CN202804436U

CN202804436U - 一种圆管焊接设备

Info

Publication number: CN202804436U
Application number: CN 201220430890
Authority: CN
Inventors: 郭明俊; 段祥瑞; 王立君; 张长军
Original assignee: ZHONGHANG PRECISIVE MACHINARY SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd HUBEI
Current assignee: Hubei Aviation Precision Machinery Technology Co Ltd
Priority date: 2012-08-28
Filing date: 2012-08-28
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2022-08-28

Abstract

本实用新型公开了一种圆管焊接设备，包括支撑座以及固定于支撑座上的用于支撑圆管的两个支撑轮、用于支撑圆管且带动圆管转动的驱动轮，驱动驱动轮转动的动力源、用于施焊的焊枪以及控制焊枪的启动和结束时刻，以及动力源的工作参数；其中，驱动轮、圆管和支撑轮的轴线平行且不共面，。此外，本实用新型的还包括与驱动轮电连接的碳刷，碳刷和焊枪分别于电源正负极连接，其中，驱动轮具体为导电轮。采用该结构的圆管焊接设备后，较之于现有技术中的手工焊接，在降低工人劳动强度、提高工作效率的基础上大幅度的提高了圆管的焊接质量。

Description

一种圆管焊接设备

技术领域

本实用新型涉及焊接设备领域，特别涉及一种圆管焊接设备。

背景技术

目前，圆管的圆周焊接通常采用手工焊接，现以焊接圆管两边的堵头为例来说明具体的焊接过程：

第一步、操作者手持圆管放入固定槽内定位；

第二步、脚踩焊机脚踏开关以启动焊机；

第三步、焊机启动后，操作者手捏圆管并旋转一周，完成一端堵头的焊接；

第四步、同理，重复上述步骤即可完成圆管另一端堵头的焊接。

采用上述手工焊接圆管两端堵头的方式存在以下几个问题：

1.保证圆管焊接质量的主要因素：引弧和收弧时间、焊接时间以及操作杆的旋转速度均由人工控制，这样，势必造成焊接件表面和质量的不一致性，从而造成二次返修率高的问题；

2.据试验数据表明，焊接完成一根圆管所需时间为30秒左右，工作效率低；

3.劳动强度大。

有鉴于此，亟待针对现有圆管焊接机的结构优化设计，以解决现有技术中因人为控制因素导致的焊接件质量差以及操作者工作效率低、劳动强度大的问题。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型的解决的技术问题在于，提供一种结构优化自动控制的圆管焊接设备，从而在降低工人劳动强度、提高工作效率的基础上大幅度提高了圆管的焊接质量。

本实用新型提供的圆管焊接设备，包括：支撑座以及固定于所述支撑座上的：

两个支撑轮，用于支撑圆管；

驱动轮，支撑所述圆管且带动其旋转，并配置成：所述驱动轮、所述圆管和所述支撑轮的轴线平行且不共面；

动力源，驱动所述驱动轮旋转；

用于施焊的焊枪；

控制单元，用于控制焊枪的启动和结束时刻，以及所述动力源的工作参数。

优选地，还包括与所述驱动轮电连接的碳刷，所述碳刷和所述焊枪分别与电源正负极连接，且所述驱动轮具体为导电轮。

优选地，所述焊枪可沿平行于所述驱动轮的轴线方向移动，以适应不同长度圆管的焊接。

优选地，所述控制单元通过改变所述动力源的转速以适应不同周长圆管的焊接。

优选地，所述控制单元输出控制焊枪启动的信号，延时一定时间后，输出控制所述动力源工作的信号，所述圆管转动一周后，输出控制所述动力源停止的信号，再延时一定时间后，输出控制所述焊枪停止的信号。

优选地，还包括轴向左挡板和右挡板，两者相对于所述支撑座对称布置。

优选地，所述焊枪具体为多个，且沿平行于所述驱动轮的轴线方向依次设置。

优选地，还包括焊枪固定块，所述焊枪固定块设置于所述支撑座上与所述焊枪对应位置；所述焊枪固定块具体包括设置于所述支撑座的底部和支撑部，所述支撑部上端开设有“U”字型槽，所述焊枪插入所述“U”字型槽内。

优选地，所述支撑座包括底板、左支架、右支架以及分别由所述左支架和所述右支架向外侧延伸形成的左右翼板；其中，两个所述支撑轮固定于与所述左支架和所述右支架上端固定的固定轴上，两个所述驱动轮固定于置于所述左支架和所述右支架之间的驱动轴上，且在所述左支架和所述右支架上安装所述驱动轮的下方相对设置安装孔。

