一种用于长短管相接的自动焊接装置及系统的制作方法

本发明涉及自动焊接的技术领域，尤其涉及一种用于长短管相接的自动焊接装置及系统。

背景技术：

针对较长型钢管的加工内外螺纹，只有使用大型车床才可进行容纳加工，较为麻烦，且大材小用。现代技术中，大部分采用焊接单头和同径钢管进行焊接，焊接单头采用较短钢管，利于加工螺纹，而同径钢管采用较长钢管，不加工螺纹，这就需要依靠工作人员手持焊枪对两个钢管的结合处进行焊接，且需要一人进行手动旋转，才能将两者焊接在一起，其焊接效率极低，质量差，而且存在安全隐患，不能满足现代生产的需要。

技术实现要素：

为了解决现有问题，本发明提供了一种用于长短管相接的自动焊接装置及系统，解决了现有长短管焊接的效率差，存在安全隐患，不能满足现代生产的需要等问题。

本发明可通过以下技术方案实现：

一种用于长短管相接的自动焊接装置，包括用于夹紧待焊接短管的夹紧机构，与所述夹紧机构相连的驱动机构，设置在滑轨上的调节机构和压紧机构，以及位置调节机构，所述驱动机构用于带动夹紧机构旋转，所述调节机构用于支撑和调节待焊接长管与滑轨之间的距离，使待焊接短管与长管的轴向中心线重合，所述压紧机构用于向待焊接长管施加轴向的推拉力，从而使驱动机构带动夹紧机构连同待焊接短管、长管同步旋转，所述位置调节机构用于调节焊接机器的焊枪与待焊接短管、长管相接的焊缝之间的距离。

进一步，所述压紧机构包括设置在滑轨上的第一滑块，设置在所述第一滑块上的伸缩支撑杆，设置在所述伸缩支撑杆上的压紧检测机构，所述压紧检测机构包括与待焊接长管的端部配合的锥体，所述锥体通过旋转机构与拉压力传感器的一端相连，所述拉压力传感器的另一端与力施加机构相连，所述力施加机构用于通过锥体向待焊接长管施加轴向的推拉力，所述拉压力传感器用于检测所述的推力，所述伸缩支撑杆用于调节压紧检测机构的高度，从而使锥体与待焊接长管的轴向中心线重合，所述旋转机构用于使锥体跟随待焊接长管同步旋转。

进一步，所述力施加机构包括设置在伸缩支撑杆顶部的l形支撑板，所述l形支撑板的竖直部与自动推拉杆的一端相连，所述自动推拉杆的另一端与拉压力传感器相连，所述l形支撑板的水平部通过轮架与拉压力传感器相连，所述轮架用于支撑拉压力传感器，减少其所受到的切向力，并使拉压力传感器跟随自动推拉杆运动。

进一步，所述轮架包括与拉压力传感器底部相连的u形板，所述u形板的底部通过两个平行间隔设置的支撑板的一端相连，两个所述支撑板的另一端通过销轴与滚轮相连。

进一步，所述旋转机构包括第一轴承，所述第一轴承的外圈与设置在锥体底部的圆孔配合，其内圈与连接杆的一端配合，所述连接杆的另一端与拉压力传感器的相连。

进一步，所述驱动机构包括电动机，所述电动机的输出轴通过减速器与主动皮带轮的中心轴相连，所述主动皮带轮通过皮带与从动皮带轮相连，所述从动皮带轮套装在传动轴上，所述夹紧机构采用卡盘结构，所述卡盘通过法兰与传动轴相连。

进一步，所述调节机构包括设置在滑轨上的多个第二滑块，所述第二滑块上平行设置有两组套装在一起的粗管和细管，所述粗管的开口处的一个侧臂上设有长u形开口，所述长u形开口的外侧设置有螺母和与之配合的螺栓，通过所述螺母与螺栓的配合调节细管插入粗管的深度，所述细管顶端的相对的两个侧壁通过销轴与第二轴承相连，所述相对的两个侧壁处于滑轨的长度方向，所述第二轴承与待焊接长管相接触。

