CN108637431B

CN108637431B - 管道全位置自动焊接机

Info

Publication number: CN108637431B
Application number: CN201810457940.1A
Authority: CN
Inventors: 侯晓莉; 李言; 袁启龙; 李春霞; 王红炎; 刘聪; 李斯文; 赵智渊; 李化
Original assignee: Xian University of Technology
Current assignee: Xian University of Technology
Priority date: 2018-05-14
Filing date: 2018-05-14
Publication date: 2020-05-22
Anticipated expiration: 2038-05-14
Also published as: CN108637431A

Abstract

本发明公开了一种管道全位置自动焊接机，包括可套设于管道外壁的圆形导轨，导轨上架设有行走小车机构，且行走小车机构可沿圆形导轨做圆周运动。行走小车上设置有焊枪摆动机构，焊枪摆动机构上设置有焊枪升降机构和焊丝输送机构，焊丝输送机构的送丝管与焊枪相连。本发明替代了人工焊接，节约了劳动力的同时提高了焊缝的焊接质量和美观度，并提高了焊接效率。

Description

管道全位置自动焊接机

技术领域

本发明属于机械自动化设备技术领域，具体涉及一种管道全位置自动焊接机。

背景技术

随着工业企业生产节奏的加快，对输送管道提出了新的要求，管道的口径越来越大，输送介质的压力也越来越高，因此对管道焊接质量及技术提出了更高的要求。然而，目前大部分工业企业仍然使用手工焊接技术。手工焊接在焊接了一部分管口环缝后通常需要暂时停止焊接，待工作人员换一个工作位置后才能继续焊接，这样会导致焊缝不平整、不一致、不连续。并且，由于现场施工，所焊接的管道并不具备旋转条件，因此，在焊接管道靠近地面的部分时，工作人员通常需要平躺地面并挪动身体来配合完成焊接工作，这部分焊缝通常质量差、不美观。总而言之，手工焊接越来越难以满足现代工业需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种管道全位置自动焊接机，解决了现有技术中存在的手工焊接的焊缝不美观、质量差且劳动力强的问题。

本发明所采用的技术方案是，管道全位置自动焊接机，包括可套设于管道外壁的圆形导轨，导轨上架设有行走小车机构，且行走小车机构可沿圆形导轨做圆周运动。行走小车机构包括水平设置的长方形车体，车体上表面设置有焊枪摆动机构。

焊枪摆动机构包括电动机a，且电动机a横向固接于车体上表面，电动机a通过联轴器a与滚珠丝杠a连接，滚珠丝杠a由固接于车体上表面的U形支撑架a固定。滚珠丝杠a的螺母穿过长方体丝母块a一对侧面的通孔，且该螺母与丝母块a内表面开设的与螺母端头相匹配的凹槽活动连接，丝母块a可随滚珠丝杠a的螺母沿滚珠丝杠a做直线运动，焊枪摆动机构上设置有焊枪升降机构。

焊枪升降机构包括在垂直面纵向设置的电动机b，电动机b通过联轴器b与滚珠丝杠b连接，滚珠丝杠b由固接于丝母块a上表面的支撑架b固定。滚珠丝杠b的螺母穿过长方体丝母块b上下表面的通孔，且该螺母与丝母块b内表面开设的与螺母端头相匹配的凹槽活动连接，丝母块b可随滚珠丝杠b的螺母沿滚珠丝杠b做直线运动。

丝母块a非通孔侧面固接有外接板a，外接板a固接有焊丝输送机构，焊丝输送机构包括挂丝轮、导丝管、送丝轮、压紧导向轮、电动机c和送丝管，挂丝轮活动连接于外接板a的上部，挂丝轮的下方设置有导丝管，导丝管的下方设置有送丝轮和压紧导向轮，且送丝轮和压紧导向轮在同一水平位置，送丝轮固接于电动机c的输出轴，送丝轮和压紧导向轮的下方设置有送丝管，且部分送丝管固接于外接板a上，挂丝轮上的焊丝可通过导丝管经过送丝轮和压紧导向轮之间进入送丝管，送丝管固接有焊枪。

