CN220330320U - 一种管状件自动焊接设备 - Google Patents

Abstract

一种管状件自动焊接设备，包括：机架、滚筒组件、焊接组件，其中机架设于地面上，滚筒组件用于对管状件进行支撑、旋转，焊接组件包括X轴运动组件、Y轴运动组件、Z轴运动组件、等离子焊接组件、氩弧焊接组件、背保工装，等离子焊接组件、氩弧焊接组件在X轴运动组件作用下沿管状件轴向移动，完成直缝焊接/环缝位置的调节，Y轴运动组件、Z轴运动组件完成焊枪与管状件焊缝之间距离的调节，进而完成焊枪与焊缝之间位置的调节，滚筒装置，可完成环缝的焊接及环缝焊接位置的调节。该自动焊接设备通过一套设备即可完成直缝、环缝的焊接，具有占地面积小、安全性高、自动化强、集成度较高等优点。

Description

一种管状件自动焊接设备

【技术领域】

本实用新型属于焊接技术设备领域，具体涉及一种管状件自动焊接设备。

【背景技术】

在石油、化工、电力、造船、核工业等行业，由于其所使用的管道直径较大，一般无法采用热轧加工，往往会采用卷板机将板材弯曲成管状件，并通过焊接方式即可加工成管道。而传统手工焊接方式具有工作效率低，质量不稳定等缺点。

申请号为2013100340013的专利公开了一种内胆半自动焊接生产线，包括板料卷圆机构、直缝焊接装置、端盖环缝焊接装置、进出水管焊接装置、工艺挂架焊接装置，各个装置之间采用输送链连接，其中：所述板料卷圆机构为卷圆机；所述直缝焊接装置是完成卷圆内胆直缝焊接的工位，包括三台等离子隧道直缝焊机；所述环缝焊接装置包括三工位组对机和三台卧式环缝机器人工作站；所述进出水管焊接装置为镁棒水管焊机；所述工艺挂架焊接装置为机器人挂架焊机。本发明的内胆半自动焊接生产线，与现有技术相比，布局合理、生产设备占地面积减少60％，劳动力减少260％，生产效率提高近3倍。

上述专利通过等离子隧道直缝焊接机完成管道的直缝焊接，通过卧式环缝机器人工作站完成环峰的焊接，可见该专利是通过不同的工装、不同的工站完成不同的工作，这就存在所需生产设备较多，生产设备占地面积较大，集成度不高等问题。同时该生产线是采用等离子焊进行焊接，然而等离子焊在焊接过程中，容易出现焊缝，对于密封要求较高的产品，显然等离子焊不能满足较好的满足焊接要求。

【实用新型内容】

为了解决上述问题，本实用新型提供一种管状件自动焊接设备，其将等离子焊、氩弧焊集成为一套设备，当等离子焊接完成后，通过氩弧焊再次进行焊接，从而避免出现焊缝；同时在驱动单元的作用下，结合滚筒装置，通过一套设备即可完成直缝、环缝的焊接，既减少了生产设备占地面积，又可完成直缝、环缝的焊接，集成度较高。

本实用新型是通过以下技术方案实现的，提供一种管状件自动焊接设备，包括：

水平设于地面上的机架；

设于机架一侧，用于支撑并使管状件旋转的滚筒组件；

用于完成管状件直缝焊与环缝焊的焊接组件，其包括：X轴运动组件、Y轴运动组件、Z轴运动组件、等离子焊接组件、氩弧焊接组件；

所述X轴运动组件设于机架上方，其移动方向与滚筒组件上的管状件轴向相平行；

所述Z轴运动组件垂直设于X轴运动组件上方，且在X轴运动组件的作用下沿管状件轴向运动；

所述Y轴运动组件通过连接板垂直设于Z轴运动组件一侧，且在Z轴运动组件作用下于机架上方上下运动，所述Y轴运动组件靠近滚筒组件的一端设有一T形连接杆，该T形连接杆纵向端与Y轴运动组件固定连接；

所述等离子焊接组件包括：等离子焊接机、等离子焊接枪，所述等离子焊接枪设于T形连接杆横向端的一端；

所述氩弧焊接组件包括：氩弧焊接机、氩弧焊接枪、氩弧焊送丝机、用于为氩弧焊提供保护气体的背保工装，所述氩弧焊接枪设于T形连接杆横向端的另一端，所述氩弧焊送丝机设于Y轴运动组件另一端；

