CN208162852U - 全自动换热器焊接机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种全自动换热器焊接机，包括机床、内圆焊接立式夹具、外圆焊接卧式夹具、卧式变位机、连续光纤激光焊接器、连续自动焊接夹具，所述机床上安装有XYZ三向驱动机械悬臂，所述连续光纤激光焊接器相接于该机械悬臂，所述连续自动焊接夹具的左夹紧机构和右夹紧机构分别位于该连续光纤激光焊接器的左右两侧；所述卧式变位机位于机床的前侧，该卧式变位机的底座上设置有用于安装第一旋转机构的固定支架，和用于安装第二旋转机构的活动支架，所述内圆焊接立式夹具可滑动式装于该卧式变位机的底座。本装置专用于IPS换热器板片的内孔环缝叠层自动焊接、和外边边缘环缝叠层自动焊接。

Description

全自动换热器焊接机

技术领域

本实用新型涉及自动化设备领域技术，尤其是指一种全自动换热器焊接机。

背景技术

板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。板式换热器是液—液、液—汽进行热交换的理想设备。它具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便、应用广泛、使用寿命长等特点。在相同压力损失情况下，其传热系数比列管式换热器高3-5倍，占地面积为管式换热器的三分之一，热回收率可高达90%以上。

板式换热器的结构比较简单，其通常由多个板片单元叠合在一起焊接而成，每个板片单元均由两换热板片片背向叠合并焊接在一起，然而，目前板式换热器的焊接方法仍然停留在使用传统的焊接方法（如电阻焊、氩弧焊、电子束焊、等离子焊），由于换热板片片厚度比较薄，上述传统的焊接方法使得换热板片片容易变形，从而影响产品的焊接质量，并导致产品的热传导效率降低，同时上述焊接方法均采用纯手工焊接，焊接效率低。

因此本发明人在2014年创造了一种板式换热器焊接设备以及焊接方法，见专利号201410846011.1，此种设备是以立式焊接的方式进行，焊接效率有所提高，便仍不能满足大批量生产需求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种全自动换热器焊接机，其加工高效且智能，从而克服现有技术的不足。

为实现上述目的，本实用新型采用如下之技术方案：

一种全自动换热器焊接机，包括机床、内圆焊接立式夹具、外圆焊接卧式夹具、卧式变位机、连续光纤激光焊接器、连续自动焊接夹具，所述机床上安装有可完成X轴、Y轴、Z轴行程的机械悬臂，所述连续光纤激光焊接器相接于该机械悬臂，所述连续自动焊接夹具是由左夹紧机构和右夹紧机构组成，该左夹紧机构和右夹紧机构分别位于该连续光纤激光焊接器的左右两侧；所述卧式变位机位于机床的前侧，该卧式变位机的底座上设置有固定支架和活动支架，该固定支架上设置第一旋转机构，该活动支架上设置有第二旋转机构；所述外圆焊接卧式夹具的两端可拆式夹紧于该第一旋转机构和第二旋转机构之间；所述内圆焊接立式夹具可滑动式装于该卧式变位机的底座。

本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，本全自动换热器焊接机专用于IPS换热器板片的内孔环缝叠层自动焊接、和外边边缘环缝叠层自动焊接。焊接方式是采用IPG连续光纤激光叠层穿透焊的焊接方式，连续光纤激光焊接器绑定在机床的可X、Y、Z方向行走的机械悬臂上，按焊缝的轨迹行走，工件旋转运动，利用预设定的焊缝轨迹方式完成整套产品的焊接。

