WO2014201718A1

WO2014201718A1 - 内u焊自动焊接机

Info

Publication number: WO2014201718A1
Application number: PCT/CN2013/078332
Authority: WO
Inventors: 刘宪福
Original assignee: 山东水泊焊割设备制造有限公司
Priority date: 2013-06-18
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2014-12-24
Also published as: CN103273234B; CN103273234A

Abstract

一种内U焊自动焊接机，包括纵移机构（1），纵移机构（1）上安装横移机构（2），横移机构（2）上安装竖移机构（3），竖移机构（3）上安装仿形焊接机构（4），仿形焊接机构（4）包括感应机构、连接机构和机头机构（51），感应机构上安装连接机构，连接机构上安装机头机构（51），机头机构（51）包括机头固定座（52），机头固定座（52）与连接机构连接。该内U焊自动焊接机可根据U型工件的弧形焊缝走向随时调整焊枪（80）角度，确保焊枪（80）始终与焊缝垂直，以保证焊接质量。而且，当焊枪转至水平位置时，机头摆动电机（49）可将机头固定座（52）锁定于水平状态，确保焊枪（80）焊接垂直焊缝的质量。该内U焊自动焊接机结构简单、便于加工制造和使用简便。

Description

内U焊自动焊接机

技术领域

　　　本发明涉及一种焊接设备，特别涉及一种内U焊自动焊接机。

背景技术　

　　　现有的U型工件大都必须由工件内部，沿工件的弧形焊缝焊接。由于目前没有专用的内U型焊接设备，只能采用人工手动焊接的方式进行加工，因此，存在工作效率低，劳动强度大，焊接质量低的不足。因此，需要一种专用于焊接U型工件的自动焊接装置。

发明内容

　　　本发明的目的，是提供了一种内U焊自动焊接机，它是专用于由工件内部焊接两U型工件的焊接设备，可实现高效精确地弧形焊接，从而，可解决现有技术存在的问题。

　　　本发明的目的是通过以下技术方案实现的：内U焊自动焊接机，包括纵移机构，纵移机构上安装横移机构，横移机构上安装竖移机构，竖移机构上安装仿形焊接机构，仿形焊接机构包括感应机构、连接机构和机头机构，感应机构上安装连接机构，连接机构上安装机头机构，机头机构包括机头固定座，机头固定座与连接机构连接，机头固定座上水平安装机头旋转轴，机头旋转轴上安装摆动板，摆动板能相对机头固定座转动，摆动板上安装机头行走电机，机头行走电机的输出轴上安装行走装置；摆动板上安装焊枪架，焊枪架上安装焊枪。

