CN205111277U - 一种金属折弯卷圆焊接全自动一体化小型设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于机械设计技术领域，涉及一种改进的金属折弯卷圆焊接全自动一体化小型设备。该设备包括矫直机构、新型牵引机构、新型折弯卷曲引导系统、新型卷圆切丝系统、新型焊接系统、自动爬升脱离系统、电气系统、控制系统。本实用新型特点是将金属材料的折弯卷曲和焊接整合成一体化的设备，在折弯卷曲整一圈的圆周正上方切点处进行自动切丝焊接，并在焊接同时后续的卷圆工作继续进行，互不干扰，焊接完毕的成品圆环通过自动爬升脱离系统完成成品的自动脱离，整体设备通过控制指令完成运行本实用新型具有折弯焊接一体化自动整合成型、生产效率高、节省人工、成型圆周长度准确、卷曲周长范围广、调节精度高等优点。

Description

一种金属折弯卷圆焊接全自动一体化小型设备

技术领域

本实用新型属于机械设计技术领域，涉及一种金属折弯卷圆焊接全自动一体化小型设备。

背景技术

目前，已有的折弯卷曲焊接设备包括矫直机构、牵引机构、折弯卷曲引导系统、卷圆切丝系统、焊接系统、自动爬升脱离系统、电气系统、控制系统、机架、机壳，在机壳外部，矫直机构与牵引机构相连接，并通过计数轮、牵引轮与卷圆切丝系统和焊接系统连接，在切丝系统上方安装焊接系统；切丝系统前方的机壳斜面上安装折弯卷曲引导系统，折弯卷曲引导系统的上方安装自动爬升脱离系统，机壳右方为PLC控制系统。

市场公知的卷圆和焊接整合的一体机，为本实用新型的上代机器，设计特点为：焊接系统中的焊接机械手垂直于卷曲运动方向，焊接机械手上设有定位槽；直径调节轮为小伞齿轮与大伞齿轮啮合，大伞齿连接斜面调节杠杆，小伞齿轮带动大伞齿轮运动时带动斜面调节杆，斜面调节杆连接直径调节轮运动；折弯卷曲引导系统平台为斜面平台；定刀置于卷圆后的金属丝的正下方；切丝系统与焊接系统统一位于卷圆金属丝的正上方切点位置；自动爬升脱离系统为悬空支撑斜面滑杆，上面安装辅助机械手。

公知设备中的牵引系统、焊接系统、卷圆切丝系统和折弯卷曲引导系统具有一定的技术局限性，对设备的焊接及焊接接口的牢固性、卷曲的平整度、调节精度、设备的成品合格率都有极大的影响，严重降低设备的工作效率，可满足的成品圆周范围小，给客户造成了产品供需限制，无法满足很多客户需求。

