CN205218273U - 一种自动氩弧焊接设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动氩弧焊接设备，由机床底座、数控间歇式分度单元、焊接模组立柱、Z向焊接直线运动单元、单排两枪同时焊接模组、焊接模组安装支架、拖链走线系统、主动排烟抽风装置、焊接设备防护罩壳、电气控制单元、侦测工件组件、成品工件自动卸料组件、电气控制柜、氩弧焊接单元模组、氩弧焊水冷模组和氩气保护气站模组组成。本实用新型结构设计合理，焊接自动化程度高，表面平整美观，焊接牢固，免焊丝耗材，降低了使用成本；具有自动回收排料功能，能够大幅度提高企业产能，生产成本低廉，人员操作强度低，安全环保，性价比高。与其他焊接设备或工艺比较，其在生产效率和产能方面的优势非常明显。

Description

一种自动氩弧焊接设备

技术领域

本实用新型涉及一种氩弧焊设备，具体是一种自动氩弧焊接设备。

背景技术

对于固定点状焊点零件的焊接，现有的工艺方法主要采用手工焊接和专用焊接装置，运用二氧化碳气体保护焊接工艺进行零件的点状焊点的焊接，其主要的缺点在于：

1.焊接时焊点有飞溅，焊接的残渣飞溅到零件表面，或由于焊接时焊接夹具与工件之间的放电，造成定位表面凹凸不平、零件定位不可靠和表面留有残渣，使得表面接触电阻变大，妨碍正常的起弧放电焊接。焊接飞溅到成品零件和工装上，造成二次伤害，影响产品质量。

2.每次只能焊接一个焊点，辅助时间长，效率低。原专用焊接设备采用机械分度转盘和OTC机器人作为焊接设备的主要结构，采用CO2保护焊和自动送丝机构，实现点状焊点零件的焊接。由于加工零件在直径方向上有两个点状焊点，OTC机器人采用回转夹持端进行两焊点焊接时，需要频繁回转180度，造成焊接辅助时间过长，焊接效率低的缺陷。

3.焊接时，气味重和烟尘大，光污染严重，环保和安全方面存在缺陷。

目前最新的技术是采用弧焊接机器人作为焊接专用设备，能够实现连续不间断地生产，可节省高达50%的维护成本。具有定位控制功能，其位置重复精度高，是自动焊接工艺轻松升级的解决方案，可采用落地式安装或倒置安装，应用范围广，是最容易安装的通用弧焊机器人设备。配备了方便使用的示教器和HMI。操作人员只需接受很少的培训便可使用。集成了电源界面，用户能够通过采用与控制机器人相同的界面来全面控制电压、电流、速度、气流及其他焊接参数。

但是由于被加工工件的特殊性，现有技术存在如下缺点：其为在圆周方向上分布有二个固定点状焊点零件，焊接材料为Q235A,零件加工的产能要求为20万-60万件/月，现有的技术方案采用专用焊接设备，其主要结构为机械式分度转盘和OTC机器人的组合，采用CO2保护焊和自动送丝机构，实现点状焊点零件的焊接。由于加工零件在直径方向上只有两个点状焊点，OTC机器人采用回转夹持端进行两焊点焊接时，需要频繁回转180度，造成焊接辅助时间长，焊接效率过低的缺陷。不能发挥焊接机器人的性能优势，同时造成该类焊接专用设备的制造成本高，性价比不高。在使用成本方面，该设备采用二氧化碳气体保护焊接技术，需要二氧化碳气体作为保护气体，需要自动送丝机构连续送焊丝，焊接成本比较高。焊接时，气味重和烟尘大，光污染严重，环保和安全方面存在缺陷。