用于控制滚筒组件、焊接组件工作的控制器。

特别的，所述T形连接杆纵向端上设有一滑块模组，该滑块模组上设有用于驱动其产生摇摆的驱动电机一。

特别的，所述T形连接杆纵向端与Y轴运动组件之间设有一用于对T形连接杆进行微调的调节机构，横向端设有用于对等离子焊接枪、氩弧焊接枪分别进行调节的调节螺母。

特别的，所述滚筒组件包括：沿X轴运动组件移动方向依次设置的三个支撑座、以及设于支撑座上的滚轮组件；

所述滚轮组件包括：面对面设置的两组支撑架、若干滚轮，每组支撑架包含两个支撑架，且两组支撑架面对面的一侧边为与管状件相适应的圆弧形，每个支撑架位于弧形的两端分别活动设有滚轮；

位于中间的滚轮组件上还设有活动组件，其包括：动齿轮、至少两个定齿轮以及用于驱动动齿轮转动的驱动电机二，所述驱动电机二设于两个支撑架之间，所述定齿轮与滚轮通过转动轴连接，该定齿轮与动齿轮相啮合。

特别的，所述两组支撑架中的其中一组与支撑座之间设有用于调节两组支撑架间距的滑动模组。

特别的，所述X轴运动组件包括：工作台以及平行设于机架上方的直线导轨、拖链、传动链、用于驱动传动链工作的驱动电机三；

所述等离子焊接机、氩弧焊接机分别设于工作台上方，该工作台底部开设有与直线导轨相适应的滑槽。

特别的，所述Y轴运动组件包括：垂直设于Z轴运动组件一侧的连接架、齿条、驱动电机三、导轨模块一；

所述T形连接杆、氩弧焊送丝机分别设于连接架两端；

所述齿条设于连接架朝向Z轴运动组件的一侧；所述驱动电机三设于连接板一侧，其转动轴穿过连接板后连接一与齿条相啮合的齿轮一；

所述导轨模块一中的导轨设于齿条两侧，滑块设于连接板上；

所述连接架在驱动电机三的作用下，通过齿轮一、齿条于Z轴运动组件一侧前后移动。

特别的，所述Z轴运动组件包括：驱动电机四、支撑杆、丝杆模组一、导轨模组二；

所述支撑杆垂直设于工作台上；

所述丝杆模组一中的丝杆设于支撑杆朝向Y轴运动组件的一侧，丝母设于连接板上；

所述导轨模组二中的导轨设于丝杆两侧，滑块设于连接板上；

所述Y轴运动组件在驱动电机四的作用下，通过丝杆模组一，沿导轨模组二于支撑杆一侧上下移动。

本实用新型提供一种管状件自动焊接设备，具有以下有益效果：

1、等离子焊接枪、氩弧焊接枪通过旋转支架连接，集成为一体，可在等离子焊接完成后，通过氩弧焊补焊缝，确保焊接效果；

2、通过Y轴运动组件、Z轴运动组件，可调节等离子焊接组件、氩弧焊接组件与焊接组件，即管状件的距离，从而满足焊接质量要求；

3、焊枪处的伺服电机和滑块模组可使可使等离子焊接枪和氩弧焊接枪做“之”字摆动，从而满足焊接过程中工艺摇摆微调要求，进一步提高了焊接质量；

4、X轴运动组件，可使焊接组件沿着管状件轴向运动，从而满足焊接过程中直缝焊与环缝位置的调节。

综上所述，该自动焊接设备全程自动化，无需人工操作，即可完成管状件的焊接，具有占地面积小、安全性高、焊接质量高、自动化强、成本低低等优点。

【附图说明】

图1为本实用新型一种管状件自动焊接设备的工作结构示意图；

图2为本实用新型一种管状件自动焊接设备中滚筒组件的结构示意图；

图3为本实用新型一种管状件自动焊接设备中等离子焊接枪、氩弧焊接枪、Y轴运动组件的结构示意图。

附图中：1-机架、2-滚筒组件、21-支撑座、22-轮组件、221-支撑架、222-滚轮、223-活动组件、2231-动齿轮、2232-定齿轮、2233-驱动电机二、2234-滑动模组、3-焊接组件、31-X轴运动组件、311-工作台、312-直线导轨、313-拖链、32-Y轴运动组件、321-连接架、322-齿条、323-导轨模块一、324轨模块一、33-Z轴运动组件、331-支撑杆、333-丝杆模组一、334-导轨模组二、34-等离子焊接组件、341-等离子焊接机、342-等离子焊接枪、35-氩弧焊接组件、351-氩弧焊接机、352-氩弧焊接枪、353-氩弧焊送丝机、36-调节机构、37-调节螺母、4-T形连接杆、5-滑块模组、6-驱动电机一、7-连接板。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进一步详细说明。