为更清楚地阐述本实用新型的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本实用新型进行详细说明。

附图说明

图1是本实用新型之实施例的总体结构立体图。

图2是本实用新型之实施例的总体结构右视图。

图3是本实用新型之实施例的总体结构主视图。

图4是图1的局部放大图。

图5是本实用新型之实施例的内圆焊接立式夹具的装配位置示意图。

图6是本实用新型之实施例的内圆焊接立式夹具的立体图。

图7是本实用新型之实施例的内圆焊接立式夹具的主视图。

图8是本实用新型之实施例的连续光纤激光焊接器及连续自动焊接夹具的立体图。

图9是图8的主视图。

图10是本实用新型之实施例的卧式变位机的立体图。

图11是本实用新型之实施例的卧式变位机的主视图。

图12是本实用新型之实施例的外圆焊接卧式夹具的主视图。

附图标识说明：

10、机床 11、机械悬臂

20、内圆焊接立式夹具 21、上模板

211、通孔 22、下模板

221、定位部 222、滑槽

23、下模板气缸 24、上支撑板

25、下支撑板 26、立柱

261、滑轨 27、微动开关

28、支撑架 30、外圆焊接卧式夹具

31、定位杆 32、第一端板

33、第二端板 34、压板

35、压板气缸 40、卧式变位机

41、固定支架 42、活动支架

421、缓冲部件 43、第一旋转机构

431、驱动电机 432、变速箱

433、第一夹紧头 44、第二旋转机构

441、轴承组件 442、第二夹紧头

45、升降台 451、底部支撑杆

452、X型支架 453、调节座

454、脚轮 455、轴杆

456、手轮 457、滚轮

46、底座 461、滑轨

462、挡止块 50、连续光纤激光焊接器

60、连续自动焊接夹具 61、左夹紧机构

611、第一气缸 612、第一滑动座

613、第一圆盘 614、第一固定座

615、第一导轨 62、右夹紧机构

621、第二气缸 622、第二滑动座

623、第二圆盘 624、第二固定座

625、第二导轨。

具体实施方式

请参照图1至图4所示，其显示出了本实用新型之较佳实施例的具体结构，是一种全自动换热器焊接机，包括机床10、内圆焊接立式夹具20、外圆焊接卧式夹具30、卧式变位机40、连续光纤激光焊接器50、连续自动焊接夹具60。所述机床10上安装有可完成X轴、Y轴、Z轴行程的机械悬臂11，所述连续光纤激光焊接器50相接于该机械悬臂11，所述连续自动焊接夹具60是由左夹紧机构61和右夹紧机构62组成，该左夹紧机构61和右夹紧机构62分别位于该连续光纤激光焊接器50的左右两侧；所述卧式变位机40位于机床10的前侧，该卧式变位机40的底座46上设置有固定支架41和活动支架42，该固定支架41上设置第一旋转机构43，该活动支架42上设置有第二旋转机构44；所述外圆焊接卧式夹具30的两端可拆式夹紧于该第一旋转机构43和第二旋转机构44之间；所述内圆焊接立式夹具20可滑动式装于该卧式变位机40的底座46。

除此之外，全自动换热器焊接机还包括有全套设备控制系统，该控制系统的控制下，加工流程如下：1.人工将工件套入内圆焊接立式夹具20中→2. 内圆焊接立式夹具20自动对中并压紧工件→3.机器人自动就位到工件第一个角孔位置并自动寻找焊缝轨迹→4.焊枪自动下降到焊接位置并自动引弧→5焊枪自动行走，开始正常焊接过程→6.到设定焊接长度后焊机自动收弧→7.延时后焊枪自动提升并快速移到第二个角孔焊接位置→8.焊枪自动下降到焊接位置并自动寻找焊缝轨迹自动引弧→9.焊枪自动行走，开始正常焊接→10.到设定焊接长度后焊机自动收弧→11.延时后焊枪自动提升并快速退回原位→12.内圆焊接立式夹具20自动松开内圆压板34→13.人工将工件套入外圆焊接卧式夹具30中→14.外圆焊接卧式夹具30自动对中并压紧工件→15.调节卧式变位机40使外圆焊接卧式夹具30与第一旋转机构43、第二旋转机构44对中定位装配→16. 连续自动焊接夹具60夹紧工件的外圆焊缝 →17.连续光纤激光焊接器50自动就位到工件外圆环缝待焊接的焊口位置并自动寻找焊缝轨迹→18. 光纤激光焊焊枪自动下降到焊接位置并自动引弧→19.工件一边旋转，光纤激光一边焊接→20.到设定焊接长度后连续光纤激光焊接器50自动收弧→21.延时后焊枪自动提升，连续自动焊接夹具60松开→22. 连续光纤激光焊接器50移到下一焊接工位，同时连续自动焊接夹具60对下一工位的工件夹紧，返循环焊接→23待板片组达到预设定的数量后工件焊接完成→24外圆焊接卧式夹具30将工件自动推出→25.自动焊接程序完成。

