CN114406467B - 一种管件端部焊接用定位固定机构及焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种管件端部焊接用定位固定机构及焊接装置，属于激光焊接设备技术领域，解决了管件和底座焊接劳动强度大，效率低的问题，包括沿第一方向依次排布的第一对接机构和第二对接机构，第一对接机构和第二对接机构均包括相对设置的底座固定机构和顶紧机构，底座固定机构和顶紧机构之间设置有管件换向驱动件，管件换向驱动件与管件夹爪连接以带动夹爪竖向轴线转动，管件换向驱动件与用于带动其沿第一方向运动的第一移动机构连接，采用本发明的定位固定机构及焊接装置提高了工作效率，降低了劳动强度。

Description

一种管件端部焊接用定位固定机构及焊接装置

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，具体涉及一种管件端部焊接用定位固定机构及焊接装置。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

激光焊接作为一种先进的高能束加工技术被广泛应用于工业生产的各个领域，在焊接波纹管等管件时有更大的优势。但是，发明人发现，目前市场上焊接管件和底座时由于技术所限，需要先对管件和底座进行人工点焊固定，焊接完一端需要人工换向焊接另一端，将管件另一端与另一个底座进行人工点焊，不能做到自动化，生产效率低，劳动强度大。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供了一种管件端部焊接用定位固定机构，能够实现管件的自动换向，生产效率高，劳动强度低。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案

第一方面，本发明的实施例提供了一种管件端部焊接用定位固定机构，包括沿第一方向依次排布的第一对接机构和第二对接机构，第一对接机构和第二对接机构均包括相对设置的底座固定机构和顶紧机构，底座固定机构和顶紧机构之间区域设有沿第一方向布置的第一移动机构，第一移动机构与管件换向驱动件连接，管件换向驱动件与管件夹爪连接。

可选的，所述底座固定机构包括第一支座，第一支座上固定有轴线沿垂直于第一方向的第二方向设置的动力机构，动力机构与底座夹紧件连接，能够带动底座夹紧件绕自身轴线转动。

可选的，所述底座夹紧件采用电动三爪卡盘。

可选的，所述顶紧机构包括第二支座，第二支座滑动连接有滑动板，滑动板能够在第二支座上沿第二方向运动且滑动板与第二支座之间设置有锁紧件，第二方向垂直于第一方向，滑动板上设置有安装座，安装座转动连接有顶紧件。

可选的，所述顶紧件采用顶紧板，顶紧板通过转轴与安装座转动连接。

可选的，所述管件换向驱动件采用旋转气缸，旋转气缸的缸体与第一移动机构连接，旋转气缸的活塞杆与管件夹爪连接。

可选的，第一移动机构与第二移动机构连接，第二移动机构沿垂直于第一方向的第二方向布置以带动第一移动机构沿垂直于第一方向的第二方向运动。

第二方面，本发明的实施例提供了一种管件端部焊接装置，包括第一方面所述的管件端部焊接用定位固定机构，还包括激光焊接头，激光焊接头与设置在管件端部焊接用定位固定机构一侧的三轴联动机构连接，激光焊接头与激光发生器连接。

可选的，还包括水冷装置，水冷装置与激光发生器连接，用于对激光发生其进行水循环冷却。

可选的，所述三轴联动机构包括第三移动机构，第三移动机构与竖向移动机构连接，能够带动竖向移动机构沿第一方向运动，竖向移动机构与第四移动机构连接，第四移动机构与激光焊接头连接，能够带动激光焊接头沿垂直于第一方向的第二方向运动。

本发明的有益效果：

1.本发明的定位固定机构，具有管件换向驱动件，管件换向驱动件能够通过管件夹爪带动管件转动180°，并且利用第一移动机构将管件在第一对接机构和第二对接机构之间进行转移，无需人工换向，并且能够利用第一对接机构和第二对接机构将管件和底座进行自动对接，提高了工作效率，并且保证了焊接精度。

2.本发明的焊接装置，由于动力机构能够通过底座夹紧件带动底座和管件绕自身轴线转动，且具有激光焊接头，因此能够实现将底座和管件自动进行焊接，无需人工点焊，提高了工作效率，降低了劳动强度，并且保证了焊接精度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本发明实施例2整体结构主视图；

图2为本发明图1中的A处局部放大示意图；

其中，1.支撑座，2.第一支座，3.动力机构，4.电动三爪卡盘，5.第二支座，6.导轨，7.滑动板，8.滑块，9.锁紧螺栓，10.安装座，11.顶紧板，12.第一移动机构，13.旋转气缸，14. 滑轨型平行机械夹，15.第二移动机构，16.激光焊接头，17.第三移动机构，18.竖向移动机构，19.第四移动机构，20.水冷机，21.CCD显示屏。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种管件端部焊接用定位固定机构，如图2所示，包括沿第一方向排布的第一对接机构和第二对接机构，第一对接机构和第二对接机构均固定在支撑座1上，支撑座1固定在地面基础上。

