一种全自动双头螺柱焊装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种全自动双头螺柱焊装置,其特点是由送钉装置、工作台、焊枪、横向前进装置、周向旋转装置、控制柜、轨道、齿条组成,其中送钉装置位于焊枪两侧将钉头自动送入到焊枪内，横向前进装置与周向旋转装置位于轨道上，横向前进装置与周向旋转装置固定被焊件并驱使被焊件的前进和旋转。本发明实现焊接过程一键启动，无需人力，整个焊接过程采用控制系统使得前进与旋转的距离与角度准确无误，焊接电源加热与断电时间精确，大大地提高了工作效率和焊接质量，工作效率至少提高30％以上。
【专利说明】一种全自动双头螺柱焊装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种螺柱焊设备，特别是涉及一种螺柱焊专用的全自动双头螺柱焊装置，是对现有螺柱焊机结构的改进，属于机械工程【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着现代石油化工企业的发展，钉头管的需求量越来越多，因此钉头管螺柱焊接被越来越广泛的应用。但是如今焊接方式均采用的是半自动化半人工的方式，效率很差，并且一般被焊管都比较长O 5M)，所以由于人力操作，后焊接的钉头排列不准确，容易产生螺旋效应，影响产品质量。专利号为CN1277084的螺柱焊设备，虽能能够解决普通的螺柱焊问题，但是由于其没有实现全自动化，并且送钉方式还是采用人工送钉，所以效率不高。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就在于解决现有技术存在的上述问题，给出一种螺柱焊专用的全自动双头螺柱焊装置。本发明能够解决现有螺柱焊机不能实现全自动化，以及人工操作产生的螺旋效应，并且可以大大的提高效率，节省人力。
[0004]本发明给出的技术方案:这种全自动双头螺柱焊装置，其特点是由送钉装置1、工作台2、焊枪3、横向前进装置4、周向旋转装置5、控制柜6、轨道7、齿条8组成，其中送钉装置I位于焊枪3两侧将钉头自动送入到焊枪内，横向前进装置4与周向旋转装置5位于轨道7上，横向前进装置4与周向旋转装置5固定被焊件并驱使被焊件的前进和旋转。
[0005]所述的送钉装置I由送钉器9、横向送钉滑道10、纵向送钉滑道11、钉头传输架12、横向传递活塞13、纵向传递活塞14组成，其中纵向送钉滑道11位于横向送钉滑道10之上，送钉器9位于纵向送钉滑道11之上，钉头传输架12平面开口与送钉器9平行，横向传递活塞13与纵向传递活塞14分别位于钉头传输架12两端开口处。
[0006]所述的横向前进装置4由伺服电机15、二级减速器16、小齿轮17、传递齿轮18、运转齿轮19、轴20、卡盘21所组成，其中伺服电机15与二级减速器16输入端连接，二级减速器16输出端与传递齿轮18连接，传递齿轮18与运转齿轮19连接，运转齿轮19与齿条8配合，实现横向前进装置4的横向运动。
[0007]所述的周向旋转装置5由步进电机22、旋转驱动齿轮23、定位盘24、旋转轴25、卡盘26、定位气缸27、支撑架28所组成。其中步进电机22输出端与旋转驱动齿轮23连接，旋转驱动齿轮23与旋转轴25同心键槽配合，实现旋转轴25的旋转，定位盘24与旋转轴25同心键槽配合，两个定位气缸27、步进电机。
[0008]在本发明中，送钉装置I的作用是向焊枪中传送焊接钉头，随着送钉器在纵向与横向送钉滑道的动作，一个钉头就将被送入到焊枪当中。横向前进装置4负责被焊件的前进和后退，当每一对钉头焊接完成后，横向前进装置4启动，运行一段距离后，实现下一次焊接。周向旋转装置5负责被焊件的周向旋转，它与横向前进装置4的协同作用，实现整个焊接过程。[0009]与现有技术相比，本发明的有益效果:此螺柱焊设备可以实现焊接过程一键启动，无需人力，整个焊接过程采用先进的控制系统，这样使得前进与旋转的距离与角度准确无误，焊接电源加热与断电时间精确，大大地提高了工作效率和焊接质量，工作效率至少提高30%以上。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为送钉装置侧视图。
[0011]图2为横向前进装置前视图。
[0012]图3为周向旋转装置前视图。
[0013]图4为周详旋转装置后视图。
[0014]图5为总装前视图。
[0015]图6为总装俯视图。
[0016]图7为控制程序框图。
