CN109365966B - 大尺寸不锈钢圆盘内角环缝焊接支撑装置及其焊接装备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及大尺寸不锈钢圆盘内角环缝焊接支撑装置及其焊接装备，焊接支撑装置包括支撑架、支撑辊、气缸、压紧轮、驱动电机、减速机和动力胶辊，焊接装备包括底架、变速箱、旋转电机、摆臂、十字滑台、摆动电机、焊枪和焊丝调节杆，将圆盘状的底与圆柱筒状的侧壁在相应的位置上进行固定并将其放置在支撑辊上且侧壁与动力胶辊相切，再通过压紧轮压紧侧壁，通过摆臂和十字滑台调节焊枪的位置将其对准焊缝，再将焊丝通过焊丝调节杆固定并对准焊枪的钨极，同时调整焊丝与钨极的角度，启动驱动电机带动动力胶辊驱动侧壁进行转动同时焊枪将沿焊缝进行焊接；本发明自动进行焊接，减小工人劳动强度提高焊接质量，降低人为因素引起的质量问题。

Description

大尺寸不锈钢圆盘内角环缝焊接支撑装置及其焊接装备

技术领域

本发明涉及焊接设备的技术领域，特别涉及大尺寸不锈钢圆盘内角环缝焊接支撑装置及其焊接装备。

背景技术

氩弧焊是工业生产上常用的一种焊接方法。对不锈钢、低碳钢材质的工件进行焊接时，为保证优质、美观的焊缝外观，一般采用TIG焊工艺为优；对于较厚或性能、强度要求高的焊缝，应在TIG焊中配合送丝方式，而此类焊接工艺对操作人员有很高的技能要求，非培训后的焊工很难焊接出优质、美观的焊缝。对于大尺寸圆盘的底和侧壁的焊接，焊缝较长、工作量大，同时由于焊接过程中产生的大量紫外线的影响，因此焊缝质量不仅取决于焊接人员的技术和责任，同时劳动强度大，易对焊接人员造成一定的伤害，因此安全性不好。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种大尺寸不锈钢圆盘内角环缝焊接支撑装置及其焊接装备。

具体内容如下：大尺寸不锈钢圆盘内角环缝焊接支撑装置，该装置包括支撑架、支撑辊、气缸、压紧轮、驱动电机、减速机和动力胶辊，还包括工件，所述的工件包括不锈钢的圆盘状的底和圆柱筒状的侧壁，其特征是：

所述的支撑架为斜面竖直向上的直角梯形状，在支撑架的斜面上通过转动副固定两个自上而下逐渐收拢的八字状的大支撑辊，在支撑架的斜面上位于大支撑辊的下端、且沿支撑架斜面的倾斜方向通过转动副固定一个小支撑辊，小支撑辊的轴线与两个大支撑辊的轴线在与支撑架斜面平行的同一平面内、且两个大支撑辊关于小支撑辊对称，所述的减速机为双出头的输出轴的减速机，减速机固定在支撑架的斜面下端的下表面上、其输出轴的一端同轴固定一根垂直贯穿并伸出支撑架斜面的上表面的驱动轴，在支撑架斜面上与驱动轴在同一高度上通过转动副平行对应固定一根从动轴，在从动轴伸出支撑架斜面上表面的一端与驱动轴的自由端分别同轴固定一个动力胶辊，两个所述的动力胶辊相对于支撑架斜面等高且关于小支撑辊对称，减速机的输入轴同轴固定一个驱动电机，减速机输出轴的另一端与从动轴的对应端通过链条连接形成链传动，所述的支撑架的斜面的下表面、且位于驱动轴与从动轴之间设有两个水平向内伸出的铰接板，每个铰接板的自由端通过摆板铰接一个穿过支撑架斜面且在竖直面内摆动的压紧轮，每个摆板对应铰接一个气缸，所述的气缸的缸体的自由端铰接在支撑架的横梁上、活塞杆的自由端铰接在摆板上。

