专利名称：一种隧道式全自动直缝焊机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及焊机技术领域，特别是ー种隧道式全自动直缝焊机。
背景技术：
随着家庭生活质量的提高，人们对家庭生活热水的需求也在不断增长，热水器的需求不断扩大，ー个家庭拥有多台热水器已是很普遍的事情。热水器内胆是热水器关键部件，要求非常高，必须具有耐腐蚀、耐高温、寿命长等特点。目前的热水器内胆焊接中，筒体直缝的焊缝长度最长，适合采用自动化方式进行焊接。但是，内胆筒体经平板卷圆后，卷圆开ロ一般是张开的，如何完成筒体开ロ的拼缝以及对缝，成为筒体直缝焊接的难题。目前热水器生产厂家普遍采用半自动焊接方式，由人工上下料，人工辅助实现筒体的拼缝、对缝、压紧；焊枪自动行走焊接。焊机采用悬臂式直缝焊接机，气囊施压，琴键式压板压紧筒体两侧开ロ，单面焊双面成型。这种エ艺要求必须有支撑芯轴及背保护铜衬垫，对筒体进行支撑以及为焊缝背面提供良好散热冷却保护，避免焊穿。目前热水器内胆直缝焊机普遍采用的是悬臂式直缝焊机结构，筒体的迸/出料为单侧前进/前出。筒体的进料必须等待筒体出料后才能进行，耽误了太多的时间，影响设备的利用率。而且目前的直缝焊机基本上都是人工上下料，对缝、压紧的操作均由操作エ完成，劳动强度较大。该设备利用琴键式压紧夹具，通过柔性气囊充入压缩空气膨胀，驱动琴键式压板压紧エ件，并配合芯轴背保护衬垫，提供均匀稳定的エ件夹持和冷却效果，在焊接时将エ件上多余的热量快速从焊缝中导走，以减少焊缝的烧穿以及エ件的翘曲和变形，利用该设备可单面施焊双面成形。为保证生产节拍，根据焊接エ艺，整个生产线上的直缝焊机需要3飞台。该直缝焊机的进出料方式为单侧进出，不便于エ件物流和设备布局，整条生产线一般配置I台卷圆机，因此多台直缝焊机的布置及物流存在矛盾及瓶颈，影响生产效率；传输线上待焊エ件与已焊エ件混线物流，后一台焊机的操作エ需对エ件进行判断是否已经焊接过，已焊エ件需人工操作传输线放行，同样也影响了效率。在大批量生产时，对操作エ的责任心及技能要求较高，要求操作エ要有产品缺陷判别能力及自检能力。直缝焊接中的非常关键的筒体开ロ对缝操作是通过人工完成的，容易造成焊缝与焊枪的行走轨迹不重合，使得焊接的焊缝与实际焊缝位置错位，这将严重影响焊缝的强度。生产厂家如果按标准エ艺要求进行焊接，就无法完成短期内的大批量生产的任务，为了完成生产任务，有时将焊接速度加快，比如TIG钨极氩弧焊最佳焊接速度是0. 4m/min,焊エ实际使用的速度是0. 5^0. 6m/min，造成焊缝咬边现象严重，这是效率和质量产生冲突的地方。对于生产线上的操作エ劳动强度进行估算每个内胆筒体以最低5公斤计算，往复搬运重量乘以2，多台设备计平均值，每班产量若为1200台，则直缝焊机的操作エ单班人工搬运工件的总重为12吨，可见劳动强度非常大。同时，直缝焊接主机需配套焊接电源、控制柜、水箱等部件，加上操作工站立以及操作的空间，3飞台焊接设备的占地面积非常大。现有的直缝焊机设备中的加压气囊，经反复冲胀气后容易破损漏气，造成琴键压紧力下降，降低了压紧散热效果，使得焊缝质量下降。更换气囊须停机，并且更换时间较长，往往操作工为保任务完成量，气囊漏气后仍不更换气囊，造成产品质量的波动。目前除了上述传统焊接方式外，国内有少数热水器生产厂家从国外进口了全自动直缝焊接的生产线，用于热水器内胆的筒体直缝焊接。