动轮17连接；两个所述本体20平行间隔固定连接于滚轴19上，所述滚轴19置于两个本体20之间的部分设置有齿部，所述同步带18分别与齿部和驱动轮17配合连接。两个所述本体20的圆周面为球面。所述机架10与凸台14之间设置有弹簧9，所述弹簧9的两端分别与凸台14和机架10固定连接。在弹簧9的作用下，所述支撑组件5滑动致使滚轮组件12伸出至内球体3外，并与外球体4的内壁形成顶压连接。

所述外球体4底部的平面上设置有倾角传感器24，所述倾角传感器24用于监测外球体4相对于水平面的倾斜角度。所述第一支架6上连接有位置传感器25的信号发射端26，所述位置传感器25的信号接收端27固定连接在外球体4底部的平面上，所述位置传感器25用于监测外球体4与内球体3的周向位置关系。

当没有外力冲击时，所述内球体3和外球体4在支撑组件5的作用下保持相对固定；当焊枪与钢管发生碰撞时，产生的冲击力大于支撑组件5与外球体4之间的摩擦力，外球体4与内球体3发生相对转动避免了焊枪与外球体4产生硬性接触；当撞击力消除后，外球体4与内球体3之间通过支撑组件5再次相对固定。需要将焊枪进行零位恢复时，倾角传感器24将外球体4的底面相对于水平面的倾斜角度传递至控制系统中，控制系统启动减速电机16，减速电机16带动滚轮组件12旋转使外球体4的底面再次恢复至水平；随后启动驱动电机22，驱动电机22带动内球体3和外球体4一起旋转，直至使位置传感器25再次接收到信号为止，此时焊枪恢复至焊接的初始位置，为继续焊接做好了准备。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种钢管切割焊接一体机，包括三坐标工作台（1）和防撞结构（2），所述防撞结构（2）固定连接于所述三坐标工作台（1）上，其特征在于：所述防撞结构（2）包括内球体（3）、外球体（4）、若干支撑组件（5）、第一支架（6）和第二支架（7）；所述内球体（3）旋转连接于第一支架（6）上，所述第二支架（7）与外球体（4）固定连接；所述内球体（3）的外表面均布设置有若干滚珠（8），所述外球体（4）包覆于内球体（3）的外部，所述外球体（4）与内球体（3）形成球铰接，若干所述支撑组件（5）沿周向间隔90°分布，且所述支撑组件（5）滑动连接于内球体（3）的内腔，所述内球体（3）的内腔设置有若干弹簧（9），若干所述弹簧（9）与若干支撑组件（5）一一对应；所述支撑组件（5）包括机架（10）、动力组件（11）和滚轮组件（12），所述滚轮组件（12）与动力组件（11）驱动连接，所述滚轮组件（12）与机架（10）旋转连接；在弹簧（9）的作用下，所述支撑组件（5）滑动致使滚轮组件（12）伸出至内球体（3）外，并与外球体（4）的内壁形成顶压连接；

所述内球体（3）连接有第一齿轮（21），所述第一支架（6）连接有驱动电机（22），所述驱动电机（22）的输出端连接有第二齿轮（23），所述第一齿轮（21）和第二齿轮（23）配合连接；

还包括倾角传感器（24）和位置传感器（25）；所述倾角传感器（24）与外球体（4）固定连接，所述位置传感器（25）的信号发射端（26）与第一支架（6）固定连接，所述位置传感器（25）的信号接收端（27）与外球体（4）固定连接。

2.根据权利要求1所述的钢管切割焊接一体机，其特征在于：所述内球体（3）的内腔设置有安装平台（13），所述安装平台（13）的中部设置凸台（14），所述弹簧（9）的一端与凸台（14）的侧面固定连接，所述弹簧（9）的另一端与机架（10）固定连接。

3.根据权利要求2所述的钢管切割焊接一体机，其特征在于：所述安装平台（13）上设置有四组导轨（15），四组所述导轨（15）沿周向间隔90°分布；所述动力组件（11）包括减速电机（16）、驱动轮（17）和同步带（18），所述机架（10）与所述导轨（15）滑动连接，所述减速电机（16）固定连接于所述机架（10）上，其输出端与驱动轮（17）连接，所述驱动轮（17）与滚轮组件（12）通过同步带（18）连接。

4.根据权利要求3所述的钢管切割焊接一体机，其特征在于：所述滚轮组件（12）包括滚轴（19）和至少一个本体（20），所述滚轴（19）分别与机架（10）旋转连接，所述滚轴（19）与同步带（18）驱动连接，所述本体（20）与滚轴（19）固定连接；所述本体（20）的圆周面为球面。

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