CN113681144A - 一种基于高频感应焊的管材焊接自动化流水线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于高频感应焊的管材焊接自动化流水线，属于管材焊接流水线技术领域。所述自动化流水线包括依次连接的上料机构、自动送料机构、输送机构、高频感应焊机、落料机构、以及用于支撑各个机构的方钢架和地脚，所述上料机构用于盛放待焊接的棒料，所述自动送料机构与所述输送机构统一采用间歇式运动，用于将所述上料机构中的待焊接棒料自动传送到所述输送机构上，所述高频感应焊机用于当所述输送机构将待焊接的棒料传送至所述高频感应焊机位置时对棒料进行高频感应焊，所述落料机构用于接收完成焊接的棒料。本发明提供的自动化流水线支持自动送料，解决了现有流水线自动化程度低的问题，提高了生产效率。

Description

一种基于高频感应焊的管材焊接自动化流水线

技术领域

本发明涉及管材焊接(尤其是中小直径钢管和铜管)的自动化流水线技术领域，具体涉及一种基于高频感应焊的管材焊接自动化流水线。

背景技术

现有的焊接方式主要有氩弧焊、埋弧自动焊、焊条电弧焊、电阻焊以及高频焊等。其中，高频焊接是指利用高频电流流经工件接触面所产生的电阻热，并施加压力(或不施加压力)，使工件金属形成连接的一种焊接方法。高频焊接根据高频电流在工件中产生热的方式分为高频接触焊接和高频感应焊接；高频接触焊接时，高频电流通过与工件机械接触而传入工件，高频感应焊接时，高频电流通过工件外部感应圈的耦合作用而在工件内产生感应电流，可焊接外径为9mm的小直径管和壁厚为1mm的薄壁管。高频感应焊采用非接触性焊接方式，具有焊接效果稳定、焊接后不产生有害气体、焊接环境好、效率高的优势，比较适合应用在流水线上，是生产有缝钢管及铜管的先进方法。

然而，现有用于钢管或铜管焊接的高频感应焊接流水线的自动化程度较低，部分企业的焊接流水线上料方式还是依靠人工作业的方式将棒料逐一摆放至输送线上，再传输至流水线进行焊接，严重影响焊接效率。因此，提高流水线自动化程度是十分必要的。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于高频感应焊的管材焊接自动化流水线，该流水线支持自动上料，使得流水线从上料到输送、从输送到焊接、从焊接完成至下料形成一条完整的自动化流水线，解决了现有管材焊接流水线自动化程度较低的问题，提高了生产效率。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种基于高频感应焊的管材焊接自动化流水线，所述流水线包括依次连接的上料机构、自动送料机构、输送机构、高频感应焊机、落料机构、以及用于支撑各个机构的方钢架和地脚，其中，

所述上料机构用于盛放待焊接的棒料；

所述自动送料机构设置于所述上料机构的出料端，且所述自动送料机构设置于所述输送机构的进料端上方，所述自动送料机构与所述输送机构统一采用间歇式运动，所述自动送料机构用于将所述上料机构中的待焊接棒料自动传送到所述输送机构上；

所述高频感应焊机设置在所述输送机构的一侧，用于当所述输送机构将待焊接的棒料传送至所述高频感应焊机位置时对棒料进行高频感应焊；

所述落料机构设置于所述输送机构的出料端，用于接收完成焊接的棒料。

优选的，所述自动送料机构包括挡料板、送料组件和接料组件，所述挡料板竖直安装在所述方钢架上，所述送料组件固定在所述挡料板靠近所述上料机构的一侧表面上，且所述送料组件的进料端与所述上料机构的出料端相连接，所述接料组件安装在所述方钢架上，且所述接料组件的进料口对准所述送料组件的出料口。

进一步优选的，所述送料组件包括伸缩气缸、送料板以及可翻转的棒料放置台，所述伸缩气缸竖直向下固定安装于所述挡料板上，所述送料板垂直连接在所述伸缩气缸的动力输出端，所述棒料放置台安装在位于所述送料板下方的所述挡料板上。