请参阅图1-2，本实用新型提供了一种管状件自动焊接设备，包括：机架1、滚筒组件2、焊接组件3，其中机架1通过支座或螺栓等固定于地面上，滚筒组件2用于支撑并使管状件旋转，以使焊接组件3对管状件进行直缝、环缝焊接，焊接组件3包括：X轴运动组件31、Y轴运动组件32、Z轴运动组件33、等离子焊接组件34、氩弧焊接组件35，其中X轴运动组件31垂直设于机架1上方，其可在机架1上沿管状件轴向移动，以使等离子焊接组件34、氩弧焊接组件35完成直缝焊接，也可在完成一个环缝焊接后，移动至下一个环缝，进行环峰的焊接；Y轴运动组件32用于对等离子焊接组件34、氩弧焊接组件35与管状件之间的横向距离进行调节，Z轴运动组件33用于对等离子焊接组件34、氩弧焊接组件35与管状件之间的纵向距离进行调节，在完成调节后，等离子焊接组件34对管状件环缝/直缝完成焊接后，氩弧焊接组件35完成补焊缝的工作，从而大大提高了焊接质量。

请参阅图3，所述滚筒组件2包括：沿X轴运动组件31移动方向依次设置的三个支撑座21、以及设于支撑座21上的滚轮组件22，其中支撑座21可根据实际需要设于机架1一侧，其通过螺栓等固定设于地面上，滚轮组件22用于对管状件进行支撑，并使管状件进行旋转，以完成环缝的焊接，同时可调节直缝的位置，以便焊枪焊接。

所述滚轮组件22包括：面对面设置的两组支撑架221、若干滚轮222，每组支撑架221包含两个支撑架，且两组支撑架221面对面的一侧边为与管状件相适应的圆弧形，每个支撑架221位于弧形的两端分别活动设有滚轮222，在实际工作中，滚轮可减少支撑架221与管状件的摩擦，便于管状件的旋转；

同时位于中间的滚轮组件22上还设有活动组件223，其包括：动齿轮2231、至少两个定齿轮2232以及用于驱动动齿轮2231转动的驱动电机二2233，所述驱动电机二2233设于两个支撑架221之间，所述定齿轮2232与滚轮222通过转动轴连接，该定齿轮2232与动齿轮2231齿轮连接，当驱动电机二2233工作时，转轴上的动齿轮2231转动，带动定齿轮2232转动，由于定齿轮2232与滚轮222同轴连接，如此，可带动滚轮222转动，进而使位于其上方的管状件转动，从而在焊枪不动的情况下，完成环峰的焊接。

所述X轴运动组件31包括：工作台311以及平行设于机架1上方的直线导轨312、拖链313、传动链(图中未标示)、用于驱动传动链工作的驱动电机三(图中未标示)；

所述等离子焊接机341、氩弧焊接机351分别设于工作台311上方，如此进一步减少了占地面积，该工作台311底部开设有与直线导轨312相适应的滑槽；

在工作时，驱动电机三开始工作，带动传动链工作，从而使得工作台311上的、Y轴运动组件32、Z轴运动组件33、等离子焊接组件34、氩弧焊接组件35沿着直线导轨312于管状件一侧沿轴线移动，从而完成直缝的焊接以及环缝位置的调节。

请参阅图3，所述Y轴运动组件32包括：垂直设于Z轴运动组件33一侧的连接架321、齿条322、驱动电机三(图中未绘示)、导轨模块一323；

所述连接架321朝向滚筒组件2的一端设有一T形连接杆4，该T形连接杆4的纵向端与连接架321固定连接，横向端的两端部分别用于安装等离子焊接枪、氩弧焊接枪，而氩弧焊送丝机353设于连接架321另一端；

所述齿条322设于连接架321朝向Z轴运动组件33的一侧；

所述驱动电机三设于连接板7一侧，其转动轴穿过连接板7后连接一与齿条322相啮合的齿轮一(图中未标示)；

所述导轨模块一324中的导轨设于齿条322两侧，滑块设于连接板7上；

所述连接架321在驱动电机三的作用下，通过齿轮一、齿条322于Z轴运动组件33一侧前后移动；

在工作时，驱动电机三开始工作，位于其转轴上的齿轮一开始转动，在齿条322的作用下，会使与齿条322连接的连接架321于Z轴运动组件一侧前后移动，从而完成焊枪与管状件横向距离的调节。

