CN113400028A - 一种集流管切割焊接一体装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及集流管制造加工技术领域，尤其涉及一种集流管切割焊接一体装置。一种集流管切割焊接一体装置，包括第一地轨、切割机、焊接机、第二地轨和三爪卡盘，切割机和焊接机均移动式设置在第一地轨上。切割和焊接只需对集流管进行一次装夹，避免了多次装夹基准不一致而造成焊接精度降低的问题，同时也减少了装夹和测跳动的工作量。
Description
技术领域
本发明涉及集流管制造加工技术领域，尤其涉及一种集流管切割焊接一体装置。
背景技术
在集流管的加工过程中，包括切割和焊接，将集流管进行切割处若干割孔，然后使用配件焊接在集流管的割孔处，形成集流管组件，目前切割和焊接都在不同的设备上完成的，当集流管切割工序完成后，需要拆下来装夹到焊接设备中进行焊接工序，如此才能完成集流管的加工，但是目前加工集流管的工艺存在以下问题：
1、集流管的拆装会导致两次装夹的基准不一致，导致焊接精度降低，从而出现在集流管割孔处产生焊缝等焊接问题，进而造成集流管组件产品不合格。
2、集流管加工过程中，需要进行两次拆装，同时，每次拆装需要人工通过测跳动调节基准，而导致人工的工作量增加。
3、在焊接集流管和配件的过程中，在割孔的焊缝出容易产生焊接应力，为了消除焊接应力一般采取的方式是对焊件进行均匀的加热和冷却，但是集流管长度较长，每个割孔相距较长，导致相邻焊接点距离较远；这时，若采用给集流管组件整体加热和冷却，这固然对焊接点部位进行了加热和冷却，但同时也给焊接点之间的大部分集流管空白部位进行了加热和冷却，这无疑浪费了大量的能源；这时，若只给焊接点附近的集流管部位进行局部加热和冷却，会导致焊接点附近的集流管部位与集流管空白部位产生较大温差，而造成集流管白部位产生不必要的应力，应力的产生会造成集流管组件管壁上容易出现缝隙和集流管组件使用寿命短等缺陷。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺点，本发明提供一种集流管切割焊接一体装置，切割和焊接都在同一装置上，只需对集流管装夹一次，避免了多次装夹基准不一致而造成焊接精度降低的问题，同时也减少了装夹和测跳动的工作量；另一方面使用加热电阻对集流管进行加热，使得集流管从割孔处的温度往两边逐渐减小，在节约了一定能源的基础上，减少了焊接产生的应力。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种集流管切割焊接一体装置，包括：
第一地轨；
切割机，所述切割机移动式设置在所述第一地轨上，用于对所述集流管切割出割孔；
焊接机，所述焊接机移动式设置在所述第一地轨上，用于焊接所述集流管与配件；
第二地轨，所述第一地轨旁设置有所述第二地轨；
三爪卡盘，所述第二地轨一端设置有所述三爪卡盘；
阀座定位工装，所述阀座定位工装移动式设置在所述第二地轨上，所述阀座定位工装为可升降支撑座，用于支撑所述集流管；
所述集流管装夹在所述三爪卡盘和所述阀座定位工装之间；
夹头工装，所述第二地轨上移动式设置有所述夹头工装，所述夹头工装用于装夹所述配件，并使得所述配件与所述集流管配合。
作为上述技术方案的进一步改进，还包括有加热组件，所述加热组件设置在所述集流管内，所述加热组件穿过整个所述集流管，所述加热组件的加热温度从割孔处往割孔两侧缓慢降低，割孔处的所述加热组件的加热温度与其处的焊接温度相同。
作为上述技术方案的进一步改进，所述加热组件为加热电阻，所述加热电阻包括若干个电阻块和设置在所述电阻块之间的电极片，所述电极片将所述电阻块串联起来，在所述加热电阻两端加载加热电压；
所述集流管内割孔处的所述电阻块的阻值最大，其两侧的所述电阻块的阻值缓慢降低。
作为上述技术方案的进一步改进，所述电阻块均为等半径的圆块且轴线方向上均开设有通孔；
所述集流管内割孔处的所述电阻块的所述通孔半径最大且其厚度大于其附近割孔的宽度，其两侧的所述电阻块的所述通孔半径逐渐减小，并其两侧的所述电阻块的轴向厚度逐渐减小。
