CN116441793B - 一种不锈钢风管自动焊机 - Google Patents

Abstract

本发明属于自动焊接技术领域，尤其为一种不锈钢风管自动焊机，包括第一固定架、管旋转驱动机构、主动轴、第二固定架、从动轴、限位板、内支撑装置、轴同步旋转对接组件、第一管推驱动机构、第二管推驱动机构和焊接机构，各内支撑装置通过内支架组件对应安装于主动轴和从动轴上，所述内支撑装置用于对第一风管和第二风管进行内部支撑固定。本发明能够从风管内部对其进行自动支撑固定，装夹效率高，摒弃传统外部装夹方式，机架所占空间小，大大提升了加工车间的空间利用率，能够满足不同尺寸风管的装夹需求，采用具有弹性特性的接触件替换传统的夹板件，能够使其接触面与风管内壁进行充分接触，达到高度稳固风管的目的。

Description

一种不锈钢风管自动焊机

技术领域

本发明涉及自动焊接技术领域，具体为一种不锈钢风管自动焊机。

背景技术

风管，是用于空气输送和分布的管道系统，按截面形状，风管可分为圆形风管，矩形风管，扁圆风管等多种。

现有的圆形风管诸如不锈钢焊接风管、碳钢焊接风管、镀锌焊接风管加工制作时，一般是将两段圆形风管端部对接并通过焊接机对两者对接部进行焊接。现有的不锈钢圆形焊接风管焊接方式有人工焊接和自动焊接两种，人工焊接是将圆形风管放置在焊接台上，配合装夹装置将两段风管对接并进行夹固，最后人工手持焊接枪对风管对接部进行焊接，焊接过程中还需要对风管进行翻转再装夹，对风管进行圆周焊接。自动焊接是从外部将风管装夹在机架上，通过驱动机构驱动装夹装置旋转，再配合在指定焊接位上的焊接枪对缓慢转动的风管进行自动焊接，这种焊接方式虽然较之人工焊接方式使焊接效率得到一定幅度提升，但仍需要人工手动装夹风管，由于风管装夹是通过装夹装置对其进行外部支撑固定，所需机架所占空间较大，且在对不同尺寸风管进行装夹时，需要更换相应弧度的夹板，不能实现对不同尺寸风管的自适应装夹，影响整体焊接效率。

因此我们提出了一种不锈钢风管自动焊机来解决上述问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种不锈钢风管自动焊机，解决了现有的不锈钢风管焊接设备不能实现风管的自动装夹，由于风管装夹是通过装夹装置对其进行外部支撑固定，所需机架所占空间较大，不能实现对不同尺寸风管的自适应装夹，影响整体焊接效率的问题。

(二)技术方案

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种不锈钢风管自动焊机，所述不锈钢风管自动焊机包括：

第一固定架；

管旋转驱动机构，固定安装于第一固定架上；

主动轴，通过联轴器与管旋转驱动机构的输出轴连接；

第二固定架；

从动轴，通过轴承安装于第二固定架上，所述从动轴与主动轴同轴设置；

限位板，设置有两个，两个限位板对应安装于主动轴和从动轴上，所述限位板用于对直径一致的第一风管和第二风管进行上料限位；

内支撑装置，所述主动轴和从动轴上至少设置有两组内支撑装置，各内支撑装置通过内支架组件对应安装于主动轴和从动轴上，所述内支撑装置用于对第一风管和第二风管进行内部支撑固定，使第一风管和第二风管分别横置于主动轴和从动轴上；

轴同步旋转对接组件，所述轴同步旋转对接组件用于联接主动轴和从动轴，使主动轴和从动轴在管旋转驱动机构的驱动下做同步旋转运动；

第一管推驱动机构，所述第一管推驱动机构的驱动轴与第一固定架连接，所述第一管推驱动机构用于推动主动轴向从动轴方向直线运动；

第二管推驱动机构，所述第二管推驱动机构的驱动轴与第二固定架连接，所述第二管推驱动机构用于推动从动轴向主动轴方向直线运动，所述第二管推驱动机构与第一管推驱动机构同步动作，驱动并使主动轴上的第一风管与从动轴上的第二风管完成对接；