如图5至图7所示，所述内圆焊接立式夹具20包括上模板21、下模板22、下模板气缸23，所述上模板21设有两个供焊接头进行焊接的通孔211，所述下模板气缸23的活塞杆连接下模板22，该下模板22上设有用于定位换热板片的定位部221，在下模板气缸23的驱动下，下模板22相对上模板21上下移动。所述上模板21固定于上支撑板24，所述下模板气缸23固定于下支撑板25，所述上支撑板24与下支撑板25之间通过四个角落的立柱26相连，所述立柱26上设有滑轨261，所述下模板22连接于滑槽222，并且该滑槽222与滑轨261相匹配。所述下支撑板25上设有微动开关27，当下模板气缸23回缩带动下模板22下移时接触该微动开关27。

放入换热板片之前，下模板气缸23的活塞杆缩回到气缸内，使下模板22接触微动开关27，保证安全使用后，人工置入（或者机械手置入）两片换热板片，使换热板片的其中一个内圆对应于定位部221，然后下模板气缸23的活塞杆向上推出，带动正模板靠近上模板21，从而两换热板片被夹紧，再利用上方的焊接机通过两个通孔211对换热板片的内圆进行焊接。

本实施例中，所述内圆焊接立式夹具20通过支撑架28立起便于人操作的高度，支撑架28采用钢架式焊接结构，保证工件装卸。工件夹紧采用上模板21与下模板22之间的气动压紧方式，保证对在整个焊接长度范围内均匀压紧。此外，上模板21和下模板22都要求设计冷却水流水通道，可实现长时间焊接工件时快速有效地散热。

其中，下模板22要求采用紫铜，其上开凹型气体保护槽，并通有惰性气体，可有效地实现焊缝背面的成型保护。焊接夹具上还设置有工件轴向定位部221，保证焊接工件的同心度和垂直度精度，尽量减少误差在允许范围以内。

如图8和图9所示，所述连续自动焊接夹具60中，左夹紧机构61和右夹紧机构62均倾斜式设置并且关于N轴对称，该左夹紧机构61包括第一气缸611、第一滑动座612、第一圆盘613，所述第一气缸611的活塞杆连接该第一滑动座612，所述第一圆盘613枢接于第一滑动座612上；所述第二夹紧机构包括第二气缸621、第二滑动座622、第二圆盘623，所述第二气缸621的活塞杆连接该第二滑动座622，所述第二圆盘623枢接于第二滑动座622上；由该第一圆盘613和第二圆盘623夹紧相邻两片换热板片进而定位。

所述第一气缸611固定在第一固定座614上，所述第一固定座614上设有第一斜面，使左夹紧机构61整体倾斜设置；所述第一固定座614上设有第一导轨615，所述第一滑动座612上设有第一滑槽，该第一导轨615与第一滑槽之间形成滑动结构。所述第二气缸621固定在第二固定座624上，所述第二固定座624上设有第二斜面，使第二夹紧机构倾斜设置；所述第二固定座624上设有第二导轨625，所述第二滑动座622上设有第二滑槽，该第二导轨625与第二滑槽之间形成滑动结构。

焊接前先利用左夹紧机构61和第二夹紧机构将待焊接的两片散热片夹紧，夹紧定位过程是：第一气缸611的活塞杆和第二气缸621的活塞杆同时伸出，驱动第一圆盘613和第二圆盘623分别从左上方和右上方向下移动，第一圆盘613和第二圆盘623分别接触在两片散热片的两侧并将两片散热片夹紧，由于散热片是转动的，在此过程中，第一圆盘613和第二圆盘623通过枢接的关系也同样允许其同步转动。最后激光焊接头伸出，一边焊接，两片散热片一边转动，同时散热片的两侧持续夹紧，最后达到完美的无缝焊接。

所述连续光纤激光焊接器50自动行走机构采用机械悬臂11驱动，可沿X、Y、Z轴移动，由整机控制系统预设定的轨迹引导连续光纤激光焊接器50完成整套焊缝行走轨迹，激光焊接头行走速度及行走长度参数可任意调节与设置，满足不同规格工件的焊接要求。