作为上述技术方案的进一步改进，还包括绝缘架，所述加热电阻外侧包裹有所述绝缘架，所述绝缘架与所述集流管内壁相抵，所述绝缘架包括套设在所述电极片上的绝缘环和连接所述绝缘环之间的绝缘连杆。
作为上述技术方案的进一步改进，所述切割机为相贯线切割机，所述焊接机为焊接机器人。
作为上述技术方案的进一步改进，还包括有平面工装和连接柱，所述连接柱设置在所述平面工装一侧，所述连接柱能够与所述三爪卡盘配合，平面焊接产品放置在所述平面工装被所述焊接机焊接。
本发明还提供一种集流管切割焊接方法，所述方法基于所述的焊接一体装置，包括以下步骤：
S1：将集流管一端装夹在三爪卡盘上，在第二地轨上移动阀座定位工装，阀座定位工装支撑集流管另一侧；
S2：在第一地轨上移动相贯线切割机，使用相贯线切割机在集流管设定的部位切割出割孔；
S3：将配件装夹在夹头工装上，移动夹头工装进行配件的放置，使配件与割孔配合；
S4：点焊固定放置好的配件，使得配件预定位在集流管上；
S5：移动焊接机器人依次焊接配件。
作为上述技术方案的进一步改进，在步骤S4与步骤S5之间还包括以下步骤：
S401：将外侧包裹有绝缘架的加热电阻塞入到集流管内，在加热电阻两端加载加热电压而对集流管进行加热；
在加热时集流管时，加热电压先缓慢增大，当割孔处的所述加热组件的加热温度与割孔处的焊接温度相同时，加热电压维持不变；
在冷却集流管时，加热电压缓慢减小。
本发明的有益效果为：
1、切割和焊接只需对集流管进行一次装夹，避免了多次装夹基准不一致而造成焊接精度降低的问题，同时也减少了装夹和测跳动的工作量。
2、加热组件给集流管进行加热，使得集流管的温度从割孔处往割孔两侧缓慢降低，从而避免了在局部加热集流管时出现局部温度的骤然变化，从而实现了在节约了一定能源的基础上，减少了焊接产生的应力。
附图说明
图1为本发明焊接装置的结构示意图。
图2为本发明加热电阻与集流管的配合示意图。
图3为本发明加热电阻的俯视图。
图4为本发明加热电阻的部分剖视图。
图5为本发明绝缘架的结构示意图。
图6为本发明平面工装的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：1、三爪卡盘，2、夹头工装，3、集流管组件，31、集流管，32、配件，41、第一地轨，42、第二地轨，5、相贯线切割机，6、焊接机器人，7、加热电阻，71、电阻块，72、电极片，73、绝缘架，7301、绝缘环，7302、绝缘连杆，74、通孔，8、平面工装，9、连接柱，10、平面焊接产品，11、阀座定位工装。
具体实施方式
现在将参照附图在下文中更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明当前优选的实施方式。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施方式；而是为了透彻性和完整性而提供这些实施方式，并且这些实施方式将本发明的范围充分地传达给技术人员。
如图1-6所示，一种集流管切割焊接一体装置，包括第一地轨41、切割机、焊接机、第二地轨42和三爪卡盘1，切割机移动式设置在第一地轨41上，用于对集流管切割出割孔；焊接机移动式设置在第一地轨41上，用于焊接集流管与配件32；第一地轨41旁设置有第二地轨42；第二地轨42一端设置有三爪卡盘1；阀座定位工装11，阀座定位工装11移动式设置在第二地轨42上，阀座定位工装11为可升降支撑座，用于支撑集流管；集流管装夹在三爪卡盘1和阀座定位工装11之间；夹头工装2，第二地轨42上移动式设置有夹头工装2，夹头工装2用于装夹配件32，并使得配件32与集流管配合。
一个集流管和多个配件32焊接起来组成一个集流管组件3，在将配件32焊接到集流管上时，首先需要装夹集流管，将集流管一端用三爪卡盘1夹住，集流管另一侧用阀座定位工装11支撑固定，然后使用切割机在集流管上切割出若干个割孔，然后将配件32装夹在夹头工装2上，移动夹头工装2进行配件32的放置，使得配件32与割孔对于，然后再人工点焊放置好的配件32使其固定在集流管上，实现配件32的预定位，最后使用焊接机对配件32与割孔之间的焊缝依次焊接。