　　　为进一步实现本发明的目的，还可以采用以下技术方案实现：所述连接机构是机头摆动电机，感应机构上安装机头摆动电机，机头摆动电机的输出轴与机头固定座连接，机头固定座上安装第一机头摆动感应块和第二机头摆动感应块，摆动板的左右两侧分别安装第一摆动拉簧和第二摆动拉簧，第一摆动拉簧和第二摆动拉簧的外端与机头固定座连接，摆动板上安装第一机头摆动感应开关和第二机头摆动感应开关，第二机头摆动感应块位于第二机头摆动感应开关内侧，第一机头摆动感应块位于第一机头摆动感应开关内侧。所述感应机构由竖向仿形机构和横向仿形机构连接构成；横向仿形机构由横向感应机构导轨、横向感应机构滑块、横移滑板、横向感应块、第一横向感应开关、第一横向拉簧、第二横向拉簧和第二横向感应开关连接构成；横向感应机构导轨与竖移机构连接；横向感应机构导轨上安装横向感应机构滑块，横向感应机构滑块上安装横移滑板，横移滑板上安装横向感应块，横向感应块分别与第一横向拉簧和第二横向拉簧连接；第一横向拉簧和第二横向拉簧的外端与横向感应机构导轨或竖移机构连接；竖移机构上安装第一横向感应开关和第二横向感应开关，第一横向感应开关和第二横向感应开关分别位于横向感应块的左右两侧；竖向仿形机构由竖向感应机构导轨、竖向感应机构滑块、竖移滑板、竖向感应块、第一竖向拉簧、第二竖向拉簧、第一竖向感应开关和第二竖向感应开关连接构成；横移滑板上安装竖向感应机构导轨，竖向感应机构导轨上安装竖向感应机构滑块，竖向感应机构滑块上安装竖移滑板，竖移滑板上安装竖向感应块，竖向感应块分别与第一竖向拉簧和第二竖向拉簧的一端连接；第一竖向拉簧和第二竖向拉簧的另一端分别与横移滑板连接；横移滑板上安装第一竖向感应开关和第二竖向感应开关，第一竖向感应开关和第二竖向感应开关分别位于竖向感应块的上下两侧。所述行走装置由驱动齿轮、从动大齿轮、行走轮轴、行走轮和从动小齿轮连接构成；机头行走电机的输出轴上安装驱动齿轮，摆动板上安装从动大齿轮和两根行走轮轴，驱动齿轮与从动大齿轮啮合；每根行走轮轴的两端各安装一个行走轮，每根行走轮轴上各安装一个从动小齿轮，两个从动小齿轮分别与从动大齿轮啮合；焊枪其中一根行走轮轴对齐。所述行走轮轴上安装磁铁。所述横移机构包括横梁，横梁上水平设置横向齿条和横向导轨，横向导轨上安装横向移动滑块，横向移动滑块上安装固定板，固定板上安装横向私服电机，横向私服电机的输出轴上安装横向驱动齿轮，横向驱动齿轮与横向齿条啮合；固定板上安装竖移机构。所述竖移机构包括竖向移动滑块，竖向移动滑块与固定板连接；竖向移动滑块上安装竖向导轨，竖向导轨上安装竖梁固定板上安装竖向私服电机，竖向私服电机的输出轴上安装竖向驱动齿轮，竖梁上安装竖向齿条，竖向驱动齿轮和竖向齿条啮合。

　　　本发明的积极效果在于以下方面：它可根据U型工件的弧形焊缝走向随时调整焊枪角度，确保焊枪始终与焊缝垂直，以保证焊接质量。它还可装有机头摆动电机、第一机头摆动感应开关、第一机头摆动感应块、第二机头摆动感应开关和第二机头摆动感应块，当焊枪随焊缝发生偏转时，机头摆动电机可得到第一机头摆动感应开关或第二机头摆动感应开关的信号，带动机头固定座向焊枪转动的方向旋转，从而，大幅提高仿形效果，以进一步提高焊接质量。而且，当焊枪转至水平位置时，机头摆动电机可将机头固定座锁定于水平状态，确保焊枪焊接垂直焊缝的质量。本发明还具有结构简单、便于加工制造和使用简便的优点。

附图说明

　　　图1是本发明所述的内U焊自动焊接机的结构示意图；图2是图1的立体结构示意图；图3是所述横移机构的结构示意图；图4是图3的A-A剖视放大结构示意图；图5是图1的F向放大结构示意图，显示所述纵移机构的结构；图6是图5的B-B剖视结构示意图；图7是图1的I局部放大结构示意图；图8是图7的C-C剖视结构示意图；图9是图7的右视结构示意图；图10是图9的E-E剖视放大结构示意图；图11是图7的D-D剖视结构示意图；图12是图7的立体结构示意图。

