CN114406432B - 一种弯管件双头压装焊接装置 - Google Patents

Abstract

一种弯管件双头压装焊接装置，包括：机台，作为承载主体，其两端设置有动载板，中部设置有定载板；压装组件，设置在动载板上，且其压装方向正对弯管件的两端面，用于压装堵头；卡管组件，设置在定载板上，待压装焊接弯管件的中部放置在其上；转焊组件，与弯管件的端面同轴设置，且能相对于弯管件周向转动。本发明实现了对弯管件两端堵头同步压装和焊接的目的，可适用常规的钎焊和电焊工艺，通过转焊组件一次性施焊到位；还适应于不同规格尺寸的弯管件，依据弯管件进行调节与多点定位；还设置有调温环以辅助钎焊，或对电焊工艺进行焊前预热和焊后热处理，连同多点施焊共同降低了延迟裂纹和再生裂纹产生的概率。

Description

一种弯管件双头压装焊接装置

技术领域

本发明涉及暖通领域，具体涉及一种弯管件双头压装焊接装置。

背景技术

烘干架、毛巾架作为生活中必不可少的一种生活用品，和人们的生活息息相关，由多根管材搭接构成，每根管材两头需要焊接堵住，毛巾架的管材主要为圆管，其端部通过压装并焊接堵头进行密封，进而在管材内部流通流体，故而对管材焊接接缝的焊接性能要求严苛。

目前对烘干架与堵头的焊接主流方式是电焊和钎焊。钎焊是指低于焊件熔点的钎料和焊件同时加热到钎料熔化温度后，利用液态钎料填充固态工件的缝隙使金属连接的焊接方法，但堵头与管材的压装焊接线路为圆形，上料困难故而目前很少采用；而电焊同样基于焊接面为环面，往往采用的是人工焊接的方式，而人工焊接时需要位于堵头侧，若堵头压装和焊接同步则压装堵头的结构存在会对焊接人员造成影响，故而现有设备是堵头压装和焊接过程分离。如此一方面造成工艺效率低下，工艺质量稳定性差；另一方面，无法消除电焊导致焊接处存有的延迟应力和再热应力。

现有技术下存在对直管件自动焊接的设置，采用的方式是固定焊接枪而驱动压装堵头后的直管件转动，在直管件转动一周即可完成周向焊接，其能实现的前提是直管件两端的焊接圆形轨迹的圆心均位于与直管件的转动中心线上，转动过程中直管件所处位置不变；而对于弯管件，其两端压装时的压装力无法抵消，同时其两端面不平行，无法通过现有的方案进行自动焊接。

发明内容

根据背景技术提出的问题，本发明提供一种弯管件双头压装焊接装置来解决，接下来对本发明做进一步地阐述。

一种弯管件双头压装焊接装置，包括：

机台，作为承载主体，其两端设置有动载板，中部设置有定载板；

压装组件，设置在动载板上，且其压装方向正对弯管件的两端面，用于压装堵头；

卡管组件，设置在定载板上，待压装焊接弯管件的中部放置在其上；

转焊组件，与弯管件的端面同轴设置，且能相对于弯管件周向转动。

作为优选地，所述压装组件包括安装台，安装台上设有：

夹模系统，用于夹持堵头；

压装气缸，作为伸缩压轴动作的动力源；

伸缩压轴，一端内置于压装气缸的气动输出口，另一端与夹模系统连接，在压装气缸的气动压力下伸缩动作。

作为优选地，所述转焊组件包括：

外齿环，固定在底座上，其内环面设置有内向齿，

施焊枪，固定在外齿环上朝向压装组件的一侧，用于对焊接位置施焊；

内齿环，同轴设置在外齿环内，其外环面设置有齿，其位置相对底座固定；

行星齿轮，与外齿环与内齿环同时啮合；

驱动齿轮，设置在固定于底座上的驱动电机的输出轴上，与外齿环的内向齿啮合。

作为优选地，所述齿的齿宽大于驱动齿轮与行星齿轮的齿宽之和且驱动齿轮与行星齿轮在齿上存在错位，驱动电机位于外齿环异于施焊枪的另一侧。作用在于避免内齿环与驱动齿轮干涉。