焊接机构，设置于主动轴和从动轴之间的中部上方位置，用于对完成对接后的第一风管和第二风管进行自动焊接。

进一步地，所述限位板的直径大于第一风管和第二风管的直径。

进一步地，所述内支撑装置是由多组支撑组件组成，多组支撑组件绕主动轴和从动轴周向布置于内支架组件上，所述支撑组件是由呈扇形状布置的多个自适应弹性支撑结构组成；

所述自适应弹性支撑结构包括行程可调式支撑气缸、第一连接杆、弹簧缓冲器、第二连接杆和接触件，所述第一连接杆与行程可调式支撑气缸的活塞杆连接，所述第二连接杆通过弹簧缓冲器与第一连接杆连接，所述接触件连接于第二连接杆远离弹簧缓冲器的一端；

所述接触件是由弹性层、中间层和连接层组成，所述弹性层、中间层和连接层依次连接，所述弹性层的内部设有气腔，所述中间层的内部设有连接充气设备的充气通道，所述充气通道与气腔连通，所述连接层与第二连接杆连接；

所述内支架组件包括套杆、第一环形支架、第二环形支架和第三环形支架，所述套杆套设于主动轴和从动轴上，所述第一环形支架通过第一固定杆固定于套杆的外围，所述第二环形支架通过第二固定杆固定于第一环形支架的外围，所述第三环形支架通过第三固定杆固定于第二环形支架的外围，所述套杆、第一环形支架、第二环形支架和第三环形支架由内而外同轴设置，所述行程可调式支撑气缸固定在第一环形支架上，所述第二环形支架上设有与第一连接杆相适配的第一导向孔，所述第三环形支架上设有与第二连接杆相适配的第二导向孔。

进一步地，所述行程可调式支撑气缸、第一连接杆、弹簧缓冲器、第二连接杆和接触件的轴向一致，各自适应弹性支撑结构到套杆轴心的距离相等。

进一步地，所述弹性层的接触面上设有防滑凸起。

进一步地，所述轴同步旋转对接组件是由嵌装连接座和卡嵌连接头组成，所述嵌装连接座连接于主动轴远离第一固定架的一端，所述卡嵌连接头连接于从动轴远离第二固定架的一端，所述嵌装连接座的内部设有与卡嵌连接头相适配的正多边形卡嵌槽。

进一步地，所述主动轴上限位板到嵌装连接座端部的长度与第一风管的长度相等，所述从动轴上限位板到卡嵌连接头之间的长度与第二风管的长度相等。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种不锈钢风管自动焊机，具备以下有益效果：

1、本发明，通过主动轴、从动轴、内支撑装置和内支架组件的组合设置，能够从风管内部对其进行自动支撑固定，装夹效率高，摒弃传统外部装夹方式，机架所占空间小，大大提升了加工车间的空间利用率。

2、本发明，由呈扇形状布置的多个自适应弹性支撑结构组成支撑组件，再由多组支撑组件绕轴周向布置组成内支撑装置，该结构一方面能够实现对风管的弹性支撑固定，避免接触部位应力过大导致风管局部变形，另一方面所使用的驱动气缸行程可调，能够满足不同尺寸风管的装夹需求，采用具有弹性特性的接触件替换传统的夹板件，能够使其接触面与风管内壁进行充分接触，达到高度稳固风管的目的。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中内支撑装置与内支架组件的连接结构示意图；