丝母块b的侧面固接有外接板b，外接板b与焊枪固定连接。

电动机a通过导线与控制器a连接，控制器a通过导线与控制系统连接，控制系统通过导线与开关a连接，开关a通过导线与电源连接。

电动机b通过导线与开关b连接，开关b通过导线与电源连接。

电动机c通过导线与控制器c连接，控制器c通过导线与控制系统连接。

焊枪通过导线与开关a连接。

本发明的特点还在于：

导轨由两个半圆形构件通过支撑件可拆卸连接而成。

导轨中部设置有与导轨形状、大小相匹配的齿圈，车体下表面横向并列固接有两个电动机d，电动机d通过联轴器d与齿轮轴固接，齿轮轴由固接于车体下表面的倒U形支撑架c固定，且支撑架c下部的四个边角分别固接一导轮，导轮可卡入导轨两侧，且齿轮轴上的齿轮与齿圈相互啮合。电动机d通过导线与控制器d连接，控制器d通过导线与控制系统连接。

电动机a、电动机b和电动机d为步进电机。

外接板b上还固接有CCD工业相机，开关a通过导线与CCD工业相机连接，CCD工业相机通过导线与控制系统连接。

外接板b呈倒U形，倒U形外接板b的一个侧板固接于丝母块b的侧面，CCD工业相机和焊枪固接于倒U形外接板b的另一个侧板。且倒U形外接板b两侧板间距大于滚珠丝杠a的长度。

外接板a呈倒U形，倒U形外接板a的一个侧板固接于丝母块a非通孔侧面，焊丝输送机构设置于U形外接板a的另一个侧面，且U形外接板a的两侧板间距大于电动机c的长度。

滚珠丝杠b底端所在的水平线高于U形支撑架a侧板顶部所在的水平线。

本发明的有益效果是：

本发明管道全位置自动焊接机，替代了人工焊接，节约了劳动力的同时提高了焊缝的焊接质量和美观度，并提高了焊接效率。

附图说明

图1是本发明管道全位置自动焊接机的结构示意图；

图2是本发明管道全位置自动焊接机的爆炸图；

图3是本发明管道全位置自动焊接机摆动机构及升降机构的示意图；

图4是本发明管道全位置自动焊接机摆动机构及升降机构的爆炸图；

图5是本发明管道全位置自动焊接机焊丝输送机构的示意图；

图6是本发明管道全位置自动焊接机焊丝输送机构的爆炸图；

图7是本发明管道全位置自动焊接机行走小车机构的示意图；

图8是本发明管道全位置自动焊接机行走小车机构的爆炸图。

图中，1.导轨，2.行走小车机构，3.车体，4.焊枪摆动机构，5.电动机a，6.联轴器a，7.滚珠丝杠a，8.支撑架a，9.丝母块a，10.焊枪升降机构，11.电动机b，12.联轴器b，13.滚珠丝杠b，14.支撑架b，15.丝母块b，16.外接板a，17.焊丝输送机构，18.挂丝轮，19.导丝管，20.送丝轮，21.压紧导向轮，22.电动机c，23.送丝管，24.焊枪，25.外接板b，26.齿圈，27.电动机d，28.联轴器d，29.齿轮轴，30.支撑架c，31.导轮，32.CCD工业相机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明管道全位置自动焊接机进行详细说明。

如图1所示，本发明管道全位置自动焊接机，包括可套设于管道外壁的圆形导轨1，导轨1由两个半圆形构件通过支撑件可拆卸连接而成。导轨1上架设有行走小车机构2，且行走小车机构2可沿圆形导轨1做圆周运动。行走小车机构2包括水平设置的长方形车体3（如图6所示），车体3上表面设置有焊枪摆动机构4（如图2所示），焊枪摆动机构4上设置有焊枪升降机构10和焊丝输送机构17。

如图3、图4所示，焊枪摆动机构4包括电动机a5，电动机a5为步进电机，且电动机a6横向固接于车体3上表面，电动机a5通过联轴器a6与滚珠丝杠a7连接，滚珠丝杠a7由固接于车体3上表面的U形支撑架a8固定。滚珠丝杠a7的螺母穿过长方体丝母块a9一对侧面的通孔，且该螺母与丝母块a9内表面开设的与螺母端头相匹配的凹槽活动连接，丝母块a9可随滚珠丝杠a7的螺母沿滚珠丝杠a7做直线运动，焊枪摆动机构4上设置有焊枪升降机构10。