进一步，所述位置调节机构包括能够移动且高度能够被调节的焊枪架，所述焊枪架的顶部设置有直线滑台，所述直线滑台上设置有行程控制机构，所述直线滑台包括支架，设置在支架上的导轨和能够在导轨上移动的第三滑块，所述第三滑块上设置有焊枪，所述第三滑块带动焊枪沿导轨移动，从而调整焊枪与焊缝之间的水平距离，所述行程控制机构用于调整焊枪在导轨上的移动距离。

进一步，所述行程控制机构包括设置在第三滑块上的磁性接近开关，以及设置在支架上与所述磁性接近开关配合的磁块，通过调整磁块在支架上的位置，改变焊枪在导轨上的移动距离。

一种基于上文所述的用于长短管相接的自动焊接装置的自动焊接系统，包括处理器，所述处理器与电动机、滑台的驱动电机、磁性接近开关、自动推拉杆的驱动电机、拉压力传感器相连，还通过电磁阀与焊接机器相连，所述电动机用于带动夹紧机构连同轴向中心线重合的待焊接短管、长管和锥体同步旋转，所述滑台的驱动电机用于带动滑块上的焊枪沿导轨向待焊接短管、长管相接的焊缝靠近或者远离，所述磁性接近开关用于判断焊枪是否到达焊缝，所述自动推拉杆的驱动电机用于带动自动推拉杆伸长或者缩短，所述拉压力传感器用于检测自动推拉杆对待焊接长管施加轴向的推力。

本发明有益的技术效果在于：

借助调节机构中的粗管和细管的插入深度的调节，以及压紧机构中伸缩支撑杆的高度调节，可使待焊接长管、锥体的轴向中心线与待焊接短管的轴向中心线重合，从而方便自动推拉杆对待焊接长管施加推拉力，再借助调节机构3中的第二轴承和压紧机构中的旋转机构的第一轴承，可以使对接在一起的待焊接短管、长管，在驱动机构的驱动下，绕其轴向中心线旋转，在焊枪与待焊接短管、长管相接的焊缝位置调整完成的情况下，就可以很方便对焊缝进行焊接，无需工作人员动手将待焊接短管、长管焊接在一起，从而提高焊接的自动化水平和焊接效率，节省了大量劳动力，保证了工作人员的人身安全，降低了生产成本，同时，由于借助滑轨、以及设置在其上的压紧机构的伸缩支撑杆和调节机构，可实现对不同高度、不同长度、不同直径的钢管进行现场焊接，应用范围广，焊接质量高。另外，本发明的装置结构简单，操作方便，成本低廉，具有较高的经济价值。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为本发明的调节机构结构示意图；

图3为本发明的压紧机构结构示意图；

图4为本发明的位置调节机构结构示意图；

其中，1-夹紧机构，2-滑轨，3-调节机构，31-第二滑块，32-粗管，33-细管，34-u形开口，35-螺母，36-螺栓，37-第二轴承，4-压紧机构，41-第一滑块，42-伸缩支撑杆，43-锥体，44-拉压力传感器，45-l形支撑板，46-自动推拉杆，47-轮架，48-第一轴承，49-连接杆，5-位置调节机构，51-焊枪架，52-支架，53-导轨，54-第三滑块，55-焊枪，56-磁性接近开关，57-磁块，6-电动机，7-减速器，8-皮带，9-传动轴，10-法兰，11-机架床。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式做进一步阐述。

如图1所示，本发明提供了一种用于长短管相接的自动焊接装置，包括用于夹紧待焊接短管的夹紧机构1，与该夹紧机构1相连的驱动机构，设置在滑轨2上的调节机构3和压紧机构4，以及位置调节机构5，该驱动机构用于带动夹紧机构1旋转，该调节机构3用于支撑和调节待焊接长管与滑轨2之间的距离，使待焊接短管与长管的轴向中心线重合，该压紧机构4用于向待焊接长管施加轴向的推拉力，从而使驱动机构带动夹紧机构4连同待焊接短管、长管同步旋转，该位置调节机构5用于调节焊接机器的焊枪与待焊接短管、长管相接的焊缝之间的距离。