如图10和图11所示，所述卧式变位机40的底座46上放置有一可滑动的升降台45，所述升降台45包括两条平行的底部支撑杆451、X型支架452、用于调节该X型支架452的调节座453，所述调节座453的底部固定于两条底部支撑杆451，所述底部支撑杆451的底部设有脚轮454；所述调节座453通过具有反向螺纹的轴杆455连接于X型支架452，该轴杆455的端部安装有手轮456，所述X型支架452的顶部设有滚轮457。升降台45的设置便于工件在焊接前工件的自动对中，保证外圆焊接卧式夹具30与第一旋转机构43、第二旋转机构44快速装配，使整个操作更加简便。

所述第一旋转机构43为主动式旋转机构，所述第二旋转机构44为被动式旋转机构，该第一旋转机构43包括驱动电机431、变速箱432、第一夹紧头433，所述驱动电机431连接变速箱432，驱动第一夹紧头433旋转；所述第二旋转机构44包括轴承组件441和第二夹紧头442；所述第一夹紧头433与第二夹紧头442之间形成用于夹紧外圆焊接卧式夹具30的空间。

所述底座46上设有多条滑轨461，所述活动架的底部两侧设置滑槽222，所述滑槽222与滑轨461配合形成滑动模组，从而实现活动架相对固定架直线移动。所述滑轨461的两端设有挡止块462，所述活动架底部的滑槽222两端设有缓冲部件421，缓冲部件421的设置可以起到刹车作用，避免活动架直接撞到固定架上。

卧式变位机40使用过程如下：在外圆焊接夹具上装配好散热片后，放置在升降台45车上，作业人员旋转手轮456可以调节X型支架452的高度，使外圆焊接夹具的轴心与第一夹紧头433的中心、第二夹紧头442的中心同高。然后移动活动架靠近第一夹紧头433，直至外圆焊接夹具的两端装配到第一夹紧头433与第二夹紧头442之间，再由驱动电机431带动整个外圆焊接夹具转动，在此过程中，所述升降台45车顶部的滚轮457同步转动。

如图12所示，所述外圆焊接卧式夹具30包括两定位杆31、设于定位杆31上两端的第一端板32、第二端板33、压板34、压板气缸35，所述压板气缸35固定于第一端板32，所述压板气缸35的活塞杆连接于压板34，由压板34与第二端板33之间形成用于容置换热器的装载空间。

本实用新型的全自动换热器焊接机专用于IPS换热器板片的内孔环缝叠层自动焊接、和外边边缘环缝叠层自动焊接。焊接方式是采用IPG连续光纤激光叠层穿透焊的焊接方式，连续光纤激光焊接器50绑定在机床10的可X、Y、Z方向行走的机械悬臂11上，按焊缝的轨迹行走，工件旋转运动，利用预设定的焊缝轨迹方式完成整套产品的焊接。

启用自动焊接模式后，焊接控制动作和夹持动作均由PLC程序自动控制，配套连续光纤激光器、焊机冷却系统、焊接机器人、焊枪设备、PLC与伺服控制系统、气压系统都以优质进口配件优先采购配用，使用安全可靠。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种全自动换热器焊接机，其特征在于：包括机床（10）、内圆焊接立式夹具（20）、外圆焊接卧式夹具（30）、卧式变位机（40）、连续光纤激光焊接器（50）、连续自动焊接夹具（60），所述机床（10）上安装有可完成X轴、Y轴、Z轴行程的机械悬臂（11），所述连续光纤激光焊接器（50）相接于该机械悬臂（11），所述连续自动焊接夹具（60）是由左夹紧机构（61）和右夹紧机构（62）组成，该左夹紧机构（61）和右夹紧机构（62）分别位于该连续光纤激光焊接器（50）的左右两侧；所述卧式变位机（40）位于机床（10）的前侧，该卧式变位机（40）的底座（46）上设置有固定支架（41）和活动支架（42），该固定支架（41）上设置第一旋转机构（43），该活动支架（42）上设置有第二旋转机构（44）；所述外圆焊接卧式夹具（30）的两端可拆式夹紧于该第一旋转机构（43）和第二旋转机构（44）之间；所述内圆焊接立式夹具（20）可滑动式装于该卧式变位机（40）的底座（46）。