作为优选地，所述内向齿可分为分别与驱动齿轮与行星齿轮啮合两部分，中间通过隔断分隔；隔断的作用包括强化外齿环承重能力、以及分隔驱动齿轮与行星齿轮的作用。

作为优选地，所述外齿环设置在底座上，存在转动自由度，本实施例中，所述底座上设置限位凸，同时外齿环外环面设置限位槽，所述限位凸配合在限位槽内，作用在于对外齿环进行轴向定位以避免其在动作过程中侧移。

作为优选地，内齿环通过固定杆连接至底座上，所述固定杆与驱动电机同侧。

本发明可同时适用于钎焊和电焊，区别仅在于施焊枪的结构功能，当采用钎焊时，施焊枪向焊接处挤压钎料，液态钎料填充堵头和弯管件之间的配合缝隙，使堵头和弯管件连接；当采用电焊时，还可配合有焊丝送料结构和保护气喷放结构，将堵头和弯管件的配合面焊接。

作为优选地，所述施焊枪与行星齿轮的数量设置为三组，且单个施焊枪与行星齿轮构成一组联动转组；所述行星齿轮同轴内设转轴，所述转轴一侧设有球节，所述施焊枪贯穿球节，转轴上设置卡槽并配合有卡簧。此设置的作用在于通过与施焊枪的连接对转轴进行位置限定，卡簧的作用在于对行星齿轮进行轴向位置限制。

作为优选地，弯管件外同轴设置有调温环，调温环连接在内齿环上；调温环的作用在于其通电可发热，通过改变电流的大小即可改变焊接处所在环境的温度，可将钎焊工艺的钎料融化以及电焊工艺中焊接前预热和焊后热处理。

作为优选地，所述内齿环的内环面固定连接有陶瓷垫；陶瓷垫的作用在于可对内齿环进行隔热保护，同时将热量反射至弯管处，提升热处理效果。

作为优选地，所述压装组件还包括有：

底台，所述底座底部滑动设置在其上且与安装台固定连接；

滑轨，固定于底台上，所述安装台滑动设置在其上；

驱动气缸，固定于底台上，其输出端连接安装台；

此设置的目的在于突破压装气缸动作幅度小的限制，增大两压装组件的间距，弯管件放置在卡管组件前可控制两压装组件的间距大于弯管件的长度，使得机械手可将弯管件推放于卡管组件上。

作为优选地，所述动载板之间通过螺杆连接，螺杆连接一电机；所述动载板上设置有弧槽，压装组件的安装台底部存在与弧槽配合的部分，压装组件在弧槽的位置可改变；通过联合调节两动载板的距离以及压装组件在弧槽的位置，即使得压装气缸的动作输出方向与弯管件端面垂直。

作为优选地，所述卡管组件包括：

凹座，存在一侧向的敞口；

大半枢轴，对称设置于凹座内，其柱面与凹座贴合；

小半枢轴，并排设置于大半枢轴上，其柱面与大半枢轴贴合；

所述的大半枢轴、小半枢轴均存在转动自由度，弯管件在压装力的推动下推动大半枢轴、小半枢轴转动，与小半枢轴作用的多个接触点；避免弯管件顶点处单点受力的情况出现，维持弯管件在压装下不发生形变。

作为优选地，所述大半枢轴采用磁铁，凹座与小半枢轴采用磁性材质，同时弯管件采用非磁性材质的弯管件；作用在于维持卡管组件的稳定，避免弯管件将大半枢轴、小半枢轴带离凹座。

有益效果：与现有技术相比，本发明实现了对弯管件两端堵头同步压装和焊接的目的，可适用常规的钎焊和电焊工艺，通过转焊组件一次性施焊到位，焊接效率高且焊接质量有保障；本发明还适应于不同规格尺寸的弯管件，依据弯管件进行调节与多点定位；本发明还设置有调温环以辅助钎焊，或对电焊工艺进行焊前预热和焊后热处理，连同多点施焊共同降低了延迟裂纹和再生裂纹产生的概率。