因此以目前的技术来看，公知的卷圆焊接设备都存在焊接接口不牢固、卷曲切丝精度误差大、成品率低、调节精度小而复杂、可满足卷圆直径的范围狭窄、工作效率低下等缺点。

发明内容

为了克服现有的折弯卷曲焊接一体化设备的不足，本实用新型目的是提供了一种改进的新型折弯卷曲焊接一体化的小型设备。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：设备包括矫直机构、牵引机构、折弯卷曲引导系统、卷圆切丝系统、焊接系统、自动爬升脱离系统、电气系统、控制系统、机架、机壳，其特征是：在机壳外部，矫直机构与牵引机构相连接，并通过计数轮、牵引轮与卷圆切丝系统和焊接系统连接，在卷圆切丝系统上方安装焊接系统；卷圆切丝系统前方的机壳斜面上安装折弯卷曲引导系统，折弯卷曲引导系统的上方安装自动爬升脱离系统，机壳右方为PLC控制系统，所述的牵引机构有连续两组牵引轮，牵引轮连续并排安装，所述的折弯卷曲引导系统由斜面平台、滑道组成，在斜面平台上方呈扇形安装滑道，卷圆切丝系统系统由卷切组装板、调节手柄、调节轴、伞齿轮、伞齿座、螺纹调节轴、螺纹调节轴座、导向杆、伞齿轮座、气缸、调圆调节轴、横竖导轨、固定导轨座、圆心调节轮、调圆压轮、圆心调节轮座、水平垂直导轨、定刀和动刀组成，调节手柄下方连接调节轴，调节轴上安装有伞齿轮，通过三组大小伞齿相互啮合，与固定在卷切组装板背面的螺纹调节轴及螺纹调节轴座相连接，在螺纹调节轴座左边，安装有伞齿座，导向杆安装在螺纹调节轴上方，在螺纹调节轴右侧从左到右依次安装伞齿轮座、调圆调节轴、横竖导轨，在横竖导轨下方安装固定导轨座，气缸安装在卷切组装板下方位置，在卷切组装板正面，上方安装有定刀，在定刀上方有动刀与定刀位于对角线位置，定刀右侧安装有水平垂直导轨并位于横竖导轨前方，在水平垂直导轨上，从左到右依次安装圆心调节轮和调圆压轮；所述的焊接系统由上层左右焊接机械手动作组件、中间层焊接可调压力动作组件和底层提升对齐动作组件组成，左右焊接机械手动作组件由夹紧气缸、焊接机械手臂、夹紧手臂、夹紧手指、机械手支座、夹紧连接座和特制钳口组成，焊接机械手臂斜角度放置，将连接座支点与机械手支座、焊接手指和手臂连接点三点位于一条直线，焊接钳口上设定有旋转中心孔和三个调节固定螺纹孔，通过调节调节固定螺纹孔位置调整钳口角度；焊接可调压力机构由焊接气缸、焊接气缸连接杆、焊接支架、焊接推拉板、焊接弹簧、焊接限位板、焊接调节轴和焊接导轨组成，其中的焊接支架上固定焊接气缸和焊接导轨，焊接气缸连接杆连接在焊接推拉板上，通过两根焊接弹簧与焊接限位板相连，限位板后方连接焊接调节轴，焊接调节轴上带有可调节螺纹；提升对齐动作组件由焊接手臂底座、提升对齐气缸、焊接机械手臂和焊接手臂导轨组成，矫直机构、牵引机构、折弯卷曲引导系统、卷圆切丝系统、焊接系统、自动爬升脱离系统均与电气系统和控制系统相接。所述的伞齿轮为大伞齿轮与小伞齿轮啮合，通过调节手柄的旋转来进行卷圆的直径调节。

所述的水平垂直导轨安装在横竖导轨前方，调圆压轮和圆心调节轮安装在水平垂直导轨上，调圆压轮和圆心调节轮均可沿水平垂直导轨做上下直线运动，水平垂直导轨及其上面安装的圆心调节轮和调圆压轮整体沿横竖导轨做左右直线运动，从而确认卷圆的中心，极大地提升了直径调节和中心确认的精度。

本实用新型的有益效果是，可以改变现有同类设备的圆周切丝焊接方式和调节方式，在达到设定的圆周长度时直接切丝焊接，避免了圆周范围不确定、周长范围小、材料切丝过程易变形、焊接夹紧力度过小、成品合格率低、焊接接口焊点牢不牢固、焊接压力不可调、焊接气缸寿命低、调节精度低、工作效率低的缺点，可以大大满足市场客户需求。本实用新型不仅解决了现有折弯卷圆焊接设备体积过大、操作复杂的问题，而且将折弯技术和自动焊接技术整合成一个整体的设备，能精确定量要卷曲的圆周长度，扩大卷曲圆周范围，提高了调节精度及工作效率，关键是提升了成品率，极大地满足了市场需求。