更进一步的，所述可翻转的棒料放置台由弹簧铰链本体和放置板组成，所述弹簧铰链本体螺纹连接在所述挡料板上，所述放置板转动连接在所述弹簧铰链本体上，且所述放置板与所述送料板平行设置。

进一步优选的，所述接料组件包括固定在所述方钢架上的第一驱动电机、依次连接在所述第一驱动电机动力输出端的联轴器和槽轮转动轴、以及套设在所述槽轮转动轴外部的槽轮，所述槽轮转动轴的两端分别转动连接在由所述方钢架制成的支架上，所述槽轮的外圆周上沿周向开设有若干个用于接收棒料的条形凹槽。

进一步优选的，所述自动送料机构还包括用于检测棒料是否到达工位的感应装置，所述感应装置的信号输出端与PLC控制器的信号输入端相连接，所述PLC控制器的信号输出端与所述输送机构和所述自动送料机构的驱动装置的信号输入端相连接。

优选的，所述上料机构包括盛料仓和棒料通道，所述盛料仓可拆卸地安装在所述方钢架上，所述棒料通道倾斜固定在所述方钢架上，且所述棒料通道高度高的一端与所述盛料仓的出料口相连接，所述棒料通道的另一端与所述自动送料机构的进料端相连接。

优选的，所述输送机构包括机架、第二驱动电机、输送带、滚轮及滚轮轴，所述第二驱动电机固定安装在由所述方钢架制成的电机支架上，所述滚轮轴连接在所述第二驱动电机的动力输出端，且所述滚轮轴的两端分别转动连接在所述机架上，与所述滚轮轴对称的一端机架上转动连接有转轴，所述滚轮分别套设在所述滚轮轴和所述转轴的外部，所述输送带套设在两个所述滚轮的外部，所述输送带在两个所述滚轮的带动下发生运动，以用于输送棒料。

进一步优选的，所述输送带上以相同的间距均匀设置多个用于固定棒料的固定架，所述固定架顶部设有放置所述棒料的容纳槽。

优选的，所述落料机构为落料仓。

与现有技术相比，本发明的有益效果主要包括：

本发明提供一种基于高频感应焊的管材焊接自动化流水线，该自动化流水线中设计了自动送料机构，所述自动送料机构主要由感应装置、伸缩气缸、送料板、可翻转的棒料放置台以及槽轮配合完成自动送料动作。当待焊接的棒料由上料机构传送至可翻转的棒料放置台后，所述感应装置检测到棒料到达工位，则通过PLC控制器控制输送机构的第二驱动电机开启，使得输送带到达指定位置，随后启动伸缩气缸将送料板向下推，使得所述棒料放置台发生翻转，从而将棒料压入槽轮中；同时，所述槽轮发生转动在重力的作用下将棒料逐一送入所述输送带的固定架上，至此完成自动送料动作。本发明通过自动送料机构实现了管材焊接流水线中的自动上料工序，可明显提高作业效率，解决了现有管材焊接流水线自动化程度较低的问题。

附图说明

图1是本发明所述管材焊接自动化流水线的整体结构示意图；

图2是本发明所述自动送料机构的结构示意图；

图3是本发明所述可翻转的棒料放置台的结构示意图；

图4是图2中A处的放大图；

图5是本发明所述输送机构的结构示意图；

图6是本发明所述输送带的结构示意图；

图7是本发明所述管材焊接自动化流水线的运动简图。

图中具体标记为：

1-上料机构，11-盛料仓，12-棒料通道，13-固定框，14-矩形窗口；

2-自动送料机构，21-挡料板，22-送料组件，221-伸缩气缸，222-送料板，223-棒料放置台，223a-弹簧铰链本体，223b-放置板，223c-矩形挡片，23-接料组件，231-第一驱动电机，232-联轴器，233-槽轮转动轴，234-槽轮，234a-条形凹槽，24-感应装置，25-固定板；

