CN113770527A - 钢管端板焊接机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种钢管端板焊接机，属于机械技术领域。它解决了现有的焊接机装夹定位钢管的精度不足的问题。本钢管端板焊接机包括机架，机架上安装有用于夹持定位钢管顶部的夹持定位组件，夹持定位组件的上方设有焊接作业组件和用于定位钢管顶面位置的顶面定位靠山，顶面定位靠山与机架之间通过驱动元件相连接，驱动元件能使顶面定位靠山避开夹持定位组件所夹持钢管的正上方区域。夹持定位组件夹持在钢管顶部，使得钢管被夹持定位部位与顶面之间间距较小，降低钢管弯曲形变对装夹精度产生的影响，实现提高钢管端部装夹定位精度。钢管端板焊接机的定位方式适合夹持定位不同长度钢管，钢管上端部所处位置是一致的，具有加工灵活，加工效率高的优点。

Description

钢管端板焊接机
技术领域
本发明属于机床技术领域，涉及一种焊接机，特别是一种钢管端板焊接机。
背景技术
钢管是具有空心截面，其长度远大于直径或周长的钢材。钢管的应用范围很广，如家具、取暖设备等；钢管在使用时通常需按设定长度切割以及采用端板封盖钢管的端口。钢管在轴向上通常存在弯曲形变，使其零件装夹定位时精度较低，即零件的端面位置存在着偏差，自动焊接时焊接头的移动轨迹是固定的，这样导致实际焊缝与焊接头移动轨迹吻合度较低，使得钢管端板焊接存在着焊接品质低，焊接合格率低等问题。
以取暖设备中的散热管为例，散热管的端板焊接后还需保证密封性，避免水泄漏，即散热管的端板焊接要求较高，目前自动焊接设备焊接端板无法保证散热管的品质要求；由此手动焊接散热管的端板存在着生产效率低，劳动强度大和加工成本高的问题。
发明内容
本发明提出了一种钢管端板焊接机，本发明要解决的技术问题是如何提高钢管的装夹定位精度，使端板适合采用自动焊接装置焊接在管体上且提高焊接品质。
本发明的要解决的技术问题可通过下列技术方案来实现：一种钢管端板焊接机，包括机架，机架上安装有用于夹持定位钢管顶部的夹持定位组件，夹持定位组件的上方设有焊接作业组件和用于定位钢管顶面位置的顶面定位靠山，顶面定位靠山与机架之间通过驱动元件相连接，驱动元件能使顶面定位靠山避开夹持定位组件所夹持钢管的正上方区域。
利用钢管端板焊接机焊接钢管端板时，端板预装在管体上，手动或通过机械手将钢管放入夹持定位组件内，且保证安装有端板的端面朝上以及端面抵靠在顶面定位靠山上，由此精确定位钢管的上下位置以及预定位钢管的前后和左右位置。该定位方式使不同长度的钢管夹持定位在钢管端板焊接机上，钢管上端部所处位置是一致的，换言之加工不同长度的钢管时无需更换和调整夹持定位组件和顶面定位靠山，具有加工灵活，加工效率高的优点。
由于夹持定位组件夹持在钢管顶部，使得钢管被夹持定位部位与顶面之间间距较小，作为优先，尽可能地降低夹持定位组件与顶面定位靠山之间间距，这样能显著降低钢管弯曲形变对装夹精度产生的影响，实现提高钢管端部装夹定位精度，进而提高焊缝所处位置一致性；由此端板适合采用焊接作业组件自动焊接在钢管上，甚至可采用激光烧结焊接作业组件焊接，不仅具有焊接品质高的优点，还具有焊接效率高和焊接加工成本低的优点。
夹持定位组件可采用下述任意一种方案，第一种：所述夹持定位组件包括一个夹钳和两个夹头；两个夹头之间形成与钢管外形相吻合的夹口。
作为优先，所述夹钳包括夹钳主体和两个夹钳臂，夹钳主体固定在机架上，两个夹钳臂左右设置，两个夹钳臂水平移动且两个夹钳臂能同步反向运动；两个夹头和两个夹钳臂一一对应地固定连接。
作为优先，所述夹头包括上夹部和下夹部，上夹部和下夹部均呈板状，上夹部位于下夹部的上方。
第二种：所述夹持定位组件包括后侧定位靠山和前侧压头，后侧定位靠山固定在机架上，后侧定位靠山上开设有与钢管外形相吻合的定位槽，机架上安装有与前侧压头相连接的气缸。