第一对接机构和第二对接机构的结构完全相同，以第一对接机构为例对其具体结构进行说明。

第一对接机构包括相对设置的底座固定机构和顶紧机构。

底座固定机构用于固定待焊接的底座，并带动底座绕自身轴线转动，顶紧机构用于将管件顶紧在底座上，使得底座与管件紧密贴合，方便进行焊接。

底座固定机构包括第一支座2，第一支座2固定在支撑座1上表面，本实施例中，第一支座2采用工字钢制成，包括上翼缘板、下翼缘板和设置在上翼缘板、下翼缘板之间的腹板。

下翼缘板固定在支撑座1上表面，上翼缘板的上表面固定有动力机构3，动力机构3与底座夹紧件连接，底座夹紧件用于夹紧固定底座，动力机构3能够带动底座夹紧件绕自身轴线转动，进而带动底座绕自身轴线转动。

动力机构采用电机及减速机，电机及减速机的壳体固定在上翼缘板的上表面，减速机的输出轴与底座夹紧件连接。

在其他一些实施例中，动力机构也可采用液压马达等能够输出转动运动的设备。

底座夹紧件采用现有的电动三爪卡盘4，能够夹紧固定底座。电动三爪卡盘4与减速机的输出轴连接，能够在减速机输出轴的带动下绕自身轴线转动。

顶紧机构包括第二支座5，第二支座5固定在支撑座1的上表面，本实施例中的第二支座5包括平行设置的顶板和底板，顶板和底板之间设置有多根立柱，底板固定在支撑座1的上表面。

顶板的上表面设置有导轨6，导轨6与滑动板7滑动连接，滑动板7能够在导轨6上沿与第一方向垂直的第二方向运动。滑动板7与顶板之间设置有锁紧件，锁紧件能够将滑动板与顶板锁紧固定，从而保持顶紧机构对管件的顶紧状态。

为了保证滑动板7滑动的平稳性，本实施例中顶板上表面设置两根导轨6，滑动板7的底面设置有与所述导轨相匹配的滑块8，滑块8与导轨6滑动连接。

所述锁紧件采用锁紧螺栓9，锁紧螺栓9与滑块8螺纹连接，转动锁紧螺栓9能够将锁紧螺栓9顶紧在导轨6上，进而实现了滑动板7与顶板的锁紧固定。

滑动板7的上表面固定有安装座10，安装座10通过连接轴与顶紧件转动连接，顶紧件与底座夹紧件同轴设置，顶紧件用于将管件顶紧在底座上，并且能够随底座做从动转动。

本实施例中的顶紧件采用顶紧板11，顶紧板11为圆形板或方形板，顶紧板11与电动三爪卡盘4同轴设置，本实施例中的顶紧板11为圆形板，顶紧板11与转轴的一端固定连接，转轴的另一端通过轴承与安装座10转动连接。顶紧板11顶紧管件后，能够随管件做从动转动。

第二对接机构与第一对接机构的结构完全相同，在此不进行重复叙述。

第一对接机构和第二对接机构的底座固定机构和顶紧机构之间的区域设置有第一移动机构12，第一移动机构12能够输出沿第一方向的直线运动。

第一移动机构12与管件换向驱动件连接，能够带动管件换向驱动件在底座固定机构和顶紧机构之间沿第一方向做直线运动。

所述管件换向驱动件的轴线竖向设置，管件换向驱动件的输出轴与管件夹爪连接，管件夹爪用于夹住管件，管件换向驱动件能够带动管件夹爪绕竖直轴线转动，进而实现了管件翻转。

本实施例中，管件换向驱动件采用旋转气缸13，旋转气缸13的缸体与第一移动机构连接，旋转气缸13的活塞杆与管件夹爪连接。

在其他一些实施例中，管件换向驱动件也可采用电机或舵机等能够输出转动运动的设备。

管件夹爪采用现有的由气缸驱动的滑轨型平行机械夹14，其具体结构在此不进行详细叙述。

第一移动机构12采用丝杠传动机构，包括第一安装板，第一安装板的一端固定有第一丝杠驱动部件，本实施例中，第一丝杠驱动部件采用电机，电机的电机壳固定在第一安装板上，电机的输出轴与第一丝杠连接，第一丝杠与安装在第一安装板的轴承座转动连接，利用轴承座对第一丝杠进行支撑，电机能够带动第一丝杠绕自身轴线转动，第一丝杠的轴线沿第一方向设置，第一丝杠上螺纹连接有第一丝杠螺母，第一丝杠螺母与安装板滑动连接，第一丝杠转动，能够带动第一丝杠螺母沿第一丝杠的轴线方向做直线运动。