采用该方案的缺陷在于其产能上达不到要求，其外观质量上由于CO2保护焊的特点，由于焊接时的飞溅和残渣的二次污染，工件与夹具之间的电弧放电等问题，需要人工进行清理、再加工和分拣，造成成品率不高，客户时有投诉的情况发生。另外，由于采用焊接机器人，其购置成本即使采用最经济的机器人也需资金在十几万以上，而该类固定点状焊点工件的焊接，每次只能焊接一个点状焊点，并不能发挥焊接机器人的连续不间断复杂轨迹的焊接效能，采用这样的方案无论从加工的质量、产能还是设备制造成本，设备耗材使用成本方面，均是不合适和不经济的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种自动化程度高、工作效率高、安全环保的自动氩弧焊接设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种自动氩弧焊接设备，由机床底座、数控间歇式分度单元、焊接模组立柱、Z向焊接直线运动单元、单排两枪同时焊接模组、焊接模组安装支架、拖链走线系统、主动排烟抽风装置、焊接设备防护罩壳、电气控制单元、侦测工件组件、成品工件自动卸料组件、电气控制柜、氩弧焊接单元模组、氩弧焊接单元模组、氩弧焊水冷模组和氩气保护气站模组组成，其中氩弧焊接单元模组、氩弧焊接单元模组、氩弧焊水冷模组和氩气保护气站模组组成标准氩弧焊机模组；所述机床底座顶部固定安装有焊接模组立柱，焊接模组立柱上方安装有Z向焊接直线运动单元，Z向焊接直线运动单元包括Z向滑座和Z向滑板；Z向滑座顶端安装有气缸组件安装板，所述气缸组件安装板上安装有可调Z向行程气缸；可调Z向行程气缸下方设有陶瓷弹性压杆，可调Z向行程气缸驱动连接陶瓷弹性压杆；陶瓷弹性压杆下方设有工作台面，工件固定在工作台上，陶瓷弹性压杆位于工件正上方；工作台面下方设有侦测工件组件；工作台面一端上方设有电磁铁，电磁铁右侧上方为成品卸料位置；电磁铁提升50mm后再旋转180°所在的位置即为成品卸料位置；成品卸料位置下方设有成品工件自动卸料组件，成品工件自动卸料组件中的旋转气缸固定安装在机床底座上；Z向滑座上竖直设有两条相互平行的直线滚动导轨，Z向滑板通过直线滚动导轨滑动与Z向滑座滑动连接；Z向滑板上设有焊接模组安装支架，焊接模组安装支架上安装有若干对称设置的直柄氩弧焊枪，所有的直柄氩弧焊枪组成单排双枪同时焊接模组，单排双枪同时焊接模组安装在焊接模组安装支架上；直柄氩弧焊枪与Z向滑板之间设有水平调节板、角度调节座和直柄焊枪调整块，通过水平调节板对直柄氩弧焊枪的左右位置进行调整，通过角度调节座对直柄氩弧焊枪的角度位置进行调整，通过直柄焊枪调整块对直柄氩弧焊枪的斜向位置进行调整；焊接模组立柱左右两侧均设有挂板，拖链走线系统一端位于所述挂板上，另一端位于气缸组件安装板上；焊接模组立柱前侧设有数控间歇式分度单元，数控间歇式分度单元的夹具盘的下端工件处，设有光电传感器；机床底座上方设有焊接设备防护罩壳，焊接设备防护罩壳顶部设有主动排烟抽风装置；设备防护罩壳上位于成品卸料位置下方的位置处开设有成品零件出料槽口；设备防护罩壳后侧设有电气控制柜，前侧设有电气控制单元。

作为本实用新型进一步的方案：所述电气控制单元是采用HMI和PLC组成的电气控制系统，电气控制单元和数控间歇式分度单元采用交流伺服电机作为执行元件，通过PLC的定位控制功能实现交流伺服电机的定位控制，伺服电机后部的编码器作为位置控制元件构成半闭环控制系统。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型结构设计合理，适合于固定点状焊点类零件的高效自动化焊接，焊接自动化程度高，表面平整美观，焊接牢固，免焊丝耗材，降低了使用成本；具有自动回收排料功能，能够大幅度提高企业产能，生产成本低廉，人员操作强度低，安全环保，性价比高。与其他焊接设备或工艺比较，其在生产效率和产能方面的优势非常明显。