该驱动机构包括电动机6，该电动机6的输出轴通过减速器7与主动皮带轮的中心轴相连，该主动皮带轮通过皮带8与从动皮带轮相连，该从动皮带轮套装在传动轴9上，该夹紧机构1采用卡盘结构，该卡盘通过法兰10与传动轴9相连，为了方便安装，该驱动机构和夹紧机构整体可以设置在机床架11上，该传动轴9通过轴承座固定在机床架11的上层，一端与卡盘连接，另一端通过皮带传送机构与电动机6相连，当然也可以采用其他传动方式，比如齿轮等，这样，电动机6通过皮带传送机构带动卡盘转动，从而带动固定在卡盘上的待焊接短管转动。

如图2所示，该调节机构3包括设置在滑轨2上的多个第二滑块31，该第二滑块31上平行设置有两组套装在一起的粗管32和细管33，该粗管32的开口处的一个侧臂上设有长u形开口34，该长u形开口34的外侧设置有螺母35和与之配合的螺栓36，通过该螺母35与螺栓36的配合调节细管33插入粗管32的深度，该细管33顶端的相对的两个侧壁通过销轴与第二轴承37相连，该相对的两个侧壁处于滑轨2的长度方向，该第二轴承37与待焊接长管相接触。

如图3所示，该压紧机构4包括设置在滑轨2上的第一滑块41，该第一滑块41上设置有伸缩支撑杆42，设置在该伸缩支撑杆42上的压紧检测机构，该压紧检测机构包括与待焊接长管的端部配合的锥体43，该锥体43通过旋转机构与拉压力传感器44的一端相连，该拉压力传感器44的另一端与力施加机构相连，该力施加机构用于通过锥体43向待焊接长管施加轴向的推拉力，该拉压力传感器44用于检测上述的推力，该伸缩支撑杆42用于调节压紧检测机构的高度，从而使锥体43与待焊接长管的轴向中心线重合，该旋转机构用于使锥体43跟随待焊接长管同步旋转。

该力施加机构包括设置在伸缩支撑杆42顶部的l形支撑板45，该l形支撑板45的竖直部与自动推拉杆46的一端相连，该自动推拉杆46的另一端与拉压力传感器44相连，该l形支撑板45的水平部通过轮架47与拉压力传感器44相连，该轮架47用于支撑拉压力传感器44，减少其所受到的切向力，并使拉压力传感器44跟随自动推拉杆运动。该轮架47包括与拉压力传感器44底部相连的u形板，该u形板的底部通过两个平行间隔设置的支撑板的一端相连，两个该支撑板的另一端通过销轴与滚轮相连。该旋转机构包括第一轴承48，该第一轴承48的外圈与设置在锥体43底部的圆孔配合，其内圈与连接杆49的一端配合，该连接杆49的另一端与拉压力传感器44的相连。该拉压力传感器44采用圆柱形结构，其两端设置有螺纹孔，因此，与之连接的自动推拉杆46和连接杆49对应的部分也设计成带有外螺纹的结构，便于连接，也便于沿轴向对拉压力传感器44施加推拉力，保证测量的准确性，另外，锥体43水平设置，其锥尖部朝向待焊接长管，会随着自动推拉杆46伸长进入待焊接长管，并且会跟随其一起转动，所以，锥体43不能与l形支撑板45接触，需要轮架47的支撑，同时轮架47也可以减少由于锥体43旋转对拉压力传感器44造成的切向力，对测量准确度的影响。

如图4所示，该位置调节机构5包括能够移动且高度能够被调节的焊枪架51，该焊枪架51的顶部设置有直线滑台，该直线滑台上设置有行程控制机构，包括支架52，设置在支架52上的导轨53和能够在导轨53上移动的第三滑块54，在第三滑块54上设置有焊枪55，第三滑块54带动焊枪55沿导轨53移动，从而调整焊枪55与焊缝之间的水平距离，该程控制机构用于调整焊枪55在导轨53上的移动距离，包括设置在第三滑块54上的磁性接近开关56，以及设置在支架52上与该磁性接近开关56配合的磁块57，通过调整磁块57在支架52上的位置，改变焊枪55在导轨53上的移动距离，当然，也可以采用其他类似的接近开关，比如电感式接近开关，对应的磁块57换成铁块，当第三滑块54带动焊枪55沿导轨53移动时，接近开关也会逐渐靠近磁块或者铁块，利用电磁感应，产生脉冲信号，从而通过改变磁块或者铁块的位置就可以控制焊枪55在导轨53上的移动距离。