焊枪升降机构10包括在垂直面纵向设置的电动机b11，电动机b11为步进电机，电动机b11通过联轴器b12与滚珠丝杠b13连接，滚珠丝杠b13由固接于丝母块a9上表面的支撑架b14固定，滚珠丝杠b13底端所在的水平线高于U形支撑架a8侧板顶部所在的水平线，便于焊枪升降机构10动作时不会受到支撑架a8的影响。滚珠丝杠b13的螺母穿过长方体丝母块b15上下表面的通孔，且该螺母与丝母块b15内表面开设的与螺母端头相匹配的凹槽活动连接，丝母块b15可随滚珠丝杠b13的螺母沿滚珠丝杠b13做直线运动。丝母块a9非通孔侧面固接有外接板a16，外接板a16呈倒U形，倒U形外接板a16的一个侧板固接于丝母块a9非通孔侧面，焊丝输送机构17设置于U形外接板a16的另一个侧面，且U形外接板a16的两侧板间距大于电动机c22的长度，便于将电动机c22固定于外接板a16两侧板之间。

丝母块b15的侧面固接有外接板b25，外接板b25呈倒U形，倒U形外接板b25的一个侧板固接于丝母块b15的侧面，CCD工业相机32和焊枪24固接于倒U形外接板b25的另一个侧板，且倒U形外接板b25两侧板间距大于滚珠丝杠a7的长度，便于焊枪摆动机构4动作时不会受到外接板b25的影响。

其中，电动机a6通过导线与控制器a连接，控制器a通过导线与控制系统连接，控制系统通过导线与开关a连接，开关a通过导线与电源连接。电动机b11通过导线与开关b连接，开关b通过导线与电源连接。电动机c22通过导线与控制器c连接，控制器c通过导线与控制系统连接。焊枪24通过导线与开关a连接。开关a通过导线与CCD工业相机32连接，CCD工业相机32通过导线与控制系统连接。

如图5、图6所示，焊丝输送机构17包括挂丝轮18、导丝管19、送丝轮20、压紧导向轮21、电动机c22和送丝管23，挂丝轮18活动连接于外接板a16的上部，挂丝轮18的下方设置有导丝管19，导丝管19的下方设置有送丝轮20和压紧导向轮21，且送丝轮20和压紧导向轮21在同一水平位置，送丝轮20固接于电动机c22的输出轴，送丝轮20和压紧导向轮21的下方设置有送丝管23，且部分送丝管23固接于外接板a16上，挂丝轮18上的焊丝可通过导丝管19经过送丝轮20和压紧导向轮21之间进入送丝管23，送丝管23固接有焊枪24。

如图7、图8所示，导轨1中部设置有与导轨1形状、大小相匹配的齿圈26（如图1所示），车体3下表面横向并列固接有两个电动机d27，电动机d27为步进电机，电动机d27通过联轴器d28与齿轮轴29固接，齿轮轴29由固接于车体3下表面的倒U形支撑架c30固定，且支撑架c30下部的四个边角分别固接一导轮31，导轮31可卡入导轨1两侧，且齿轮轴29上的齿轮与齿圈26相互啮合。电动机d27通过导线与控制器d连接，控制器d通过导线与控制系统连接。

本发明管道全位置自动焊接机的工作过程为：将本发明管道全位置自动焊接机安装于待焊管缝处，调节焊枪摆动机构4和焊枪升降机构10的位置，使焊枪24对准待焊管缝。然后，打开开关a，CCD工业相机32开始拍摄待焊管缝，并且将拍摄到的待焊管缝的信息传送至控制系统，控制系统将信息进行分析，然后将分析后的各个参数分别传送至对应的控制器，随即焊枪摆动机构4、行走小车机构2、焊丝输送机构17和焊枪24分别在各自的控制器的控制下开始工作，焊接待焊管缝。待一道管缝焊接完毕后，将本发明管道全位置自动焊接机移动至下一道待焊管缝位置处，重复上述操作即可。另外，在不安装CCD工业相机32的情况下，可将待焊管缝的参数信息手动输入控制系统进行参数信息分析。

Claims

1.管道全位置自动焊接机，其特征在于：包括可套设于管道外壁的圆形的导轨（1），所述导轨（1）上架设有行走小车机构（2），且行走小车机构（2）可沿圆形的导轨（1）做圆周运动；所述行走小车机构（2）包括水平设置的长方形车体（3），所述车体（3）上表面设置有焊枪摆动机构（4）；

所述焊枪摆动机构（4）包括电动机a（5），且所述电动机a（5）横向固接于车体（3）上表面，所述电动机a（5）通过联轴器a（6）与滚珠丝杠a（7）连接，所述滚珠丝杠a（7）由固接于车体（3）上表面的U形支撑架a（8）固定；所述滚珠丝杠a（7）的螺母穿过长方体的丝母块a（9）一对侧面的通孔，且该螺母与丝母块a（9）内表面开设的与螺母端头相匹配的凹槽活动连接，所述丝母块a（9）可随滚珠丝杠a（7）的螺母沿滚珠丝杠a（7）做直线运动，所述焊枪摆动机构（4）上设置有焊枪升降机构（10）；