　　　附图标记：1纵移机构　2横移机构　3竖移机构　4仿形焊接机构　5横移滑板　6竖移滑板　7固定板　11横梁　12横向齿条　13横向线缆拖链　14横向导轨　15横向移动滑块　16横向驱动齿轮　17横向行星减速机　18横向私服电机　19竖梁　20上下行线缆拖链　21竖向导轨　22竖向移动滑块　23竖向驱动齿轮　24竖向齿条　25竖向减速机　26竖向私服电机　27送丝机　28横向感应机构导轨　29横向感应机构滑块　30横向感应块　31第一横向感应开关　32第一横向拉簧　33第一横向拉簧固定座　34第一横向拉簧调节螺栓　35第二横向感应开关　36第二横向拉簧　37第二横向拉簧固定座　38第二横向拉簧调节螺栓　39第一竖向感应开关　40第一竖向拉簧调节螺栓　41第一竖向拉簧固定座　42第一竖向拉簧　43竖向感应块　44第二竖向拉簧　45第二竖向拉簧固定座　46第二竖向拉簧调节螺栓　47竖向感应机构导轨　48竖向感应机构滑块　49机头摆动电机　50机头摆动减速机　51机头机构　52机头固定座　53机头旋转轴　54旋转轴轴承　55第一机头摆动感应开关　56第一机头摆动感应块　57第二机头摆动感应开关　58第二机头摆动感应块　59机头行走电机　60机头行走减速机　61第一摆动拉簧调节螺栓　62第一摆动拉簧固定座　63第一摆动拉簧　64摆动板　65第二摆动拉簧　66第二摆动拉簧固定座　67第二摆动拉簧调节螺栓　68驱动齿轮　69从动大齿轮　70从动小齿轮　71行走轮　72磁铁　73行走轮轴　74轴承　75焊枪升降微调手柄　76焊枪横向移动滑块　77焊枪横向移动导轨　78滚珠丝杠　79焊枪横移电机　80焊枪　81第二竖向感应开关。　

具体实施方式

　　　如图1所示，本发明所述的内U焊自动焊接机包括纵移机构。如图2所示，纵移机构上安装横移机构，横移机构上安装竖移机构，竖移机构上安装仿形焊接机构4。纵移机构、横移机构和竖移机构可带动仿形焊接机构4移动至三维空间内的任意点位，从而，可确保焊枪能随焊缝精确移动。如图9所示，仿形焊接机构4包括感应机构、连接机构和机头机构51。感应机构上安装连接机构，连接机构上安装机头机构51。机头机构51包括机头固定座52，机头固定座52与连接机构连接。机头固定座52上水平安装机头旋转轴53，机头旋转轴53上安装摆动板64，摆动板64能相对机头固定座52转动。摆动板64上安装机头行走电机59，机头行走电机59的输出轴上安装行走装置。摆动板64上安装焊枪架，焊枪架上安装焊枪80。

　　　工作原理：焊接前通过纵移机构、横移机构和竖移机构使机头机构51位于U型工件内部的初始位置，并使行走装置与U型工件接触。启动行走装置，行走装置带动焊枪80沿工件的内表面移动实现弧形焊接。行走装置在水平方向发生位移的同时，指引横移机构同向移动，以实现机头机构51水平方向的远距离水平位移，同理，行走装置在竖直方向发生的位移的同时，指引竖移机构竖向移动，以实现机头机构51竖直方向的远距离移动。当行走装置由U型工件底部沿弧面上行时，行走装置水平移动和竖向移动的同时会带动摆动板64和焊枪80相对机头固定座52向上摆动，从而，确保焊枪80与焊缝垂直，实现跟踪弧形焊缝精确焊接。

　　　所述行走装置可以是一排行走轮。但是，一排行走轮无法确保焊枪80与焊缝垂直，从而，无法确保焊接质量。如图9所示，所述行走装置可由驱动齿轮68、从动大齿轮69、行走轮轴73、行走轮71和从动小齿轮70连接构成。机头行走电机59的输出轴上安装驱动齿轮68。摆动板64上安装从动大齿轮69和两根行走轮轴73。驱动齿轮68与从动大齿轮69啮合。每根行走轮轴73的两端各安装一个行走轮71，从而，构成前后两排行走轮。两排行走轮同时与工件接触可确保焊枪80在焊接过程中始终与焊缝垂直。每根行走轮轴73上各安装一个从动小齿轮70，两个从动小齿轮70分别与从动大齿轮69啮合。启动机头行走电机59，带动驱动齿轮68转动，驱动齿轮68通过从动大齿轮69带动两个从动小齿轮70啮合同步旋转，从动小齿轮70带动同轴的行走轮71转动，实现行走轮71转动行走。为进一步确保焊接精度，如图7所示，焊枪80其中一根行走轮轴73对齐，即一根行走轮轴73的轴线能与焊枪80的轴线垂直相交。如图9所示，行走轮71内装有磁铁72，磁铁72具有吸附工件的作用，以增加行走轮71与工件间的磨擦力。