附图说明

图1为本实用新型金属折弯卷圆焊接全自动一体设备总装图；

图2为本实用新型金属折弯卷圆焊接全自动一体设备总体结构图；

图3为本实用新型牵引机构图；

图4、5、6、7为本实用新型焊接系统结构图；

图8、9为本实用新型卷圆切丝系统正反面结构图；

图10为本实用新型折弯卷曲引导系统、自动爬升脱离系统组合结构图。

图中：矫直机构1、计数轮2、新型牵引机构3、新型焊接系统4、新型卷圆切丝系统5、自动爬升脱离系统6、新型折弯卷曲引导系统7、PLC控制系统8、机壳9；牵引轮31、左右焊接机械手动作组件41、焊接可调压力动作组件42、提升对齐动作组件43、夹紧气缸411、焊接机械手臂412、夹紧手臂413、机械手支座414、夹紧连接座415、焊接钳口416、旋转中心孔417、调节固定螺纹孔418、夹紧手指419、焊接气缸421、焊接气缸连接杆422、焊接支架423、焊接推拉板424、焊接弹簧425、焊接限位板426、焊接调节轴427、焊接导轨428、焊接手臂底座431、提升对齐气缸432、焊接手臂导轨433；调节手柄501、调节轴502、伞齿轮503、动刀504、定刀505、圆心调节轮506、调圆压轮507、圆心调节轮座508、水平垂直导轨509、伞齿座510、螺纹调节轴座511、螺纹调节轴512、导向杆513、伞齿轮座514、调圆调节轴515、横竖导轨516、固定导轨座517、切气缸518、卷切组装板519；折弯卷曲引导系统斜面平台71、折弯卷曲引导滑道72。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

在机壳9外部，矫直机构1与新型牵引机构3相连接，通过计数轮、牵引轮，连接新型卷圆切丝系统5，在新型卷圆切丝系统5上方安装成套新型焊接系统4。

本实用新型的左右焊接机械手动作组件41由夹紧气缸411、焊接机械手臂412、夹紧手臂413、机械手支座414、夹紧连接座415、焊接钳口416、旋转中心孔417、调节固定螺纹孔418、夹紧手指419组成。夹紧气缸411安装在焊接机械手臂412前方，夹紧气缸411下方安装机械手支座414，夹紧连接座415固定在机械手支座414上，夹紧手臂413固定在夹紧连接座415上，夹紧手指419与夹紧手臂413直接连接，焊接钳口416安装在焊接机械手臂412背面。左右焊接机械手动作组件41的运动采用杠杆原理，夹紧手臂413斜角度放置，使夹紧连接座415的支点与机械手支座414、夹紧手指419和夹紧手臂413的连接点三点位于一条直线，加大焊接手指的夹紧力度，同时可以使焊接时受力均匀，同时可以保护气缸，延长寿命。焊接钳口416上设定了旋转中心孔417和调节固定螺纹孔418，以旋转中心孔417为圆心，根据卷圆的大小旋转钳口角度，调节固定螺纹孔418定位，能使钳口与金属丝紧密贴合，保证圆环外圆的焊接接触面加大和圆环接口的对齐程度增大，使圆环的成型定位更加准确，焊接点更加牢固，焊接效果更好，提高成品合格率。

本实用新型的焊接可调压力动作组件42位于左右焊接机械手动作组件41下方。焊接可调压力动作组件42由焊接气缸421、焊接气缸连接杆422、焊接支架423、焊接推拉板424、焊接弹簧425、焊接限位板426、焊接调节轴427、焊接导轨428组成。焊接气缸421和焊接导轨428固定在焊接支架423上，在得到焊接指令后，通过焊接气缸421推动焊接气缸连接杆422和焊接推拉板424使焊接弹簧425受力压缩，带动焊接限位板426使焊接右机械手臂412在焊接导轨428上移动进行焊接。在焊接限位板426后方连接有带有螺纹可调的焊接调节轴427，其作用是调节焊接压力。

本实用新型的提升对齐动作组件43位于焊接可调压力动作组件42下方。提升对齐动作组件43由焊接手臂底座431、提升对齐气缸432、焊接机械手臂412、焊接手臂导轨433组成。焊接手臂底座431中间贯穿有焊接手臂导轨433，提升对齐气缸432安装在焊接手臂底座431左侧面，并与焊接机械手臂412相连接。通过提升对齐气缸432的运动，带动焊接手臂运动。