作为上述两种夹持定位组件的优先，夹持定位组件还包括一个第一辅助靠山，第一辅助靠山固定在机架上，第一辅助靠山上开设有预定位槽。
进一步优先，夹持定位组件还包括第二辅助靠山，第二辅助靠山位于夹钳的下方，第二辅助靠山固定在机架上。
在上述的钢管端板焊接机中，所述顶面定位靠山与机架之间通过驱动元件相连接，驱动元件能使顶面定位靠山避开夹持定位组件所夹持钢管的正上方区域。该结构不仅有效保护顶面定位靠山和安装在顶面定位靠山上的第一传感器，同时避免顶面定位靠山影响焊接作业顺畅性。
在上述的钢管端板焊接机中，所述钢管端板焊接机还包括磁铁，磁铁与机架之间通过限程导轨组件相连接，磁铁能水平移动。由于磁铁能与钢管相吸，即使夹持定位组件释放钢管，钢管也不会自然掉落，进而便于拆装钢管，提高拆装钢管方便性，不仅实现提高钢管焊接加工效率，还有效保护钢管。即使钢管存在完全形变，磁铁也能随钢管变形而适应性地移动，进一步降低自然掉落可能性。
在上述的钢管端板焊接机中，所述夹持定位组件的数量和顶面定位靠山数量相同，夹持定位组件和顶面定位靠山一一对应设置，多个夹持定位组件相对于机架左右排列设置；焊接作业组件与机架之间通过驱动组件相连接，驱动组件不仅能使焊接作业组件移动至任意一组夹持定位组件的正上方，还能使焊接作业组件沿着钢管的焊缝移动。该方案不仅降低钢管端板焊接机的制造成本，还能提高焊接加工效率，实现降低焊接加工成本。
与现有技术相比，本钢管端板焊接机具有装夹方式合理，装夹精度高，自动化程度高的优点，同时多个焊接加工工序可同时进行，实现提高焊接加工效率。本钢管端板焊接机适合采用激光将端板和钢管熔焊在一起，进一步提高焊接效率，降低焊接加工成本。
附图说明
图1是钢管端板焊接机的立体结构示意图。
图2是钢管端板焊接机隐去防护罩以及安装有钢管状态的立体结构示意图。
图3是图2中局部区域放大图。
图4是钢管端板焊接机隐去防护罩以及安装有钢管状态的右视结构示意图。
图中，1、机架；2、焊接作业组件；3、夹持定位组件；3a、夹钳；3b、夹头；3b1、上夹部；3b2、下夹部；3c、夹口；3d、第一辅助靠山；3d1、预定位槽；3e、第二辅助靠山；4、顶面定位靠山；5、驱动元件；6、第一传感器；7、第二传感器；8、磁铁；9、限程导轨组件；10、驱动组件；11、防护罩；12、钢管；12a、管体；12b、端板。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一：如图1至图4所示，一种钢管端板焊接机包括一个机架1、一组焊接作业组件2、多组夹持定位组件3和多个顶面定位靠山4。
钢管12包括管体12a和端板12b，钢管端板焊接机先夹持定位管体12a，再将端板12b与管体12a焊接固连。夹持定位组件3的数量和顶面定位靠山4数量相同，夹持定位组件3和顶面定位靠山4一一对应设置，由此形成多个焊接工位，多个焊接工位相对于机架1左右排列设置；这样安装钢管12、卸除钢管12和焊接钢管12等多个工序可同时进行，实现提高加工效率。
夹持定位组件3包括一个夹钳3a和两个夹头3b。夹钳3a为气动夹钳3a或液压夹钳3a；夹钳3a包括夹钳主体和两个夹钳臂，夹钳主体固定在机架1上，两个夹钳臂左右设置，两个夹钳臂水平移动且两个夹钳臂能同步反向运动，采用该夹钳3a能提高钢管被夹持定位后所处位置一致性。
两个夹头3b和两个夹钳臂一一对应地固定连接，两个夹头3b之间形成与管体12a外形相吻合的夹口3c。夹头3b包括上夹部3b1和下夹部3b2，上夹部3b1和下夹部3b2均呈板状，上夹部3b1位于下夹部3b2的上方；该夹头3b不仅能提高夹持钢管的宽度，实现提高夹持牢固性和稳定性，又能消除钢管弯曲形变产生的不利影响。
夹持定位组件3还包括一个第一辅助靠山3d，第一辅助靠山3d位于夹钳3a的上方，第一辅助靠山3d固定在机架1上，第一辅助靠山3d上开设有预定位槽3d1。根据实际情况，第一辅助靠山3d也可设置在夹钳3a的下方。