[0017]图中标记:1.送钉装置，2.工作台，3.焊枪，4.横向前进装置，5.周向旋转装置，6.控制柜，7.轨道，8.齿条，9.送钉器，10.横向送钉滑道，11.纵向送钉滑道，12.钉头传输架，13.横向传递活塞，14.纵向传递活塞，15.伺服电机，16.二级减速器，17.小齿轮，18.传递齿轮，19.运转齿轮，20.轴，21.卡盘，22.步进电机，23.旋转驱动齿轮，24.定位盘，25.旋转轴，26.卡盘，27.定位气缸，28.支撑架。
【具体实施方式】
[0018]实施例。
[0019]如图5?图6所示，这种全自动双头螺柱焊设备，由送钉装置1、工作台2、焊枪
3、横向前进装置4、周向旋转装置5、控制柜6、轨道7、齿条8所组成，其中送钉装置I位于焊枪3两侧将钉头自动送入到焊枪内，横向前进装置4与周向旋转装置5位于轨道7上，横向前进装置4与周向旋转装置5固定被焊件并驱使被焊件的前进和旋转。
[0020]如图1所示，送钉装置I送钉装置I由送钉器9、横向送钉滑道10、纵向送钉滑道
11、钉头传输架12、横向传递活塞13、纵向传递活塞14组成，其中纵向送钉滑道11位于横向送钉滑道10之上，送钉器9位于纵向送钉滑道11之上，钉头传输架12平面开口与送钉器9平行，横向传递活塞13与纵向传递活塞14分别位于钉头传输架12两端开口处。
[0021]如图2所示，横向前进装置4由伺服电机15、二级减速器16、小齿轮17、传递齿轮18、运转齿轮19、轴20、卡盘21所组成，其中伺服电机15与二级减速器16输入端连接，二级减速器16输出端与传递齿轮18连接，传递齿轮18与运转齿轮19连接，运转齿轮19与齿条8配合，实现横向前进装置4的横向运动。
[0022]如图3?图4所示，周向旋转装置5由步进电机22、旋转驱动齿轮23、定位盘24、旋转轴25、卡盘26、定位气缸27、支撑架28所组成。其中步进电机22输出端与旋转驱动齿轮23连接，旋转驱动齿轮23与旋转轴25同心键槽配合，实现旋转轴25的旋转，定位盘24与旋转轴25同心键槽配合，两个定位气缸27、步进电机22固定于支撑架28上，并且定位气缸27分别正对于定位盘分度开槽。
[0023]如图7所示，本发明的控制程序有以下步骤。[0024]步骤1，设备通电，进行人工装卡焊管，并且在控制柜上输入焊接参数，点击控制柜上START键，进入自动焊接程序。
[0025](注:焊接参数分为:焊接电压、焊接电流、通电时间Ts、前进距离、焊接圈数J2、横向焊接钉头数Jl)。
[0026]步骤2，焊枪上校准机构动作，确定始焊位置，定位气缸动作，锁死旋转轴。
[0027]步骤3，送钉器送钉，焊枪前进至指定距离，电源通电Ts，焊枪复位，横向前进装置启动，Jl计数器计数。
[0028]步骤4，系统判断Jl≤M，若成立，跳回步骤3，若不成立，跳到步骤5。
[0029]步骤5，定位气缸复位，Jl计数器清零，周向旋转装置启动，J2计数器计数，定位气缸动作，横向前进装置反向。
[0030]步骤6，系统判断J2 ≤N，若成立，跳回步骤3，如不成立，退出自动焊接过程。
[0031]本发明的工作原理。
[0032]送钉装置1:首先，送钉装置I中的纵向传递活塞14将钉头推到钉头传输架12纵向顶端，然后横向传递活塞13将钉头推入到送钉器9开槽中。随即送钉器9圆杆气动装置启动，使送钉器与焊枪3等高，并且送钉器9在横向送钉滑道10上横向前进一段距离，然后在纵向送钉滑道11上前进一段距离，将钉头送入到焊枪当中。
[0033]横向前进装置4:横向前进装置4采用运动齿轮19与齿条8传动方式，动力机构采用的是伺服电机15控制精度，为了增大扭矩，增添了二级减速器16。首先，伺服电机15旋转一定脉冲数，通过二级减速器16传递到小齿轮17上，通过小齿轮17传递给传递齿轮18，传递齿轮18带动运转齿轮19，通过运转齿轮19与齿条8的配合，实现横向前进装置的运动。
[0034]周向旋转装置5:周向旋转装置5采用的是步进电机22与旋转驱动齿轮23配合带动旋转轴25旋转，周向旋转装置5中配有定位气缸27、定位盘24，定位气缸27的每一次动作，都会锁住定位盘24。从而锁死旋转轴25，防止在焊接过程中旋转轴25转动，影响焊
接质量。
