CN113618285B - 一种升降式纵缝焊接设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种升降式纵缝焊接设备，包括：机架组件，机架组件上设置有升降机构；纵缝台体组件，与升降机构连接，纵缝台体组件包括焊接夹具，焊接夹具的上侧设置有自动焊接系统；旋转芯轴组件，设置在焊接夹具的下方，旋转芯轴组件包括芯轴，芯轴的一端通过转动机构与升降机构连接，转动机构能够驱动芯轴旋转，芯轴上设置有至少一个内焊焊缝背面垫板和至少一个外焊焊缝背面垫板；该设备具有能够升降的纵缝台体组件和旋转芯轴组件，根据工件尺寸的不同和焊接位置的不同，通过焊接夹具及自动焊接系统的升降和芯轴的旋转，能够对工件进行最佳焊接位置的夹持，实现一机多用，并通过自动焊接系统的自动焊接保证自动化焊接的一致性。

Description

一种升降式纵缝焊接设备
技术领域
本发明属于纵缝焊接技术领域，更具体地，涉及一种升降式纵缝焊接设备。
背景技术
机械航天航空制造中有多种直径规格的筒体需要进行纵缝拼接焊接，并且根据焊接工艺的不同，需要频繁地在外焊和内焊之间进行切换，由于目前最大直径已达到5米，如果要同时满足工件多种规格和内外焊工艺，需要配备多种焊接设备，不仅增加设备和人工成本，操作人员还要不同设备间摸索工艺，熟悉设备，造成焊接质量不稳定，焊接一致性差。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种升降式纵缝焊接设备，该设备具有能够升降的纵缝台体组件和旋转芯轴组件，根据工件尺寸的不同和焊接位置的不同，通过焊接夹具及自动焊接系统的升降和芯轴的旋转，能够对工件进行最佳焊接位置的夹持，实现一机多用，并通过自动焊接系统的自动焊接保证自动化焊接的一致性。
为了实现上述目的，本发明提供一种升降式纵缝焊接设备，该设备包括：
机架组件，所述机架组件上设置有升降机构；
纵缝台体组件，与所述升降机构连接，所述纵缝台体组件包括焊接夹具，所述焊接夹具的上侧设置有自动焊接系统；
旋转芯轴组件，设置在所述焊接夹具的下方，所述旋转芯轴组件包括芯轴，所述芯轴的一端通过转动机构与所述升降机构连接，所述转动机构能够驱动所述芯轴旋转，所述芯轴上设置有至少一个内焊焊缝背面垫板和至少一个外焊焊缝背面垫板。
可选地，所述机架组件包括底座、设置在所述底座上侧的两个立柱连接在两个所述立柱顶端的横梁，所述底座、所述立柱和所述横梁连接形成矩形框架。
可选地，所述升降机构包括轨道、升降箱体和驱动结构，所述轨道设置在所述立柱上，所述升降箱体与所述轨道滑动配合，所述驱动结构能够驱动所述升降箱体沿所述轨道移动。
可选地，每个所述轨道的两侧平行设置有两个轨道，所述升降箱体的两侧分别设置有四个滑块，所述滑块上开设有与所述轨道滑动配合的滑槽，所述驱动结构包括齿条、齿轮和第一驱动件，所述齿条设置在所述立柱上，所述齿轮设置在所述升降箱体上并与所述齿条啮合，所述第一驱动件通过蜗轮蜗杆减速机与所述齿轮连接。
可选地，所述立柱上设置有防坠保护结构，所述升降箱体上设置有安全插销，所述安全插销通过伸缩结构与所述升降箱体连接，所述安全插销能够插入所述防坠保护结构。
可选地，所述自动焊接系统包括焊接大梁轨道，所述焊接大梁轨道上可移动地设置有焊接机头。
可选地，所述焊接夹具的端部设置有气动挂钩或手动挂钩，所述芯轴的端部设置有芯轴挂钩。
可选地，所述转动机构包括固定板，所述固定板与所述升降机构连接，所述固定板上设置有回转支承，所述芯轴的一端与所述回转支承连接，所述回转支承的输入端连接有第二驱动件。