优选的，所述的动力胶辊的下表面相对于支撑架的斜面高于小支撑辊的最高点。

优选的，所述的小支撑辊穿过两个动力胶辊中心线所在的平面且自该平面起沿支撑架的斜面向上的长度大于动力胶辊的半径。

优选的，所述的压紧轮摆动到其中心线与动力胶辊的中心线相平行时，压紧轮与对应位置上动力胶辊接触并相切且此时压紧轮相对于支撑架斜面的最高点高于小支撑辊的最高点。

一种大尺寸不锈钢圆盘内角环缝焊接装备，该装备包括上述的大尺寸不锈钢圆盘内角环缝焊接支撑装置、焊接控制装置，所述的焊接控制装置包括底架、安装板、变速箱、旋转电机、摆臂、十字滑台、横板、滑板、连接板、摆动电机、焊枪和焊丝调节杆，所述的底架位于支撑架斜面较低端端面的一端且与支撑架固定在同一水平面上，在底架的上表面上固定两块竖直向上且平行的安装板，所述的变速箱固定在一安装板的外侧面上，所述的旋转电机的输出轴与变速箱的输入轴同轴固定，所述的摆臂的一端位于两安装板之间并与变速箱的输出轴固定、且摆臂绕变速箱的输出轴在与支撑架斜面较低端端面平行的竖直面内摆动，摆臂的自由端上固定一个十字滑台，十字滑台上固定一个水平向支撑架方向伸出的横板，在横板自由端的板面上固定两根竖向平行的导柱，所述的滑板通过滑块与导柱套装形成滑动副，每根导柱上套装一根弹簧且弹簧位于导柱的下端并通过滑块支撑着滑板，在滑板上通过转动副固定一个垂直于滑板的连接板，在连接板上固定一个向下伸出的焊丝调节杆和一个摆动电机，在摆动电机的输出轴上固定一个沿输出轴径向伸出的摆杆，在摆杆上固定一个向下伸出的焊枪。

优选的，所述的摆杆的自由端上设有一个圆弧形的槽孔，焊枪通过摆杆上的槽孔固定在摆杆上。

优选的，所述的焊丝调节杆通过调节套固定在连接板上，在焊丝调节杆的下端固定一个焊丝固定块。

优选的，所述的动力胶辊的下表面相对于支撑架的斜面高于小支撑辊的最高点。

优选的，所述的小支撑辊穿过两个动力胶辊中心线所在的平面且自该平面起沿支撑架的斜面向上的长度大于动力胶辊的半径。

优选的，所述的压紧轮摆动到其中心线与动力胶辊的中心线相平行时，压紧轮与对应位置上动力胶辊接触并相切且此时压紧轮相对于支撑架斜面的最高点高于小支撑辊的最高点。

本发明是一种大尺寸不锈钢圆盘内角环缝焊接支撑装置及其焊接装备，将圆盘状的底与圆柱筒状的侧壁在相应的位置上进行固定并将其放置在支撑辊上且侧壁与动力胶辊相切，再通过压紧轮压紧侧壁，通过摆臂和十字滑台调节焊枪的位置将其对准焊缝，再将焊丝通过焊丝调节杆固定并对准焊枪的钨极，同时调整焊丝元钨极的角度，启动驱动电机带动动力胶辊驱动侧壁进行转动同时焊枪将沿焊缝进行焊接；该设备主要是针对不锈钢、低碳钢材质制件的内角环形焊缝而设计开发的，在焊接前，操作人员只需调整好焊枪、送丝与工件的相对位置，其余工作交给该设备自动完成，减小工人劳动强度提高焊接质量，降低人为因素引起的质量问题，焊缝更加均匀，且适合焊接盘状的大工件以及批量生产，生产效率更高，同时减少焊接过程中对工人产生的额外的伤害，安全性更好。