优选地，还包括转动装置，所述传动装置置于所述动力源和所述驱动轴之间。

优选地，还包括用于固定所述动力源和所述传动装置的安装座。

本实用新型提供了一种圆管焊接设备，包括：支撑座以及固定于支撑座上的焊枪以及用于支撑圆管的两个支撑轮和驱动轮，该驱动轮在固定于支撑座上的动力源带动下通过摩擦力推动圆管转动，为了达到上述技术效果装配时要保证驱动轮、支撑轮和圆管三者的轴线平行且不共面。为了进一步减小焊接过程中人为因素对产品质量的影响，本实用新型还包括控制单元，该控制单元通过控制焊枪的启动和结束时刻，以及动力源工作参数，完全摆脱了在焊接过程中人为因素对影响焊接质量的因素：收弧时间、引弧时间、焊接时间以及圆管的转速的影响。因此，与现有技术相比，本实用新型通过上述机械机构及控制单元，不仅降低了工人的劳动强度、提高工作效率，而且大幅度的提高了圆管的焊接质量。

本实用新型的优选方案中，还包括与驱动轮电连接的碳刷，且该碳刷和焊枪分别于电源的正负极连接，其中，驱动轮具体为导电轮。该焊接设备工作时，动力源带动驱动轮使圆管旋转一周，通过圆管、驱动轮和碳刷的连接使电源正负极构成回路，完成焊接。上述的设计避免了在圆管尚未置于驱动轮和支撑轮之间时，由于误操作开启设备电源而启动焊枪焊接而造成的发生火灾等安全隐患，从而保证了该焊接设备工作安全性和可靠性。

本实用新型的又一优选方案中，焊枪可沿平行于驱动轮的轴线方向移动，以实现不同长度圆管的焊接，此外，通过控制单元来改变所述动力源的转速来实现不同周长圆管焊接，当然，通过同时采用两种方式即可实现不同长度不同周长的圆管焊接，从而拓展了该设备的适用范围。

附图说明

图1示出了具体实施例中技术方案的示意图；

图2示出了图1的主视图；

图3示出了图1的俯视图；

图4示出了图1的左视图；

图5示出了图1中具体实施例中控制单元的控制流程图；

图6示出了图1中碳刷的爆炸示意图。

图中：

1支撑座、11底板、12左支架、13右支架、14左翼板、15右翼板、16电机安装孔、2焊枪、21左焊枪固定座、211底部、212支撑板、213“U”字型槽、31第一支撑轮、32第二支撑轮、33固定板、34固定轴、4驱动轮、41驱动轴、42凸缘、5步进电机、6圆管、7安装座、71底部、72支撑部、81主动轮、82从动轮、83中间轮、9碳刷、91碳刷固定座、92螺钉、93固定杆、101右挡板、1011底板、1012支撑板。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种圆管焊接设备，应用该结构的圆管焊接设备后影响焊接质量的因素：引弧时间、收弧时间、焊接时间以及圆管转速等均采用自动控制，从而在降低工人劳动强度的同时大幅度提高了圆管的焊接质量。

不失一般性，下面结合说明书附图来具体说明，本实用新型中圆管焊接设备用于焊接外径为￠12mm圆管两端堵头的具体实施方式。

请参见图1、图2、图3、图4和图5，其中，图1示出了具体实施例中技术方案的示意图，图2示出了图1的主视图，图3示出了图1的俯视图，图4示出了图1的左视图，图5示出了图1中具体实施例中控制单元的控制流程图。

如图1所示，本方案提供的圆管焊接设备包括：支撑座1以及固定于支撑座1上的用于实施焊接的焊枪2、用于支撑并导向圆管6的第一支撑轮31和第二支撑轮32、用于支撑圆管6并带动其转动的驱动轮4，以及用于驱动该驱动轮的动力源和控制焊枪的启动和结束时刻，和动力源参数的控制单元。其中，驱动轮4、两个支撑轮和圆管6三者的轴线平行且不共面。

需要特别说明的是，本方案中的动力源具体为步进电机5，在满足上述功能要求的情况下，该动力源可以采用其他任意公知的方式。

现结合图5来说明上述结构的圆管焊接设备，用于焊接圆管6两端堵头的具体控制流程：

1.将圆管6置于两个支撑轮与驱动轮4之间；

2.按钮启动，控制焊接设备的继电器工作；

3.焊枪2开始引弧，延迟10ms后步进电机5开始工作，带动驱动轮4，使其驱动圆管6转动；

4.控制单元程序内设定的480000脉冲传输完成后步进电机5停止工作，此时圆管6恰好转动一周；

5.焊枪2开始收弧，延迟10ms后，焊枪2停止工作，焊接结束。

与现有技术中的手工焊接圆管相比，本实用新型通过驱动圆管自动转动的机构以及通过控制单元在程序内设定引弧时间、收弧时间、焊接时间以及圆管的转速，完全摆脱了在焊接过程中人为因素对圆管焊接质量的影响。因此，本方案不仅降低了工人的劳动强度、提高工作效率，而且大幅度的提高了圆管的焊接质量。需要说明的是，本方案中设定的引弧和收弧时间均为10ms，具体时间由具体的焊接任务确定，当然，引弧时间和收弧时间也可以不相同。