可选地，所述芯轴为矩形板状，所述芯轴的两个长边上分别设置有一个所述内焊焊缝背面垫板和一个所述外焊焊缝背面垫板。
可选地，所述内焊焊缝背面垫板和所述外焊焊缝背面垫板与所述芯轴之间设置有加热装置。
本发明提供一种升降式纵缝焊接设备，其有益效果在于：该设备通过设置升降机构，方便调节纵缝台体组件和旋转芯轴组件的高度，方便调整焊接位置和切换内外焊的焊接工艺，在一台设备上可以完成多品种的筒体工件的纵缝自动化焊接，具有较高的焊接稳定性；同时能够提高焊接生产率和焊接质量，降低设备成本和人工成本。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个实施例的一种升降式纵缝焊接设备的整体结构示意图。
图2示出了根据本发明的一个实施例的一种升降式纵缝焊接设备的机架组件的结构示意图。
图3示出了根据本发明的一个实施例的一种升降式纵缝焊接设备的纵缝台体组件的结构示意图。
图4示出了根据本发明的一个实施例的一种升降式纵缝焊接设备的旋转芯轴组件的结构示意图。
附图标记说明：
1、机架组件；2、升降机构；3、纵缝台体组件；4、焊接夹具；5、自动焊接系统；6、旋转芯轴组件；7、芯轴；8、转动机构；9、内焊焊缝背面垫板；10、外焊焊缝背面垫板；11、底座；12、立柱；13、横梁；14、轨道；15、升降箱体；16、滑块；17、齿条；18、第一驱动件；19、防坠保护结构；20、安全插销；21、焊接大梁轨道；22、焊接机头；23、气动挂钩或手动挂钩；24、芯轴挂钩；25、固定板；26、回转支承；27、第二驱动件。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
如图1至图4所示，本发明提供一种升降式纵缝焊接设备，该设备包括：
机架组件1，机架组件1上设置有升降机构2；
纵缝台体组件3，与升降机构2连接，纵缝台体组件3包括焊接夹具4，焊接夹具4的上侧设置有自动焊接系统5；
旋转芯轴组件6，设置在焊接夹具4的下方，旋转芯轴组件6包括芯轴7，芯轴7的一端通过转动机构8与升降机构2连接，转动机构8能够驱动芯轴7旋转，芯轴7上设置有至少一个内焊焊缝背面垫板9和至少一个外焊焊缝背面垫板10。
具体的，该设备的纵缝台体组件3和旋转芯轴组件6均通过升降机构2连接在机架组件1上，组成一个可以适用于多种直径规格和内外焊接工艺的自动焊接设备；在一个示例中，焊接夹具4为琴键式气囊压紧机构，能够对工件焊缝两侧进行夹持，自动焊接系统5能够沿焊缝进行自动焊接；芯轴7能够通过转动机构8进行转动，在转动过程中能够切换内焊焊缝背面垫板9和外焊焊缝背面垫板10的位置，在内焊和外焊时分别垫在焊缝背面。
进一步的，纵缝台体组件3还包括台体本体，台体本体作为安装基础，具有较好的强度和刚性，焊接夹具4和自动焊接系统5均安装在台体本体上，为自动焊接提供了高精度的直线运动载体；琴键式气囊压紧机构对工件进行连续压紧，且压紧压力可以调整，满足自动焊接对工件散热和控制焊接变形的要求。
在本实施例中，机架组件1包括底座11、设置在底座11上侧的两个立柱12连接在两个立柱12顶端的横梁13，底座11、立柱12和横梁13连接形成矩形框架。
具体的，底座11上设置多个地脚螺栓，用于固定该设备，底座11、立柱12和横梁13均可以采用型钢焊接形成，再通过焊接过组装形成矩形框架，两个立柱12之间形成升降空间，升降机构2设置再升降空间内。
在本实施例中，升降机构2包括轨道14、升降箱体15和驱动结构，轨道14设置在立柱12上，升降箱体15与轨道14滑动配合，驱动结构能够驱动升降箱体15沿轨道14移动。