本实用新型设备的伞齿轮503采用大伞齿带动小伞齿啮合，通过调节手柄501的旋转来进行卷圆的直径调节，同时螺纹调节轴512旋转，带动伞齿轮座514进行运动，伞齿轮座514的运动带动调圆压轮507沿水平垂直导轨509做上下直线运动，水平垂直导轨509及其上面安装的圆心调节轮506和调圆压轮507整体沿横竖导轨516做左右直线运动，手动调节圆心调节轮506沿水平垂直导轨509做上下直线调整，从而确认卷圆的中心，极大地提升了直径调节和中心确认的精度，使设备操作简单，调节精度大大提高。

本实用新型设备的卷圆切丝系统的卷圆切丝工作主要由动刀504、定刀505、圆心调节轮506和调圆压轮507来完成定型，动刀504同时替代公知的圆周定位调节压轮作为卷曲折弯的二次卷圆成型支撑点，和圆心调节轮506和调圆压轮507配合对指定金属采用二次折弯方式进行折弯卷曲，这样在完成一周完整圆周卷曲后可使切丝的位置可直接定位于卷圆完成第一周的正上方切点处，保证了计数轮开始计数后圆周长度的精确性。而竖直切丝的方向又可顺应金属材料的运动方向，可使材料不易变形，保证成品合格率。

本实用新型提出提供一种将金属物折弯卷曲切丝和焊接整合为一体的自动化小型设备，该设备所卷曲焊接成型的圆环周长更加准确、调节精度、合格率和工作效率更高。该折弯卷曲焊接设备总装图如图1所示、总体结构图如图2所示，它包括机壳9、机壳外部的矫直机构1、后边连接计数轮2、新型牵引机构3、之后连接新型焊接系统4、下方为新型卷圆切丝系统5、在卷圆切丝系统前方的机壳斜面上为新型折弯卷曲引导系统7、新型折弯卷曲引导系统7上方为自动爬升脱离系统6、机壳右方为PLC控制系统8。

在本实用新型中的焊接系统4如图4、5、6、7所示，该设备的焊接系统由左右焊接机械手动作组件41，焊接可调压力动作组件42、提升对齐动作组件43、夹紧气缸411、焊接机械手臂412、夹紧手臂413、机械手支座414、夹紧连接座415、焊接钳口416、旋转中心孔417、调节固定螺纹孔418、夹紧手指419、焊接气缸421、焊接气缸连接杆422、焊接支架423、焊接推拉板424、焊接弹簧425、焊接限位板426、焊接调节轴427、焊接导轨428、焊接手臂底座431、提升对齐气缸432、焊接手臂导轨433组成。两个夹紧气缸411安装在左右焊接机械手动作组件41的上方，用于驱动左右焊接机械手的夹紧抓取物体的运动；提升对齐气缸432安装在焊接手臂底座431左侧面，并与焊接机械手臂412相连接，用于驱动左右焊接机械手的提升和对齐运动；焊接气缸421固定在焊接支架423上，用于控制设备的焊接工作。

本实用新型设备的新型卷圆切丝系统5由如图8、9所示，由调节手柄501、调节轴502、伞齿轮503、动刀504、定刀505、圆心调节轮506、调圆压轮507、圆心调节轮座508、水平垂直导轨509、伞齿座510、螺纹调节轴座511、螺纹调节轴512、导向杆513、伞齿轮座514、调圆调节轴515、横竖导轨516、固定导轨座517、切气缸518、卷切组装板519组成。