附图说明

图1为大尺寸不锈钢圆盘内角环缝焊接装备的立体结构示意图；

图2为焊接支撑装置的立体结构示意图；

图3为焊接支撑装置的主视图；

图4为焊接支撑装置的右视图；

图5为焊接支撑装置的仰视图；

图6为焊接控制装置立体结构示意图一；

图7为焊接控制装置立体结构示意图二；

图8为图6中A的局部放大示意图；

图9为工件安装在本发明上的立体结构示意图；

图中：

101.支撑架、102.支撑架的斜面、103.大支撑辊、104.小支撑辊、105.动力胶辊、106.横梁、107.压紧轮、109.驱动电机、110.减速机、111.链条、112.从动轴、113.驱动轴、114.气缸、115.摆板、116.铰接板；

201.底架、202.变速箱、203.安装板、204.摆臂、205.十字滑台、206.横板、207.滑板、208.滑块、209.摆动电机、210.连接板、211.调节套、212.焊丝调节杆、213.焊丝固定块、214.摆杆、215.焊枪、216.弧形槽孔、217.焊丝、218.旋转电机、219.弹簧。

实施方式

实施案例一，参见图1-9，大尺寸不锈钢圆盘内角环缝焊接支撑装置该装置包括支撑架、支撑辊、气缸、压紧轮、驱动电机、减速机和动力胶辊，还包括工件，所述的工件包括不锈钢的圆盘状的底和圆柱筒状的侧壁；

所述的支撑架为斜面竖直向上的直角梯形状，在支撑架的斜面上通过转动副固定两个自上而下逐渐收拢的八字状的大支撑辊，在支撑架的斜面上位于大支撑辊的下端、且沿支撑架斜面的倾斜方向通过转动副固定一个小支撑辊，小支撑辊的轴线与两个大支撑辊的轴线在与支撑架斜面平行的同一平面内、且两个大支撑辊关于小支撑辊对称，通过大支撑辊和小支撑辊作为工件的支撑件，即能支撑又能滚动，所述的减速机为双出头的输出轴的减速机，减速机固定在支撑架的斜面下端的下表面上、其输出轴的一端同轴固定一根垂直贯穿并伸出支撑架斜面的上表面的驱动轴，在支撑架斜面上与驱动轴在同一高度上通过转动副平行对应固定一根从动轴，在从动轴伸出支撑架斜面上表面的一端与驱动轴的自由端分别同轴固定一个动力胶辊，两个所述的动力胶辊相对于支撑架斜面等高且关于小支撑辊对称，减速机的输入轴同轴固定一个驱动电机，减速机输出轴的另一端与从动轴的对应端通过链条连接形成链传动，所述的支撑架的斜面的下表面、且位于驱动轴与从动轴之间设有两个水平向内伸出的铰接板，每个铰接板的自由端通过摆板铰接一个穿过支撑架斜面且在竖直面内摆动的压紧轮，压紧轮能够在竖直面内自由摆动，每个摆板对应铰接一个气缸，所述的气缸的缸体的自由端铰接在支撑架的横梁上、活塞杆的自由端铰接在摆板上；所述的动力胶辊的下表面相对于支撑架的斜面高于小支撑辊的最高点，保证工件防止在支撑辊上时，动力胶辊能支撑挡住工件并提供转动动力。

所述的小支撑辊穿过两个动力胶辊中心线所在的平面且自该平面起沿支撑架的斜面向上的长度大于动力胶辊的半径，保证小支撑辊支撑工件的同时、工件还能与动力胶辊接触并相切。

所述的压紧轮摆动到其中心线与动力胶辊的中心线相平行时，压紧轮与对应位置上动力胶辊接触并相切且此时压紧轮相对于支撑架斜面的最高点高于小支撑辊的最高点，保证工件放置在支撑辊上时，压紧轮能够摆动到合适的位置并压紧在工件的侧壁上。