　　　所述的连接机构可以是螺栓或连接杆等连接部件，但是，它们仅可起到将机头机构51与感应机构连接固定的作用，而无法对行走装置施加辅助力。而在实际焊接过程中，尤其是机头机构51沿弧形焊缝上行过程中，仅依靠行走装置与U型工件间的磨擦力，易发生行走装置与工件内表面间的相对滑动，从而，影响焊接的精度和速度，造成焊缝表面不均匀。因此，如图9和图11所示，所述连接机构可以是机头摆动电机49。具体连接关系：感应机构上安装机头摆动电机49，机头摆动电机49的输出轴与机头固定座52连接。机头摆动电机49可带动机头固定座52摆动。机头固定座52上还可安装第一机头摆动感应块56和第二机头摆动感应块58，摆动板64的左右两侧分别安装第一摆动拉簧63和第二摆动拉簧65。第一摆动拉簧63和第二摆动拉簧65的外端与机头固定座52连接，摆动板64上安装第一机头摆动感应开关55和第二机头摆动感应开关57，第二机头摆动感应块58位于第二机头摆动感应开关57内侧，第一机头摆动感应块56位于第一机头摆动感应开关55内侧。行走装置的行走轮71前行到圆弧形上坡时，摆动板64绕机头旋转轴53转动。转动一定程度后，第二机头摆动感应开关57与第二机头摆动感应块58对应接触。第二机头摆动感应块58得到信号使机头摆动电机49工作，带动机头固定座52跟随摆动板64的转动方向转动，从而，使第二机头摆动感应开关57与第二机头摆动感应块58分离复位。直到机头结构51转动到水平位置，第二机头摆动感应块58不再得到信号，机头摆动电机49停止工作，机头结构机头机构51停止摆动。第一摆动拉簧63和第二摆动拉簧65对摆动板64提供复位力。通过对机头摆动电机49的转动情况的监测，还可及时得知焊枪80所处的实际焊接角度，从而，能使整个焊接过程更为精准。

　　　如图9所示，所述感应机构可由竖向仿形机构和横向仿形机构连接构成。如图8和图9所示，横向仿形机构可由横向感应机构导轨28、横向感应机构滑块29、横移滑板5、横向感应块30、第一横向感应开关31、第一横向拉簧32、第二横向拉簧36和第二横向感应开关35连接构成。横向感应机构导轨28与竖移机构连接。横向感应机构导轨28上安装横向感应机构滑块29，横向感应机构滑块29上安装横移滑板5。如图8所示，横移滑板5上安装横向感应块30。横向感应块30分别与第一横向拉簧32和第二横向拉簧36连接。第一横向拉簧32和第二横向拉簧36的外端与横向感应机构导轨28或竖移机构连接。第一横向拉簧32和第二横向拉簧36为横移滑板5提供复位力。竖移机构上安装第一横向感应开关31和第二横向感应开关35，第一横向感应开关31和第二横向感应开关35分别位于横向感应块30的左右两侧。如图11所示，竖向仿形机构由竖向感应机构导轨47、竖向感应机构滑块48、竖移滑板6、竖向感应块43、第一竖向拉簧42、第二竖向拉簧44、第一竖向感应开关39和第二竖向感应开关81连接构成。横移滑板5上竖向安装竖向感应机构导轨47。竖向感应机构导轨47上安装竖向感应机构滑块48，竖向感应机构滑块48上安装竖移滑板6，竖移滑板6上安装竖向感应块43，竖向感应块43分别与第一竖向拉簧42和第二竖向拉簧44的一端连接。第一竖向拉簧42和第二竖向拉簧44的另一端分别与横移滑板5连接。第一竖向拉簧42和第二竖向拉簧44为横移滑板5提供复位力。横移滑板5上安装第一竖向感应开关39和第二竖向感应开关81，第一竖向感应开关39和第二竖向感应开关81分别位于竖向感应块43的上下两侧。所述感应机构的竖向仿形机构和横向仿形机构的前后位置可调换，即竖向仿形机构与竖移机构连接，横向仿形机构与机头机构51连接，其工作效果相同。