所述焊枪升降机构（10）包括在垂直面纵向设置的电动机b（11），所述电动机b（11）通过联轴器b（12）与滚珠丝杠b（13）连接，所述滚珠丝杠b（13）由固接于丝母块a（9）上表面的支撑架b（14）固定；所述滚珠丝杠b（13）的螺母穿过长方体的丝母块b（15）上下表面的通孔，且该螺母与丝母块b（15）内表面开设的与螺母端头相匹配的凹槽活动连接，所述丝母块b（15）可随滚珠丝杠b（13）的螺母沿滚珠丝杠b（13）做直线运动；

所述丝母块a（9）非通孔侧面固接有外接板a（16），所述外接板a（16）固接有焊丝输送机构（17），所述焊丝输送机构（17）包括挂丝轮（18）、导丝管（19）、送丝轮（20）、压紧导向轮（21）、电动机c（22）和送丝管（23），所述挂丝轮（18）活动连接于外接板a（16）的上部，所述挂丝轮（18）的下方设置有导丝管（19），所述导丝管（19）的下方设置有送丝轮（20）和压紧导向轮（21），且所述送丝轮（20）和压紧导向轮（21）在同一水平位置，所述送丝轮（20）固接于电动机c（22）的输出轴，所述送丝轮（20）和压紧导向轮（21）的下方设置有送丝管（23），且部分所述送丝管（23）固接于外接板a（16）上，所述挂丝轮（18）上的焊丝可通过导丝管（19）经过送丝轮（20）和压紧导向轮（21）之间进入送丝管（23），所述送丝管（23）固接有焊枪（24）；

所述丝母块b（15）的侧面固接有外接板b（25），所述外接板b（25）与焊枪（24）固定连接；

所述电动机a（5）通过导线与控制器a连接，所述控制器a通过导线与控制系统连接，所述控制系统通过导线与开关a连接，所述开关a通过导线与电源连接；

所述电动机b（11）通过导线与开关b连接，所述开关b通过导线与电源连接；

所述电动机c（22）通过导线与控制器c连接，所述控制器c通过导线与控制系统连接；

所述焊枪（24）通过导线与开关a连接。

2.如权利要求1所述的管道全位置自动焊接机，其特征在于：所述导轨（1）由两个半圆形构件通过支撑件可拆卸连接而成。

3.如权利要求1所述的管道全位置自动焊接机，其特征在于：所述导轨（1）中部设置有与导轨（1）形状、大小相匹配的齿圈（26），所述车体（3）下表面横向并列固接有两个电动机d（27），所述电动机d（27）通过联轴器d（28）与齿轮轴（29）固接，所述齿轮轴（29）由固接于车体（3）下表面的倒U形支撑架c（30）固定，且所述支撑架c（30）下部的四个边角分别固接一导轮（31），所述导轮（31）可卡入导轨（1）两侧，且所述齿轮轴（29）上的齿轮与齿圈（26）相互啮合；所述电动机d（27）通过导线与控制器d连接，所述控制器d通过导线与控制系统连接。

4.如权利要求3所述的管道全位置自动焊接机，其特征在于：所述电动机a（5）、电动机b（11）和电动机d（27）为步进电机。

5.如权利要求1所述的管道全位置自动焊接机，其特征在于：所述外接板b（25）上还固接有CCD工业相机（32），所述开关a通过导线与CCD工业相机（32）连接，所述CCD工业相机（32）通过导线与控制系统连接。

6.如权利要求5所述的管道全位置自动焊接机，其特征在于：所述外接板b（25）呈倒U形，所述倒U形的外接板b（25）的一个侧板固接于丝母块b（15）的侧面，所述CCD工业相机（32）和焊枪（24）固接于倒U形的外接板b（25）的另一个侧板；且所述倒U形的外接板b（25）两侧板间距大于滚珠丝杠a（7）的长度。

7.如权利要求1所述的管道全位置自动焊接机，其特征在于：所述外接板a（16）呈倒U形，所述倒U形的外接板a（16）的一个侧板固接于丝母块a（9）非通孔侧面，所述焊丝输送机构（17）设置于倒U形的外接板a（16）的另一个侧面，且所述倒U形的外接板a（16）的两侧板间距大于电动机c（22）的长度。

8.如权利要求1所述的管道全位置自动焊接机，其特征在于：所述滚珠丝杠b（13）底端所在的水平线高于U形支撑架a（8）侧板顶部所在的水平线。