球接栏杆环缝自动焊接设备及其安装方法
【专利摘要】本发明公开了一种球接栏杆环缝自动焊接设备。本发明在床身上设有旋转机头与气动尾座，旋转机头夹持球接栏杆端部的钢球，气动尾座定位脚掌；床身上设有立柱管托架和钢球气动托架，立柱管托架对应托起立柱管，钢球气动托架对应定位钢球；所述床身上设有立柱，所述立柱上通过夹持机构连接有对焊枪进行X、Y、Z方向及角度的定位调整机构，所述定位调整机构上夹持有对准环形焊接缝的焊枪，焊枪通过气管连接于焊机上；其中旋转机头与气路控制系统的电器件以及焊机连接并受控于PLC控制系统上。本发明主要解决长度在500～1200mm之间的球接栏杆上对球接栏杆立柱周向任意角度的多道环形焊缝的焊接问题。
【专利说明】球接栏杆环缝自动焊接设备及其安装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及焊接【技术领域】，尤其是一种球接栏杆上环缝的焊接技术。
【背景技术】
[0002]在工业场合，栏杆是一种劳动安全防护设施，其设置的目的，就是消除人和物从高处坠落的危险。固定式球接栏杆，便于生产厂在工厂内统一制作，便于运输，现场安装方便。更由于固定式球接栏杆的所有零部构件都可以通过热浸锌或粉末渗锌表面处理，获得良好的金属防腐保护，减低日后的维护费用。因而在电力工程中的使用日趋广泛。除此之外，因球接栏杆的美观新颖，安装方便，坚固耐用，碳钢表面热锌免维护等优点，广泛用于污水处理，自来水，园林，市政道路，矿山，石化，机械，造船，公路，铁路，桥梁，机场，码头，等工业及民用建筑。
[0003]而球接栏杆作为较为常用的一种栏杆防护设施是通过一根立柱管上焊接若干个钢球，并在立柱管的一端上焊接脚掌(法兰盘等部件)而成。该种球接栏杆中存在若干处钢球与立柱管接触形成的环形焊接缝，环形焊接缝在钢球的表面上是一个环形的斜缝，对单一的钢球与立柱管之间环形焊缝较为容易处理，但是对于同一立柱管上的多个钢球处的环形焊缝进行同步焊接，则有一定难度，因此在焊接工艺中，针对焊接技术中多环缝的焊接质量和效率是长期困扰本领域技术人员的技术难题之一，厄待解决。
【发明内容】
[0004]本发明的发明目的在于:针对上述存在的问题，提供一种球接栏杆环缝自动焊接设备及其安装方法，主要解决长度在500?1200mm之间的球接栏杆(球接栏杆由同一直线上的三根立柱管之间分别设置两个钢球，在其中一管端部设置一钢球，另一端部设置脚掌，也即球接栏杆上具有6条环形焊缝)上，球接栏杆立柱周向任意角度的多道环形焊接的焊接问题，甚至能适用于环形焊缝> 0.5mm的钢球与立柱管的焊接，可精确地对同一球接栏杆上的多条环形焊缝同时进行点焊和环缝焊接操作。
[0005]本发明采用的技术方案如下:
本发明的球接栏杆环缝自动焊接设备，包括床身，所述床身上的两端分别设有旋转机头与气动尾座，所述旋转机头夹持球接栏杆端部的钢球，所述气动尾座支撑并定位立柱及球接栏杆端部的脚掌；所述床身上表面位于旋转机头与气动尾座之间的区域设有立柱管托架和钢球气动托架，所述立柱管托架对应托起立柱管，所述钢球气动托架对应定位钢球；所述床身上设有立柱，所述立柱上通过夹持机构连接有对焊枪进行X、Y、Z方向及角度的定位调整机构，所述定位调整机构上夹持有对准环形焊接缝的焊枪，所述焊枪通过气管连接于焊机上；其中所述气动尾座、钢球气动托架、气动升降机构连接并受控于气路控制系统上，所述旋转机头与气路控制系统的电器件以及焊机连接并受控于PLC控制系统上。
[0006]由于采用了上述结构，可同时对立柱管上的三个钢球进行焊接，且方向可以任意调节，适用范围极广，本发明主要解决长度在500?1200mm之间的球接栏杆上，球接栏杆立柱周向任意角度的多道环形焊接的焊接问题，甚至能适用于环形焊缝> 0.5mm的钢球与立柱管的焊接，主要用于装饰、汽车配件、航空航天飞行器、压力容器、医疗机械、建筑装饰、家用电器、食品机械，石油化工等行业，可装夹并焊接各种结构形式的工件，适用范围极广，该设备可以配置C02焊机，氩弧焊机和等离子焊机，可焊接各种材料，如不锈钢、碳钢、可焊铝合金、耐热合金、错合金、钥合金以及其它材料。
