CN115229402A - 直缝焊接装备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了直缝焊接装备。该直缝焊接装备包括底板和焊缝辅助定位装置，底板上设有支撑架和推动机构；焊缝辅助定位装置上安装有焊枪固定块，焊枪固定块上有T型支架和焊缝定位连接块，T型支架上设有焊枪夹具，焊缝定位连接块与焊缝定位块相连接；直缝焊机的焊接方法，包括以下步骤：在夹具夹紧工件后，通过电动推杆的推拉动作控制支架的升高与降低；然后通过控制y轴、z轴电机使焊缝定位块和工件焊缝相配合；最后通过控制x轴电机完成钢管直缝的自动焊接；通过更换不同的焊缝定位块，能够对不同厚度的工件进行精确的焊缝定位；可以在同一台设备上实现不同规格工件的装夹与焊接，大大提升了直缝焊机的柔性程度。

Description

直缝焊接装备

技术领域

本申请涉及焊接机的技术领域，尤其涉及直缝焊接装备。

背景技术

金属薄壁圆管广泛应用于造船、薄壁压力容器、汽车配件、家用电器、医疗器械、建筑装饰、食品机械等制造行业，通常利用卷板等冷弯成形方法卷制成圆筒，然后采用氩弧焊、熔化极气体保护焊(CO₂/MIG/MAG)、等离子焊等焊接工艺对圆管的直缝进行焊接，从而得到最终的金属圆管制品，现有的直缝焊机在合缝抱夹时采用仿型块抱夹(仿圆弧形)，这种抱夹方式存在以下缺陷：1.在生产多品种小批量产品时，当直径变化大时需更换仿型抱夹块，增加了劳动强度及停机时间，降低了生产效率；2.采用仿型块抱合圆筒，圆筒合缝时会产生筒体与仿型抱夹块之间的相对滑动，而抱夹块与筒体间的滑动摩擦系数大(阻力很大)，造成合缝精度较差及成型不美观，影响焊接质量；3.现有直缝焊机在直缝对中过程中只有一把对中刀，无法根据圆管的材质、壁厚以及焊接工艺等实现对焊缝大小的调节，造成焊接质量不稳定等问题，综上，开发出一种能够有效解决现有技术不足的设备及方法，便成为本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提供直缝焊接装备，能够实现不同直径薄壁圆管的高精度焊接，克服装夹过程中薄壁钢管刚性差、易变形的不足。

本申请提供一种直缝焊接装备，包括底板和焊缝辅助定位装置，所述底板上设有用以支撑待焊接工件的升降架和用以驱动所述升降架升降的推动机构；所述焊缝辅助定位装置用以安装焊枪并设有用以定位待焊接工件的焊缝定位块；

所述焊缝辅助定位装置与z轴工作台上的模组滑块相连，z轴工作台通过z轴电机转动进而控制焊缝辅助定位装置的竖直方向上下移动，z轴工作台固定在y轴工作台上，y轴工作台上的y轴伺服电机转动进而控制z轴工作台进行水平左右方向移动，y轴工作台被焊接移动装置驱动发生水平前后移动，进而控制焊缝辅助定位装置产生竖直、水平面的横向纵向移动。

可选地，所述焊缝定位块可拆卸地设置在焊缝辅助定位装置上。

可选地，所述底板的前侧和上支座下侧均固定有升降架导轨，电动推杆的最大推动行程在升降架导轨最左端以内，电动推杆收缩回起点时仍在升降架导轨的最右端以内。

可选地，所述升降架包括，两根支架相交叉、其中部同时通过销连接连接在中部销钉上，另外两根支架相交叉、其中部也同时通过销连接连接在另一销钉上，支架的下端通过支架连接杆与支架连接座相连，支架连接座在升降架导轨滑块上，升降架导轨滑块与升降架导轨相连，升降架导轨固定在底板上。

可选地，所述推动机构包括，角钢固定在底板上，电动推杆固定在角钢上，电动推杆电机安装在电动推杆上，电动推杆通过电动推杆连接块与支架连接杆相连。

可选地，所述待焊接工件放置在左V型块和与右V型块的中间，夹具伺服电机固定在夹具电机固定座上，夹具伺服电机轴端通过夹具联轴器与夹具丝杠方型固定侧组件相连接以实现驱动夹具滚珠丝杆的转动，左旋丝杠螺母与右旋丝杠螺母可共同旋转使用于一根夹具滚珠丝杠。

