一种管板接头全位置自动焊接设备的制作方法

本发明涉及焊接过程自动控制技术领域，特别涉及一种管板接头全位置自动焊接设备。

背景技术：

换热器管板接头属于环缝焊接，接头数量众多，焊缝质量要求高，由于工件的体积较大，不适合转动。如果采用手工焊接，则效率低、劳动强度大，且焊缝质量难以保证。由于小型管板接头数量多，且管子无法转动，如果采用自动化焊接，要求焊枪绕待焊环缝的轴心旋转，势必要求焊接设备能实现对管子中心的快速定位，且能自动旋转一周，完成一条环缝的焊接。因此需要开发一种环缝焊接设备来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种管板接头全位置自动焊接设备，适用于小型管板接头数量多，且管子无法转动的环缝焊接。

本发明解决现有技术问题所采用的技术方案：一种环缝焊接设备，包括定位机构和焊接机构，所述定位机构包括芯轴和与芯轴同轴设置的空心轴，所述芯轴一端设有控制芯轴运动的旋转装置，所述芯轴的另一端可拆卸地设有适应管件内径的圆锥胀体，所述空心轴端部可拆卸地装有弹性三爪，所述弹性三爪与圆锥胀体相抵接；所述焊接机构包括旋转支座、传动机构、焊枪微调机构和焊枪夹持机构，所述旋转支座为箱体结构，所述传动机构包括设于旋转支座上的步进电机和设于旋转支座内部的主动齿轮和被动齿轮，所述步进电机与主动齿轮连接，所述主动齿轮与从动齿轮相啮合，所述从动齿轮与焊枪微调机构固定连接。

进一步地，所述焊枪微调机构为二维调节机构，实现焊枪左右及高度方向上的微调。

进一步地，所述旋转支座侧面固定设有延伸板，所述焊枪夹持器通过延伸板固定在所述旋转支座上。

进一步地，所述旋转装置为紧定手轮。

进一步地，所述旋转装置是气动或电动装置。

进一步地，还包括控制单元，所述控制单元采用基于微处理器的控制系统，根据待焊管件的规格自动选取预置参数，实现参数的存储记忆，增强系统的灵活性，便于后期功能的扩展。

本发明的有益效果在于：本发明通过弹性三爪的快速胀开贴合管子内壁，实现管件的快速定位，完成快速紧锁固定，提高工作效率；同时利用较为轻便的机身机构，降低了劳动强度；可以通过更换圆锥胀体和弹性三爪的尺寸，以满足不同直径管件的焊接要求，增强产品的柔性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的齿轮传动的结构示意图，

图3是控制系统工作原理示意图。

图中：1、芯轴，2、空心轴，3、旋转装置，4、圆锥胀体，5、弹性三爪，6、旋转支座，7、传动系统，7.1、步进电机，7.2、主动齿轮，7.3、齿轮，8、焊枪微调机构，9、焊枪夹持器，10、延伸板。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例一

如图1和图2所示的一种管板接头全位置自动焊接设备，包括定位机构和焊接机构，所述定位机构包括芯轴1和与芯轴1同轴设置的空心轴2，所述芯轴1一端设有控制芯轴1运动的旋转装置3，所述旋转装置3为紧定手轮。所述芯轴1的另一端可拆卸地设有适应管件内径的圆锥胀体4，所述空心轴2端部可拆卸地装有弹性三爪5，所述弹性三爪5与圆锥胀体4相抵接。所述定位机构通过旋转紧定手轮3带动芯轴1及固定在芯轴1上的圆锥胀体4沿轴线方向运动，使弹性三爪5向外扩张紧贴管子内壁，根据“三点定心”的原理，从而实现焊接设备对待焊管件轴心自动快速定位和可靠固定；焊接完毕，反方向旋转紧定手轮，可以实现焊接设备与管件的快速分离。所述焊接机构包括旋转支座6、传动机构7、焊枪微调机构8和焊枪夹持机构9，所述旋转支座6为箱体结构，所述传动机构7包括设于旋转支座6上的步进电机7.1和设于旋转支座6内部的主动齿轮7.2和被动齿轮7.3，所述步进电机7.1与主动齿轮7.2连接，所述主动齿轮7.2与从动齿轮7.3相啮合，所述从动齿轮7.3与焊枪微调机构8固定连接。所述旋转支座6侧面固定设有延伸板10，所述焊枪夹持器9通过延伸板10固定在所述旋转支座6上。所述焊接机构能够保证焊枪准确绕管件外壁匀速旋转一周，完成管板接头的环缝焊接。

具体地，所述焊枪微调机构8为二维调节机构，实现焊枪左右及高度方向上的微调。

使用时采用人工操作辅助，先将弹性三爪插入管件内部，空心轴2不动，旋转紧定手轮3带动芯轴1及固定在芯轴1上的圆锥胀体4沿轴线方向运动，使弹性三爪5向外扩张紧贴管件内壁，从而实现焊接设备对待焊管件轴心自动快速定位和可靠固定；通过焊枪微调机构8进行焊枪位置的调整，由位于旋转支座6上的步进电机7.1驱动主动齿轮7.2，带动从动齿轮7.3转动，从动齿轮7.3带动焊枪微调机构8旋转，焊枪夹持器9在焊枪微调机构8的带动下旋转一周完成环缝焊接。为避免线圈在旋转过程中发生缠绕，焊枪旋转一周后，步进电机7.1进行快速反转，回到初始状态。当焊接过程结束后，反方向旋转紧定手轮3，则可以实现设备与管件的快速分离，实现下一条焊缝的焊接。此外，全过程空心轴2与管件相互贴合，不发生相对移动。另外可以根据不同管件的需求选取不同尺寸的圆锥胀体4和弹性三爪5，提高了产品的柔性，同时也提高了焊接设备的整体使用寿命。

具体地，所述旋转装置3也可以采用气动或者电动的方式来控制芯轴1的运动。

如图3所示，本发明还包括控制单元，所述控制单元采用基于微处理器的控制系统，根据待焊管件的规格自动选取预置参数，实现参数的存储记忆，增强系统的灵活性，便于后期功能的扩展。控制单元为核心的控制系统的的各个模块如下：“焊缝长度设定”用于设定焊接电机转动角度，以实现对环缝的整体或局部进行焊接；“焊接速度设定”用于设定焊接速度；“电压电流设定”用于在线修改焊接规范参数；“焊缝信号识别”用于判定是否引弧成功，引弧成功之后开始焊接电机转动；“焊接启动”用于启动整个焊接过程；“焊机”环节和焊机相连，在线启动焊机和修改焊接规范参数；“焊接电机”用于控制焊接电机的转速、转动角度。为保证焊接过程稳定，控制系统采用全数字化控制方式。启动焊接时，首先引燃电弧；电弧引燃后，焊接信号识别给出电弧信号，控制电机转动；在电弧引燃的条件下，按启动开关时，电弧熄灭，同时电机停止。

本文中应用了具体个例对发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离发明的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。