[0007]本发明的球接栏杆环缝自动焊接设备，所述旋转机头包括主轴机座、伺服电机、回转机头、卡盘座、卡盘和卡爪，所述主轴机座固定于床身上的一端，所述主轴机座上设有伺服电机和卡盘座，所述卡盘座与回转机头连接，所述卡盘座内设有卡盘，所述卡盘与伺服电机的输出轴啮合，所述卡盘上配合有卡爪，所述卡爪夹持有端头夹具，所述端头夹具上设有可伸入钢球内的钢球定位销一；其中所述伺服电机连接并受控于PLC控制系统上。
[0008]由于采用了上述结构，为球接栏杆的转动提供一个旋转动力，同时对球接栏杆端部的钢球进行定位，便于对环形焊缝一进行定位，继而便于进行焊接操作。
[0009]本发明的球接栏杆环缝自动焊接设备，气动尾座包括固定于床身上的尾座架，所述尾座架上设有滑套，所述滑套内设有相互连接的滑轴与气动导轴，所述滑轴上连接有夹持脚掌的定位盘，所述气动导轴连接于气缸上，所述气缸的进出气口处设有电磁阀，所述电磁阀连接于PLC控制系统上。
[0010]由于采用了上述结构，可用于控制夹紧脚掌，并向整个球接栏杆提供一个力，便于钢球与立柱管之间相互压紧，避免焊接过后零部件之间松散。
[0011]本发明的球接栏杆环缝自动焊接设备，所述床身的上表面设有通槽，所述通槽内设有Z向调节滑板，所述Z向调节滑板上盖有Z向调节压板，所述Z向调节压板通过调节螺栓连接于Z向调节滑板上，所述立柱管托架包括设于连接于Z向调节压板上的槽钢架，所述槽钢架上部两端分别设有导向轴轴套组件，所述导向轴轴套组件内配合有Y向外侧导轴，所述两个Y向外侧导轴连接于支撑板二上，所述槽钢架的中部连接有Y向内侧导轨，所述Y向内侧导轨连接于由气缸组成的Y向微调机构上，所述Y向微调机构通过Y向微调螺母连接于Z向调节压板上；所述槽钢架的上部两端分别铰接有立柱管定位夹具组件，所述槽钢架上部通过U型支撑板连接有筋板，所述筋板上设有可相对翻转90°的铰链机构，所述铰链机构上设有手柄，所述两个立柱管定位夹具组件端部以及铰链机构上分别设有焊接定位专用夹具，使所述铰链机构翻转时，可三点定位夹持住立柱管。
[0012]由于采用了上述结构，气动托架由气缸，电磁阀，导轴，托架，安装座，调节支撑架组成，能有效快速上下工件，还可以调节支撑架X、Y、Z三个方向距离，满足不同尺寸工件的升降，便于控制。
[0013]本发明的球接栏杆环缝自动焊接设备，所述钢球气动托架包括设于Z向调节压板上的燕尾型滑动导轨，所述燕尾型滑动导轨上配合有导轨托架，所述导轨托架上通过X向微调旋钮配合有X向微调滑板，所述X向微调滑板安装有“L”形支撑板三，所述支撑板三的侧壁上设有Y向微调机构，所述Y向微调机构上设有气缸，所述气缸内配合有气动导轴，所述气动导轴的端部设有可伸入钢球内的钢球定位销，所述气缸连接于气路控制系统上，所述述钢球气动托架允许X向、Y向、Z向上微调0.5?3mm。
[0014]由于采用了上述结构，可托起钢球便于钢球与立柱管对齐，继而可以精确地调整相对位置关系，便于进行焊接操作。[0015]本发明的球接栏杆环缝自动焊接设备，所述立柱通过移动机构连接于床身上，其中所述移动机构包括设于床身上表面的滑轨和配合滑轨上的滑轮，所述滑轮安设于立柱的底部上,所述定位调整机构通过夹持机构一连接于立柱上,所述定位调整机构包括万向旋转机构，所述万向旋转机构上配置有气动升降机构，所述气动升降机构内设有气缸，所述气缸连接于气路控制系统上，所述气缸的导轴上连接有三维调节机构，所述三维调节机构上连接有夹持机构二，所述三维调节机构中设有调节夹持机构二的X向微调机构、Y向微调机构和Z向微调机构，所述夹持机构二上连接有横梁，所述横梁的两端或任意一端上通过夹持机构三夹持有对准环形焊接缝的焊枪，所述焊枪连接于焊机上。
[0016]由于采用了上述结构，可任意调节焊枪对准环形焊缝的位置，因此焊枪可根据焊缝位置的变换调节其自身的位置，便于控制点焊和环缝焊接。
[0017]本发明的球接栏杆环缝自动焊接设备的安装方法，包括:
立柱管托架部分:将立柱管置于托架上，再将手柄使铰链机构以铰接点摆动90度，让定位球接触立柱管的顶部，使得完成三点定位夹持住立柱管；立柱管托架允许Y向、Z向微调0.5~3mm，具体微调方式:Y向:六方扳手顺时针或逆时针旋转Y向微调螺母，其中顺时针拧时表示升高(+Y)，逆时针拧时表示降低(-Y) ;Ζ向:松开Z向调节压板与调节滑板间4颗内六角圆柱头螺钉，然后对立柱管托架施加外力使之沿Z向移动，达到指定位置后，拧紧内TK角圆柱头螺钉；