　　　横移原理：行走轮71带动横向感应块30水平行走一段距离后，横向感应块30接近第二横向感应开关35；横移机构的电机得到第二横向感应开关35信号开始工作，带动竖移机构、仿形焊接机构4沿行走轮行走轮71行走方向移动，直至横向感应块30又重新处于第一横向感应开关31和第二横向感应开关35之间时停止横移。竖移原理：通常机头结构51转动到水平位置后，行走轮71沿工件立面竖直上行，上行一段距离后，竖向感应块43接触第一竖向感应开关39，第一竖向感应开关39发出信号，使竖移机构的电机工作，带动竖移动机构、仿形焊接机构4竖直向上行走；直至竖向感应块竖向感应块43始终处于第一竖向感应开关39和第二竖向感应开关81之间停止竖移。

　　　如图3和图4所示，所述横移机构包括横梁11。横梁11上水平设置横向齿条12和横向导轨14，横向导轨14上安装横向移动滑块15，横向移动滑块15上安装固定板7。如图4所示，固定板7上安装横向私服电机18，横向私服电机18的输出轴上安装横向驱动齿轮16，横向驱动齿轮16与横向齿条12啮合；固定板7上安装竖移机构。横向私服电机18得到第一横向感应开关31或第二横向感应开关35的信号后会带动固定板7随行走轮71行走的方向移动。上述横移机构结构简单、运行稳定精确。如图5所示，所述竖移机构包括竖向移动滑块22，竖向移动滑块22与固定板7连接；竖向移动滑块22上安装竖向导轨21，竖向导轨21可相对竖向移动滑块22滑动。竖向导轨21上安装竖梁19。固定板7上安装竖向私服电机26，竖向私服电机26的输出轴上安装竖向驱动齿轮23，竖梁19上安装竖向齿条24，竖向驱动齿轮23和竖向齿条24啮合。

　　　本发明所述的感应开关可以都是接近开关。本发明所述的每个电机可都配有减速机。

　　本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims

1、内U焊自动焊接机，包括纵移机构，纵移机构上安装横移机构，横移机构上安装竖移机构，其特征在于：竖移机构上安装仿形焊接机构（4），仿形焊接机构（4）包括感应机构、连接机构和机头机构（51），感应机构上安装连接机构，连接机构上安装机头机构（51），机头机构（51）包括机头固定座（52），机头固定座（52）与连接机构连接，机头固定座（52）上水平安装机头旋转轴（53），机头旋转轴（53）上安装摆动板（64），摆动板（64）能相对机头固定座（52）转动，摆动板（64）上安装机头行走电机（59），机头行走电机（59）的输出轴上安装行走装置；摆动板（64）上安装焊枪架，焊枪架上安装焊枪（80）。

　　　2、根据权利要求1所述的内U焊自动焊接机，其特征在于：所述连接机构是机头摆动电机（49），感应机构上安装机头摆动电机（49），机头摆动电机（49）的输出轴与机头固定座（52）连接，机头固定座（52）上安装第一机头摆动感应块（56）和第二机头摆动感应块（58），摆动板（64）的左右两侧分别安装第一摆动拉簧（63）和第二摆动拉簧（65），第一摆动拉簧（63）和第二摆动拉簧（65）的外端与机头固定座（52）连接，摆动板（64）上安装第一机头摆动感应开关（55）和第二机头摆动感应开关（57），第二机头摆动感应块（58）位于第二机头摆动感应开关（57）内侧，第一机头摆动感应块（56）位于第一机头摆动感应开关（55）内侧。