具体的，升降箱体15处于两个立柱12之间的升降空间内，在一个示例中，升降箱体15为矩形箱体，由钢板焊接形成；两个立柱12上都设置有轨道14，保证升降箱体15两端升降的同步性。
在本实施例中，每个轨道14的两侧平行设置有两个轨道14，升降箱体15的两侧分别设置有四个滑块16，滑块16上开设有与轨道14滑动配合的滑槽，驱动结构包括齿条17、齿轮和第一驱动件18，齿条17设置在立柱12上，齿轮设置在升降箱体15上并与齿条17啮合，第一驱动件18通过蜗轮蜗杆减速机与齿轮连接。
具体的，两个立柱12上共设置四个轨道14，四个轨道14形成矩形分布并处于升降箱体15的四个方向上，升降箱体15升降时四个滑块16同时受力，同时可以采用滚动滑块式轨道导向，防止升降时卡阻现象；采用蜗轮蜗杆减速器同步驱动升降箱体15两侧的齿轮，利用蜗轮蜗杆减速器自锁性，保证升降时在任何位置可以稳定停止。
在本实施例中，立柱12上设置有防坠保护结构19，升降箱体15上设置有安全插销20，安全插销20通过伸缩结构与升降箱体15连接，安全插销20能够插入防坠保护结构19。
具体的，当升降停止时，安全插销20自动伸出，插入防坠保护结构19内，起到防坠落的保护作用。
在本实施例中，自动焊接系统5包括焊接大梁轨道21，焊接大梁轨道21上可移动地设置有焊接机头22。
具体的，焊接机头22能够沿焊接大梁轨道21移动，实现焊缝的自动焊接。
在本实施例中，焊接夹具4的端部设置有气动挂钩或手动挂钩23，芯轴7的端部设置有芯轴挂钩24。
具体的，气动挂钩或手动挂钩23能够将纵缝台体组件3与芯轴7的端部连接在一起，当压紧工件时，避免纵缝台体组件3与芯轴7悬臂式受力，减小二者的受力变形；同时，气动挂钩或手动挂钩23能打开，可以将焊接后的工件方便地取下；气动挂钩或手动挂钩23可以是气动挂钩也可以是手动挂钩，气动挂钩为通过气缸缸杆的伸缩，带动转臂使挂钩旋转，将挂钩与芯轴端部的芯轴挂钩24连接，可以实现远程控制，手动挂钩为通过人工手动翻转挂钩，将挂钩与芯轴端部的芯轴挂钩24连接，需要操作人员近距离操作；实际应用中可以根据需要选择气动挂钩和手动挂钩。
在本实施例中，转动机构8包括固定板25，固定板25与升降机构2连接，固定板25上设置有回转支承26，芯轴7的一端与回转支承26连接，回转支承26的输入端连接有第二驱动件27。
具体的，芯轴7为悬臂结构件，在升降箱体15上安装回转支承26，回转支承26的外端与芯轴7连接，升降箱体15内设置第二驱动件27，可以通过电气控制，自动将芯轴7精确旋转定位，保证重复定位精度。
在本实施例中，芯轴7为矩形板状，芯轴7的两个长边上分别设置有一个内焊焊缝背面垫板9和一个外焊焊缝背面垫板10。
具体的，筒体工件的内焊和外焊接时，使用的焊缝背面垫板是不一样，在芯轴7相对的两个长边分布安装适合内焊和外焊的内焊焊缝背面垫板9和外焊焊缝背面垫板10，通过芯轴7的旋转，可以快速方便地切换，减少焊接准备时间。
在其他实施例中，芯轴7可以是其他形状，芯轴7上可以设置多个内焊焊缝背面垫板9和或多个外焊焊缝背面垫板10。
在本实施例中，内焊焊缝背面垫板9和外焊焊缝背面垫板10与芯轴7之间设置有加热装置。
具体的，加热装置可以对内焊焊缝背面垫板9和外焊焊缝背面垫板10进行加热，间接地加热工件。