3-输送机构，31-机架，32-第二驱动电机，33-输送带，331-固定架，332-容纳槽，34-滚轮，35-滚轮轴，36-转轴；

4-高频感应焊机；

5-落料机构；

6-方钢架；

7-地脚。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为本发明一种基于高频感应焊的管材焊接自动化流水线的整体结构示意图，如图1所示，所述流水线包括依次连接的上料机构1、自动送料机构2、输送机构3、高频感应焊机4、落料机构5、以及用于支撑各个机构的方钢架6和地脚7，其中：

所述上料机构1用于盛放待焊接的棒料(本实施例中所述棒料为铜管)；

所述自动送料机构2设置于所述上料机构1的出料端，且所述自动送料机构2设置于所述输送机构3的进料端上方，所述自动送料机构2与所述输送机构3统一采用间歇式运动，所述自动送料机构2用于将所述上料机构1中的待焊接铜管自动传送到所述输送机构3上；

所述高频感应焊机4设置在所述输送机构3的一侧，用于当所述输送机构3将待焊接的铜管传送至所述高频感应焊机4位置时对铜管进行高频感应焊；

所述落料机构5设置于所述输送机构3的出料端，用于接收完成焊接的铜管。

本实施所述流水线通过自动送料机构2实现了将所述上料机构1中的铜管自动传送至所述输送机构3的自动化过程，大大提高了焊接效率。下面对本实施例的所述自动送料机构2的具体结构及工作原理进行详细说明。

图2-4给出了所述自动送料机构2的详细结构，进一步地，如图2所示，所述自动送料机构2包括挡料板21、送料组件22和接料组件23，所述挡料板21竖直安装在所述方钢架6上，用于安装送料组件22和阻挡铜管；所述送料组件22固定在所述挡料板21靠近所述上料机构1的一侧表面上，且所述送料组件22的进料端与所述上料机构1的出料端相连接，所述接料组件23安装在所述方钢架6上，且所述接料组件23的进料口对准所述送料组件22的出料口。

具体的，所述送料组件22包括伸缩气缸221、送料板222以及可翻转的棒料放置台223，所述伸缩气缸221竖直向下固定安装于所述挡料板21上，所述送料板222垂直于所述伸缩气缸221设置，且所述送料板222顶部中间部分连接在所述伸缩气缸221的动力输出端，使得所述送料板222能够在所述伸缩气缸221的带动下进行上下运动。

所述棒料放置台223安装在位于所述送料板222下方的所述挡料板21上，进一步地如图3所示，所述可翻转的棒料放置台223由弹簧铰链本体223a和放置板223b组成，所述弹簧铰链本体223a通过螺纹连接在所述挡料板21上，所述放置板223b转动连接在所述弹簧铰链本体223a上，且所述放置板223b与所述送料板222平行设置，所述放置板223b能够在所述弹簧铰链本体223a上翻转。

更进一步地，所述放置板223b靠近所述弹簧铰链本体223a的一侧两端对称设置两个竖直的矩形挡片223c，用于固定铜管。所述放置板223b与所述上料机构1的出料端相连接，从上料机构1中传输过来的铜管通过重力作用被传送到所述放置板223b上，并由两个矩形挡片223c对其进行阻止限位，所述送料板222在所述伸缩气缸221的带动下向下运动，推动所述放置板223b围绕所述弹簧铰链本体223a向下翻转，使得铜管从所述放置板223b上落下被所述接料组件23接收。

具体的，如图2所示，所述接料组件23包括第一驱动电机231、联轴器232、槽轮转动轴233及槽轮234，所述第一驱动电机231固定在由所述方钢架6制成的电机支架上，所述联轴器232和所述槽轮转动轴233依次连接在所述第一驱动电机231的动力输出端，所述槽轮234套设在所述槽轮转动轴233的外圆周，所述槽轮转动轴233的两端分别通过轴套转动连接在由所述方钢架6制成的转动轴支架上，如此设置，所述槽轮234在所述第一驱动电机231的带动下转动。