[0035]工作时，首先将被焊管固定于周向旋转装置5与横向前进装置4之间，并且将钉头送入到送钉装置I当中，由于周向旋转角度以及前进距离根据实际情况(管的直径、钉的数量)不同，而分为多个档位，因此，施焊时，首先在控制柜6的控制面板中输入横向焊接钉头数以及周向旋转圈数以及被焊管长、焊接电流与焊接电压、焊接钉头压力、焊接电源通电时间，之后，点控制面板中的START键，系统会自动计算前进距离，旋转角度等。此时周向旋转装置5内定位气缸27动作，锁死旋转轴25，并且焊枪3自动校准始焊位置，之后自动焊接过程开始。送钉装置I将一个钉头送入到焊枪3当中，焊枪3前进、通电、保压，完成一次焊接过程。然后焊枪3缩回，横向前进装置4启动，于此同时，送钉装置I向焊枪送钉，控制柜6内Jl计数器开始计数，当前进到一定距离后，再次完成钉头焊接过程(同上)。当横向钉头焊接数Jl大于M时，周向旋转装置5内定位气缸27复位，并且周向旋转装置5内步进电机22启动，此时控制柜6内Jl计数器清零，J2计数器开始计数，当被焊件旋转一定角度后，周向旋转装置5内定位气缸27再次启动，锁死旋转轴。与此同时横向前进装置4反向，再次进行焊接过程。如果当控制柜6内J2计数器大于N时，此时退出焊接过程。
[0036]控制过程特点。[0037]由于此焊机为双头焊接，故要求双头焊枪焊接电源必须同时给电，并且三相电源相位要一致，所以在控制过程中，采用双头焊枪电源同一控制源的方法，则可以保证每一次焊接时，电源同时给电，并且相位一致。
[0038]由于当焊接钉头时，钉头必须顶到被焊件，所以采用在焊枪当中装置压力传感器，当钉头碰触被焊件时，压力传感器给总控制系统信号，在双钉头压力传感器同时发出信号时，总控制系统会触发焊接电源开关。
[0039]由于本设备为全自动焊接设备，寻找始焊位置采用的是红外传感的控制方式，当焊枪红外线感应到始焊位置时，会给总控制系统信号，开始焊接过程。
[0040]由于本设备偶尔出现需要手动调节施焊位置，补焊的情况，故在控制工程中，增添手动调节功能。
【权利要求】
1.一种全自动双头螺柱焊装置，其特征是:由送钉装置1、工作台2、焊枪3、横向前进装置4、周向旋转装置5、控制柜6、轨道7、齿条8和控制程序所组成，其中送钉装置I位于焊枪3两侧将钉头自动送入到焊枪内，横向前进装置4与周向旋转装置5位于轨道7上，横向前进装置4与周向旋转装置5固定被焊件并驱使被焊件的前进和旋转。
2.根据权利要求1所述的全自动双头螺柱焊装置，其特征是:送钉装置I由送钉器9、横向送钉滑道10、纵向送钉滑道11、钉头传输架12、横向传递活塞13、纵向传递活塞14组成，其中纵向送钉滑道11位于横向送钉滑道10之上，送钉器9位于纵向送钉滑道11之上，钉头传输架12平面开口与送钉器9平行，横向传递活塞13与纵向传递活塞14分别位于钉头传输架12两端开口处。
3.根据权利要求1所述的全自动双头螺柱焊装置，其特征是:横向前进装置4由伺服电机15、二级减速器16、小齿轮17、传递齿轮18、运转齿轮19、轴20、卡盘21所组成，其中伺服电机15与二级减速器16输入端连接，二级减速器16输出端与传递齿轮18连接，传递齿轮18与运转齿轮19连接，运转齿轮19与齿条8配合，实现横向前进装置4的横向运动。
4.根据权利要求1所述的全自动双头螺柱焊设备，其特征是:周向旋转装置5由步进电机22、旋转驱动齿轮23、定位盘24、旋转轴25、卡盘26、定位气缸27、支撑架28所组成； 其中步进电机22输出端与旋转驱动齿轮23连接，旋转驱动齿轮23与旋转轴25同心键槽配合，实现旋转轴25的旋转，定位盘24与旋转轴25同心键槽配合，两个定位气缸27、步进电机22固定于支撑架28上，并且定位气缸27分别正对于定位盘分度开槽。
5.根据权利要求1所述的全自动双头螺柱焊装置，其特征是:控制程序有以下步骤: 步骤1，设备通电，进行人工装卡焊管，并且在控制柜上输入焊接参数，点击控制柜上START键，进入自动焊接程序； 步骤2，焊枪上校准机构动作，确定始焊位置，定位气缸动作，锁死旋转轴； 步骤3，送钉器送钉，焊枪前进至指定距离，电源通电Ts，焊枪复位，横向前进装置启动，Jl计数器计数； 步骤4，系统判断Jl ( M，若成立，跳回步骤3，若不成立，跳到步骤5 ； 步骤5，定位气缸复位，Jl计数器清零，周向旋转装置启动，J2计数器计数，定位气缸动作，横向前进装置反向； 步骤6，系统判断J2 ( N，若成立，跳回步骤3，如不成立，退出自动焊接过程。
【文档编号】B23K9/20GK103831512SQ201210492890
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年11月28日 优先权日:2012年11月28日
【发明者】苏允海, 阚志鹏, 刘政军 申请人:沈阳工业大学