　　　3、根据权利要求1所述的内U焊自动焊接机，其特征在于：所述感应机构由竖向仿形机构和横向仿形机构连接构成；横向仿形机构由横向感应机构导轨（28）、横向感应机构滑块（29）、横移滑板（5）、横向感应块（30）、第一横向感应开关（31）、第一横向拉簧（32）、第二横向拉簧（36）和第二横向感应开关（35）连接构成；横向感应机构导轨（28）与竖移机构连接；横向感应机构导轨（28）上安装横向感应机构滑块（29），横向感应机构滑块（29）上安装横移滑板（5），横移滑板（5）上安装横向感应块（30），横向感应块（30）分别与第一横向拉簧（32）和第二横向拉簧（36）连接；第一横向拉簧（32）和第二横向拉簧（36）的外端与横向感应机构导轨（28）或竖移机构连接；竖移机构上安装第一横向感应开关（31）和第二横向感应开关（35），第一横向感应开关（31）和第二横向感应开关（35）分别位于横向感应块（30）的左右两侧；竖向仿形机构由竖向感应机构导轨（47）、竖向感应机构滑块（48）、竖移滑板（6）、竖向感应块（43）、第一竖向拉簧（42）、第二竖向拉簧（44）、第一竖向感应开关（39）和第二竖向感应开关（81）连接构成；横移滑板（5）上安装竖向感应机构导轨（47），竖向感应机构导轨（47）上安装竖向感应机构滑块（48），竖向感应机构滑块（48）上安装竖移滑板（6），竖移滑板（6）上安装竖向感应块（43），竖向感应块（43）分别与第一竖向拉簧（42）和第二竖向拉簧（44）的一端连接；第一竖向拉簧（42）和第二竖向拉簧（44）的另一端分别与横移滑板（5）连接；横移滑板（5）上安装第一竖向感应开关（39）和第二竖向感应开关（81），第一竖向感应开关（39）和第二竖向感应开关（81）分别位于竖向感应块（43）的上下两侧。

　　　4、根据权利要求1所述的内U焊自动焊接机，其特征在于：所述行走装置由驱动齿轮（68）、从动大齿轮（69）、行走轮轴（73）、行走轮（71）和从动小齿轮（70）连接构成；机头行走电机（59）的输出轴上安装驱动齿轮（68），摆动板（64）上安装从动大齿轮（69）和两根行走轮轴（73），驱动齿轮（68）与从动大齿轮（69）啮合；每根行走轮轴（73）的两端各安装一个行走轮（71），每根行走轮轴（73）上各安装一个从动小齿轮（70），两个从动小齿轮（70）分别与从动大齿轮（69）啮合；焊枪（80）其中一根行走轮轴（73）对齐。

　　　5、根据权利要求1所述的内U焊自动焊接机，其特征在于：所述行走轮轴（73）上安装磁铁（72）。

　　　6、根据权利要求1所述的内U焊自动焊接机，其特征在于：所述横移机构包括横梁（11），横梁（11）上水平设置横向齿条（12）和横向导轨（14），横向导轨（14）上安装横向移动滑块（15），横向移动滑块（15）上安装固定板（7），固定板（7）上安装横向私服电机（18），横向私服电机（18）的输出轴上安装横向驱动齿轮（16），横向驱动齿轮（16）与横向齿条（12）啮合；固定板（7）上安装竖移机构。

　　　7、根据权利要求1所述的内U焊自动焊接机，其特征在于：所述竖移机构包括竖向移动滑块（22），竖向移动滑块（22）与固定板（7）连接；竖向移动滑块（22）上安装竖向导轨（21），竖向导轨（21）上安装竖梁（19）固定板（7）上安装竖向私服电机（26），竖向私服电机（26）的输出轴上安装竖向驱动齿轮（23），竖梁（19）上安装竖向齿条（24），竖向驱动齿轮（23）和竖向齿条（24）啮合。