进一步地，所述槽轮234的外圆周上沿槽轮周向开设有若干个用于接收棒料的条形凹槽234a，当所述槽轮234转动时，转动到所述槽轮234顶部的一个所述条形凹槽234a的槽口需对准所述放置板223b，以保证铜管能够从放置板223b上顺利进入条形凹槽234a中。

进一步地，所述自动送料机构2完成自动化动作还需设置PLC控制器，所述PLC控制器可以安装在整个流水线附近的电气柜中，以便于操作。同时，如图4所示，在安装了挡料板21的方钢架6上设置用于检测铜管是否到达工位(是否到达所述放置板223b上)的感应装置24，所述感应装置24通过固定板25固定在方钢架6上，所述感应装置24的信号输出端与PLC控制器的信号输入端相连接，所述PLC控制器的信号输出端与所述伸缩气缸221和所述第一驱动电机231相连接。如此，当所述感应装置24检测到铜管达到所述放置板223b上时，将信号传送给PLC控制器，通过PLC控制器处理后将启动信号传送给所述第一驱动电机231，则第一驱动电机231启动，带动槽轮234转动，当槽轮234转动到其中一个的所述条形凹槽234a的槽口对准所述放置板223b时停止转动，此时PLC控制器控制所述伸缩气缸221开启，使得所述送料板222向下运动，进而推动所述放置板223b翻转，从而使得放置板223b上的铜管在重力作用下落入所述条形凹槽234a中，之后所述槽轮234继续转动，将条形凹槽234a中的铜管翻转至所述输送机构3中，至此完成自动送料工作。

需要说明的是，所述槽轮234与所述输送机构3统一采用间歇运动形式，当所述输送机构3上用于固定铜管的固定架到达指定位置时，槽轮234才会转动。那么，所述输送机构3的驱动装置就也需要与所述PLC控制器相连接，通过PLC控制器的统一处理实现槽轮234和输送机构3的统一间歇运动，此PLC控制器的控制过程为该领域的常用技术手段，不再赘述。

具体的，如图1所示，上述实施例中，所述上料机构1包括盛料仓11和棒料通道12，所述盛料仓11为漏斗状结构，所示盛料仓11通过固定框13螺纹连接在所述方钢架6上；所述棒料通道12倾斜固定在所述方钢架6上，且所述棒料通道12高度高的一端与所述盛料仓11的出料口相连接，所述棒料通道12的另一端与所述自动送料机构2的放置板223b相连接，如此，有利于铜管从所述盛料仓11中在重力的作用下经过料棒通道12滚入所述放置板223b中。

进一步地，为了便于整理料棒位置、避免卡料，所述棒料通道12上开设有矩形窗口14，所述矩形窗口14与所述盛料仓11的出料口相连接。

具体的，如图5所示，所述输送机构3包括机架31、第二驱动电机32、输送带33、滚轮34及滚轮轴35，所述第二驱动电机32固定安装在由所述方钢架6制成的电机支架上，所述滚轮轴35连接在所述第二驱动电机32的动力输出端，且所述滚轮轴35的两端分别转动连接在所述机架31上，与所述滚轮轴35对称的一端机架31上转动连接有转轴36，所述滚轮34分别套设在所述滚轮轴35和所述转轴36的外部，所述输送带33套设在两个所述滚轮34的外部，所述输送带33在两个所述滚轮34的带动下发生运动，以用于输送棒料。

进一步地，如图6所示，所述输送带33上以相同的间距均匀设置多个用于固定棒料的固定架331，所述固定架331顶部设有放置所述棒料的容纳槽332，所述容纳槽332的槽口需与所述槽轮234的条形凹槽234a的位置相对应，以便于铜管能够从条形凹槽234a中顺利落入容纳槽332中。