图3为本发明中自适应弹性支撑结构的结构示意图；

图4为本发明中接触件的结构示意图；

图5为本发明中轴同步旋转对接组件的结构示意图。

图中：1、第一固定架；2、管旋转驱动机构；3、主动轴；4、第二固定架；5、从动轴；6、限位板；7、内支撑装置；701、自适应弹性支撑结构；7011、行程可调式支撑气缸；7012、第一连接杆；7013、弹簧缓冲器；7014、第二连接杆；7015、接触件；70151、弹性层；701511、气腔；70152、中间层；701521、充气通道；70153、连接层；8、内支架组件；801、套杆；802、第一环形支架；803、第二环形支架；804、第三环形支架；805、第一固定杆；806、第二固定杆；807、第三固定杆；9、轴同步旋转对接组件；901、嵌装连接座；902、卡嵌连接头；10、第一管推驱动机构；11、第二管推驱动机构；12、焊接机构；13、第一风管；14、第二风管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1-5所示，本发明一个实施例提出的一种不锈钢风管自动焊机，不锈钢风管自动焊机主要包括第一固定架1、管旋转驱动机构2、主动轴3、第二固定架4、从动轴5、限位板6、内支撑装置7、内支架组件8、轴同步旋转对接组件9、第一管推驱动机构10、第二管推驱动机构11和焊接机构12。

管旋转驱动机构2固定安装于第一固定架1上，焊接两段风管时，通过管旋转驱动机构2缓慢驱动主动轴3旋转，继而带动固定在主动轴3上的第一风管13以及与主动轴3卡嵌连接的从动轴5、从动轴5上的第二风管14同步旋转，配合焊接机构12对第一风管13和第二风管14进行焊接，焊接时只需驱动焊接枪到达指定焊接位上即可。

主动轴3通过联轴器与管旋转驱动机构2的输出轴连接，管旋转驱动机构2可采用减速电机，主动轴3及其上的风管在减速电机的驱动下缓慢转动。

从动轴5通过轴承安装于第二固定架4上，从动轴5与主动轴3同轴设置，在从动轴5与主动轴3对接时，主动轴3上的第一风管13与从动轴5上的第二风管14同时完成对接，主动轴3转动时，从动轴5做相对第二固定架4的旋转运动。

限位板6共设置有两个，两个限位板6对应安装于主动轴3和从动轴5上，限位板6用于对直径一致的第一风管13和第二风管14进行上料限位，上料时，将第一风管13套在主动轴3上的内支撑装置7上，第一风管13的一端与限位板6抵接，同样，第二风管14套在从动轴5上时，第二风管14的一端与从动轴5上的限位板6抵接。

主动轴3和从动轴5上至少设置有两组内支撑装置7，多组内支撑装置7的设置能够避免发生单组内支撑装置7支撑不稳定的问题，使风管在焊接时的稳定性得到保障；各内支撑装置7通过内支架组件8对应安装于主动轴3和从动轴5上，内支架组件8起到对内支撑装置7的固定支撑作用，使第一风管13和第二风管14分别横置于主动轴3和从动轴5上，与主动轴3和从动轴5同心同轴。

为实现可靠、稳定的风管焊接，本发明通过设置轴同步旋转对接组件9，利用轴同步旋转对接组件9联接主动轴3和从动轴5，使主动轴3和从动轴5卡嵌连接，在管旋转驱动机构2的驱动下做同步旋转运动。

第一管推驱动机构10的驱动轴与第一固定架1连接，第一管推驱动机构10用于推动主动轴3向从动轴5方向直线运动，即起到推动第一风管13与第二风管14对接的作用。

第二管推驱动机构11的驱动轴与第二固定架4连接，第二管推驱动机构11用于推动从动轴5向主动轴3方向直线运动，第二管推驱动机构11与第一管推驱动机构10同步动作，驱动并使主动轴3上的第一风管13与从动轴5上的第二风管14完成对接。

焊接机构12设置于主动轴3和从动轴5之间的中部上方位置，用于对完成对接后的第一风管13和第二风管14进行自动焊接，焊接机构12主要由驱动气缸和焊接枪组成，焊接枪固定于驱动气缸的活塞杆上，工作时由驱动气缸驱动焊接枪达到指定焊接位上。

如图1所示，在一些实施例中，限位板6的直径大于第一风管13和第二风管14的直径，在通过内支撑装置7固定支撑风管时，需要限制风管在水平方向的位移动作，因此在上料时，需要将风管与限位板6抵接，同时在固定支撑风管过程中保持风管与限位板6的抵接状态，这个过程可由员工手动完成，手动将风管与限位板6抵触，最佳装夹方式是通过机械臂配合，实现风管的自动上料，更为稳定、高效。