附图说明

图1：本发明的结构示意图；

图2：压装组件的结构示意图；

图3：设置单组施焊枪的转焊组件结构示意图；

图4：转焊组放置于底座的结构内视图；

图5：设置三组施焊枪的转焊组件结构示意图；

图6：施焊枪与行星齿轮构成的联动转组结构示意图；

图7：卡管组件的内部结构俯视图；

图8：卡管组件的结构侧视图；

图中：机台1、动载板2、弧槽201、定载板3、压装组件4、卡管组件5、堵头6、转焊组件7、安装台8、夹模系统9、压装气缸10、伸缩压轴11、外齿环12、内向齿121、施焊枪13、内齿环14、行星齿轮15、底座16、限位凸161、驱动齿轮17、隔断18、固定杆19、转轴20、球节21、球节21、卡簧22、调温环23、陶瓷垫24、底台25、滑轨26、驱动气缸27、螺杆28、凹座29、敞口30、大半枢轴31、小半枢轴32、弯管件33。

具体实施方式

接下来结合附图1-8对本发明的一个具体实施例来做详细地阐述。

参考附图1，一种弯管件双头压装焊接装置，用于将堵头6同步压装在烘干架弯管件33的左右两端部，同时对堵头和弯管件进行焊接，包括作为承载主体的机台1，机台1两端设置有动载板2，中部设置有定载板3，动载板2上设置有正对弯管件两端面的压装组件4，定载板3上固定有卡管组件5，待压装焊接的弯管件中部放置在卡管组件5上，其两端部通过压装组件4完成堵头6的压装操作，还包括有与弯管件端面同轴的转焊组件7，转焊组件7相对于弯管件转动达到周向焊接的目的。

参考附图2，所述压装组件4包括安装台8，安装台8上设有用于夹持堵头6的夹模系统9，主要包括夹模套合位于夹模套内部的夹模，待压装的堵头6被夹模夹持，压装后夹模系统9释放堵头6，所述夹模系统9为现有技术，本实施例不做过多阐述。安装台8上还固定有压装气缸10，压装气缸10的气动输出口设置伸缩压轴11，伸缩压轴11与压装气缸10的气动输出口内壁之间通过密封圈密封，密封圈的作用在于避免压装气缸10内的压缩气体外泄，所述伸缩压轴11的另一端连接夹模系统9，伸缩压轴11在压装气缸10的气动压力下做伸缩动作，进而驱动夹模系统9前伸实现堵头6压装以及拉回夹模系统9复位的目的。

所述的两压装组件4正对弯管件的两端面，压装时对弯管件产生对称的压装力，而卡管组件5对弯管件施加限位作用力，弯管件在三力的作用力静止，便于转焊组件7转动焊接。

参考附图3，所述转焊组件7包括外齿环12，外齿环12内环面设置有内向齿121，且朝向压装组件4的一侧固定有施焊枪13，外齿环12内部同轴设置有内齿环14，内齿环14的外环面也设置有齿，外齿环12与内齿环14之间圆周阵列多个与齿啮合的行星齿轮15，行星齿轮15的作用包括用于支撑内齿环14以使其悬置于外齿环12内并与之2同轴。

所述外齿环12设置在底座16上，底座16上固定有驱动电机，驱动电机的输出轴固定有驱动齿轮17，驱动齿轮17与外齿环12的内向齿121啮合，通过驱动电机可驱动外齿环12转动，进而带动施焊枪13转动，对堵头6和弯管件的配合面进行焊接。

参考附图4，需要说明的是，基于内齿环14的位置固定，所述驱动齿轮17与行星齿轮15均与齿啮合，而为实现度焊接，所述施焊枪13将转动至少一周，啮合传递使得行星齿轮15也将周向转动，为避免其与驱动齿轮17干涉，所述齿的齿宽大于驱动齿轮17与行星齿轮15的齿宽之和且驱动齿轮17与行星齿轮15在齿上存在错位；基于施焊枪13转动至少一周的特性，与驱动齿轮17连接的驱动电机位于外齿环12异于施焊枪13的另一侧。