第一丝杠螺母固定有第一移动板，旋转气缸的缸体固定在第一移动板的上表面。

第一移动机构12的第一安装板与第二移动机构15连接，第二移动机构设置在第二对接机构的一侧，第二移动机构15能够带动第一移动机构12整体沿第二方向运动，第二方向与第一方向垂直。

第二移动机构15的结构与第一移动机构12的结构相同，也采用丝杠传动机构，包括第二安装架，第二安装架固定在支撑座的上表面，第二安装架的一端固定有第二丝杠驱动部件，第二丝杠驱动部件采用电机，电机的输出轴与第二丝杠的一端连接，第二丝杠与设置在第二安装架的轴承座转动连接，利用轴承座对第二丝杠进行支撑。

第二丝杠上螺纹连接有第二丝杠螺母，第二丝杠螺母与第二安装架滑动连接，第二丝杠绕自身轴线转动，能够带动第二丝杠螺母沿第二丝杠的轴线方向运动。

所述第二丝杠螺母与第二移动板固定连接，第二移动板与第一安装板固定，从而能够带动第一移动机构沿第二方向运动。

本实施例的定位固定机构的工作方法为：

将待焊接在管件一端的底座a固定在第二对接机构的电动三爪卡盘4上，将管件固定在管件夹爪上，第一移动机构带动旋转气缸13和管件沿第一方向运动，将管件与底座a同轴对齐，第二移动机构15带动管件沿第二方向运动，使得管件的一端贴合住底座a，然后顶紧机构的滑动板7沿导轨6运动，利用顶紧件将管件顶紧在底座a上，此时可将管件的一端与底座a进行焊接。

焊接完成后，滑动板7沿导轨运动，使得顶紧件脱离管件，松开电动三爪卡盘4与底座a，第二移动机构15带动管件沿第二方向运动，使得底座a脱离电动三爪卡盘4，第一移动机构12带动管件和底座a朝向第一对接机构的方向运动，运动的同时，旋转气缸13工作，带动管件转动180°，第一移动机构12带动管件运动至管件的未焊接底座的端部与预先固定在第一对接机构的底座固定机构的管座b同轴对齐。

第二对接机构采用相同的方法工作，将管件端部与管座b顶紧。然后对管件与底座b进行焊接。

整个过程无需人工换向，并且能够利用第一对接机构和第二对接机构将管件和底座进行自动对接，提高了工作效率，并且保证了焊接精度。

实施例2

本实施例提供了一种管件端部焊接装置，如图1所示，包括实施例1所述的管件端部焊接用定位固定机构，还包括激光焊接头16，激光焊接头16与三轴联动机构连接，三轴联动机构安装在支撑座上表面，设置在所述的管件端部焊接用定位固定机构的一侧。

三轴联动机构包括第三移动机构17，第三移动机构能够输出沿第一方向的直线运动，第三移动机构与竖向移动机构18连接，能够带动竖向移动机构18沿第一方向运动，竖向移动机构18能够输出竖向直线运动，竖向移动机构18与第四移动机构19连接，能够带动第四移动机构19做竖向运动，第四移动机构19能够输出第二方向的运动，第四移动机构19与激光焊接头16连接，从而实现了激光焊接头在空间内向任意位置的移动。

第三移动机构17、竖向移动机构18及第四移动机构19均采用丝杠传动机构，具体的，第三移动结构17包括第三安装板，第三安装板的一端固定有第三驱动部件，本实施例的第三驱动部件采用电机，电机的输出轴与第三丝杠连接，第三丝杠与设置在第三安装板的轴承座转动连接，利用轴承座对其进行支撑，第三丝杠上螺纹连接有第三丝杠螺母，第三丝杠螺母与第三安装板滑动连接并且与第三移动板固定连接，第三移动板与竖向移动机构连接。电机能够带动第三丝杠转动，进而通过第三丝杠螺母带动第三移动板沿第一方向运动，进而带动竖向移动机构18沿第一方向运动。

竖向移动机构18采用丝杠传动机构，包括竖向设置的第四安装板，第四安装板与第三移动板固定连接，第四安装板的顶端固定有第四驱动部件，第四驱动部件采用电机，电机的输出轴与轴线竖向设置的第四丝杠连接，第四丝杠与安装在第四安装板的轴承座转动连接，利用轴承座进行支撑，第四丝杠上螺纹连接有第四丝杠螺母，第四丝杠螺母与第四安装板滑动连接，且固定有第四移动板，第四移动板与第四移动机构19连接。