如图2和4所示，在一些实施例中，内支撑装置7是由多组支撑组件组成，多组支撑组件绕主动轴3和从动轴5周向布置于内支架组件8上，支撑组件是由呈扇形状布置的多个自适应弹性支撑结构701组成，本发明设计的内支撑装置7是由内部对风管进行固定支撑，增加了外部有效利用空间，结构更为紧凑。

如图3所示，自适应弹性支撑结构701包括行程可调式支撑气缸7011、第一连接杆7012、弹簧缓冲器7013、第二连接杆7014和接触件7015，第一连接杆7012与行程可调式支撑气缸7011的活塞杆连接，第二连接杆7014通过弹簧缓冲器7013与第一连接杆7012连接，接触件7015连接于第二连接杆7014远离弹簧缓冲器7013的一端；本实施例中，行程可调式支撑气缸7011可采用亚德客AIRTAC行程可调气缸；工作时，首先确定风管内径，以主动轴3上风管上料为例，将第一风管13套设在自适应弹性支撑结构701上，风管的内径既定，自适应弹性支撑结构701在初始状态下，接触件7015到主动轴3的轴心之间的距离是小于第一风管13半径的，即在这种状态下，第一风管13是搭在内支撑装置7上的；在固定第一风管13时，各自适应弹性支撑结构701同步动作，行程可调式支撑气缸7011的活塞杆延伸预设距离长度，使各自适应弹性支撑结构701的接触件7015均与第一风管13的内壁接触；弹簧缓冲器7013主要由顶板、底板、弹簧和伸缩杆组成，伸缩杆设置在顶板和底板之间，弹簧套设在伸缩杆上，且弹簧的两端分别与顶板和底板端面连接，弹簧缓冲器7013的设置能够起到对风管的弹性支撑作用，使接触件7015保持对第一风管13的一定压力的支撑，避免接触部位应力过大导致风管局部变形。

如图4所示，接触件7015是由弹性层70151、中间层70152和连接层70153组成，弹性层70151、中间层70152和连接层70153依次连接，弹性层70151的内部设有气腔701511，中间层70152的内部设有连接充气设备的充气通道701521，充气通道701521与气腔701511连通，连接层70153与第二连接杆7014连接；弹性层70151由橡胶材料制成，在需要固定支撑风管时，通过充气设备向充气通道701521内充气，气体填充进入气腔701511后使弹性层70151鼓起，弹性层70151鼓起带来的压力使其与风管内壁充分接触，达到稳固风管的目的。

如图2所示，内支架组件8包括套杆801、第一环形支架802、第二环形支架803和第三环形支架804，套杆801套设于主动轴3和从动轴5上，第一环形支架802通过第一固定杆805固定于套杆801的外围，第二环形支架803通过第二固定杆806固定于第一环形支架802的外围，第三环形支架804通过第三固定杆807固定于第二环形支架803的外围，套杆801、第一环形支架802、第二环形支架803和第三环形支架804由内而外同轴设置，行程可调式支撑气缸7011固定在第一环形支架802上，第二环形支架803上设有与第一连接杆7012相适配的第一导向孔，第三环形支架804上设有与第二连接杆7014相适配的第二导向孔；内支架组件8的设置一方面是为了起到固定内支撑装置7的作用，另一方面，第二环形支架803上第一导向孔和第三环形支架804上第二导向孔的设置能够起到对第一连接杆7012和第二连接杆7014的导向作用，防止第一连接杆7012和第二连接杆7014轴向发生偏离。

如图2和3所示，在一些实施例中，行程可调式支撑气缸7011、第一连接杆7012、弹簧缓冲器7013、第二连接杆7014和接触件7015的轴向一致，各自适应弹性支撑结构701到套杆801轴心的距离相等，这种结构设计搭配具有弹性形变功能的接触件7015，能够对不同尺寸风管进行固定，而无需更换与风管内壁弧度相匹配的接触件7015。

如图4所示，在一些实施例中，弹性层70151的接触面上设有防滑凸起，防滑凸起的设置是为了增加弹性层70151接触面的粗糙度，从而增加与风管内壁的摩擦力，起到防滑作用。