可选地，所述待焊接工件套设在焊缝定位块上，待焊接工件通过自定心夹进行自定心夹紧运动。

可选地，所述焊接移动装置包括，x轴电机固定座与x轴导轨分别固定在x轴支撑板上，x轴伺服电机与x轴电机固定座相连接，x轴联轴器与x轴伺服电机轴端相连接，x轴滚珠丝杠通过x轴丝杠支撑座与x轴联轴器相连接，x轴丝杠支撑座的另一端连接在x轴轴承支撑座的轴承中，x轴滚珠丝杠上有x轴丝杠螺母，x轴丝杠螺母与xy衔接板相连接。

可选地，所述y轴工作台右端为辅助承重端，轴承角钢固定在y轴工作台上，滚针轴承与轴承角钢相连接，框状导轨固定在工作台上，工作台固定在工作台角钢上，滚针轴承在框状导轨上运动。

本申请的有益效果在于：

相关技术中，直缝焊机在焊缝对中过程中只有一把对中刀，每次工件在对中完成后都需要人工干预进行对中，人工对中效果差，焊接质量不稳定，而本发明的焊缝定位准确可靠，对中效果好，且焊缝定位块可人工进行更换，适用范围广，可以用于不同厚度尺寸的钢管类工件进行焊缝定位，进而提高了工件的加工质量和生产效率。

通过焊缝辅助定位装置、升降架、焊接移动装置相结合使用的工作方法可以对钢管类工件的焊缝进行精确定位和焊接，其全程通过PLC装置对相关伺服电机进行自动控制，无需人工对中，减少了人为因素对焊接的影响，提高了工件的加工质量和生产效率。

在生产多品种小批量产品时，当直径变化大时需更换仿型抱夹块，会增加劳动强度及停机时间；故本发明结合V型块自动定心原理，设计出了一套自动定心夹具，该夹具的夹紧范围大，夹紧力可通过伺服电机控制进行自动调节，夹具刚性好且结构紧凑，灵活性好，无需手动夹紧放松；且钢管的中心始终保持在夹具的中心位置上，同时该自定心夹具结构可以实现不同尺寸规格工件的装夹，中途无需更换夹具，提高了不同类型工件小批量加工时的加工效率，大大降低生产成本。

推动机构通过电动推杆推动支架连接杆导轨滑块实现支架的上升和下降；行程和推动机构的伸缩速度可以根据需要适当调节，通过控制按钮即可实现在一定区间内的任意值，且通过升降架滑轨上的限位块可以实现升降架升高降低的限位功能，满足了不同工件的推进要求；本发明可以在同一台设备上实现不同规格工件的装夹与焊接，大大提升了该金属薄壁圆管直缝焊接装备的柔性。

附图说明

下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1为本申请实施例提供的直缝焊接装备的结构示意图；

图2为本本申请实施例提供的直缝焊接装备的主视图；

图3为本申请实施例提供的焊接移动装置的局部示意图；

图4为本申请实施例提供的焊接装置的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的自定心夹具装置的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的焊缝定位块与工件定位的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的升降架的一视角的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的升降架的又一视角的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

实施例一：

见图1至图8所示，直缝焊接装备，用以对待焊接工件121焊接操作时的焊接工具与待焊接工件121的定位。此处，待焊接工件121诸如但不限于不锈钢的金属薄壁圆管。

直缝焊接装备，包括底板7和焊缝辅助定位装置100，所述底板7上设有升降架200和推动机构300，其通过可调节方式支撑所述支撑架400以增加稳固性；所述焊缝辅助定位装置100上安装有焊枪固定块30，焊枪固定块30上有T型支架32和焊缝定位连接块34，T型支架32上设有焊枪夹具31，焊枪39固定在焊枪夹具31上，焊缝定位连接块34与焊缝定位块35相连接，待焊接工件121通过焊缝定位块35进行定位，焊缝辅助定位装置100与z轴滑块36相连；