该设备的特点是采用细丝高速埋弧焊工艺，焊枪固定，工件移动方式进行焊接；主机自动完成筒体的卷圆、输送、定缝、压紧，焊接，无需人工干预，设备紧凑；筒体由动力链条推动头尾相连串列前进，焊接过程不停弧，连续焊接，效率及自动化程度很高；但全自动直缝焊机是按照国外生产模式及产品特点设计的，适合生产单一直径品种的产品，工件的多机型适应性较差，换型比较麻烦，周期长；该设备焊接时是焊枪固定不动，筒体移动，所以筒体的导电是滑动导电。由于采用了高速埋弧焊 工艺，所需焊接电流较大，而工件移动的设计势必采用导电铜电极与筒体滑动导电，铜电极的磨损较大，在实际生产时，由于筒体表面处理得不干净，有油污，往往造成导电不良，焊缝容易产生气孔或焊透不均匀等缺陷，另外铜电极成为消耗件，须经常停机更换。高速焊接情况下由于导电不良等因素，容易造成气孔等缺陷，目前生产厂家只能降速运行生产，以保证焊接质量。而且设备的进口采购费用非常高，国外设备制造商所采用的元器件比较特殊，国内没有供应商，如果发生元器件损坏，需从国外采购，周期很长；另外，整条生产线只有一台直缝焊机，没有其他可替代的设备，使得该设备成为整个生产线的瓶颈。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种可同时进行进/出料操作的、加工效率高的隧道式全自动直缝焊机。本实用新型的目的通过以下技术方案来实现一种隧道式全自动直缝焊机，它包括进料找缝装置和隧道式焊接主机，所述的进料找缝装置包括一个支架，支架上设有一个倾斜滚道，倾斜滚道的内侧设有一对包胶辊筒，包胶辊筒上部的支架上设有激光测距传感器和定位刀片，包胶辊筒下方的支架上设有顶升机构，顶升机构的上表面设有推进机构；所述的隧道式焊接主机包括机座、进出料输送机构、悬挂式支撑芯轴、对缝装置、合缝抱紧装置、琴键压紧机构和焊枪伺服行走机构；机座的两端各设有门型架，门型架的下方设有梭形导入槽，悬挂式支撑芯轴的两端分别固定于对应侧的门型架上，悬挂式支撑芯轴的两侧为进出料输送机构，进出料输送机构包括驱动带轮、直线滑轨A和设在直线滑轨A上的通过同步齿形带与驱动带轮连接的锲型单向弹性凸爪；悬挂式支撑芯轴的上方设有对缝装置，所述对缝装置包括固定在机座上的支撑臂，支撑臂的前端设有通过铰链连接的提升臂，支撑臂上还固定有驱动气缸，驱动气缸的另一端与提升臂之间相连接，提升臂的前端设有对缝刀片，对缝刀片位于悬挂式支撑芯轴的中间正上方；合缝抱紧装置设于悬挂式支撑芯轴下方的底座上，合缝抱紧装置包括固定架、两个扇形辊筒和驱动气缸，两个扇形辊筒对称设置，扇形辊筒的底部铰接于底座上，驱动气缸固定于底座上，其驱动壁与扇形辊筒连接；琴键压紧机构包括两个两端固定于门型架上的横梁、设置于横梁上的数个驱动气缸和设置于驱动气缸驱动臂端部的琴键压板；焊枪伺服行走机构包括伺服电机驱动和滑轨，焊枪设置于滑轨上。所述的悬挂式支撑芯轴顶部设置有水冷铜衬垫。所述的琴键压板的前部安装有铜压指。所述的隧道式焊接主机设有两套焊枪伺服行走机构。所述的悬挂式支撑芯轴一端为悬臂结构,此端的门型架上设有气缸驱动,气缸驱动的驱动臂连接支撑挂钩，挂钩与悬挂式支撑芯轴的端部配合连接。本实用新型具有以下优点I、主机为隧道通过式结构，筒体后进料，前出料；入口端与卷圆机接ロ，出口端与 下料物流线接ロ ；满足自动化，提高了加工效率，便于设备的整体布局及エ件的物流。2、焊枪的行走采用伺服控制方式，可根据需要配置两把焊枪同步焊接ー个エ件，可缩短一半的焊接时间。3、配置筒体卷圆开ロ自动找缝装置，利用激光测距传感器，对筒体的卷圆开ロ进行非接触式检测并定位。