所述的卷圆切丝系统为二次卷圆成型，卷圆切丝点位置位于金属丝卷曲成圆形第一周的正上方，动刀位于定刀上方对角线位置。该系统采用特殊的动刀504替代直径调节支撑点设计。如图8所示，该卷圆切丝系统5中，动刀504替代公知的圆周定位调节压轮作为卷曲折弯的二次卷圆成型的直径调节支撑点，定刀505与之相匹配位于动刀504下部，在定刀505定刀右侧安装有水平垂直导轨509，在水平垂直导轨509上，从左到右依次安装圆心调节轮506和调圆压轮507，在系统后方，安装有3组大小啮合的伞齿轮503以及三条相互垂直固定伞齿轮的调节轴502，在最右边调节轴上部安装调节手柄501，用于整体机构的精确调节。

如图9所示，在新型卷圆切丝系统5的后方，伞齿轮503与固定在卷切组装板背面的螺纹调节轴512及螺纹调节轴座511相连接，在螺纹调节轴座511左边，安装有伞齿座510，导向杆513安装在螺纹调节轴512上方，在螺纹调节轴512右侧从左到右依次安装伞齿轮座514和调圆调节轴515，横竖导轨516安装在调圆调节轴515右边，位于水平垂直导轨509后方。在横竖导轨516下方安装固定导轨座517，这些部件通过整合运动用于调整圆的直径并确认卷圆的中心。切气缸518安装在卷切组装板519下方位置。

整个系统部件中，伞齿轮503采用大伞齿带动小伞齿啮合，通过调节手柄501的旋转来进行卷圆的直径调节，同时螺纹调节轴512旋转，带动伞齿轮座514进行运动，伞齿轮座514的运动带动调圆压轮507沿水平垂直导轨509做上下直线运动，水平垂直导轨509及其上面安装的圆心调节轮506和调圆压轮507整体沿横竖导轨516做左右直线运动，手动调节圆心调节轮506沿水平垂直导轨509做上下直线调整，从而确认卷圆的中心。

在本实用新型中的折弯卷曲引导系统7如图10所示，该系统由机壳上的倾斜平面平台71、以及平台上边的滑道72组成，在金属丝通过直径调节轮折弯后在该平面系统中完成金属材料的卷曲引导，滑道72上设有调整片，可以根据要卷曲的圆环直径进行调整，使金属材料按照预设路径完成折弯卷曲工作。

图中相同的结构和功能器件已用相同的附图标记标出，附图只是用于帮助解释本实用新型，并不代表本实用新型范围的限制，同时附图并未按比例画出。

下面举一具体实施例进行说明。

一条金属丝自矫直机构1、计数轮2、新型牵引机构3、新型焊接系统4、新型卷圆切丝系统5穿行进入设备，PLC控制系统发出初始化命令，左右焊接机械手组件41伸出，直径调节轮伸出，然后左右焊接机械手组件41张开，此时电机停止，焊接机械手组件收回并夹紧，此时编码器开始计数，卷圆切丝系统5动刀504回位，初始化工作完成，进入正式工作状态。预设卷圆直径800mm，金属丝状物随着设备前进，左右焊接机械手组件41伸出进入初始工作位置，动刀504做为支点支撑金属丝，此时直径调节轮伸出引导金属丝折弯卷曲进入折弯卷曲引导斜面平台71，金属丝沿着指定路线完成整一圈的卷曲回到圆周切点位置，左右焊接机械手组件41回位后执行夹紧命令，动刀504切丝，编码器清零，焊接机械手组件41同时向上提升并对齐，此时直径调节轮伸出开始下一圈的折弯卷曲计数工作，不影响焊接机械手组件41的运行。焊接机械手组件41提升对齐到达指定高度后，焊接气缸421驱动左右焊接机械手组件41在金属丝切口对接后进行焊接，焊接完成焊接机械手组件41松开，同时金属丝自动掉落在自动爬升脱离系统6中的支撑滑竿上，由于滑竿处于斜面上，由于重力会自动滑落出折弯卷曲焊接设备，完成金属环的自动卷圆焊接。

上述仅是例举了一个具体实施方式，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (3)