钢球气动托架部分:通过PLC控制系统及气路控制系统，实现气动导轴/活塞杆上升，使钢球定位工装移动至指定位置，将钢球置于钢球定位工装上，气动尾座施加轴向夹紧力，使钢球与立柱管组成一体，自动焊机按设定点数和点焊位置进行焊接焊后，再通过PLC控制系统及气路控制系统，实现气动导轴/活塞杆下降，钢球定位工装脱离钢球；其中钢球气动托架允许X向、Y向、Z向微调0.5~3mm，具体微调方式:X向:手动旋转X向微调旋钮，顺时针表示进(+X)，逆时针表示退(-X) ；Y向:使用内六角扳手顺时针或逆时针旋转Y向微调机构，顺时针表示升高(+Y)，逆时针表示降低(-Y) ；Ζ向:松开Z向调节压板与调节滑板间4颗内六角圆柱头螺钉，然后对立柱管托架施加外力使之左右微动，达到指定位置时，拧紧内六角圆柱头螺钉。
[0018]通过上述方法，可有效地将球接栏杆上的钢球与立柱管相互匹配定位，确保焊接过程中不会发生脱离，为后续的焊接做好基础准备，可确保后续焊接的的稳靠，保证焊接质量，且整个方法简单易行，解决了球面焊接过程中固定不便的技术问题。
[0019]综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是:
本发明的球接栏杆环缝自动焊接设备，主要解决长度在500~1200mm之间的球接栏杆上，球接栏杆立柱周向任意角度的多道环形焊接的焊接问题，甚至能适用于环形焊缝^ 0.5mm的钢球与立柱管的焊接，且产品质量稳定、焊缝饱满圆润、制造成本低、生产效率高，广泛用于污水处理，自来水，园林，市政道路，矿山，石化，机械，造船，公路，铁路，桥梁，机场，码头，等工业及民用建筑，并可装夹并焊接各种结构形式的工件，适用范围极广。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中:
图1是本发明的焊接设备的结构示意图； 图2是图1中的右视图；
图3是图1中的A-A视图；
图4是图1中的B-B视图；
图5是图1中VI的局部放大图；
图6是图1中V的局部放大图。
[0021]图中标记:1-床身，2-主轴机座，3-工装，4-气动尾座加夹机构，5-回转机构，6-回转卡盘，7-立柱，8-气管，9、20_气缸，10-焊枪气动升降机构，11-气动导轴，12、13、15-夹持结构，14-横梁，16-X向微调机构，17- Y向微调机构，18- Z向微调机构，19-焊枪，21-钢球定位销，22-钢球定位销一，23-环缝一，24-环缝二，25-环缝三，26-环缝四，27-钢球，28-环缝五，29-立柱管，30-环缝六，31-脚掌，1-1-床身支撑腿，1-2-加强连接筋板，1-3-床身导轨，1-4-床身导轨平面，1-5-Z向调节滑板，1-6-Y向外侧导轴，1_7_导向轴轴套组件，1-8-U型支撑板，1-9-筋板，1-10-铰链机构，1-11-手柄，1-12-焊接定位专用夹具，1-13-Y向内侧导轨，1-14-支撑板二，1-15-支撑板一，1-16-Y向微调机构，1-17-Y向微调螺母，1-18-槽钢架，1-19-立柱管定位夹具组件，1-20-Z向调节压板，1-21-X向微调滑板，1-22-气动导轴，1-23-立柱钢球座工装，1-24-Y向微调机构，1-25-连接筋板，1_26_Y向升降压紧螺母组件，1-27-支撑板三，1-28-Χ向微调旋钮，1-29-燕尾型滑动导轨，1-30-导轨托架,2-1-伺服电机,2-2-回转机头，6-1-二爪自定心回转卡盘组件，6_2_卡爪,6_3_卡盘，6-4-连接螺柱，6-5-卡盘座，4-1-尾座架，4-2-滑套，4_3_滑轴，4_4_定位盘，4-5-气动导轴,4-6-气缸,4-7-电磁阀,4-8-气管。
【具体实施方式】