综上，本发明提供的升降式纵缝焊接设备使用时，以筒体工件的内焊和外焊工艺的切换为例：该设备先对筒体工件进行内焊，此时工件放置在处于该设备一侧的工件放置座上，通过升降机构2将纵缝台体组件3和旋转芯轴组件6均下降至较低的位置，焊接夹具4采用琴键式气囊压紧机构对工件进行夹持，此时芯轴7通过转动机构8旋转，将芯轴7上的内焊焊缝背面垫板9转至焊缝的外侧，并通过加热装置间接对工件进行加热；然后焊接机头22对准焊缝启动，焊接机头22沿焊接大梁轨道21移动，实现自动焊接，完成对筒体工件的内焊。这时，切换到对筒体工件进行外焊，在工件放置座上调整工件的摆放，将焊缝转至工件的顶部，通过升降机构2调节纵缝台体组件3和旋转芯轴组件6的高度，使其与焊缝位置高度相适配，焊接夹具4采用琴键式气囊压紧机构对工件进行夹持，此时芯轴7通过转动机构8旋转，将芯轴7上的外焊焊缝背面垫板10转至焊缝的内侧，并通过加热装置间接对工件进行加热；然后焊接机头22对准焊缝启动，焊接机头22沿焊接大梁轨道21移动，实现自动焊接，完成对筒体工件的外焊。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种升降式纵缝焊接设备，其特征在于，该设备包括：
机架组件，所述机架组件上设置有升降机构；
纵缝台体组件，与所述升降机构连接，所述纵缝台体组件包括焊接夹具，所述焊接夹具的上侧设置有自动焊接系统；
旋转芯轴组件，设置在所述焊接夹具的下方，所述旋转芯轴组件包括芯轴，所述芯轴的一端通过转动机构与所述升降机构连接，所述转动机构能够驱动所述芯轴旋转，所述芯轴上设置有至少一个内焊焊缝背面垫板和至少一个外焊焊缝背面垫板。
2.根据权利要求1所述的升降式纵缝焊接设备，其特征在于，所述机架组件包括底座、设置在所述底座上侧的两个立柱连接在两个所述立柱顶端的横梁，所述底座、所述立柱和所述横梁连接形成矩形框架。
3.根据权利要求2所述的升降式纵缝焊接设备，其特征在于，所述升降机构包括轨道、升降箱体和驱动结构，所述轨道设置在所述立柱上，所述升降箱体与所述轨道滑动配合，所述驱动结构能够驱动所述升降箱体沿所述轨道移动。
4.根据权利要求3所述的升降式纵缝焊接设备，其特征在于，两个立柱上共设置四个轨道，四个轨道形成矩形分布并处于升降箱体的四个方向上，所述升降箱体的两侧分别设置有四个滑块，所述滑块上开设有与所述轨道滑动配合的滑槽，所述驱动结构包括齿条、齿轮和第一驱动件，所述齿条设置在所述立柱上，所述齿轮设置在所述升降箱体上并与所述齿条啮合，所述第一驱动件通过蜗轮蜗杆减速机与所述齿轮连接。
5.根据权利要求3所述的升降式纵缝焊接设备，其特征在于，所述立柱上设置有防坠保护结构，所述升降箱体上设置有安全插销，所述安全插销通过伸缩结构与所述升降箱体连接，所述安全插销能够插入所述防坠保护结构。
6.根据权利要求1所述的升降式纵缝焊接设备，其特征在于，所述自动焊接系统包括焊接大梁轨道，所述焊接大梁轨道上可移动地设置有焊接机头。
7.根据权利要求1所述的升降式纵缝焊接设备，其特征在于，所述焊接夹具的端部设置有气/手动挂钩，所述芯轴的端部设置有芯轴挂钩。
8.根据权利要求1所述的升降式纵缝焊接设备，其特征在于，所述转动机构包括固定板，所述固定板与所述升降机构连接，所述固定板上设置有回转支承，所述芯轴的一端与所述回转支承连接，所述回转支承的输入端连接有第二驱动件。
9.根据权利要求1所述的升降式纵缝焊接设备，其特征在于，所述芯轴为矩形板状，所述芯轴的两个长边上分别设置有一个所述内焊焊缝背面垫板和一个所述外焊焊缝背面垫板。
10.根据权利要求1所述的升降式纵缝焊接设备，其特征在于，所述内焊焊缝背面垫板与所述芯轴之间设置有加热装置，所述外焊焊缝背面垫板与所述芯轴之间设置有加热装置。
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