需要说明的是，在现有的集流管焊接过程中，普遍采用顶尖固定三爪卡盘1，顶尖的受理面积小，在焊接过程中集流管容易偏移而导致基准变化，而三爪卡盘1对集流管的装夹更为稳固，保证了基准不发生变化。
在本实施例中，切割机和焊接机都由自动程序进行控制移动，以提高焊接的效率。
在本实施例中，切割机和焊接机公用一条地轨，相比于现有技术，减少了一条地轨的需求。
在本实施例中，切割和焊接只需对集流管进行一次装夹，避免了多次装夹基准不一致而造成焊接精度降低的问题，同时也减少了装夹和测跳动的工作量。
进一步地，还包括有加热组件，加热组件设置在集流管内，加热组件穿过整个集流管，加热组件的加热温度从割孔处往割孔两侧缓慢降低，割孔处的加热组件的加热温度与其处的焊接温度相同。
在本实施例中，加热组件给集流管进行加热，使得集流管的温度从割孔处往割孔两侧缓慢降低，从而避免了在局部加热集流管时出现局部温度的骤然变化，从而实现了在节约了一定能源的基础上，减少了焊接产生的应力。
进一步地，加热组件为加热电阻7，加热电阻7包括若干个电阻块71和设置在电阻块71之间的电极片72，电极片72将电阻块71串联起来，在加热电阻7两端加载加热电压；集流管内割孔处的电阻块71的阻值最大，其两侧的电阻块71的阻值缓慢降低。
在本实施例中，在加热电阻7两端加载加热电压，由于每个电阻块71是串联的，从而使得流过每个电阻块71的电流相同，这时电阻块71的发热功率就由其阻值大小觉得，集流管内割孔处的电阻块71的阻值最大而其两侧的电阻块71的阻值缓慢降低，这样就使得集流管的加热温度从割孔处往割孔两侧缓慢降低。
进一步地，电阻块71均为等半径的圆块且轴线方向上均开设有通孔74；集流管内割孔处的电阻块71的通孔74半径最大且其厚度大于其附近割孔的宽度，其两侧的电阻块71的通孔74半径逐渐减小，并其两侧的电阻块71的轴向厚度逐渐减小。
电阻块71为等半径的圆块，那么决定其阻值大小的就为其有效横截面接和厚度了，而在本实施例中，集流管内割孔处的电阻块71的通孔74半径最大而其两侧的电阻块71的通孔74半径逐渐减小，并其两侧的电阻块71的轴向厚度逐渐减小，这样就实现了集流管内割孔处的电阻块71的阻值最大而其两侧的电阻块71的阻值缓慢降低，这样的加热组件结构简单易于加工。
在本实施例中，电阻块71厚度大于其附近割孔的宽度，这就保证了割孔处温度的一致性，且温度与焊接温度相同，避免了割孔处形成温差而造成应力的产生。
在本实施例中，电阻块71为圆块且与集流管形状相同，使得加热组件能够更好的与集流管配合且能够更加对其均匀的加热。
进一步地，还包括绝缘架73，加热电阻7外侧包裹有绝缘架73，绝缘架73与集流管内壁相抵，绝缘架73包括套设在电极片72上的绝缘环7301和连接绝缘环7301之间的绝缘连杆7302。
在本实施例中，绝缘架73用于隔绝电阻块71与集流管，避免触电事故的发生。
进一步地，切割机为相贯线切割机5，焊接机为焊接机器人6。
在本实施例中，焊接机器人6为六轴自动焊接机器人6。
进一步地，还包括有平面工装8和连接柱9，连接柱9设置在平面工装8一侧，连接柱9能够与三爪卡盘1配合，平面焊接产品10放置在平面工装8被焊接机焊接。
当需要加工平面焊接产品10时，将平面工装8的连接柱9装夹在三爪卡盘1上，然后将平面焊接产品10放置在平面工装8上，通过转动三爪卡盘1而带动平面工装8转动，进而使得平面焊接产品10转动不同角度，进而对平面焊接产品10不同位置进行焊接，拓展了本装置的功能。
本实施例还提供一种集流管切割焊接方法，方法基于的焊接一体装置，包括以下步骤：
S1：将集流管一端装夹在三爪卡盘上，在第二地轨上移动阀座定位工装，阀座定位工装支撑集流管另一侧；
S2：在第一地轨上移动相贯线切割机，使用相贯线切割机在集流管设定的部位切割出割孔；
S3：将配件装夹在夹头工装上，移动夹头工装进行配件的放置，使配件与割孔配合；
S4：点焊固定放置好的配件，使得配件预定位在集流管上；
S5：移动焊接机器人依次焊接配件。
通过上述步骤，切割和焊接只需对集流管进行一次装夹，避免了多次装夹基准不一致而造成焊接精度降低的问题，同时也减少了装夹和测跳动的工作量。