本发明还提供了一种基于上文所述的用于长短管相接的自动焊接装置的自动焊接系统，包括处理器，该处理器与电动机、直线滑台的驱动电机、磁性接近开关、自动推拉杆的驱动电机、拉压力传感器相连，还通过电磁阀与焊接机器相连，该电动机用于带动夹紧机构连同轴向中心线重合的待焊接短管、长管和锥体同步旋转，该直线滑台的驱动电机用于带动滑块上的焊枪沿导轨向待焊接短管、长管相接的焊缝靠近或者远离，该磁性接近开关用于判断焊枪是否到达焊缝，该自动推拉杆的驱动电机用于带动自动推拉杆伸长或者缩短，该拉压力传感器用于检测自动推拉杆对待焊接长管施加轴向的推力。

本发明的工作过程如下：

首先，将待焊接短管固定在夹紧机构上，待焊接长管放置到调节机构上，通过滑轨将压紧机构的锥体靠近待焊接长管的端部，再将调节机构和压紧机构调到相对水平高度，从而使待焊接短管、长管和锥体的轴向中心线重合；然后，按下开关按钮，此时，压紧机构上的自动推拉杆收到处理器的伸长指令，进行伸长，带动锥体向靠近待焊接长管的方向运动，直到待焊接长管与短管相接压紧，到达拉压力传感器的设定值，处理器接收到拉压力传感器的反馈信号，发送停止指令给自动推拉杆，使其停止伸长，保持压紧状态；再然后，处理器向直线滑台的电动机发送启动指令，第三滑块带动焊枪沿导轨移动，直至其上的磁性接近开关和对应的磁块发生电磁感应，此时，焊枪已经到达指定位置，与焊缝相接触，处理器接收到磁性接近开关的反馈信号，发送停止指令给直线滑台的电动机，使其停止转动，最后，处理器发送启动指令给电动机，使其通过皮带带动传动轴转动，进而带动夹紧机构连同待焊接长管、短管与锥体一起转动，再通过电磁阀向焊接机器发送启动指令，焊接机器驱动焊枪进行焊接。

当电动机带动传动轴旋转一圈后，处理器首先发送停止指令给焊接机器，使焊枪停止焊接，发送反转指令给直线滑台，使第三滑台带动焊枪沿导轨反向运动，带动焊枪脱离焊接处，同时，发送停止指令给电动机，使其停止旋转，当直线滑台的电动机恢复至原位，发送反转指令给自动推导杆，使其反转进行缩短运行，促使锥体脱离待焊接长管，恢复到原始位置，然后取下焊接好的钢管，整个焊接过程结束。

另外，当进行不同尺寸的钢管焊接时，需要重新调节磁块的位置，以使焊枪可以接触焊缝，在调节的时候，焊接机器并不工作，其他操作重复上述过程，直至焊枪的位置调节完毕，当然，为了调节的方便，可以将直线滑台的控制、自动推拉杆的控制做成独立的手动控制，这样就可以独立地对锥体的给进、焊枪的行程进行调节，简单方便，节省时间和成本。

综上，借助调节机构3中的粗管32和细管33的插入深度的调节，以及压紧机构4中伸缩支撑杆的高度调节，可使待焊接长管、锥体43的轴向中心线与待焊接短管的轴向中心线重合，从而方便自动推拉杆46对待焊接长管施加推拉力，再借助调节机构3中的第二轴承37和压紧机构4中的旋转机构的第一轴承48，可以使对接在一起的待焊接短管、长管，在驱动机构的驱动下，绕其轴向中心线旋转，在焊枪与待焊接短管、长管相接的焊缝位置调整完成的情况下，就可以很方便对焊缝进行焊接，无需工作人员动手将待焊接短管、长管焊接在一起，从而提高焊接的自动化水平和焊接效率，节省了大量劳动力，保证了工作人员的人身安全，降低了生产成本，同时，由于借助滑轨、以及设置在其上的压紧机构的伸缩支撑杆和调节机构，可实现对不同高度、不同长度、不同直径的钢管进行现场焊接，应用范围广，焊接质量高，电动机的旋转速度可由处理器控制调节，根据不同焊接要求，通过调节待焊接长管、短管的旋转速度从而调节焊接速度。另外，本发明的装置结构简单，操作方便，成本低廉，具有较高的经济价值。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。