所述Z轴运动组件33包括：驱动电机四、支撑杆331、丝杆模组一333、导轨模组二334；

所述支撑杆331垂直设于工作台311上；

所述丝杆模组一333中的丝杆设于支撑杆331朝向Y轴运动组件32的一侧，丝母设于连接板7上；

所述导轨模组二334中的导轨设于丝杆两侧，滑块设于连接板7上；

在工作时，在驱动电机331的作用下，带动丝杆模组333开始工作，Y轴运动组件32将沿导轨模组二334于支撑杆331一侧上下移动，从而可完成焊枪与管状件纵向距离的调节。

特别的，所述T形连接杆4纵向端上设有一滑块模组5，该滑块模组5上设有用于驱动其产生摇摆的驱动电机一6；如此设计，当驱动电机一6开始工作时，滑块模组5开始震动，带动T形连接杆4震动，从而使等离子焊接枪342、352氩弧焊接枪在工作时，其焊接路径为之字形路径，从而满足焊接过程中工艺摇摆微调要求，进一步提高了焊接质量。

特别的，所述T形连接杆4纵向端与Y轴运动组件32之间设有一用于对T形连接杆4进行微调的调节机构36，横向端设有用于对等离子焊接枪342、氩弧焊接枪352分别进行调节的调节螺母37；于本实用新型中，调节机构36可以是通过手柄、螺杆等对T形连接杆4进行手动微调，从而使焊枪与焊缝位置更加满足焊接要求，而调节螺母37可用于对T形连接杆4上的焊枪进行调节，从而进一步使得焊枪与焊缝位置满足焊接要求，进而大大提高了焊接质量。

特别的，所述两组支撑架221中的其中一组与支撑座21之间设有用于调节两组支撑架221间距的滑动模组2234；如此设计，该滑动模组2234可以是滑块滑轨结构，并设置一个定位结构，如此可对同一个支撑座21上同一侧的支撑架221位置进行调节，从而改变面对面设置的两组支撑架221之间的距离，以使该滚筒组件2可适用于不同直径管状件的焊接，适用性较广。

该自动焊接设备的上述组件分别采用控制器进行控制，仅需通过人工对焊枪位置进行微调即可，自动化较强，大大节约了人力，提高了焊接质量。

工作过程：

首先将卷好的管状件放于滚筒组件2上；其次X轴运动组件31开始工作，带动其上方的Y轴运动组件32、Z轴运动组件33沿管状件轴向移动，当移动至焊缝位置后，X轴运动组件31开始工作；接下来Y轴运动组件32开始工作，带动等离子焊接组件34、氩弧焊接组件35向焊缝位置横向移动，当移动至焊缝位置后，Y轴运动组件32停止工作；接下来Z轴运动组件33开始工作，带动等离子焊接组件34、氩弧焊接组件35向焊缝位置纵向移动；接下来，通过调节机构36、调节螺母37对等离子焊接枪342、氩弧焊接枪352进行微调，以使焊枪位置符合焊接要求；接下来，等离子焊接机341对相邻两个管状件的环缝进行焊接，在焊接开始前，滚筒组件2开始工作，带动其上方的管状件转动，从而完成等离子焊接，为了避免等离子焊接出现焊缝，氩弧焊接机351开始工作，再次进行氩弧焊焊接，在氩弧焊焊接开始前，背保工装开始工作用于对氩弧焊接提供氩气保护；当完成环缝焊接后，滚筒组件2停止工作，通过Y轴运动组件32、Z运动组件22对焊枪位置进行调节，使其运动至下一环环缝位置，重复上述动作，直至完成所有环缝的焊接；在对直缝进行焊接时，滚筒组件2转动，对直缝位置进行调节，当调节至合适位置后，滚筒组件2停止工作，并通过Y轴运动组件32、Z运动组件22完成对焊枪位置的调节后，通过X轴运动组件31使其上方的Y轴运动组件32、Z轴运动组件33沿直缝移动，与此出气管9在背保工装的作用下跟随焊枪移动，用于为氩弧焊接提供氩气保护，直至完成直缝的焊接。

Claims (8)

1.一种管状件自动焊接设备，其特征在于，包括：

水平设于地面上的机架(1)；

设于机架(1)一侧，用于支撑并使管状件旋转的滚筒组件(2)；

用于完成管状件直缝焊与环缝焊的焊接组件(3)，其包括：X轴运动组件(31)、Y轴运动组件(32)、Z轴运动组件(33)、等离子焊接组件(34)、氩弧焊接组件(35)；

所述X轴运动组件(31)设于机架(1)上方，其移动方向与滚筒组件(2)上的管状件轴向相平行；

所述Z轴运动组件(33)垂直设于X轴运动组件(31)上方，且在X轴运动组件(31)的作用下沿管状件轴向运动；

所述Y轴运动组件(32)通过连接板(7)垂直设于Z轴运动组件(33)一侧，且在Z轴运动组件(33)作用下于机架(1)上方上下运动，所述Y轴运动组件(32)靠近滚筒组件(2)的一端设有一T形连接杆(4)，该T形连接杆(4)纵向端与Y轴运动组件(32)固定连接；