2.根据权利要求1所述的全自动换热器焊接机，其特征在于：所述内圆焊接立式夹具（20）包括上模板（21）、下模板（22）、下模板气缸（23），所述上模板（21）设有两个供焊接头进行焊接的通孔（211），所述下模板气缸（23）的活塞杆连接下模板（22），该下模板（22）上设有用于定位换热板片的定位部（221），在下模板气缸（23）的驱动下，下模板（22）相对上模板（21）上下移动。

3.根据权利要求2所述的全自动换热器焊接机，其特征在于：所述上模板（21）固定于上支撑板（24），所述下模板气缸（23）固定于下支撑板（25），所述上支撑板（24）与下支撑板（25）之间通过四个角落的立柱（26）相连，所述立柱（26）上设有滑轨（261），所述下模板（22）连接于滑槽（222），并且该滑槽（222）与滑轨（261）相匹配。

4.根据权利要求3所述的全自动换热器焊接机，其特征在于：所述下支撑板（25）上设有微动开关（27），当下模板气缸（23）回缩带动下模板（22）下移时接触该微动开关（27）。

5.根据权利要求1所述的全自动换热器焊接机，其特征在于：所述连续自动焊接夹具（60），左夹紧机构（61）和右夹紧机构（62）均倾斜式设置并且关于N轴对称，该左夹紧机构（61）包括第一气缸（611）、第一滑动座（612）、第一圆盘（613），所述第一气缸（611）的活塞杆连接该第一滑动座（612），所述第一圆盘（613）枢接于第一滑动座（612）上；所述右夹紧机构（62）包括第二气缸（621）、第二滑动座（622）、第二圆盘（623），所述第二气缸（621）的活塞杆连接该第二滑动座（622），所述第二圆盘（623）枢接于第二滑动座（622）上；由该第一圆盘（613）和第二圆盘（623）夹紧相邻两片换热板片进而定位。

6.根据权利要求5所述的全自动换热器焊接机，其特征在于：所述第一气缸（611）固定在第一固定座（614）上，所述第一固定座（614）上设有第一斜面，使左夹紧机构（61）整体倾斜设置；所述第一固定座（614）上设有第一导轨（615），所述第一滑动座（612）上设有第一滑槽，该第一导轨（615）与第一滑槽之间形成滑动结构；

所述第二气缸（621）固定在第二固定座（624）上，所述第二固定座（624）上设有第二斜面，使右夹紧机构（62）倾斜设置；所述第二固定座（624）上设有第二导轨（625），所述第二滑动座（622）上设有第二滑槽，该第二导轨（625）与第二滑槽之间形成滑动结构。

7.根据权利要求1所述的全自动换热器焊接机，其特征在于：所述卧式变位机（40）的底座（46）上放置有一可滑动的升降台（45），所述升降台（45）包括两条平行的底部支撑杆（451）、X型支架（452）、用于调节该X型支架（452）的调节座（453），所述调节座（453）的底部固定于两条底部支撑杆（451），所述底部支撑杆（451）的底部设有脚轮（454）；所述调节座（453）通过具有反向螺纹的轴杆（455）连接于X型支架（452），该轴杆（455）的端部安装有手轮（456），所述X型支架（452）的顶部设有滚轮（457）。

8.根据权利要求1所述的全自动换热器焊接机，其特征在于：所述第一旋转机构（43）为主动式旋转机构，所述第二旋转机构（44）为被动式旋转机构，该第一旋转机构（43）包括驱动电机（431）、变速箱（432）、第一夹紧头（433），所述驱动电机（431）连接变速箱（432），驱动第一夹紧头（433）旋转；所述第二旋转机构（44）包括轴承组件（441）和第二夹紧头（442）；所述第一夹紧头（433）与第二夹紧头（442）之间形成用于夹紧外圆焊接卧式夹具（30）的空间。

9.根据权利要求1所述的全自动换热器焊接机，其特征在于：所述外圆焊接卧式夹具（30）包括两定位杆（31）、设于定位杆（31）上两端的第一端板（32）、第二端板（33）、压板（34）、压板气缸（35），所述压板气缸（35）固定于第一端板（32），所述压板气缸（35）的活塞杆连接于压板（34），由压板（34）与第二端板（33）之间形成用于容置换热器的装载空间。

10.根据权利要求1所述的全自动换热器焊接机，其特征在于：进一步包括有全套设备控制系统。