[0022]本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0023]本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0024]如图1至图6所示，本发明的球接栏杆环缝自动焊接设备，包括床身I，所述床身I上的两端分别设有旋转机头与气动尾座，所述旋转机头夹持球接栏杆端部的钢球，所述气动尾座支撑并定位立柱7及球接栏杆端部的脚掌；所述床身I上表面位于旋转机头与气动尾座之间的区域设有立柱管托架和钢球气动托架，所述立柱管托架对应托起立柱管，所述钢球气动托架对应定位钢球；所述床身I上设有立柱7，所述立柱7上通过夹持机构连接有对焊枪进行X、Y、Z方向及角度的定位调整机构，所述定位调整机构上夹持有对准环形焊接缝的焊枪，所述焊枪通过气管8连接于焊机上；其中所述气动尾座、钢球气动托架、气动升降机构连接并受控于气路控制系统上，所述旋转机头与气路控制系统的电器件以及焊机连接并受控于PLC控制系统上。
[0025]本发明立柱环缝自动专用焊接机床工作原理、定位工装与夹具简述:本发明是专用于球接栏杆三根立柱管与三个钢球、一个脚掌间六条环缝的一次性自动焊接，焊接方式为二氧化碳气体保护焊。由立柱管托架、钢球气动托架、气动尾座夹紧机构、回转机构、机组床身、PLC电器控制系统、气路控制系统、弧焊机组由六台弧焊机组成)构成。工作时将三根立柱管、三个钢球及一个脚掌置于工装上，通过PLC电器控制系统、气路控制系统调整焊枪至六条环缝位置。定位、夹紧完成后，通过PLC电器控制系统、气路控制系统及伺服电机，按需要设定点焊个数及环缝焊接角度程序，驱动夹具、焊枪、回转机构等完成点焊过程和环缝焊接过程。
[0026]其中所述床身的上表面设有通槽，所述通槽内设有Z向调节滑板1-5，所述Z向调节滑板1-5上盖有Z向调节压板1-20，所述Z向调节压板1-20通过调节螺栓连接于Z向调节滑板1-5上，所述立柱管托架包括设于连接于Z向调节压板1-20上的槽钢架1-18，所述槽钢架1-18上部两端分别设有导向轴轴套组件1-7，所述导向轴轴套组件1-7内配合有Y向外侧导轴1-6,所述两个Y向外侧导轴1-6连接于支撑板二 1-14上,所述槽钢架1-18的中部连接有Y向内侧导轨1-13，所述Y向内侧导轨1-13连接于由气缸组成的Y向微调机构
1-16上，所述Y向微调机构1-16通过Y向微调螺母1-17连接于Z向调节压板1_20上；所述槽钢架1-18的上部两端分别铰接有立柱管定位夹具组件1-19，所述槽钢架1-18上部通过U型支撑板1-8连接有筋板1-9，所述筋板1-9上设有可相对翻转90°的铰链机构1-10，所述铰链机构1-10上设有手柄1-11，所述两个立柱管定位夹具组件1-19端部以及铰链机构1-10上分别设有焊接定位专用夹具1-12，使所述铰链机构1-10翻转时，可三点定位夹持住立柱管29。
[0027]立柱管托架组成部份及工作原理:
⑴、立柱管托架:由微调柱销、Z向调节压板、Z向调节滑板、Y向微调机构(由Y向微调螺母、Y向内、外侧导轴、支撑板2、气缸体组成)、槽钢、支撑板一、立柱管定位夹具组件、U型支撑板、铰链机构、导向轴套组件组成。
[0028]⑵、立柱管托架工作原理:工作时，将栏杆立柱管置于托架上，完成后，将手柄(铰链机构)沿图示方向转动90度，并使定位球接触立柱管顶部，完成三点定位。
[0029]⑶、立柱管托架允许Y向、Z向微调(0.5?3mm),具体微调方式:
①、Y向:六方扳手顺时针或逆时针旋转Y向微调螺母，顺时针拧时表示升高(+Y)，逆时针抒时表不降低(-Y)；
②、Z向:松开Z向调节压板与调节滑板间4颗内六角圆柱头螺钉，然后对立柱管托架施加外力使之沿Z向移动，达到指定位置后，拧紧内六角圆柱头螺钉。
[0030]其中立柱管托架各组成部分连接、组装方式:
1、将Y向微调柱销与Z向调节压板紧配合连接；
2、焊接组合:将槽钢、支撑板1、Z向调节压板组合焊接；
3、将导向轴套组件通过内六角圆柱头螺钉紧固在支撑板I上；
4、将Y向微调机构通过导轴及导向轴套组件组合为一体；
5、调整导轴及导向轴套组件，使导轴能在导向轴套内无卡滞自由升降；
6、调整Z向调节滑板，与步骤5组装完成的组件通过内六角圆柱头螺钉紧固在床身
上；
7、将立柱管定位夹具组件通过六角头螺栓紧固在支撑板2上，并调整至正确位置；
8、将U型支撑板通过六角头螺栓紧固在支撑板2上；