第四移动机构19包括第五安装板，第五安装板的一端固定有第五驱动部件，第五驱动部件采用电机，电机的输出轴与轴线沿第二方向设置的第五丝杠连接，第五丝杠与安装在第五安装板的轴承座转动连接，第五丝杠上螺纹连接有第五丝杠螺母，第五丝杠螺母与第四移动板固定连接，电机带动第五丝杠转动，能够使得第五丝杠沿自身轴线方向运动，第五安装板的一端固定第五驱动部件，另一端固定有激光焊接头，激光焊接头16能够随第五安装板运动。

激光焊接头16采用现有的激光焊接头即可，激光焊接头16与设置在支撑座1内部的激光发生器连接，激光发生器能够产生激光射线并通过激光焊接头发射出，进行激光焊接。

所述支撑座1采用柜体结构，其内部具有安装激光发生器及整个焊接装置控制系统的空腔。

所述支撑座的一侧设置有水冷装置，水冷装置采用现有的水冷机20，水冷机采用现有设备即可，其具体结构在此不进行详细叙述，水冷机20的冷却水管与激光发生器的冷却水管连接，用于对激光发生器进行冷却。

支撑座1内部的控制系统与激光发生器、第一移动机构、第二移动机构、第三移动机构、竖向移动机构、第四移动机构及水冷机连接，能够控制其自动工作。

本实施例中，支撑座1还通过支架固定有CCD显示屏21，相应的，激光焊接头16设置有能够随其做同步运动的摄像头，摄像头及CCD显示屏21均与控制系统连接，摄像头能够采集激光焊接位置处的图像并传输给控制系统，控制系统将图像传输给CCD显示屏21进行显示，对焊接过程中的焊缝进行实时监控，进行焊接过程控制、焊缝跟踪以及焊缝质量检测。

本实施例焊接装置使用时，利用实施例1所述的定位固定机构对工件进行定位固定，并将管件在第一对接机构和第二对接机构之间进行切换，管件与管座的定位固定方法在此不进行重复叙述，管件和底座顶紧后，三轴联动机构带动激光焊接头运动至设定位置，激光发生器工作，利用激光焊接头对管件和底座进行焊接，无需人工点焊，提高了工作效率，降低了劳动强度，并且保证了焊接质量。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种管件端部焊接用定位固定机构，其特征在于，包括沿第一方向依次排布的第一对接机构和第二对接机构，第一对接机构和第二对接机构均包括相对设置的底座固定机构和顶紧机构，底座固定机构和顶紧机构之间区域设有沿第一方向布置的第一移动机构，第一移动机构与管件换向驱动件连接，管件换向驱动件与管件夹爪连接；

第一移动机构与第二移动机构连接，第二移动机构沿垂直于第一方向的第二方向布置以带动第一移动机构沿垂直于第一方向的第二方向运动，第二移动机构用于带动管件沿第二方向运动以使得管件与底座贴合，顶紧机构能够沿第二方向运动；

所述顶紧机构包括第二支座，第二支座滑动连接有滑动板，滑动板能够在第二支座上沿第二方向运动，滑动板与第二支座之间设有锁紧件；滑动板上设置有安装座，安装座转动连接有顶紧件。

2.如权利要求1所述的一种管件端部焊接用定位固定机构，其特征在于，所述底座固定机构包括第一支座，第一支座上固定有轴线沿垂直于第一方向的第二方向设置的动力机构，动力机构与底座夹紧件连接，能够带动底座夹紧件绕自身轴线转动。

3.如权利要求2所述的一种管件端部焊接用定位固定机构，其特征在于，所述底座夹紧件采用电动三爪卡盘。

4.如权利要求1所述的一种管件端部焊接用定位固定机构，其特征在于，所述顶紧件采用顶紧板，顶紧板通过转轴与安装座转动连接。

5.如权利要求1所述的一种管件端部焊接用定位固定机构，其特征在于，所述管件换向驱动件采用旋转气缸，旋转气缸的缸体与第一移动机构连接，旋转气缸的活塞杆与管件夹爪连接。

6.一种管件端部焊接装置，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的管件端部焊接用定位固定机构，还包括激光焊接头，激光焊接头与设置在管件端部焊接用定位固定机构一侧的三轴联动机构连接，激光焊接头与激光发生器连接。

7.如权利要求6所述的一种管件端部焊接装置，其特征在于，还包括水冷装置，水冷装置与激光发生器连接。

8.如权利要求6所述的一种管件端部焊接装置，其特征在于，所述三轴联动机构包括第三移动机构，第三移动机构与竖向移动机构连接，能够带动竖向移动机构沿第一方向运动，竖向移动机构与第四移动机构连接，第四移动机构与激光焊接头连接，能够带动激光焊接头沿垂直于第一方向的第二方向运动。

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