如图5所示，在一些实施例中，轴同步旋转对接组件9是由嵌装连接座901和卡嵌连接头902组成，嵌装连接座901连接于主动轴3远离第一固定架1的一端，卡嵌连接头902连接于从动轴5远离第二固定架4的一端，嵌装连接座901的内部设有与卡嵌连接头902相适配的正多边形卡嵌槽，卡嵌连接头902可设置成正多边形柱体结构，即多棱柱结构，如直三棱柱、直四棱柱、直五棱柱和直六棱柱等，正多边形卡嵌槽与卡嵌连接头902相适配，在对接时，卡嵌连接头902嵌入正多边形卡嵌槽内，卡嵌后即可通过管旋转驱动机构2驱动主动轴3及其上的第一风管13、从动轴5及其上的第二风管14同步旋转，配合焊接机构12对第一风管13和第二风管14进行焊接。

如图1所示，在一些实施例中，保证主动轴3上限位板6到嵌装连接座901端部的长度与第一风管13的长度相等，从动轴5上限位板6到卡嵌连接头902之间的长度与第二风管14的长度相等；这种结构设计能够保证卡嵌连接头902嵌入正多边形卡嵌槽内的同时第一风管13与第二风管14完成对接。

本发明的风管焊接步骤：

第一步、上料：将第一风管13和第二风管14分别套设在主动轴3和从动轴5上的内支撑装置7上；

第二步、风管固定：使第一风管13和第二风管14分别与主动轴3和从动轴5上的限位板6抵接，保持两风管与限位板6的抵接状态，启动各自适应弹性支撑结构701中的行程可调式支撑气缸7011，通过行程可调式支撑气缸7011的活塞杆延伸带动第一连接杆7012、弹簧缓冲器7013、第二连接杆7014和接触件7015做远离轴心的直线位移运动，最终通过各接触件7015抵接风管内壁，此时第一风管13和第二风管14分别与主动轴3和从动轴5同轴；

第三步、风管对接：同步启动第一管推驱动机构10和第二管推驱动机构11，驱动并使主动轴3上的第一风管13与从动轴5上的第二风管14做相互靠近的直线运动，直至从动轴5上的卡嵌连接头902嵌入主动轴3上嵌装连接座901的正多边形卡嵌槽内，此时，第一风管13与第二风管14端部完成对接；

第四步、焊接：启动焊接机构12，使焊接枪达到指定焊接位上，再启动管旋转驱动机构2，通过管旋转驱动机构2驱动主动轴3上的第一风管13以及从动轴5上的第二风管14同步缓慢旋转，在第一风管13和第二风管14转动过程中，通过焊接枪对风管对接部位进行焊接。

最后应说明的是：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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (5)

1.一种不锈钢风管自动焊机，其特征在于：所述不锈钢风管自动焊机包括：

第一固定架（1）；

管旋转驱动机构（2），固定安装于第一固定架（1）上；

主动轴（3），通过联轴器与管旋转驱动机构（2）的输出轴连接；

第二固定架（4）；

从动轴（5），通过轴承安装于第二固定架（4）上，所述从动轴（5）与主动轴（3）同轴设置；

限位板（6），设置有两个，两个限位板（6）对应安装于主动轴（3）和从动轴（5）上，所述限位板（6）用于对直径一致的第一风管（13）和第二风管（14）进行上料限位；

内支撑装置（7），所述主动轴（3）和从动轴（5）上至少设置有两组内支撑装置（7），各内支撑装置（7）通过内支架组件（8）对应安装于主动轴（3）和从动轴（5）上，所述内支撑装置（7）用于对第一风管（13）和第二风管（14）进行内部支撑固定，使第一风管（13）和第二风管（14）分别横置于主动轴（3）和从动轴（5）上；

所述内支撑装置（7）是由多组支撑组件组成，多组支撑组件绕主动轴（3）和从动轴（5）周向布置于内支架组件（8）上，所述支撑组件是由呈扇形状布置的多个自适应弹性支撑结构（701）组成；