附图说明

图1为本实用新型的主视图。

图2为本实用新型的核心部件结构图。

图3为本实用新型的侧视图。

图4为本实用新型的俯视图。

图5为本实用新型中氩弧焊机模组的结构爆炸图。

图中：1-机床底座，2-数控间歇式分度单元，3-焊接模组立柱，4-Z向焊接直线运动单元，5-单排双枪同时焊接模组，6-焊接模组安装支架，7-拖链走线系统，8-主动排烟抽风装置，9-焊接设备防护罩壳，10-电气控制单元，11-侦测工件组件，12-成品工件自动卸料组件，13-电气控制柜，14-氩弧焊接单元模组，15-氩弧焊水冷模组，16-氩气保护气站模组，17-成品零件出料槽口，18-可调Z向行程气缸，19-直线滚动导轨，20-水平调节板，21-角度调节座，22-直柄氩弧焊枪，23-直柄焊枪调整块，24-陶瓷弹性压杆，25-旋转气缸，26-电磁铁，27-成品卸料位置。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1～5，一种自动氩弧焊接设备，由机床底座1、数控间歇式分度单元2、焊接模组立柱3、Z向焊接直线运动单元4、单排两枪同时焊接模组5、焊接模组安装支架6、拖链走线系统7、主动排烟抽风装置8、焊接设备防护罩壳9、电气控制单元10、侦测工件组件11、成品工件自动卸料组件12、电气控制柜13、氩弧焊接单元模组14、氩弧焊接单元模组14、氩弧焊水冷模组15和氩气保护气站模组16组成，其中氩弧焊接单元模组14、氩弧焊接单元模组14、氩弧焊水冷模组15和氩气保护气站模组16组成标准氩弧焊机模组；所述机床底座1顶部固定安装有焊接模组立柱3，焊接模组立柱3上方安装有Z向焊接直线运动单元4，Z向焊接直线运动单元4包括Z向滑座和Z向滑板；Z向滑座顶端安装有气缸组件安装板，所述气缸组件安装板上安装有可调Z向行程气缸18；可调Z向行程气缸18下方设有陶瓷弹性压杆24，可调Z向行程气缸18驱动连接陶瓷弹性压杆24；陶瓷弹性压杆24下方设有工作台面，工件固定在工作台上，陶瓷弹性压杆24位于工件正上方；工作台面下方设有侦测工件组件11；工作台面一端上方设有电磁铁26，电磁铁26右侧上方为成品卸料位置27；电磁铁26提升50mm后再旋转180°所在的位置即为成品卸料位置；成品卸料位置27下方设有成品工件自动卸料组件12，成品工件自动卸料组件12中的旋转气缸25固定安装在机床底座1上；Z向滑座上竖直设有两条相互平行的直线滚动导轨19，Z向滑板通过直线滚动导轨19滑动与Z向滑座滑动连接；Z向滑板上设有焊接模组安装支架6，焊接模组安装支架6上安装有若干对称设置的直柄氩弧焊枪22，所有的直柄氩弧焊枪22组成单排双枪同时焊接模组5，单排双枪同时焊接模组5安装在焊接模组安装支架6上；直柄氩弧焊枪22与Z向滑板之间设有水平调节板20、角度调节座21和直柄焊枪调整块23，通过水平调节板20对直柄氩弧焊枪22的左右位置进行调整，通过角度调节座21对直柄氩弧焊枪22的角度位置进行调整，通过直柄焊枪调整块23对直柄氩弧焊枪22的斜向位置进行调整；焊接模组立柱3左右两侧均设有挂板，拖链走线系统7一端位于所述挂板上，另一端位于气缸组件安装板上；焊接模组立柱3前侧设有数控间歇式分度单元2，数控间歇式分度单元2的夹具盘的下端工件处，设有光电传感器，用来侦测工件是否在夹具盘上，如果没有工件，焊接模组即使运动到焊接位置，也不会进行放电焊接作业，防止误操作造成夹具安装面的损坏；机床底座1上方设有焊接设备防护罩壳9，焊接设备防护罩壳9顶部设有主动排烟抽风装置8；设备防护罩壳9上位于成品卸料位置27下方的位置处开设有成品零件出料槽口17，成品零件从成品零件出料槽口17处输出；设备防护罩壳9后侧设有电气控制柜13，前侧设有电气控制单元10。

进一步的，本实用新型所述电气控制单元10采用HMI和PLC组成的电气控制系统、数控间歇式分度单元2采用交流伺服电机作为执行元件，通过PLC的定位控制功能实现交流伺服电机的定位控制，伺服电机后部的编码器作为位置控制元件构成半闭环控制系统，提供交流伺服电机旋转的位置信息。HMI作为系统的主控信号控制单元，设置有专用的用户控制界面，有自动模式和手动模式。利用HMI的组态功能，与PLC实现连接，与光电传感器、交流伺服电机与驱动器、氩弧焊机单元、冷却系统一起组成整个控制系统。其中自动模式包含：单步循环和连续循环功能。手动模式包含：焊接部件下移到位、焊接部件上抬复位和卸料等功能。

本实用新型采用氩弧焊接技术，通过专门设计的专用设备解决了固定焊点零件的高效大批量自动加工的问题。解决了如下技术问题：1.替代目前企业用OTC机器人CO2保护焊设备及焊接工艺；采用氩弧焊接技术，焊接时没有飞溅、牢固度满足使用要求。2.采用氩弧焊技术，直接利用电能进行焊接，具有免焊丝耗材、焊接牢固、表面平整美观的特点。除了保护焊接用氩气，不需要使用其他焊接耗材，具有生产成本低的特点。3.专用焊接设备采用数控间歇式分度单元，与单排两枪同时焊接模组组合，该模组可以根据分度单元径向零件个数，配置多排同时焊接模组，功效比原设备提高一倍至数倍以上，并具有自动回收排料的功能，大幅度提高企业产能。4.采用PLC自动控制系统和数控分度定位，具有设备操作自动化程度高，操作人员劳动强度低的特点。5.采用氩弧焊接技术，其焊接烟尘比CO2保护焊技术要小，安全环保、性价比高，具有经济效益与社会效益高的特点。