4、筒体的压紧采用气缸驱动，琴键式压板压紧筒体，每个琴键压板对应ー个驱动气缸，避免了气囊式结构出现的漏气现象，減少气囊的维护，延长了设备的维护、保养周期，提高设备的可靠性，減少维护成本。5、筒体迸/出料所采用的进出料输送机构，独特的设计了单向锲型凸爪，推料凸爪返回时碰到筒体将弹簧压下，移动出筒体后推料凸爪又弹起复位，等待下ー个筒体的输送，很好地解决了エ件后进前出，同时进/出料的驱动问题，減少了等待时间。6、操作エ通常只需要清理焊枪、更换焊丝、导电嘴，添加焊剂，清扫设备等日常维护。可做到一人负责多台设备，达到节约操作人员的目的。7、不同直径的筒体采用整体エ装快速定位并更换，減少换型时间。8、设备自动完成筒体的找缝、进料、对缝、合缝、压紧、焊接、出料。整台设备的动作均由中央控制单元按照程序逻辑执行，并通过整机不同位置设置的不同类型的传感器，对エ件的到位状态进行检测。可做到从上料到出料全自动无人操作，自动化程度非常高，提高了生产效率。9、控制系统采用数字化控制，关键參数可视化控制和焊接过程状态监控。10、适用焊接エ艺广泛，包括TIG、MAG、PAW、SAW焊接エ艺，配合相应的焊接电源以及配套设施后，在该设备上均可适应，可根据用户需要选择相适应的焊接エ艺。11、焊接主机配置有筒体卷圆开ロ自动找缝装置，利用CMOS激光测距传感器的三角定位原理，对筒体的卷圆开ロ进行非接触式自动寻找并定缝，结构简单，可靠性高。通过配置该自动找缝功能后，配置普通的卷圆机，也能达到自动定缝的效果。12、本实用新型使用范围广，除了热水器内胆以外，其它如涡旋压缩机、储气罐、油桶等压カ容器或产量较大的筒体类エ件，均可采用此设备用于高效地焊接直縫。
图I为本实用新型的结构示意图图2为本实用新型进料找缝装置的结构示意图[0035]图3为本实用新型合缝抱紧装置的结构示意图图4为本实用新型对缝装置的结构示意图图5为本实用新型另一角度的结构示意图图中，I-进料找缝装置，2-隧道式焊接主机，3-支架，4-倾斜滚道，5-包胶辊筒，6-激光测距传感器,7-定位刀片,8-推进机构,9-机座，10-进出料输送机构，11-悬挂式支撑芯轴，12-对缝装置，13-合缝抱紧装置，14-琴键压紧机构，15-焊枪伺服行走机构，16-门型架，17-驱动带轮，18-直线滑轨A，19-锲型单向弹性凸爪，20-支撑臂，21-提升臂，22-对缝刀片，23-固定架，24-扇形辊筒，25-横梁，26-滑轨，27-支撑挂钩。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步的描述如图I、图5所示，一种隧道式全自动直缝焊机，它包括进料找缝装置I和隧道式焊接主机2，所述的进料找缝装置I包括一个支架3，支架3上设有一个倾斜滚道4，倾斜滚道4的内侧设有一对包胶辊筒5，包胶辊筒5上部的支架3上设有激光测距传感器6和定位刀片7，包胶辊筒5下方的支架3上设有顶升机构，顶升机构的上表面设有推进机构8 ;所述的隧道式焊接主机2包括机座9、进出料输送机构10、悬挂式支撑芯轴11、对缝装置12、合缝抱紧装置13、琴键压紧机构14和焊枪伺服行走机构15 ；机座9的两端各设有门型架16，门型架16的下方设有梭形导入槽，悬挂式支撑芯轴11的两端分别固定于对应侧的门型架16上，所述的悬挂式支撑芯轴11顶部设置有水冷铜衬垫，用于筒体单面焊双面成型。