夹持定位组件3还包括第二辅助靠山3e，第二辅助靠山3e位于夹钳3a的下方，第二辅助靠山3e固定在机架1上，第二辅助靠山3e的数量一个或多个，多个第二辅助靠山3e上下排列设置。
顶面定位靠山4位于夹持定位组件3的上方，即顶面定位靠山4位于第一辅助靠山3d和夹钳3a的上方。夹持钢管时，先将钢管放入夹口3c内，钢管的顶部嵌入预定位槽3d1内，钢管的中部和/或底部抵靠在第二辅助靠山3e上，此时钢管处于竖直状态；然后向上移动钢管使钢管的顶面依靠在顶面定位靠山4的底面上，这样实现预放置钢管；最后操控夹钳3a实现夹持定位钢管。由此可知，顶面定位靠山4用于定位钢管顶面的位置，夹持定位组件3用于夹持定位钢管顶部，换言之钢管顶部被夹持定位后，钢管底部的状态不做限制。
顶面定位靠山4与机架1之间通过驱动元件5相连接，驱动元件5能使顶面定位靠山4避开夹持定位组件3所夹持钢管的正上方区域。驱动元件5为滑台气缸，滑台气缸的缸体固定在机架1上，顶面定位靠山4固定在滑台气缸的滑台上，当滑台处于伸出状态时，顶面定位靠山4位于夹口3c的正上方，当滑台处于回缩状态时，顶面定位靠山4位于夹口3c的后侧。
顶面定位靠山4上安装有第一传感器6，当钢管的顶面依靠在顶面定位靠山4的底面上时第一传感器6被触发。机架1上安装有第二传感器7，钢管竖直设置且嵌入预定位槽3d1内时第二传感器7被触发。
第二辅助靠山3e和夹钳3a之间设有磁铁8，磁铁为永磁铁或电磁铁，磁铁8与机架1之间通过限程导轨组件9相连接，限程导轨组件9使磁铁8水平移动；限程导轨组件9不仅提高磁铁8承载能力和提高磁铁8移动灵活性，还实现限制磁铁8移动行程。
夹钳3a、驱动元件5、电磁铁、第一传感器6和第二传感器7与控制电路之间均为导线连接。装夹钢管过程中，第一传感器6和第二传感器7均被触发后，控制电路自动控制夹钳3a动作实现夹持钢管12；第二传感器未被触发状态时，电磁铁未通电，不仅降低能耗，延长电磁铁使用寿命，还避免钢管未安装到位电磁铁便于钢管相吸，提高钢管安装灵活性和方便性。装夹钢管过程中，控制电路还自动控制电磁铁通电，由此电磁铁与钢管相吸，当夹钳3a释放钢管后避免钢管自然脱落，不仅有效保护钢管12，还便于操作工人卸下钢管；控制电路还控制驱动元件5动作使顶面定位靠山4避开夹持定位组件3所夹持钢管的正上方区域。
焊接作业组件2位于夹持定位组件3的上方，焊接作业组件2与机架1之间通过驱动组件10相连接，驱动组件10不仅能使焊接作业组件2移动至任意一组夹持定位组件3的正上方，还能使焊接作业组件2沿着钢管12的焊缝移动。说明书附图给出驱动组件10包括数控十字滑台和平移驱动件，平移驱动件使焊接作业组件2移动至任意一组夹持定位组件3的正上方，数控十字滑台使焊接作业组件2沿着钢管12的焊缝移动；焊接作业组件2为激光烧结焊接作业组件2。根据实际情况驱动组件10可以为机械手，焊接作业组件2为电弧焊接作业组件2。
如图2所示，机架1上安装有6组夹持定位组件3，从左至右依次称为第一焊接工位、第二焊接工位……第六焊接工位。第一工位处于空载状态；第二工位中钢管处于预放置状态；第三工位中钢管处于夹持定位状态，顶面定位靠山4处于未避让状态；第四工位处于焊接作业组件2焊接钢管12状态；第五工位和第六工位中钢管12处于待焊接状态。由此可知，钢管端板焊接机加工钢管12的多种状态可同时存在，实现提高加工效率。
驱动组件10和焊接作业组件2均与控制电路之间通过导线连接，当焊接作业组件2加工完成该工位上的钢管12时，如第四工位，控制电路控制第四工位上的夹钳3a动作，夹头3b释放钢管12，此状态时磁铁8避免钢管12自然掉落。当卸除钢管12后，第二传感器7未被触发，控制电路控制驱动元件5动作，使顶面定位靠山4伸出，直至顶面定位靠山4位于夹持定位组件3中夹口3c的正上方。