所述焊缝辅助定位装置100与z轴工作台230上的模组滑块201相连，z轴工作台230通过z轴电机220转动进而控制焊缝辅助定位装置100的垂直方向上下移动，而z轴工作台230固定在y轴工作台50上，y轴工作台50与上述焊接移动装置500的结构类似，可通过y轴工作台50上的y轴伺服电机210转动进而控制z轴工作台230进行水平方向移动，进而控制焊缝辅助定位装置100的水平方向左右移动，通过控制焊缝辅助定位装置100的移动与升降架200的升高降低来保证待焊接工件121的焊缝与焊缝定位块35相配合，完成不同尺寸待焊接工件121的焊缝定位；

所述焊缝辅助定位装置100中的焊缝定位块35可在相关生产的不同情况下进行更换，进而以适配不同厚度的待焊接工件121的焊缝定位，实现该焊接装备的柔性化和焊缝定位功能；

所述底板7的前侧和上支座52下侧均固定有升降架导轨14，电动推杆5的最大推动行程在升降架导轨14最左端以内，电动推杆5收缩回起点时仍在升降架导轨14的最右端以内，可完成升降架升高降低的限位功能。

所述升降架200结构为，两根支架1相交叉、其中部同时通过销连接连接在中部销钉11上，另外两根支架1相交叉、其中部也同时通过销连接连接在另一销钉11上，支架1的下端通过支架连接杆3与支架连接座2相连，支架连接座2在升降架导轨滑块13上，升降架导轨滑块13与升降架导轨14相连，升降架导轨14固定在底板7上。

所述推动机构300结构为，角钢10固定在底板7上，电动推杆5固定在角钢10上，电动推杆电机6安装在电动推杆5上，电动推杆5通过电动推杆连接块4与支架连接杆3相连。

所述待焊接工件121放置在左V型块120和与右V型块122的中间，夹具伺服电机110固定在夹具电机固定座112上，夹具伺服电机110轴端通过夹具联轴器111与夹具丝杠方型固定侧组件119相连接以实现驱动夹具滚珠丝杆114的转动，左旋丝杠螺母113与右旋丝杠螺母115可共同旋转使用于一根夹具滚珠丝杠114。

所述待焊接工件121套设在焊缝定位块35上，待焊接工件121通过自定心夹具130进行夹紧。

所述焊接移动装置500的结构为，x轴电机固定座21与x轴导轨70分别固定在x轴支撑板上71，x轴伺服电机20与x轴电机固定座21相连接，x轴联轴器22与x轴伺服电机20轴端相连接，x轴滚珠丝杠24通过x轴丝杠支撑座23与x轴联轴器22相连接，x轴丝杠支撑座23的另一端连接在x轴轴承支撑座29的轴承中，x轴滚珠丝杠24上有x轴丝杠螺母24，x轴丝杠螺母25与xy衔接板26相连接。

所述y轴工作台50通过焊接移动装置500进行运动，y轴工作台50右端为辅助承重端，轴承角钢42固定在y轴工作台50上，滚针轴承43与轴承角钢42相连接，框状导轨41固定在工作台40上，工作台40固定在工作台角钢60上，滚针轴承43在框状导轨41上运动。

实施例二：实施例一中金属薄壁圆管直缝焊接方法，包括以下步骤：通过驱动电动推杆电机6带动电动推杆连接块4运动，从而通过电动推杆连接块4相连接的支架连接杆3运动，支架连接杆3带动支架连接座2，支架连接座2与升降架导轨滑块13相连，升降架导轨滑块13在升降架导轨14上向前或向后做直线运动，实现升降架200的上下升降，而电动推杆5的最大推动行程在升降架导轨14最左端以内，电动推杆5收缩回起点时仍在升降架导轨14的最右端以内，可以确保升降架200升高降低的限位功能。

将待焊接工件121放置在自定心夹具130中间，通过夹具伺服电机110工作后夹紧待焊接工件121，然后提升以后，将待焊接工件121套在焊缝定位块35上，然后通过调整y轴伺服电机210和z轴电机220，使待焊接工件121的焊缝位置保持圆筒对中，完成定位。

z轴工作台230固定在y轴工作台50上，焊枪39上设有焊丝，焊枪39的终端和焊丝触碰待焊接工件121的焊缝，然后通过x轴伺服电机20控制xy衔接板26带动y轴工作台50进行水平运动，y轴工作台50同时与y轴工作台连接板73相连，y轴工作台连接板73与x轴导轨滑块72同步移动，在移动的同时，焊枪39将焊丝融化并焊接不锈钢工件121，完成焊缝的焊接。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种直缝焊接装备，其特征在于，包括底板(7)和焊缝辅助定位装置(100)，其特征在于：所述底板(7)上设有用以支撑待焊接工件(121)的升降架(200)和用以驱动所述升降架(200)升降的推动机构(300)；所述焊缝辅助定位装置(100)用以安装焊枪(39)并设有用以定位待焊接工件(121)的焊缝定位块(35)；