9、将铰链机构通过六角头螺栓紧固在U型支撑板上。
[0031]其中所述钢球气动托架包括设于Z向调节压板1-20上的燕尾型滑动导轨1-29，所述燕尾型滑动导轨1-29上配合有导轨托架1-30，所述导轨托架1-30上通过X向微调旋钮1-28配合有X向微调滑板1-21，所述X向微调滑板1-21安装有“L”形支撑板三1_27，所述支撑板三1-27的侧壁上设有Y向微调机构1-24，所述Y向微调机构1-24上设有气缸，所述气缸内配合有气动导轴1-22，所述气动导轴1-22的端部设有可伸入钢球内的钢球定位销21，所述气缸连接于气路控制系统上，所述述钢球气动托架允许X向、Y向、Z向上微调
0.5 ~3mm η
[0032]钢球气动托架组成部份及工作原理:
(I)、钢球气动托架(如图二所示):由Z向调节压板、Z向调节滑板、燕尾型滑动导轨、导轨托架、X向微调旋钮、X向微调滑板、支撑板3、gamma向升降压紧螺栓组件、连接筋板、Y向微调机构、气缸(气缸体、气动导轴/活塞杆等组成)、钢球定位工装组成。
[0033](2)、钢球气动托架工作原理:工作时，通过PLC电器控制系统及气路控制系统，实现气动导轴/活塞杆上升，使钢球定位工装移动至指定位置，将钢球置于钢球定位工装上，气动尾座施加轴向夹紧力，使钢球与立柱管组成一体，自动焊机按设定点数和点焊位置进行焊接焊后，通过PLC电器控制系统及气路控制系统，实现气动导轴/活塞杆下降，钢球定位工装脱离钢球。
[0034]⑶、钢球气动托架允许X向、Y向、Z向微调(0.5~3mm)，具体微调方式:
①、X向:手动旋转X向微调旋钮，顺时针表示进(+X)，逆时针表示退(-X)；
②、Y向:使用内六角扳手顺时针或逆时针旋转Y向微调机构，顺时针表示升高(+Y)，逆时针表示降低(-Y)；
③、Z向:松开Z向调节压板与调节滑板间4颗内六角圆柱头螺钉，然后对立柱管托架施加外力使之左右微动，达到指定位置时，拧紧内六角圆柱头螺钉。
[0035]其中钢球气动托架各组成部分连接、组装方式:
1、将燕尾形滑动导轨安装在A向调节压板上，并校正；
2、将导轨托架、X向微调旋钮、X向微调滑板通过矩形螺纹连接方式，组合为一体；
3、将支撑板3与连接筋板组合焊接，并校正；
4、将步骤2与步骤3组装完成的组件通过内六角圆柱头螺钉紧固在一起；
5、将Y向微调机构通过螺钉连接紧固在气缸座上；
6、将步骤4与步骤5组装完成的组件通过Y向升降压紧螺栓组件组合为一体；
7、将步骤6组装后的组合体安装在燕尾形滑动导轨滑槽内，并能滑动自如；
8、将立柱钢球座工装、定位销轴与气动导轴通过螺纹连接在一起。
[0036]其中气动尾座包括固定于床身I上的尾座架4-1，所述尾座架4-1上设有滑套4-2，所述滑套4-2内设有相互连接的滑轴4-3与气动导轴4-5，所述滑轴4_3上连接有夹持脚掌的定位盘4-4，所述气动导轴4-5连接于气缸上，所述气缸的进出气口处设有电磁阀4-7，所述电磁阀4-7连接于PLC控制系统上。
[0037]气动尾座夹紧机构组成部份弧工作原理:
⑴、气动尾座夹紧机构:由气缸体、电磁阀、尾座架、滑轴组件(由滑轴、滑套、定位盘组成)组成。
[0038]⑵、气动尾座夹紧机构工作原理:通过气路控制和脚踏电器控制系统，实现快速控制滑轴的进退以顶紧或松开工件。[0039]其中气动尾座夹紧机构各组成部分连接、组装方式:
1、将定位盘、滑轴、滑套、气缸组成一体,并校正；
2、将尾座架与步骤I组装完成的组件组焊，并校正。
[0040]动作原理:脚踏电器控制系统给予电磁阀通电、断电，联通气路控制系统，使气缸活塞/气动导轴推动滑轴给予定位盘快速进退，以顶紧或松开工件。
[0041]其中所述旋转机头包括主轴机座2、伺服电机2-1、回转机头2-2、卡盘座6_5、卡盘6-3和卡爪6-2，所述主轴机座2固定于床身I上的一端，所述主轴机座2上设有伺服电机
2-1和卡盘座6-5，所述卡盘座6-5与回转机头2-2连接，所述卡盘座6_5内设有卡盘6_3，所述卡盘6-3与伺服电机2-1的输出轴啮合，所述卡盘6-3上配合有卡爪6-2，所述卡爪6_2夹持有端头夹具，所述端头夹具上设有可伸入钢球内的钢球定位销一 22 ;其中所述伺服电机2-1连接并受控于PLC控制系统上。