进一步地，所述内向齿121可分为分别与驱动齿轮17与行星齿轮15啮合两部分，中间通过隔断18分隔，隔断18的作用包括强化外齿环12承重能力、以及分隔驱动齿轮17与行星齿轮15的作用。

所述外齿环12设置在底座16上，存在转动自由度，本实施例中，所述底座16上设置限位凸161，同时外齿环12外环面设置限位槽，所述限位凸161配合在限位槽内，作用在于对外齿环12进行轴向定位以避免其在动作过程中侧移。

所述内齿环14的位置固定，本实施例中，所述内齿环14通过固定杆19连接至底座16上，同理，所述固定杆19也位于外齿环12异于施焊枪13的另一侧，即与驱动电机同侧。

需要说明的是，本实施例可同时适用于钎焊和电焊，区别仅在于施焊枪13的结构功能，当采用钎焊时，施焊枪13向焊接处挤压钎料，液态钎料填充堵头6和弯管件之间的配合缝隙，使堵头6和弯管件连接；当采用电焊时，还可配合有焊丝送料结构和保护气喷放结构，将堵头6和弯管件的配合面焊接。不论是钎焊和电焊，其焊接原理和结构均是现有技术，本实施例不展开阐述，只是当实施例采用电焊时，若转焊组件7转动周数过多时送焊丝结构存在缠绕的问题，因此实施例在焊接前后两根弯管件时可采用相反的转动方向进行消除。

本实施例中，驱动齿轮17与内向齿121啮合特性使得其转速比差距显著，具有施焊枪转动速度缓慢且易于控制的技术效果，使得钎焊或电焊速度稳定，焊接效果更佳。

参考附图5-6，所述施焊枪13与行星齿轮15的数量设置为三组，且单个施焊枪13与行星齿轮15构成一组联动转组，所述行星齿轮15同轴内设转轴20，基于内齿环14固定，行星齿轮15一方面受与外齿环12啮合力的推动，另一方面则以与内齿环14啮合部位为支点转动，也即在行星齿轮15的转动过程中，行星齿轮15一方面存在以弯管件端面中心线为轴线转动，另一方面还存在因啮合导致的以自身轴线为轴的转动，即行星齿轮15与转轴20之间存在相对转动。所述转轴20一侧设有球节21，所述施焊枪13贯穿球节21，作用在于通过与施焊枪13的连接对转轴20进行位置限定，转轴20上设置卡槽并配合有卡簧22，作用在于对行星齿轮15进行轴向位置限制。

本实施例设置三组联动转组，作用在于成倍提升焊接效率，特别是对于电焊而言，单组联动转组的转动角度范围成倍缩小，大幅度避免了送丝机构缠绕的风险，更重要的还在于起到了分段焊接的效果，即对称的焊接点易于降低焊接的内应力，降低延迟裂纹、再热裂纹的发生概率。

根据焊接理论，不论是钎焊还是电焊，均需要热处理：对于钎焊，需要把钎料放在接头间隙附近或接头间隙之间，将弯管件端部、堵头6与钎料一同加热到稍高于钎料熔点温度，钎料熔化而弯管件、堵头6不熔化，钎料借助毛细作用被吸入和充满弯管件和堵头6的间隙，液态钎料与金属相互扩散溶解，冷凝后即形成钎焊接头，完成焊接；而对于电焊，不仅焊接前需要预热焊接处，焊接后还需要再进行热处理以减少延迟裂纹、再热裂纹。

参考附图3，基于上述焊接理论，本实施例在弯管件外同轴设置有调温环23，调温环23连接在内齿环14上，调温环23的作用在于其通电可发热，通过改变电流的大小即可改变焊接处所在环境的温度，可将钎焊工艺的钎料融化以及电焊工艺中焊接前预热和焊后热处理。