实施案例二，参见图1-9，一种大尺寸不锈钢圆盘内角环缝焊接装备，该装备包实施例中的大尺寸不锈钢圆盘内角环缝焊接支撑装置、焊接控制装置，所述的焊接控制装置包括底架、安装板、变速箱、旋转电机、摆臂、十字滑台、横板、滑板、连接板、摆动电机、焊枪和焊丝调节杆，所述的底架位于支撑架斜面较低端端面的一端且与支撑架固定在同一水平面上，在底架的上表面上固定两块竖直向上且平行的安装板，所述的变速箱固定在一安装板的外侧面上，所述的旋转电机的输出轴与变速箱的输入轴同轴固定，所述的摆臂的一端位于两安装板之间并与变速箱的输出轴固定、且摆臂绕变速箱的输出轴在与支撑架斜面较低端端面平行的竖直面内摆动，摆臂的自由端上固定一个十字滑台，十字滑台上固定一个水平向支撑架方向伸出的横板，通过十字滑台调节横板的相对位置，在横板自由端的板面上固定两根竖向平行的导柱，所述的滑板通过滑块与导柱套装形成滑动副，每根导柱上套装一根弹簧且弹簧位于导柱的下端并通过滑块支撑着滑板，滑板能够在导柱上自由滑动，在滑板上通过转动副固定一个垂直于滑板的连接板，连接板也能够相对于滑板进行自由转动，在连接板上固定一个向下伸出的焊丝调节杆和一个摆动电机，在摆动电机的输出轴上固定一个沿输出轴径向伸出的摆杆，在摆杆上固定一个向下伸出的焊枪，连接板的自由转动以及滑板的自由滑动，为了从多自由度上适应焊枪沿焊缝进行焊接时的高低变化，模拟人手灵活摆动焊接。

所述的摆杆的自由端上设有一个圆弧形的槽孔，焊枪通过摆杆上的槽孔固定在摆杆上，通过槽孔调节焊枪的相对位置以适应不同工件。

所述的焊丝调节杆通过调节套固定在连接板上，在焊丝调节杆的下端固定一个焊丝固定块，焊丝穿过焊丝固定块与焊枪的焊接位置向相应。

所述的动力胶辊的下表面相对于支撑架的斜面高于小支撑辊的最高点，保证工件防止在支撑辊上时，动力胶辊能支撑挡住工件并提供转动动力。

所述的小支撑辊穿过两个动力胶辊中心线所在的平面且自该平面起沿支撑架的斜面向上的长度大于动力胶辊的半径，保证小支撑辊支撑工件的同时、工件还能与动力胶辊接触并相切。

所述的压紧轮摆动到其中心线与动力胶辊的中心线相平行时，压紧轮与对应位置上动力胶辊接触并相切且此时压紧轮相对于支撑架斜面的最高点高于小支撑辊的最高点，保证工件放置在支撑辊上时，压紧轮能够摆动到合适的位置并压紧在工件的侧壁上。

本发明的工作原理及过程：将待焊接的圆盘状的底与圆柱筒状的侧壁在相应的位置上多点焊接进行初步同心固定，并将固定好的工件放置在支撑辊上且使侧壁的外表面与两个动力胶辊均相切，通过气缸驱动摆板使压紧轮压紧在侧壁内表面上（通常圆盘状的底与圆柱筒状的侧壁的下端面之间均留有一定空间），使压紧轮与动力胶辊对侧壁形成一个相对的夹紧状态，再通过摆臂的摆动和十字滑台调节焊枪的位置并使其在自身重力和弹簧的预压力的共同作用下对准并顶压在焊缝上，同时将焊丝通过焊丝固定块固定在焊丝调节杆上并对准焊枪的钨极，同时调整焊丝元钨极的角度，启动驱动电机带动动力胶辊转动、在摩擦力的作用下驱动侧壁进行转动，同时摆动电机驱动摆杆摆动焊枪并沿焊缝进行焊接，连接板的自由转动以及滑板的自由滑动，为了从多自由度上适应焊枪沿焊缝进行焊接时的高低变化，模拟人手灵活摆动焊接；本发明自动进行焊接，减小工人劳动强度提高焊接质量，降低人为因素引起的质量问题，焊缝更加均匀，且适合焊接盘状的大工件以及批量生产，生产效率更高，同时减少焊接过程中对工人产生的额外的伤害，安全性更好。

Claims (4)

1.大尺寸不锈钢圆盘内角环缝焊接支撑装置，该装置包括支撑架、支撑辊、气缸、压紧轮、驱动电机、减速机和动力胶辊，还包括工件，所述的工件包括不锈钢的圆盘状的底和圆柱筒状的侧壁，其特征是：