所述等离子焊接组件(34)包括：等离子焊接机(341)、等离子焊接枪(342)，所述等离子焊接枪(342)设于T形连接杆(4)横向端的一端；

所述氩弧焊接组件(35)包括：氩弧焊接机(351)、氩弧焊接枪(352)、氩弧焊送丝机(353)、用于为氩弧焊提供保护气体的背保工装，所述氩弧焊接枪(352)设于T形连接杆(4)横向端的另一端，所述氩弧焊送丝机(353)设于Y轴运动组件(32)另一端；

用于控制滚筒组件(2)、焊接组件(3)工作的控制器。

2.根据权利要求1所述的一种管状件自动焊接设备，其特征在于，所述T形连接杆(4)纵向端上设有一滑块模组(5)，该滑块模组(5)上设有用于驱动其产生摇摆的驱动电机一(6)。

3.根据权利要求1所述的一种管状件自动焊接设备，其特征在于，所述T形连接杆(4)纵向端与Y轴运动组件(32)之间设有一用于对T形连接杆(4)进行微调的调节机构(36)，横向端设有用于对等离子焊接枪(342)、氩弧焊接枪(352)分别进行调节的调节螺母(37)。

4.根据权利要求1所述的一种管状件自动焊接设备，其特征在于，所述滚筒组件(2)包括：沿X轴运动组件(31)移动方向依次设置的三个支撑座(21)、以及设于支撑座(21)上的滚轮组件(22)；

所述滚轮组件(22)包括：面对面设置的两组支撑架(221)、若干滚轮(222)，每组支撑架(221)包含两个支撑架，且两组支撑架(221)面对面的一侧边为与管状件相适应的圆弧形，每个支撑架(221)位于弧形的两端分别活动设有滚轮(222)；

位于中间的滚轮组件(22)上还设有活动组件(223)，其包括：动齿轮(2231)、至少两个定齿轮(2232)以及用于驱动动齿轮(2231)转动的驱动电机二(2233)，所述驱动电机二(2233)设于两个支撑架(221)之间，所述定齿轮(2232)与滚轮(222)通过转动轴连接，该定齿轮(2232)与动齿轮(2231)相啮合。

5.根据权利要求4所述的一种管状件自动焊接设备，其特征在于，所述两组支撑架(221)中的其中一组与支撑座(21)之间设有用于调节两组支撑架(221)间距的滑动模组(2234)。

6.根据权利要求1所述的一种管状件自动焊接设备，其特征在于，所述X轴运动组件(31)包括：工作台(311)以及平行设于机架(1)上方的直线导轨(312)、拖链(313)、传动链、用于驱动传动链工作的驱动电机三；

所述等离子焊接机(341)、氩弧焊接机(351)分别设于工作台(311)上方，该工作台(311)底部开设有与直线导轨(312)相适应的滑槽。

7.根据权利要求6所述的一种管状件自动焊接设备，其特征在于，所述Y轴运动组件(32)包括：垂直设于Z轴运动组件(33)一侧的连接架(321)、齿条(322)、驱动电机三(323)、导轨模块一(324)；

所述T形连接杆(4)、氩弧焊送丝机(353)分别设于连接架(321)两端；

所述齿条(322)设于连接架(321)朝向Z轴运动组件(33)的一侧；所述驱动电机三(323)设于连接板(7)一侧，其转动轴穿过连接板(7)后连接一与齿条(322)相啮合的齿轮一；

所述导轨模块一(324)中的导轨设于齿条(322)两侧，滑块设于连接板(7)上；

所述连接架(321)在驱动电机三(323)的作用下，通过齿轮一、齿条(322)于Z轴运动组件(33)一侧前后移动。

8.根据权利要求7所述的一种管状件自动焊接设备，其特征在于，所述Z轴运动组件(33)包括：驱动电机四、支撑杆(331)、丝杆模组一(333)、导轨模组二(334)；

所述支撑杆(331)垂直设于工作台(311)上；

所述丝杆模组一(333)中的丝杆设于支撑杆(331)朝向Y轴运动组件(32)的一侧，丝母设于连接板(7)上；

所述导轨模组二(334)中的导轨设于丝杆两侧，滑块设于连接板(7)上；

所述Y轴运动组件(32)在驱动电机四的作用下，通过丝杆模组一(333)，沿导轨模组二(334)于支撑杆(331)一侧上下移动。