[0042]回转机构(也即旋转机头)组成部份及工作原理:
⑴、回转机构:由回转机头(由伺服电机、减速机传动系统组成)、三爪自定心卡盘组件(由卡盘、卡盘座、卡爪组成)组成。
[0043]⑵、回转机构工作原理:通过PLC电器控制系统及伺服电机，实现主轴正反转。
[0044]其中回转机构(也即旋转机头)各组成部分连接、组装方式:
1、将回转机头与三爪自定心卡盘组件通过螺柱连接，并校正；
动作原理:在PLC电器控制系统内输入程序，控制伺服电机及减速机传动系统，实现主轴正反转；(注:减速机传动系统已置于伺服电机内)。
[0045]其中立柱环缝自动专用焊接机床各组成部分连接、组装方式:
1、回转机构与床身通过螺钉连接，并校正；
2、立柱管托架与床身通过螺钉连接，并校正；
3、钢球气动托架与床身通过螺钉连接，并校正；
4、气动尾座夹紧机构与床身通过螺钉连接，并校正；
5、弧焊机组与床身通过地线连接于回转机头内部接线柱上，焊丝置于焊枪内部；
6、气路控制系统与气动尾座、钢球气动托架、焊枪升降机构通过气缸进、出气接气口连
接；
7、PLC电器控制系统与气路控制系统、伺服电机、弧焊机组通过线路连接板连接。
[0046]其中所述立柱7通过移动机构连接于床身I上，其中所述移动机构包括设于床身上表面的滑轨和配合滑轨上的滑轮，所述滑轮安设于立柱7的底部上，所述定位调整机构通过夹持机构一连接于立柱7上,所述定位调整机构包括万向旋转机构,所述万向旋转机构上配置有气动升降机构，所述气动升降机构内设有气缸，所述气缸连接于气路控制系统上，所述气缸的导轴上连接有三维调节机构，所述三维调节机构上连接有夹持机构二，所述三维调节机构中设有调节夹持机构二的X向微调机构16、Y向微调机构17和Z向微调机构18，所述夹持机构二上连接有横梁14，所述横梁14的两端或任意一端上通过夹持机构三夹持有对准环形焊接缝的焊枪19，所述焊枪19连接于焊机上。
[0047]弧焊机组构成组成部份:
弧焊机组:由焊机、焊枪气动升降机构、夹持机构(有横梁立柱夹持机构、焊枪夹持机构、横梁夹持机构)、三维调节机构(由X向、Y向、Z向调节机构组成)、立柱、横梁组成。[0048]其中PLC电器控制系统:由PLC电器机柜、液晶显示面板、操作按钮、电源、接头、伺服电机组成。
[0049]其中气路控制系统:由二联式气源处理组合、二位五通双电控电磁换向阀、焊枪进退气缸、气动尾座进退气缸、气动托架气缸、单向节流阀、接头、元件柜、元件安装板、气管组成。
[0050]气路控制系统工作原理:压缩空气气源从主机进气接头接入，进入二联式气源处理组合输入端，通过气路板将处理后的压缩空气接入二位五通双电控电磁换向阀及气缸，实现焊枪快速升降，尾座快速进退，气动托架快速升降。
[0051]其中焊枪升降机构组成部分及各组成部分连接、组装方式:
1、组成部分:气缸、导轨、滑块、连接板1、连接板2、定位盘组成；
2、连接及组装:①、将连接板1、导轨、气缸组成一体、将连接板2与滑块组成一体；
③、定位盘将步骤①和②组件通过六角头螺钉将气缸连接定位。
[0052]动作原理:PLC电器控制系统给予电磁阀通电、断电，联通气路控制系统，使气缸活塞推动活塞杆快速进退，实现焊枪快速升降。
[0053]其中弧焊机组各组成部分连接、组装方式: 1、将三位调节结构及焊枪气动升降机构通过螺钉连接组成一体；
2、横梁与三维调节结构通过夹持结构连接；
3、焊枪与横梁之间通过夹持结构连接；
4、三位调节结构与立柱通过夹持结构连接；
5、焊机及送丝设备:焊机地线安装于回转机头内部接线柱上，焊丝置于焊枪内部；
6、焊枪及其依托的升降、调节结构通过立柱置于床身滑轨上。
[0054]本发明的球接栏杆环缝自动焊接设备，主要解决长度在500~1200mm之间的球接栏杆上，球接栏杆立柱周向任意角度的多道环形焊接的焊接问题，甚至能适用于环形焊缝≥0.5mm的钢球与立柱管的焊接。主要广泛用于污水处理，自来水，园林，市政道路，矿山，石化，机械，造船，公路，铁路，桥梁，机场，码头，等工业及民用建筑，并可装夹并焊接各种结构形式的工件，适用范围极广。
[0055]本发明的球接栏杆环缝自动焊接设备的安装方法，包括:
立柱管托架部分:将立柱管置于托架上，再将手柄使铰链机构以铰接点摆动90度，让定位球接触立柱管的顶部，使得完成三点定位夹持住立柱管29 ;立柱管托架允许Y向、Z向微调0.5~3mm，具体微调方式:Y向:六方扳手顺时针或逆时针旋转Y向微调螺母，其中顺时针拧时表示升高(+Y)，逆时针拧时表示降低(-Y) ;Ζ向:松开Z向调节压板与调节滑板间4颗内六角圆柱头螺钉，然后对立柱管托架施加外力使之沿Z向移动，达到指定位置后，拧紧内六角圆柱头螺钉；
钢球气动托架部分:通过PLC控制系统及气路控制系统，实现气动导轴/活塞杆上升，使钢球定位工装移动至指定位置，将钢球置于钢球定位工装上，气动尾座施加轴向夹紧力，使钢球与立柱管组成一体，自动焊机按设定点数和点焊位置进行焊接焊后，再通过PLC控制系统及气路控制系统，实现气动导轴/活塞杆下降，钢球定位工装脱离钢球；其中钢球气动托架允许X向、Y向、Z向微调0.5~3mm，具体微调方式:X向:手动旋转X向微调旋钮，顺时针表示进(+X)，逆时针表示退(-X) ；Y向:使用内六角扳手顺时针或逆时针旋转Y向微调机构，顺时针表示升高(+Y)，逆时针表示降低(-Y) ；z向:松开Z向调节压板与调节滑板间4颗内六角圆柱头螺钉，然后对立柱管托架施加外力使之左右微动，达到指定位置时，拧紧内六角圆柱头螺钉。
[0056]本发明并不局限于前述的【具体实施方式】。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
【权利要求】
1.球接栏杆环缝自动焊接设备，包括床身(I)，其特征在于:所述床身(I)上的两端分别设有旋转机头与气动尾座，所述旋转机头夹持球接栏杆端部的钢球，所述气动尾座支撑并定位立柱(7)及球接栏杆端部的脚掌；所述床身(I)上表面位于旋转机头与气动尾座之间的区域设有立柱管托架和钢球气动托架，所述立柱管托架对应托起立柱管，所述钢球气动托架对应定位钢球；所述床身(I)上设有立柱(7)，所述立柱(7)上通过夹持机构连接有对焊枪进行X、Y、Z方向及角度的定位调整机构，所述定位调整机构上夹持有对准环形焊接缝的焊枪，所述焊枪通过气管(8)连接于焊机上；其中所述气动尾座、钢球气动托架、气动升降机构连接并受控于气路控制系统上，所述旋转机头与气路控制系统的电器件以及焊机连接并受控于PLC控制系统上。
2.如权利要求1所述的球接栏杆环缝自动焊接设备，其特征在于:所述旋转机头包括主轴机座(2)、伺服电机(2-1)、回转机头(2-2)、卡盘座(6-5)、卡盘(6-3)和卡爪(6-2)，所述主轴机座(2)固定于床身(I)上的一端，所述主轴机座(2)上设有伺服电机(2-1)和卡盘座(6-5 )，所述卡盘座(6-5 )与回转机头(2-2 )连接，所述卡盘座(6-5 )内设有卡盘(6_3 )，所述卡盘(6-3)与伺服电机(2-1)的输出轴啮合，所述卡盘(6-3)上配合有卡爪(6-2)，所述卡爪(6-2)夹持有端头夹具，所述端头夹具上设有可伸入钢球内的钢球定位销一(22);其中所述伺服电机(2-1)连接并受控于PLC控制系统上。
3.如权利要求1所述的球接栏杆环缝自动焊接设备，其特征在于:气动尾座包括固定于床身(I)上的尾座架(4-1)，所述尾座架(4-1)上设有滑套(4-2)，所述滑套(4-2)内设有相互连接的滑轴(4-3)与气动导轴(4-5)，所述滑轴(4-3)上连接有夹持脚掌的定位盘(4-4)，所述气动导轴(4-5)连接于气缸上，所述气缸的进出气口处设有电磁阀(4-7)，所述电磁阀(4-7)连接于PLC控制系统上。