所述焊缝辅助定位装置(100)与z轴工作台(230)上的模组滑块(201)相连，z轴工作台(230)通过z轴电机(220)转动进而控制焊缝辅助定位装置(100)的竖直方向上下移动，z轴工作台(230)固定在y轴工作台(50)上，y轴工作台(50)上的y轴伺服电机(210)转动进而控制z轴工作台(230)进行水平左右方向移动，y轴工作台(50)被焊接移动装置(500)驱动发生水平前后移动，进而控制焊缝辅助定位装置(100)产生竖直、水平面的横向纵向移动。

2.根据权利要求1所述直缝焊接装备，其特征在于，所述焊缝定位块(35)可拆卸地设置在焊缝辅助定位装置(100)上。

3.根据权利要求1所述直缝焊接装备，其特征在于，所述底板(7)的前侧和上支座(52)下侧均固定有升降架导轨(14)，电动推杆(5)的最大推动行程在升降架导轨(14)最左端以内，电动推杆(5)收缩回起点时仍在升降架导轨(14)的最右端以内。

4.根据权利要求1所述直缝焊接装备，其特征在于，所述升降架(200)包括，两根支架(1)相交叉、其中部同时通过销连接连接在中部销钉(11)上，另外两根支架(1)相交叉、其中部也同时通过销连接连接在另一销钉(11)上，支架(1)的下端通过支架连接杆(3)与支架连接座(2)相连，支架连接座(2)在升降架导轨滑块(13)上，升降架导轨滑块(13)与升降架导轨(14)相连，升降架导轨(14)固定在底板(7)上。

5.根据权利要求1所述直缝焊接装备，其特征在于，所述推动机构(300)包括，角钢(10)固定在底板(7)上，电动推杆(5)固定在角钢(10)上，电动推杆电机(6)安装在电动推杆(5)上，电动推杆(5)通过电动推杆连接块(4)与支架连接杆(3)相连。

6.根据权利要求1所述直缝焊接装备，其特征在于，所述待焊接工件(121)放置在左V型块(120)和与右V型块(122)的中间，夹具伺服电机(110)固定在夹具电机固定座(112)上，夹具伺服电机(110)轴端通过夹具联轴器(111)与夹具丝杠方型固定侧组件(119)相连接以实现驱动夹具滚珠丝杆(114)的转动，左旋丝杠螺母(113)与右旋丝杠螺母(115)可共同旋转使用于一根夹具滚珠丝杠(114)。

7.根据权利要求1所述直缝焊接装备，其特征在于，所述待焊接工件(121)套设在焊缝定位块(35)上，待焊接工件(121)通过自定心夹具(130)进行自定心夹紧运动。

8.根据权利要求1所述直缝焊接装备，其特征在于，所述焊接移动装置(500)包括，x轴电机固定座(21)与x轴导轨(70)分别固定在x轴支撑板上(71)，x轴伺服电机(20)与x轴电机固定座(21)相连接，x轴联轴器(22)与x轴伺服电机(20)轴端相连接，x轴滚珠丝杠(24)通过x轴丝杠支撑座(23)与x轴联轴器(22)相连接，x轴丝杠支撑座(23)的另一端连接在x轴轴承支撑座(29)的轴承中，x轴滚珠丝杠(24)上有x轴丝杠螺母(25)，x轴丝杠螺母(25)与xy衔接板(26)相连接。

9.根据权利要求1所述直缝焊接装备，其特征在于，所述y轴工作台(50)右端为辅助承重端，轴承角钢(42)固定在y轴工作台(50)上，滚针轴承(43)与轴承角钢(42)相连接，框状导轨(41)固定在工作台(40)上，工作台(40)固定在工作台角钢(60)上，滚针轴承(43)在框状导轨(41)上运动。

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