机架1上固定连接有防护罩11，驱动元件5和驱动组件10均位于防护罩11内，当顶面定位靠山4处于避开钢管的正上方区域状态时，第一传感器6也位于防护罩11内。防护罩11有效阻挡焊接产生的熔渣飞溅到驱动元件5、驱动组件10和第一传感器6上，实现延长驱动元件5、驱动组件10和第一传感器6的使用寿命。
实施例二：本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，基本相同之处不再累赘描述，仅描述不一样的地方，不一样的地方在于：夹持定位组件3包括后侧定位靠山和前侧压头，后侧定位靠山固定在机架1上，后侧定位靠山上开设有与钢管外形相吻合的定位槽，机架1上安装有与前侧压头相连接的气缸。当钢管嵌设在定位槽内且气缸的活塞杆回缩时，前侧压头能将钢管压在后侧定位靠山上。

Claims (10)

1.一种钢管端板焊接机，包括机架（1），其特征在于，机架（1）上安装有用于夹持定位钢管顶部的夹持定位组件（3），夹持定位组件（3）的上方设有焊接作业组件（2）和用于定位钢管顶面位置的顶面定位靠山（4），顶面定位靠山（4）与机架（1）之间通过驱动元件（5）相连接，驱动元件（5）能使顶面定位靠山（4）避开夹持定位组件（3）所夹持钢管的正上方区域。
2.根据权利要求1所述的钢管端板焊接机，其特征在于，所述夹持定位组件（3）包括一个夹钳（3a）和两个夹头（3b）；两个夹头（3b）之间形成与钢管外形相吻合的夹口（3c）。
3.根据权利要求2所述的钢管端板焊接机，其特征在于，所述夹钳（3a）包括夹钳主体和两个夹钳臂，夹钳主体固定在机架（1）上，两个夹钳臂左右设置，两个夹钳臂水平移动且两个夹钳臂能同步反向运动；两个夹头（3b）和两个夹钳臂一一对应地固定连接。
4.根据权利要求2所述的钢管端板焊接机，其特征在于，所述夹头（3b）包括上夹部（3b1）和下夹部（3b2），上夹部（3b1）和下夹部（3b2）均呈板状，上夹部（3b1）位于下夹部（3b2）的上方。
5.根据权利要求1所述的钢管端板焊接机，其特征在于，所述夹持定位组件（3）包括后侧定位靠山和前侧压头，后侧定位靠山固定在机架（1）上，后侧定位靠山上开设有与钢管外形相吻合的定位槽，机架（1）上安装有与前侧压头相连接的气缸。
6.根据权利要求2或3或4或5所述的钢管端板焊接机，其特征在于，所述夹持定位组件（3）还包括一个第一辅助靠山（3d），第一辅助靠山（3d）固定在机架（1）上，第一辅助靠山（3d）上开设有预定位槽（3d1）。
7.根据权利要求6所述的钢管端板焊接机，其特征在于，所述夹持定位组件（3）还包括第二辅助靠山（3e），第二辅助靠山（3e）位于夹钳（3a）的下方，第二辅助靠山（3e）固定在机架（1）上。
8.根据权利要求1或2或3或4或5所述的钢管端板焊接机，其特征在于，所述顶面定位靠山（4）与机架（1）之间通过驱动元件（5）相连接，驱动元件（5）能使顶面定位靠山（4）避开夹持定位组件（3）所夹持钢管的正上方区域。
9.根据权利要求1或2或3或4或5所述的钢管端板焊接机，其特征在于，所述钢管端板焊接机还包括磁铁（8），磁铁（8）与机架（1）之间通过限程导轨组件（9）相连接，磁铁（8）能水平移动。
10.根据权利要求1或2或3或4或5所述的钢管端板焊接机，其特征在于，所述夹持定位组件（3）的数量和顶面定位靠山（4）数量相同，夹持定位组件（3）和顶面定位靠山（4）一一对应设置，多个夹持定位组件（3）相对于机架（1）左右排列设置；焊接作业组件（2）与机架（1）之间通过驱动组件（10）相连接，驱动组件（10）不仅能使焊接作业组件（2）移动至任意一组夹持定位组件（3）的正上方，还能使焊接作业组件（2）沿着工件（12）的焊缝移动。
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