所述的支撑架为斜面竖直向上的直角梯形状，在支撑架的斜面上通过转动副固定两个自上而下逐渐收拢的八字状的大支撑辊，在支撑架的斜面上位于大支撑辊的下端、且沿支撑架斜面的倾斜方向通过转动副固定一个小支撑辊，小支撑辊的轴线与两个大支撑辊的轴线在与支撑架斜面平行的同一平面内、且两个大支撑辊关于小支撑辊对称，所述的减速机为双出头的输出轴的减速机，减速机固定在支撑架的斜面下端的下表面上、其输出轴的一端同轴固定一根垂直贯穿并伸出支撑架斜面的上表面的驱动轴，在支撑架斜面上与驱动轴在同一高度上通过转动副平行对应固定一根从动轴，在从动轴伸出支撑架斜面上表面的一端与驱动轴的自由端分别同轴固定一个动力胶辊，两个所述的动力胶辊相对于支撑架斜面等高且关于小支撑辊对称，减速机的输入轴同轴固定一个驱动电机，减速机输出轴的另一端与从动轴的对应端通过链条连接形成链传动，所述的支撑架的斜面的下表面、且位于驱动轴与从动轴之间设有两个水平向内伸出的铰接板，每个铰接板的自由端通过摆板铰接一个穿过支撑架斜面且在竖直面内摆动的压紧轮，每个摆板对应铰接一个气缸，所述的气缸的缸体的自由端铰接在支撑架的横梁上、活塞杆的自由端铰接在摆板上；

所述的动力胶辊的下表面相对于支撑架的斜面高于小支撑辊的最高点；

所述的小支撑辊穿过两个动力胶辊中心线所在的平面且自该平面起沿支撑架的斜面向上的长度大于动力胶辊的半径；

所述的压紧轮摆动到其中心线与动力胶辊的中心线相平行时，压紧轮与对应位置上动力胶辊接触并相切且此时压紧轮相对于支撑架斜面的最高点高于小支撑辊的最高点。

2.一种大尺寸不锈钢圆盘内角环缝焊接装备，该装备包括权利要求1所述的大尺寸不锈钢圆盘内角环缝焊接支撑装置、焊接控制装置，其特征是：所述的焊接控制装置包括底架、安装板、变速箱、旋转电机、摆臂、十字滑台、横板、滑板、连接板、摆动电机、焊枪和焊丝调节杆，所述的底架位于支撑架斜面较低端端面的一端且与支撑架固定在同一水平面上，在底架的上表面上固定两块竖直向上且平行的安装板，所述的变速箱固定在一安装板的外侧面上，所述的旋转电机的输出轴与变速箱的输入轴同轴固定，所述的摆臂的一端位于两安装板之间并与变速箱的输出轴固定、且摆臂绕变速箱的输出轴在与支撑架斜面较低端端面平行的竖直面内摆动，摆臂的自由端上固定一个十字滑台，十字滑台上固定一个水平向支撑架方向伸出的横板，在横板自由端的板面上固定两根竖向平行的导柱，所述的滑板通过滑块与导柱套装形成滑动副，每根导柱上套装一根弹簧且弹簧位于导柱的下端并通过滑块支撑着滑板，在滑板上通过转动副固定一个垂直于滑板的连接板，在连接板上固定一个向下伸出的焊丝调节杆和一个摆动电机，在摆动电机的输出轴上固定一个沿输出轴径向伸出的摆杆，在摆杆上固定一个向下伸出的焊枪。

3.根据权利要求2所述的大尺寸不锈钢圆盘内角环缝焊接装备，其特征是：所述的摆杆的自由端上设有一个圆弧形的槽孔，焊枪通过摆杆上的槽孔固定在摆杆上。

4.根据权利要求2所述的大尺寸不锈钢圆盘内角环缝焊接装备，其特征是：所述的焊丝调节杆通过调节套固定在连接板上，在焊丝调节杆的下端固定一个焊丝固定块。