本实用新型中的支撑座主要用于承载驱动圆管转动的驱动轮、支撑轮、动力源以及控制单元的机构，其具体结构结合车间内具体情况而定，在满足承载功能的基础上可以设计成任意结构。本方案中的支撑座1具体结构包括底板11、左支架12、右支架13以及分别由左支架12和右支架13向外侧延伸形成的左翼板14和右翼板15，其中，左支架12和右支架13之间设置有一固定轴34，该固定轴34的两端焊接于固定在左右支架上端面的固定板33上，前述的两个支撑轮与该固定轴34紧配合。此外，左支架12和右支架13之间还设置一与该固定轴34平行的驱动轴41，该驱动轴的两端由开设于左右支架相对位置的轴承孔内伸出，该孔和驱动轴之间通过深沟球轴承配合，使驱动轴可在轴承孔内转动，轴承由端盖固定于左右支架上。前述驱动轮4在本方案中具体为两个，与驱动轴41通过键连接固定。

进一步，仅为了实现步进电机带动驱动轮转动，本实用新型中的步进电机5可以直接连接在用于固定驱动轮的驱动轴端，但是为了保证步进电机安装的可靠性以及整个圆管焊接设备结构的协调性，本方案还包括用于安装步进电机5的安装座7，该安装座7包括通过螺钉固定于支撑座1的底板11上的底部71和垂直于底部71的支撑部72，该支撑部72的右侧端面上延伸形成一安装轴(图中未示出)。前述步进电机5穿过位于左支架12上驱动轮4下方的安装孔16通过螺钉固定在支撑部72的左侧端面上，且其主轴由支撑部72相应位置处的定位孔(图中未示出)伸出。

需要强调的是，本方案中步进电机5安装于左支架12下方，当然，安装于右支架13上对应位置，也可达到本方案所要达到的技术效果。本方案中还可以只包括一个驱动轴，使其位于两个支撑轮之间同样可实现带动圆管6转动的技术效果。

另外，本实用新型中为了保证在焊接过程中操作者可以以最省时省力的方式工作，以及符合人体工程学设计，步进电机5的固定座7与实施焊接部分结构之间具有高度差，因此，为了将步进电机5的转动传递至驱动轮4，本方案中还设计了传动部件。该传动部件具体为三个参数相同的直齿圆柱齿轮，主动轮81与步进电机5的主轴键连接，从动轮82与驱动轴41键连接固定，主动轮81和从动轮82之间设置中间轮83，该中间轮83与支撑部72上的安装座7上安装轴紧配合。当步进电机5工作时，其主轴的转动由上述三个齿轮依次传递至固定驱动轮的驱动轴41上，使其带动驱动轮4转动，由于本方案中驱动轮4表面经滚花处理，其在旋转过程中产生的摩擦力将带动圆管6旋转，从而实现了圆管6在焊接过程中的自动转动。

请参见图6，图6示出了图1中碳刷的爆炸示意图。该碳刷9罩装于在碳刷固定座91内，该碳刷固定座91的下端面焊接于固定于左右支架之间的固定杆93上，该固定杆93设置有螺纹的两端从左支架12和右支架13上相对位置处的安装孔伸出，且通过螺栓固定在左右支架之间。本方案中螺钉92由位于碳刷固定座91上端的螺纹孔穿入，然后在该螺钉上套装弹簧，碳刷9装入碳刷固定座91后，弹簧的压紧力使其与驱动轮4的凸缘42紧密贴合，从而在驱动轮4旋转时和碳刷9产生滑动摩擦。此外，该碳刷9和前述焊枪2分别于该设备的正负极连接，该焊接设备工作时，步进电机5带动驱动轮4使圆管6旋转一周，通过圆管6、驱动轮4和碳刷9的连接使电源正负极构成回路，完成焊接。上述的设计避免了在圆管6尚未准确时，由于误操作开启设备电源而启动焊枪焊接而造成的发生火灾等安全隐患，从而保证了该焊接设备工作安全性和可靠性。

本方案中为了同时焊接圆管两端的堵头，前述焊枪2具体为两个，为了固定焊枪2本方案还设计了两个焊枪固定块，现以左焊枪固定块21为例来说明其具体结构。左焊枪固定块具体包括设置于支撑座1的左翼板14上的底部211和垂直于底部211的支撑部212，该支撑部212的上端开设有“U”字型槽213，焊枪2插入该槽内固定。