悬挂式支撑芯轴11的两侧为进出料输送机构10，如图2所示，进出料输送机构10包括驱动带轮17、直线滑轨A18和设在直线滑轨A18上的通过同步齿形带与驱动带轮17连接的锲型单向弹性凸爪19，筒体由进料找缝装置I的推进机构8推动，开口顺着梭形导入槽插入悬挂式支撑芯轴11 ;锲型单向弹性凸爪19由电机驱动同步齿形带，通过直线滑轨A18推动筒体沿悬挂式支撑芯轴11前行，将筒体推至筒体合缝焊接处，端面挡板轴向定位，筒体到位合缝并压紧完成后，进出料输送机构10返回，锲型单向弹性凸爪19碰到筒体后被压下，退出筒体后弹起，等待下一个筒体的进料，筒体的出料输送原理与此原理相同，锲型单向弹性凸爪19由电机驱动同步齿形带，通过直线滑轨A18推动筒体沿悬挂式支撑芯轴11前行，将筒体推出至下料接料装置，等待下一个筒体上料到位并合缝压紧后，出料锲型单向弹性凸爪19返回原位，等待下一个筒体的出料。悬挂式支撑芯轴11的上方设有对缝装置12，用于筒体由入口端进料后导向，如图4所示，所述对缝装置12包括固定在机座9上的支撑臂20，支撑臂20的前端设有通过铰链连接的提升臂21，支撑臂20上还固定有驱动气缸，驱动气缸的另一端与提升臂21之间相连接，提升臂21的前端设有对缝刀片22，对缝刀片22位于悬挂式支撑芯轴11的中间正上方，筒体由合缝抱紧装置13从两侧抱紧合缝后，对缝装置12抽出刀片退回，让开焊枪移动空间；合缝抱紧装置13设于悬挂式支撑芯轴11下方的底座上，如图3所示，合缝抱紧装置13包括固定架23、两个扇形辊筒24和驱动气缸，两个扇形辊筒24对称设置，扇形辊筒24的底部铰接于底座上，驱动气缸固定于底座上，其驱动壁与扇形辊筒24连接；[0045]如图I、图5所示，琴键压紧机构14包括两个两端固定于门型架16上的横梁25、设置于横梁25上的数个驱动气缸和设置于驱动气缸驱动臂端部的琴键压板，琴键压板的材质为铝合金，其前部安装有铜压指，避免压伤筒体；琴键压紧机构14配合水冷铜衬垫，在焊接时起到辅助散热效果；所述的隧道式焊接主机2设有两套焊枪伺服行走机构15，焊枪伺服行走机构15包括伺服电机驱动和滑轨26，焊枪A与焊枪B分 别设置于两套焊枪伺服行走机构15的滑轨26上。所述的悬挂式支撑芯轴11 一端为悬臂结构，此端的门型架16上设有气缸驱动，气缸驱动的驱动臂连接支撑挂钩27，挂钩与悬挂式支撑芯轴11的端部配合连接。本实用新型的工作过程如下隧道式焊接主机2入口前端设置筒体进料找缝装置1，平板经卷圆机卷圆后，由传输线输送并翻转至进料找缝装置I的倾斜滚道4，然后滚入包胶的辊筒5上，电机驱动辊筒5旋转；通过远距离数字激光测距传感器6，对卷圆筒体的卷圆开ロ进行实时检测，当筒体卷圆开ロ滚动至激光下方吋，激光测距传感器6探测到开ロ，发出脉冲信号给控制系统，滚轮架立刻停止转动，筒体顶部的定位刀片7下降插入筒体开ロ，找缝完成；顶升机构将筒体升起脱开辊筒5，推进机构8将筒体沿全长定位刀片7推入隧道式焊接主机2。推进机构8将筒体沿定位刀片7推入主机入ロ，进出料输送机构10将筒体推入合缝、焊接位，合缝抱紧装置13低压预合缝动作，琴键压紧机构14的气缸动作压紧エ件，然后合缝抱紧装置13打开，对缝刀片22退回，合缝抱紧装置13再次高压抱紧，エ件轴向定位装置内缩，焊枪下降、双枪相向焊接，同时进料输送机构返回，焊枪A到达设定位置后提升返回，焊枪B到达设定位置后提升返回，同时琴键压板打开，气动挂钩打开，进出料输送机构10把筒体推出，设备重复执行上述动作过程。