所述自适应弹性支撑结构（701）包括行程可调式支撑气缸（7011）、第一连接杆（7012）、弹簧缓冲器（7013）、第二连接杆（7014）和接触件（7015），所述第一连接杆（7012）与行程可调式支撑气缸（7011）的活塞杆连接，所述第二连接杆（7014）通过弹簧缓冲器（7013）与第一连接杆（7012）连接，所述接触件（7015）连接于第二连接杆（7014）远离弹簧缓冲器（7013）的一端；

所述行程可调式支撑气缸（7011）、第一连接杆（7012）、弹簧缓冲器（7013）、第二连接杆（7014）和接触件（7015）的轴向一致，各自适应弹性支撑结构（701）到套杆（801）轴心的距离相等；

所述接触件（7015）是由弹性层（70151）、中间层（70152）和连接层（70153）组成，所述弹性层（70151）、中间层（70152）和连接层（70153）依次连接，所述弹性层（70151）的内部设有气腔（701511），所述中间层（70152）的内部设有连接充气设备的充气通道（701521），所述充气通道（701521）与气腔（701511）连通，所述连接层（70153）与第二连接杆（7014）连接；

所述内支架组件（8）包括套杆（801）、第一环形支架（802）、第二环形支架（803）和第三环形支架（804），所述套杆（801）套设于主动轴（3）和从动轴（5）上，所述第一环形支架（802）通过第一固定杆（805）固定于套杆（801）的外围，所述第二环形支架（803）通过第二固定杆（806）固定于第一环形支架（802）的外围，所述第三环形支架（804）通过第三固定杆（807）固定于第二环形支架（803）的外围，所述套杆（801）、第一环形支架（802）、第二环形支架（803）和第三环形支架（804）由内而外同轴设置，所述行程可调式支撑气缸（7011）固定在第一环形支架（802）上，所述第二环形支架（803）上设有与第一连接杆（7012）相适配的第一导向孔，所述第三环形支架（804）上设有与第二连接杆（7014）相适配的第二导向孔；

轴同步旋转对接组件（9），所述轴同步旋转对接组件（9）用于联接主动轴（3）和从动轴（5），使主动轴（3）和从动轴（5）在管旋转驱动机构（2）的驱动下做同步旋转运动；

第一管推驱动机构（10），所述第一管推驱动机构（10）的驱动轴与第一固定架（1）连接，所述第一管推驱动机构（10）用于推动主动轴（3）向从动轴（5）方向直线运动；

第二管推驱动机构（11），所述第二管推驱动机构（11）的驱动轴与第二固定架（4）连接，所述第二管推驱动机构（11）用于推动从动轴（5）向主动轴（3）方向直线运动，所述第二管推驱动机构（11）与第一管推驱动机构（10）同步动作，驱动并使主动轴（3）上的第一风管（13）与从动轴（5）上的第二风管（14）完成对接；

焊接机构（12），设置于主动轴（3）和从动轴（5）之间的中部上方位置，用于对完成对接后的第一风管（13）和第二风管（14）进行自动焊接。

2.根据权利要求1所述的一种不锈钢风管自动焊机，其特征在于：所述限位板（6）的直径大于第一风管（13）和第二风管（14）的直径。

3.根据权利要求1所述的一种不锈钢风管自动焊机，其特征在于：所述弹性层（70151）的接触面上设有防滑凸起。

4.根据权利要求1所述的一种不锈钢风管自动焊机，其特征在于：所述轴同步旋转对接组件（9）是由嵌装连接座（901）和卡嵌连接头（902）组成，所述嵌装连接座（901）连接于主动轴（3）远离第一固定架（1）的一端，所述卡嵌连接头（902）连接于从动轴（5）远离第二固定架（4）的一端，所述嵌装连接座（901）的内部设有与卡嵌连接头（902）相适配的正多边形卡嵌槽。

5.根据权利要求4所述的一种不锈钢风管自动焊机，其特征在于：所述主动轴（3）上限位板（6）到嵌装连接座（901）尾端的长度与第一风管（13）的长度相等，所述从动轴（5）上限位板（6）到卡嵌连接头（902）之间的长度与第二风管（14）的长度相等。