所述内齿环14的内环面固定连接有陶瓷垫24，陶瓷垫24的作用在于可对内齿环14进行隔热保护，同时将热量反射至弯管处，提升热处理效果。

参考附图1-2，所述压装组件4还包括有底台25，底台25上安装有滑轨26和驱动气缸27，所述安装台8连接在滑轨26上，驱动气缸27的输出杆连接在安装台8上，驱动气缸27控制安装台8以及安装在其上的部件动作，所述的底座16底部滑动设置在底台25上且与安装台8固定连接。此设置的目的在于突破压装气缸10动作幅度小的限制，增大两压装组件4的间距，弯管件放置在卡管组件5前可控制两压装组件4的间距大于弯管件的长度，使得机械手可将弯管件推放于卡管组件5上，实现自动化上料和取料；弯管件放置后驱动气缸27先动作，将底座16与安装台8推进，弯管件端部位于转焊组件7内部，而后压装气缸10动作实现对堵头6的压装。

众所周知，烘干架的型号尺寸多种多样，本实施例还可根据弯管件的尺寸进行调节，对于本发明存在影响的弯管件特征包括在于长度、端面倾角和圆径，圆径的改变可通过夹模组件进行调节以适应不同尺寸的堵头，更主要的特征在于长度、端面倾角。

对于长度的适应调节，所述动载板2在机台1上的位置可调节，而定载板3在机台上的位置以固定为最佳，在压装时，压装组件4承受极大的反推力，因此在压装时压装组件4的位置需固定，本实施例采取的方案如下，所述的两动载板2之间通过螺杆28连接，螺杆28连接一电机，电机驱动螺杆28转动，并且，螺杆28转动驱动与其连接的两动载板2同步靠近或远离。螺杆28的作用在于单个输入实现对两动载板2的调节，同时具有自锁的效果，在压装时维持压装组件4的位置固定的需要。

对于端面倾角的适应调节，所述动载板2上设置有弧槽201，压装组件4的安装台8底部存在与弧槽201配合的部分，压装组件4在弧槽201的位置可改变。

通过联合调节两动载板2的距离以及压装组件4在弧槽201的位置，即使得压装气缸的动作输出方向与弯管件端面垂直。

参考附图7-8，本实施例中，所述卡管组件5也可以根据弯管件的形状的改变而自动调节：所述卡管组件5包括凹座29，凹座29存在一侧向的敞口30，凹座29内置有对称的两个大半枢轴31，大半枢轴31的柱面与凹座29贴合，其平面则内置有小半枢轴32，同理，小半枢轴32的柱面与大半枢轴31贴合，所述的大半枢轴31、小半枢轴32均存在转动自由度，弯管件33在压装力的推动下作用在小半枢轴32上，推动大半枢轴31、小半枢轴32转动，作用在于使弯管件存在与小半枢轴32作用的多个接触点，避免弯管件顶点处单点受力的情况出现，维持弯管件在压装下不发生形变。

所述大半枢轴31采用磁铁，凹座29与小半枢轴32采用磁性材质例如铁，同时适用于非磁性材质的弯管件，作用在于维持卡管组件5的稳定，避免弯管件将大半枢轴31、小半枢轴32带离凹座29。

本发明实现了对弯管件两端堵头同步压装和焊接的目的，可适用常规的钎焊和电焊工艺，通过转焊组件一次性施焊到位，焊接效率高且焊接质量有保障；本发明还适应于不同规格尺寸的弯管件，依据弯管件进行调节与多点定位；本发明还设置有调温环以辅助钎焊，或对电焊工艺进行焊前预热和焊后热处理，连同多点施焊共同降低了延迟裂纹和再生裂纹产生的概率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (7)