权利要求1.ー种隧道式全自动直缝焊机，其特征在于它包括进料找缝装置(I)和隧道式焊接主机(2)，所述的进料找缝装置(I)包括一个支架(3)，支架(3)上设有ー个倾斜滚道(4)，倾斜滚道(4)的内侧设有ー对包胶辊筒(5)，包胶辊筒(5)上部的支架(3)上设有激光测距传感器(6)和定位刀片(7)，包胶辊筒(5)下方的支架(3)设有顶升机构，顶升机构的上表面设有推进机构(8);所述的隧道式焊接主机(2)包括机座(9)、进出料输送机构(10)、悬挂式支撑芯轴(11 )、对缝装置(12)、合缝抱紧装置(13)、琴键压紧机构(14)和焊枪伺服行走机构(15)； 机座(9)的两端各设有门型架(16)，门型架(16)的下方设有梭形导入槽，悬挂式支撑芯轴(11)的两端分别固定于对应侧的门型架(16)上，悬挂式支撑芯轴(11)的两侧为进出料输送机构(10)，进出料输送机构(10)包括驱动带轮(17)、直线滑轨A (18)和设在直线滑轨A (18)上的通过同步齿形带与驱动带轮(17)连接的锲型单向弹性凸爪(19);悬挂式支撑芯轴(11)的上方设有对缝装置(12)，所述对缝装置(12)包括固定在机座(9)上的支撑臂(20)，支撑臂(20)的前端设有通过铰链连接的提升臂(21)，支撑臂(20)上还固定有驱动气缸，驱动气缸的另一端与提升臂(21)之间相连接，提升臂(21)的前端设有对缝刀片(22)，对缝刀片(22)位于悬挂式支撑芯轴(11)的中间正上方；合缝抱紧装置(13)设于悬挂式支撑芯轴(11)下方的底座上，合缝抱紧装置(13)包括固定架(23)、两个扇形辊筒(24)和驱动气缸，两个扇形辊筒(24)对称设置，扇形辊筒(24)的底部铰接于底座上，驱动气缸固定于底座上，其驱动壁与扇形辊筒(24)连接；琴键压紧机构(14)包括两个两端固定于门型架(16)上的横梁(25)、设置于横梁(25)上的数个驱动气缸和设置于驱动气缸驱动臂端部的琴键压板；焊枪伺服行走机构(15)包括伺服电机驱动和滑轨(26)，焊枪设置于滑轨(26)上。
2.根据权利要求I所述的ー种隧道式全自动直缝焊机，其特征在于所述的悬挂式支撑芯轴(11)顶部设置有水冷铜衬垫。
3.根据权利要求I所述的ー种隧道式全自动直缝焊机，其特征在于所述的琴键压板的前部安装有铜压指。
4.根据权利要求I所述的ー种隧道式全自动直缝焊机，其特征在于所述的隧道式焊接主机(2 )设有两套焊枪伺服行走机构(15)。
5.根据权利要求I所述的ー种隧道式全自动直缝焊机，其特征在于所述的悬挂式支撑芯轴(11) 一端为悬臂结构，此端的门型架(16)上设有气缸驱动，气缸驱动的驱动臂连接支撑挂钩(27)，挂钩与悬挂式支撑芯轴(11)的端部配合连接。
专利摘要本实用新型公开了一种隧道式全自动直缝焊机，它包括进料找缝装置(1)和隧道式焊接主机(2)，进料找缝装置(1)包括支架(3)，支架(3)上设有倾斜滚道(4)和一对包胶辊筒(5)，支架(3)上还设有激光测距传感器(6)、定位刀片(7)和顶升机构，顶升机构的上表面设有推进机构(8)；所述的隧道式焊接主机(2)包括机座(9)、进出料输送机构(10)、悬挂式支撑芯轴(11)、对缝装置(12)、合缝抱紧装置(13)、琴键压紧机构(14)和焊枪伺服行走机构(15)。本实用新型的有益效果是满足了自动化，实现了进/出料同时进行，提高了加工效率，设备可靠性高，减少了维护成本，节省人工，适用范围广。
文档编号B23K9/32GK202411624SQ20112050717
公开日2012年9月5日 申请日期2011年12月8日 优先权日2011年12月8日
发明者庄严 申请人:成都焊研科技有限责任公司