1.一种金属折弯卷圆焊接全自动一体化小型设备，设备包括矫直机构、牵引机构、折弯卷曲引导系统、卷圆切丝系统、焊接系统、自动爬升脱离系统、电气系统、控制系统、机架、机壳，其特征是：在机壳外部，矫直机构与牵引机构相连接，并通过计数轮、牵引轮与卷圆切丝系统和焊接系统连接，在卷圆切丝系统上方安装焊接系统；卷圆切丝系统前方的机壳斜面上安装折弯卷曲引导系统，折弯卷曲引导系统的上方安装自动爬升脱离系统，机壳右方为PLC控制系统，所述的牵引机构有连续两组牵引轮，牵引轮连续并排安装，所述的折弯卷曲引导系统由斜面平台、滑道组成，在斜面平台上方呈扇形安装滑道，卷圆切丝系统系统由卷切组装板、调节手柄、调节轴、伞齿轮、伞齿座、螺纹调节轴、螺纹调节轴座、导向杆、伞齿轮座、气缸、调圆调节轴、横竖导轨、固定导轨座、圆心调节轮、调圆压轮、圆心调节轮座、水平垂直导轨、定刀和动刀组成，调节手柄下方连接调节轴，调节轴上安装有伞齿轮，通过三组大小伞齿相互啮合，与固定在卷切组装板背面的螺纹调节轴及螺纹调节轴座相连接，在螺纹调节轴座左边，安装有伞齿座，导向杆安装在螺纹调节轴上方，在螺纹调节轴右侧从左到右依次安装伞齿轮座、调圆调节轴、横竖导轨，在横竖导轨下方安装固定导轨座，气缸安装在卷切组装板下方位置，在卷切组装板正面，上方安装有定刀，在定刀上方有动刀与定刀位于对角线位置，定刀右侧安装有水平垂直导轨并位于横竖导轨前方，在水平垂直导轨上，从左到右依次安装圆心调节轮和调圆压轮；所述的焊接系统由上层左右焊接机械手动作组件、中间层焊接可调压力动作组件和底层提升对齐动作组件组成，左右焊接机械手动作组件由夹紧气缸、焊接机械手臂、夹紧手臂、夹紧手指、机械手支座、夹紧连接座和特制钳口组成，焊接机械手臂斜角度放置，将连接座支点与机械手支座、焊接手指和手臂连接点三点位于一条直线，焊接钳口上设定有旋转中心孔和三个调节固定螺纹孔，通过调节调节固定螺纹孔位置调整钳口角度；焊接可调压力机构由焊接气缸、焊接气缸连接杆、焊接支架、焊接推拉板、焊接弹簧、焊接限位板、焊接调节轴和焊接导轨组成，其中的焊接支架上固定焊接气缸和焊接导轨，焊接气缸连接杆连接在焊接推拉板上，通过两根焊接弹簧与焊接限位板相连，限位板后方连接焊接调节轴，焊接调节轴上带有可调节螺纹；提升对齐动作组件由焊接手臂底座、提升对齐气缸、焊接机械手臂和焊接手臂导轨组成，矫直机构、牵引机构、折弯卷曲引导系统、卷圆切丝系统、焊接系统、自动爬升脱离系统均与电气系统和控制系统相接。

2.根据权利要求1所述的一种金属折弯卷圆焊接全自动一体化小型设备，其特征是：所述的伞齿轮为大伞齿轮与小伞齿轮啮合，通过调节手柄的旋转米进行卷圆的直径调节。

3.根据权利要求1所述的一种金属折弯卷圆焊接全自动一体化小型设备，其特征是：所述的水平垂直导轨安装在横竖导轨前方，调圆压轮和圆心调节轮安装在水平垂直导轨上，调圆压轮和圆心调节轮均可沿水平垂直导轨做上下直线运动，水平垂直导轨及其上面安装的圆心调节轮和调圆压轮整体沿横竖导轨做左右直线运动，从而确认卷圆的中心，极大地提升了直径调节和中心确认的精度。