进一步地，所述输送带33的宽度小于待焊接的铜管的长度，则铜管至于输送带33外部的部分即为铜管需要焊接的部分，所述输送带33安装在两个所述滚轮34上，所述滚轮34由所述滚轮轴35在第二驱动电机32的驱动下转动，从而带动输送带33运动，实现传输。

需要说明的是，所述第二驱动电机32的信号输入端与所述PLC控制器的信号输出端相连接，通过PLC控制器控制所述第二驱动电机32与所述第一驱动电机231统一间歇运动。

另外，所述高频感应焊机4安装在由所述方刚架6制成的焊机机架上，设置在所述输送机构2的一侧中部，由于采用的是高频感应焊接，因此焊接方式为无接触式焊接，只需将铜管需要焊接的部分靠近焊接线圈即可实现焊接；所述落料机构5为落料仓，设置于所述输送带33的尾端。本实施例中所述方刚架6的底部均与所述地脚7连接，用于稳固装置。

如图7所示，本发明所述一种基于高频感应焊的管材焊接自动化流水线的工作过程为：

工作人员将装满棒料的盛料仓11通过固定框13螺纹连接在所述方钢架6上，棒料依靠自重从所述盛料仓11的出料口落入棒料通道12中，由于所述棒料通道1为倾斜设置，则棒料会沿着所述棒料通道12一直往下滚直至所述棒料落入放置板223b上，设置在所述放置板223b上的矩形挡片223c阻止棒料继续前行使得棒料停止下来；此时，所述感应装置24(本实施例中所述感应装置24优选为漫反射传感器)检测到放置板223b上存在棒料，将信号传输给PLC控制器，通过PLC控制器控制开启第二驱动电机32工作，使得所述输送带33开始运动，当运动至所述输送带33上的固定架331正好位于所述槽轮234的下方时停止运动，这时通过PLC控制器控制第一驱动电机231工作，使得所述槽轮234上的条形凹槽234a对准放置板223b停止转动，之后再通过PLC控制器控制伸缩气缸221启动，则所述送料板222在伸缩气缸221的带动下向下运动，使得所述放置板223b发生翻转，进而使得所述放置板223b上的棒料在重力的作用下落入槽轮234上的条形凹槽234a中，而后槽轮234转动，棒料落入下方输送带33上的固定架331中，完成自动送料；之后所述输送带33继续转动将棒料输送至所述输送带33的中部，当棒料接近所述高频感应焊机4的感应线圈时，高频感应焊机产生电流，在棒料内流动时借助内部所固有的电阻值，利用电流效应生成热量，实现焊接；焊接完成后的棒料依自重落入落料机构5中，完成焊接流程。

综上，本发明提供的一种基于高频感应焊的管材焊接自动化流水线，支持自动送料功能，采用盛料仓、棒料通道、伸缩气缸与槽轮结合的方式，将棒料逐一送入流水线上，流水线上的输送带带有固定架，棒料可依自重由槽轮落入固定架上，为保证棒料能够精准落入固定架，所述槽轮与流水线统一采用间歇运动，当流水线的固定架到达指定位置后，槽轮才会转动；当棒料随着流水线进入高频感应焊机的焊接范围时，焊机线圈所产生的高频磁场在棒料内部产生感应电流，实现棒料焊接，焊接完成后，棒料落入落料仓，完成自动焊接过程。由此可见，本发明提供的自动化流水线能够实现自动送料功能，在实际的管材焊接应用中可大大提高作业效率。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于高频感应焊的管材焊接自动化流水线，其特征在于，所述流水线包括依次连接的上料机构、自动送料机构、输送机构、高频感应焊机、落料机构、以及用于支撑各个机构的方钢架和地脚，其中，

所述上料机构用于盛放待焊接的棒料；

所述自动送料机构设置于所述上料机构的出料端，且所述自动送料机构设置于所述输送机构的进料端上方，所述自动送料机构与所述输送机构统一采用间歇式运动，所述自动送料机构用于将所述上料机构中的待焊接棒料自动传送到所述输送机构上；