4.如权利要求1至 3之一所述的球接栏杆环缝自动焊接设备，其特征在于:所述床身的上表面设有通槽，所述通槽内设有Z向调节滑板(1-5)，所述Z向调节滑板(1-5)上盖有Z向调节压板(1-20)，所述Z向调节压板(1-20)通过调节螺栓连接于Z向调节滑板(1-5)上，所述立柱管托架包括设于连接于Z向调节压板(1-20)上的槽钢架(1-18)，所述槽钢架(1-18)上部两端分别设有导向轴轴套组件(1-7)，所述导向轴轴套组件(1-7)内配合有Y向外侧导轴(1-6)，所述两个Y向外侧导轴(1-6)连接于支撑板二(1-14)上，所述槽钢架(1-18)的中部连接有Y向内侧导轨(1-13)，所述Y向内侧导轨(1-13)连接于由气缸组成的Y向微调机构(1-16)上，所述Y向微调机构(1-16)通过Y向微调螺母(1-17)连接于Z向调节压板(1-20)上；所述槽钢架(1-18)的上部两端分别铰接有立柱管定位夹具组件(1-19)，所述槽钢架(1-18)上部通过U型支撑板(1-8)连接有筋板(1-9)，所述筋板(1-9)上设有可相对翻转90°的铰链机构(1-10)，所述铰链机构(1-10)上设有手柄(1-11 )，所述两个立柱管定位夹具组件(1-19)端部以及铰链机构(1-10)上分别设有焊接定位专用夹具(1-12)，使所述铰链机构(1-10)翻转时，可三点定位夹持住立柱管(29)。
5.如权利要求4所述的球接栏杆环缝自动焊接设备，其特征在于:所述钢球气动托架包括设于Z向调节压板(1-20)上的燕尾型滑动导轨(1-29)，所述燕尾型滑动导轨(1-29)上配合有导轨托架(1-30)，所述导轨托架(1-30)上通过X向微调旋钮(1-28)配合有X向微调滑板(1-21 )，所述X向微调滑板(1-21)安装有“L”形支撑板三(1-27)，所述支撑板三(1-27)的侧壁上设有Y向微调机构(1-24)，所述Y向微调机构(1-24)上设有气缸，所述气缸内配合有气动导轴(1-22)，所述气动导轴(1-22)的端部设有可伸入钢球内的钢球定位销(21)，所述气缸连接于气路控制系统上，所述述钢球气动托架允许X向、Y向、Z向上微调.0.5 ~3mm η
6.如权利要求5所述的球接栏杆环缝自动焊接设备，其特征在于:所述立柱(7)通过移动机构连接于床身(I)上，其中所述移动机构包括设于床身上表面的滑轨和配合滑轨上的滑轮，所述滑轮安设于立柱(7)的底部上，所述定位调整机构通过夹持机构一连接于立柱(7)上，所述定位调整机构包括万向旋转机构，所述万向旋转机构上配置有气动升降机构，所述气动升降机构内设有气缸，所述气缸连接于气路控制系统上，所述气缸的导轴上连接有三维调节机构，所述三维调节机构上连接有夹持机构二，所述三维调节机构中设有调节夹持机构二的X向微调机构(16)、Y向微调机构(17)和Z向微调机构(18)，所述夹持机构二上连接有横梁(14)，所述横梁(14)的两端或任意一端上通过夹持机构三夹持有对准环形焊接缝的焊枪(19)，所述焊枪(19)连接于焊机上。
7.—种权利要求6所述的球接栏杆环缝自动焊接设备的安装方法，其特征在于: 立柱管托架部分:将立柱管置于托架上，再将手柄使铰链机构以铰接点摆动90度，让定位球接触立柱管的顶部，使得完成三点定位夹持住立柱管(29);立柱管托架允许Y向、Z向微调0.5~3mm，具体微调方式:Y向:六方扳手顺时针或逆时针旋转Y向微调螺母，其中顺时针拧时表示升高(+Y)，逆时针拧时表示降低(-Y) ;Ζ向:松开Z向调节压板与调节滑板间4颗内六角圆柱头螺钉，然后对立柱管托架施加外力使之沿Z向移动，达到指定位置后，拧紧内六角圆柱头螺钉； 钢球气动托架部分:通过PLC控制系统及气路控制系统，实现气动导轴/活塞杆上升，使钢球定位工装移动至指定位置，将钢球置于钢球定位工装上，气动尾座施加轴向夹紧力，使钢球与立柱管组成一体，自动焊机按设定点数和点焊位置进行焊接后，再通过PLC控制系统及气路控制系统，实现气动导轴/活塞杆下降，钢球定位工装脱离钢球；其中钢球气动托架允许X向、Y向、Z向微调0.5~3mm，具体微调方式:X向:手动旋转X向微调旋钮，顺时针表示进(+X)，逆时针表示退(-X) ；Y向:使用内六角扳手顺时针或逆时针旋转Y向微调机构，顺时针表示升高(+Y)，逆时针表示降低(-Υ);ζ向:松开Z向调节压板与调节滑板间4颗内六角圆柱头螺钉，然后对立柱管托架施加外力使之左右微动，达到指定位置时，拧紧内六角圆柱头螺钉。
【文档编号】B23K37/00GK103894773SQ201410106054
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月21日 优先权日:2014年3月21日
【发明者】罗武军, 王淑培, 胡平 申请人:自贡东方彩钢结构有限公司