需要说明的是，采用本方案结构的焊接设备焊接不同周长的圆管时，为了保证焊枪位于最佳焊接位置，焊枪可在焊枪固定块21的“U”字型槽213内滑动。当然，只要能保证焊枪位置的调整和固定，该焊枪固定块还可以采用其他的结构形式。

进一步，本方案中为了实现不同长度圆管的焊接，上述焊枪固定块可通过固定于沿驱动轮轴线方向设置的多个安装孔中不同位置，来实现焊枪位置的调整。当然，也可以在左右翼板上的沿驱动轮轴线方向设置滑槽，使焊枪固定块在该滑槽内滑动来调整其位置，还可以采用其他本领域内技术人员公知的任意方式。

另外，为了完成不同周长圆管的焊接，本方案中的控制单元通过调整步进电机的转速来实现。例如，采用本方案中焊接设备，完成直径为￠12mm圆管的焊接，步进电机的脉冲为480000；完成直径为￠14mm的圆管焊接，步进电机的脉冲为560000。需要强调的是，本方案中圆管焊接设备除了可以焊接不同规格的圆管外，还可实现不同宽度和深度焊接部位的焊接，主要可通过调整步进电机的转速来实现。步进电机的转速主要由圆管和驱动轮的外径两个因素决定，由于该计算公式并非本实用新型的发明点，因此在此不再赘述。

采用本方案焊接圆管的过程中，可能会造成圆管轴向上的窜动，为此，本实用新型在左右翼板上设置了左挡板101和右挡板，现以左挡板101为例来说明其具体结构。左挡板具体为“L”字型，其底板1011固定于左翼板14上，支撑板1012的一端面与圆管6的左端面相抵。当然，为了实现不同长度圆管的焊接，该挡板在翼板上的位置可调。具体可采用与焊枪固定块相同的方式调整，在此不再赘述。

为了进一步提高工作效率，本方案就该焊接设备在焊工房内的布局方式提供了建设性意见。由步进电机带动的自动化旋转工装，分别放在同一个焊工房两个焊接工位上，每副工装上可以安装两把焊枪，操作工把圆管放在旋转工装上，按动启动按钮后，设备自动完成一根圆管堵头两边的焊接。在这根由设备自动焊接的同时，同一操作工可以在另外一个工位上完成另一根圆管的装配，并等待焊接。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims

1.一种圆管焊接设备，其特征在于，包括支撑座以及固定于所述支撑座上的：

两个支撑轮，用于支撑圆管；

动力源，驱动所述驱动轮旋转；

用于施焊的焊枪；

2.根据权利要求1所述的圆管焊接设备，其特征在于，还包括与所述驱动轮电连接的碳刷，所述碳刷和所述焊枪分别与电源正负极连接，其中，所述驱动轮具体为导电轮。

3.根据权利要求2所述的圆管焊接设备，其特征在于，所述焊枪可沿平行于两个所述驱动轮的轴线方向移动，以适应不同长度圆管的焊接。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的圆管焊接设备，其特征在于，所述控制单元通过改变所述动力源的转速以适应不同周长圆管的焊接。

5.根据权利要求4所述的圆管焊接设备，其特征在于，还包括轴向左挡板和右挡板，两者相对于所述支撑座对称布置。

6.根据权利要求5所述的圆管焊接设备，其特征在于，所述焊枪具体为多个，且沿平行于所述驱动轮的轴线方向依次设置。

7.根据权利要求6所述的圆管焊接设备，其特征在于，还包括焊枪固定块，所述焊枪固定块设置于所述支撑座上与所述焊枪对应位置；所述焊枪固定块具体包括设置于所述支撑座的底部和支撑部，所述支撑部上端开设有“U”字型槽，所述焊枪插入所述“U”字型槽内。

8.根据权利要求7所述的圆管焊接设备，其特征在于，所述支撑座包括底板、左支架、右支架以及分别由所述左支架和所述右支架向外侧延伸形成的左右翼板；其中，两个所述支撑轮固定于与所述左支架和所述右支架上端固定的固定轴上，两个所述驱动轮固定于置于所述左支架和所述右支架之间的驱动轴上，且在所述左支架和所述右支架上安装所述驱动轮的下方相对设置安装孔。

9.根据权利要求8所述的圆管焊接设备，其特征在于，还包括转动装置，所述传动装置置于所述动力源和所述驱动轴之间。

10.根据权利要求9所述的圆管焊接设备，其特征在于，还包括固定所述动力源和所述传动装置的安装座。