进一步地，在步骤S4与步骤S5之间还包括以下步骤：
S401：将外侧包裹有绝缘架的加热电阻塞入到集流管内，在加热电阻两端加载加热电压而对集流管进行加热；
在加热时集流管时，加热电压先缓慢增大，当割孔处的加热组件的加热温度与割孔处的焊接温度相同时，加热电压维持不变；
在冷却集流管时，加热电压缓慢减小。
加热电压的均匀变化进一步使得加热组件对集流管的加热和冷却更加均匀。
以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种集流管切割焊接一体装置，其特征在于，包括：
第一地轨；
切割机，所述切割机移动式设置在所述第一地轨上，用于对所述集流管切割出割孔；
焊接机，所述焊接机移动式设置在所述第一地轨上，用于焊接所述集流管与配件；
第二地轨，所述第一地轨旁设置有所述第二地轨；
三爪卡盘，所述第二地轨一端设置有所述三爪卡盘；
阀座定位工装，所述阀座定位工装移动式设置在所述第二地轨上，所述阀座定位工装为可升降支撑座，用于支撑所述集流管；
所述集流管装夹在所述三爪卡盘和所述阀座定位工装之间；
夹头工装，所述第二地轨上移动式设置有所述夹头工装，所述夹头工装用于装夹所述配件，并使得所述配件与所述集流管配合。
2.根据权利要求1所述的一种集流管切割焊接一体装置，其特征在于：
还包括有加热组件，所述加热组件设置在所述集流管内，所述加热组件穿过整个所述集流管，所述加热组件的加热温度从割孔处往割孔两侧缓慢降低，割孔处的所述加热组件的加热温度与其处的焊接温度相同。
3.根据权利要求2所述的一种集流管切割焊接一体装置，其特征在于：
所述加热组件为加热电阻，所述加热电阻包括若干个电阻块和设置在所述电阻块之间的电极片，所述电极片将所述电阻块串联起来，在所述加热电阻两端加载加热电压；
所述集流管内割孔处的所述电阻块的阻值最大，其两侧的所述电阻块的阻值缓慢降低。
4.根据权利要求3所述的一种集流管切割焊接一体装置，其特征在于：
所述电阻块均为等半径的圆块且轴线方向上均开设有通孔；
所述集流管内割孔处的所述电阻块的所述通孔半径最大且其厚度大于其附近割孔的宽度，其两侧的所述电阻块的所述通孔半径逐渐减小，并其两侧的所述电阻块的轴向厚度逐渐减小。
5.根据权利要求4所述的一种集流管切割焊接一体装置，其特征在于：
还包括绝缘架，所述加热电阻外侧包裹有所述绝缘架，所述绝缘架与所述集流管内壁相抵，所述绝缘架包括套设在所述电极片上的绝缘环和连接所述绝缘环之间的绝缘连杆。
6.根据权利要求5所述的一种集流管切割焊接一体装置，其特征在于：
所述切割机为相贯线切割机，所述焊接机为焊接机器人。
7.根据权利要求6所述的一种集流管切割焊接一体装置，其特征在于：
还包括有平面工装和连接柱，所述连接柱设置在所述平面工装一侧，所述连接柱能够与所述三爪卡盘配合，平面焊接产品放置在所述平面工装被所述焊接机焊接。
8.一种集流管切割焊接方法，所述方法基于权利要求1-7任一项所述的焊接一体装置，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将集流管一端装夹在三爪卡盘上，在第二地轨上移动阀座定位工装，阀座定位工装支撑集流管另一侧；
S2：在第一地轨上移动相贯线切割机，使用相贯线切割机在集流管设定的部位切割出割孔；
S3：将配件装夹在夹头工装上，移动夹头工装进行配件的放置，使配件与割孔配合；
S4：点焊固定放置好的配件，使得配件预定位在集流管上；
S5：移动焊接机器人依次焊接配件。
9.根据权利要求8所述的一种集流管切割焊接方法，其特征在于，在步骤S4与步骤S5之间还包括以下步骤：
S401：将外侧包裹有绝缘架的加热电阻塞入到集流管内，在加热电阻两端加载加热电压而对集流管进行加热；
在加热时集流管时，加热电压先缓慢增大，当割孔处的所述加热组件的加热温度与割孔处的焊接温度相同时，加热电压维持不变；
在冷却集流管时，加热电压缓慢减小。
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