本实用新型的工作原理是：

单排两枪同时焊接模组5固定在焊接模组安装支架6上，其上下位置的统一调整可以通过可调Z向行程气缸18尾端的定位螺母进行调整。单根焊枪夹持在角度调节块21上，在角度方向通过直线滚动导轨19进行导向调整，水平方向的位置调整可以通过上部的水平调节板20完成，焊接位置调整到位后，通过紧定螺钉固定直柄氩弧焊枪22的位置，保持焊枪位置的准确性和唯一性。Z向焊接直线运动单元4采用直线滚动导轨19进行导向，用可调Z向行程气缸18来调整焊接的准确位置。行程的上下设置有极限限位开关，作为行程位置信号传感器，输入到PLC。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (2)

1.一种自动氩弧焊接设备，由机床底座（1）、数控间歇式分度单元（2）、焊接模组立柱（3）、Z向焊接直线运动单元（4）、单排两枪同时焊接模组（5）、焊接模组安装支架（6）、拖链走线系统（7）、主动排烟抽风装置（8）、焊接设备防护罩壳（9）、电气控制单元（10）、侦测工件组件（11）、成品工件自动卸料组件（12）、电气控制柜（13）、氩弧焊接单元模组（14）、氩弧焊接单元模组（14）、氩弧焊水冷模组（15）和氩气保护气站模组（16）组成，其中氩弧焊接单元模组（14）、氩弧焊接单元模组（14）、氩弧焊水冷模组（15）和氩气保护气站模组（16）组成标准氩弧焊机模组；其特征在于：所述机床底座（1）顶部固定安装有焊接模组立柱（3），焊接模组立柱（3）上方安装有Z向焊接直线运动单元（4），Z向焊接直线运动单元（4）包括Z向滑座和Z向滑板；Z向滑座顶端安装有气缸组件安装板，所述气缸组件安装板上安装有可调Z向行程气缸（18）；可调Z向行程气缸（18）下方设有陶瓷弹性压杆（24），可调Z向行程气缸（18）驱动连接陶瓷弹性压杆（24）；陶瓷弹性压杆（24）下方设有工作台面，工件固定在工作台上，陶瓷弹性压杆（24）位于工件正上方；工作台面下方设有侦测工件组件（11）；工作台面一端上方设有电磁铁（26），电磁铁（26）右侧上方为成品卸料位置（27）；电磁铁（26）提升50mm后再旋转180°所在的位置即为成品卸料位置；成品卸料位置（27）下方设有成品工件自动卸料组件（12），成品工件自动卸料组件（12）中的旋转气缸（25）固定安装在机床底座（1）上；Z向滑座上竖直设有两条相互平行的直线滚动导轨（19），Z向滑板通过直线滚动导轨（19）滑动与Z向滑座滑动连接；Z向滑板上设有焊接模组安装支架（6），焊接模组安装支架（6）上安装有若干对称设置的直柄氩弧焊枪（22），所有的直柄氩弧焊枪（22）组成单排双枪同时焊接模组（5），单排双枪同时焊接模组（5）安装在焊接模组安装支架（6）上；直柄氩弧焊枪（22）与Z向滑板之间设有水平调节板（20）、角度调节座（21）和直柄焊枪调整块（23），通过水平调节板（20）对直柄氩弧焊枪（22）的左右位置进行调整，通过角度调节座（21）对直柄氩弧焊枪（22）的角度位置进行调整，通过直柄焊枪调整块（23）对直柄氩弧焊枪（22）的斜向位置进行调整；焊接模组立柱（3）左右两侧均设有挂板，拖链走线系统（7）一端位于所述挂板上，另一端位于气缸组件安装板上；焊接模组立柱（3）前侧设有数控间歇式分度单元（2），数控间歇式分度单元（2）的夹具盘的下端工件处，设有光电传感器；机床底座（1）上方设有焊接设备防护罩壳（9），焊接设备防护罩壳（9）顶部设有主动排烟抽风装置（8）；设备防护罩壳（9）上位于成品卸料位置（27）下方的位置处开设有成品零件出料槽口（17）；设备防护罩壳（9）后侧设有电气控制柜（13），前侧设有电气控制单元（10）。

2.根据权利要求1所述的自动氩弧焊接设备，其特征在于：所述电气控制单元（10）是采用HMI和PLC组成的电气控制系统，电气控制单元（10）和数控间歇式分度单元（2）采用交流伺服电机作为执行元件，通过PLC的定位控制功能实现交流伺服电机的定位控制，伺服电机后部的编码器作为位置控制元件构成半闭环控制系统。