所述高频感应焊机设置在所述输送机构的一侧，用于当所述输送机构将待焊接的棒料传送至所述高频感应焊机位置时对棒料进行高频感应焊；

所述落料机构设置于所述输送机构的出料端，用于接收完成焊接的棒料。

2.根据权利要求1所述的一种基于高频感应焊的管材焊接自动化流水线，其特征在于，所述自动送料机构包括挡料板、送料组件和接料组件，所述挡料板竖直安装在所述方钢架上，所述送料组件固定在所述挡料板靠近所述上料机构的一侧表面上，且所述送料组件的进料端与所述上料机构的出料端相连接，所述接料组件安装在所述方钢架上，且所述接料组件的进料口对准所述送料组件的出料口。

3.根据权利要求2所述的一种基于高频感应焊的管材焊接自动化流水线，其特征在于，所述送料组件包括伸缩气缸、送料板以及可翻转的棒料放置台，所述伸缩气缸竖直向下固定安装于所述挡料板上，所述送料板垂直连接在所述伸缩气缸的动力输出端，所述棒料放置台安装在位于所述送料板下方的所述挡料板上。

4.根据权利要求3所述的一种基于高频感应焊的管材焊接自动化流水线，其特征在于，所述可翻转的棒料放置台由弹簧铰链本体和放置板组成，所述弹簧铰链本体螺纹连接在所述挡料板上，所述放置板转动连接在所述弹簧铰链本体上，且所述放置板与所述送料板平行设置。

5.根据权利要求2所述的一种基于高频感应焊的管材自动化流水线，其特征在于，所述接料组件包括固定在所述方钢架上的第一驱动电机、依次连接在所述第一驱动电机动力输出端的联轴器和槽轮转动轴、以及套设在所述槽轮转动轴外部的槽轮，所述槽轮转动轴的两端分别转动连接在由所述方钢架制成的支架上，所述槽轮的外圆周上沿周向开设有若干个用于接收棒料的条形凹槽。

6.根据权利要求2所述的一种基于高频感应焊的管材焊接自动化流水线，其特征在于，所述自动送料机构还包括用于检测棒料是否到达工位的感应装置，所述感应装置的信号输出端与PLC控制器的信号输入端相连接，所述PLC控制器的信号输出端与所述输送机构和所述自动送料机构的驱动装置的信号输入端相连接。

7.根据权利要求1所述的一种基于高频感应焊的管材焊接自动化流水线，其特征在于，所述上料机构包括盛料仓和棒料通道，所述盛料仓可拆卸地安装在所述方钢架上，所述棒料通道倾斜固定在所述方钢架上，且所述棒料通道高度高的一端与所述盛料仓的出料口相连接，所述棒料通道的另一端与所述自动送料机构的进料端相连接。

8.根据权利要求1所述的一种基于高频感应焊的管材焊接自动化流水线，其特征在于，所述输送机构包括机架、第二驱动电机、输送带、滚轮及滚轮轴，所述第二驱动电机固定安装在由所述方钢架制成的电机支架上，所述滚轮轴连接在所述第二驱动电机的动力输出端，且所述滚轮轴的两端分别转动连接在所述机架上，与所述滚轮轴对称的一端机架上转动连接有转轴，所述滚轮分别套设在所述滚轮轴和所述转轴的外部，所述输送带套设在两个所述滚轮的外部，所述输送带在两个所述滚轮的带动下发生运动，以用于输送棒料。

9.根据权利要求8所述的一种基于高频感应焊的管材焊接自动化流水线，其特征在于，所述输送带上以相同的间距均匀设置多个用于固定棒料的固定架，所述固定架顶部设有放置所述棒料的容纳槽。

10.根据权利要求1所述的一种基于高频感应焊的管材焊接自动化流水线，其特征在于，所述落料机构为落料仓。

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