1.一种弯管件双头压装焊接装置，包括：

机台（1），作为承载主体，其两端设置有动载板（2），中部设置有定载板（3）；

压装组件（4），设置在动载板上，且其压装方向正对弯管件的两端面，用于压装堵头（6）；

卡管组件（5），设置在定载板上，待压装焊接弯管件（33）的中部放置在其上；

转焊组件（7），与弯管件的端面同轴设置，且能相对于弯管件周向转动；

其中，所述压装组件（4）包括安装台（8），安装台（8）上设有：

夹模系统（9），用于夹持堵头；

压装气缸（10），作为伸缩压轴动作的动力源；

伸缩压轴（11），一端内置于压装气缸的气动输出口，另一端与夹模系统连接，在压装气缸的气动压力下伸缩动作；

其中，所述转焊组件（7）包括：

外齿环（12），固定在底座（16）上，其内环面设置有内向齿（121）；

施焊枪（13），固定在外齿环上朝向压装组件的一侧，用于对焊接位置施焊；

内齿环（14），同轴设置在外齿环内，其外环面设置有齿，其位置相对底座固定；

行星齿轮（15），与外齿环与内齿环同时啮合；

驱动齿轮（17），设置在固定于底座上的驱动电机的输出轴上，与外齿环的内向齿（121）啮合；

并且，所述所述内齿环（14）外环面上的齿的齿宽大于驱动齿轮（17）与行星齿轮（15）的齿宽之和且驱动齿轮（17）与行星齿轮（15）在齿上存在错位；驱动电机位于外齿环（12）异于施焊枪（13）的另一侧；

所述内向齿（121）可分为分别与驱动齿轮（17）与行星齿轮（15）啮合两部分，中间通过隔断（18）分隔；所述外齿环（12）设置在底座（16）上，所述底座（16）上设置限位凸（161），同时外齿环（12）外环面设置限位槽，所述限位凸（161）配合在限位槽内。

2.根据权利要求1所述的双头压装焊接装置，其特征在于：

所述施焊枪（13）与行星齿轮（15）的数量设置为三组，且单个施焊枪（13）与行星齿轮（15）构成一组联动转组；

所述行星齿轮（15）同轴内设转轴（20），所述转轴（20）一侧设有球节（21），所述施焊枪（13）贯穿球节（21），转轴（20）上设置卡槽并配合有卡簧（22）。

3.根据权利要求2所述的双头压装焊接装置，其特征在于：

所述弯管件外同轴设置有调温环（23），调温环（23）连接在内齿环（14）上；

所述内齿环（14）的内环面固定连接有陶瓷垫（24）。

4.根据权利要求2所述的双头压装焊接装置，其特征在于所述压装组件（4）还包括有：

底台（25），所述底座（16）底部滑动设置在其上且与安装台固定连接；

滑轨（26），固定于底台上，所述安装台（8）滑动设置在其上；

驱动气缸（27），固定于底台上，其输出端连接安装台。

5.根据权利要求3所述的双头压装焊接装置，其特征在于：

所述动载板（2）之间通过螺杆（28）连接，螺杆（28）连接一电机；

所述动载板（2）上设置有弧槽（201），安装台（8）底部存在与弧槽（201）配合的部分，压装组件（4）在弧槽（201）的位置可改变；

通过联合调节两动载板（2）的距离以及压装组件（4）在弧槽（201）的位置，使得压装气缸的动作输出方向与弯管件端面垂直。

6.根据权利要求1-4任一条所述的双头压装焊接装置，其特征在于，所述卡管组件（5）包括：

凹座（29），存在一侧向的敞口（30）；

大半枢轴（31），对称设置于凹座内，其柱面与凹座贴合；

小半枢轴（32），并排设置于大半枢轴上，其柱面与大半枢轴贴合；

所述的大半枢轴（31）、小半枢轴（32）均存在转动自由度，弯管件（33）在压装力的推动下推动大半枢轴（31）、小半枢轴（32）转动，与小半枢轴（32）作用的多个接触点。

7.根据权利要求5所述的双头压装焊接装置，其特征在于：

所述大半枢轴（31）采用磁铁，凹座（29）与小半枢轴（32）采用磁性材质，同时弯管件采用非磁性材质的弯管件。

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