一种全自动管板焊机的制作方法

本发明涉及管板焊接技术领域，具体涉及一种全自动管板焊机。

背景技术：

市场上现有管板自动焊接设备，实际为半自动化，需要每个焊孔由人工操作半自动化焊机来实现焊接定位后方可围绕需焊接位旋转一圈来完成焊接。在锅炉及换热器行业里，一个焊接面板上少则几个焊接孔，多则成千上万，现有技术每个焊接孔都需要工人来操作，其具体的操作是，通过焊接技术人员手动来调整焊枪的上下左右位置，然后再手动控制焊枪前后运动，将焊枪头对准接触到焊接面板上对应的焊接孔，这样焊接方式存在如下诸多弊端：

1、对于焊接技术人员的操作要求非常高，而且技术再高的操作人员，也无法保证对于每个焊接孔的对准定位精度，一个焊接孔经常需要多次对准才能完成焊接，这样在此过程过程中，没有实现准确对准的时候，焊枪头会接触到焊接面板表面，在焊接面板表面留下痕迹，影响焊接面板的外形质量；

2、人工操作对准定位焊接，因为焊接孔的数量非常多，整个焊接过程需要耗费大量的时间，不但效率低下，而且劳动强度非常大；

3、人工操作对准定位焊接，焊枪头在每个焊接孔的伸入长度无法得到统一控制，导致于最后不同的焊接孔的外形存在差异，不但焊接质量不高，而且焊接孔的整体一致性较差。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种能够提高焊接精度、提升焊接质量、提高焊接效率的全自动管板焊机。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种全自动管板焊机，包括焊枪体，还包括分别用于自动化控制焊枪体前后移动、左右移动和上下移动的前后驱动机构、左右驱动机构和上下驱动机构，所述前后驱动机构、左右驱动机构和上下驱动机构均连接着控制器，所述控制器通过对于前后驱动机构、左右驱动机构和上下驱动机构执行动作的自动化控制，实现焊枪体的自动化焊接。

本发明通过在控制器上设定对应的工艺参数，使得在控制器的作用下，前后驱动机构、左右驱动机构和上下驱动机构能够根据设定的参数值分别对焊枪体进行前后移动、左右移动和上下移动，使得焊枪体的焊枪头能够自动化的依次对准焊接每一个焊接孔，实现自动化焊接。

进一步地，所述前后驱动机构包括枪头前后运动伺服电机、枪头前后运动导轨和枪头前后运动丝杆，所述左右驱动机构包括枪头左右运动伺服电机、枪头左右运动上导轨、枪头左右运动下导轨和枪头左右运动同步丝杆，所述上下驱动机构包括枪头上下运动伺服电机、枪头上下运动导轨和枪头上下运动丝杆，所述焊枪体配合在枪头前后运动导轨，所述枪头前后运动伺服电机通过枪头前后运动丝杆控制焊枪体前后移动，所述枪头前后运动导轨配合在枪头上下运动导轨上，所述枪头上下运动伺服电机通过枪头上下运动丝杆控制枪头前后运动导轨在枪头上下运动导轨上的上下移动，所述枪头上下运动导轨的上下两端分别配合在枪头左右运动上导轨和枪头左右运动下导轨上，所述枪头左右运动伺服电机通过枪头左右运动同步丝杆控制枪头上下运动导轨在枪头左右运动上导轨和枪头左右运动下导轨上的左右移动。

进一步地，所述枪头左右运动同步丝杆分为上左右运动同步丝杆和下左右运动同步丝杆，所述上左右运动同步丝杆和下左右运动同步丝杆分别连接着枪头上下运动导轨的上下两端，所述上左右运动同步丝杆和下左右运动同步丝杆之间设置有上下丝杆同步皮带，上下丝杆同步皮带的设置能够使得上左右运动同步丝杆和下左右运动同步丝杆保持同步运动，使得枪头上下运动导轨能够保持垂直，确保对于焊枪体的调节精度。

进一步地，所述枪头上下运动导轨的底端固定在移动支撑板上，所述移动支撑板配合在枪头左右运动下导轨上，所述枪头上下运动伺服电机位于移动支撑板上，解决了对于枪头上下运动伺服电机的固定问题。

进一步地，所述枪头左右运动上导轨和枪头左右运动下导轨分别设置在框架的顶部和底部，所述框架的底部设置有底部腔，所述枪头左右运动伺服电机和下左右运动同步丝杆位于底部腔内，使得枪头左右运动伺服电机和下左右运动同步丝杆不会暴露在外面，起到防护作用。

进一步地，所述框架的一侧部设置有侧部腔，所述上下丝杆同步皮带位于侧部腔内，使得上下丝杆同步皮带不会暴露在外面，起到防护作用。

有益效果：本发明与现有技术相比，实现了对于焊接面板上焊接孔的自动化焊接，具备如下优点：

1、焊接的动作得到了数字化控制，焊接精度得到了大幅提高，且每个焊接孔的焊接形状实现了一致化，焊接的质量得到大幅提升；

2、实现了对于每个焊接孔的一次性定位焊接，不但节约了焊接耗时，大幅提高了焊接效率，而且防止了出现错位焊接的情况，保证了焊接质量以及焊接面板的外形质量；

3、整个过程实现自动化焊接，无需专人来辅助焊枪体进行定位焊接，大幅减少了人力投入和降低了劳动强度。

附图说明

图1为本发明的侧面结构剖视图；

图2为本发明的背面结构剖视图；

图3为本发明的顶面结构剖视图；

图4为送丝机构的结构示意图；

图5为焊接头的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1～图3所示，本发明提供一种全自动管板焊机，包括焊枪体1、框架10、前后驱动机构、左右驱动机构和上下驱动机构，焊枪体1包括焊接头11和送丝机构12。

前后驱动机构包括枪头前后运动伺服电机32、枪头前后运动导轨3和枪头前后运动丝杆31，焊枪体1配合在枪头前后运动导轨3上，枪头前后运动伺服电机32通过枪头前后运动丝杆31控制焊枪体1前后移动；

左右驱动机构包括枪头左右运动伺服电机7、枪头左右运动上导轨6、枪头左右运动下导轨5和枪头左右运动同步丝杆，枪头左右运动同步丝杆分为上左右运动同步丝杆82和下左右运动同步丝杆81，上左右运动同步丝杆82和下左右运动同步丝杆81分别连接着枪头上下运动导轨4的上下两端，上左右运动同步丝杆82和下左右运动同步丝杆81之间设置有上下丝杆同步皮带83；

上下驱动机构包括枪头上下运动伺服电机42、枪头上下运动导轨4和枪头上下运动丝杆41，枪头前后运动导轨3配合在枪头上下运动导轨4上，枪头上下运动伺服电机42通过枪头上下运动丝杆41控制枪头前后运动导轨3在枪头上下运动导轨4上的上下移动，枪头上下运动导轨4的上端配合在枪头左右运动上导轨6上，底端固定在移动支撑板43上，移动支撑板43配合在枪头左右运动下导轨5上，枪头上下运动伺服电机42位于移动支撑板43上；

枪头左右运动伺服电机7分别通过上左右运动同步丝杆82和下左右运动同步丝杆81控制枪头上下运动导轨4在枪头左右运动上导轨6和枪头左右运动下导轨5上的左右移动；

上述枪头左右运动上导轨6和枪头左右运动下导轨5分别设置在框架10的顶部和底部，框架10的底部设置有底部腔101，枪头左右运动伺服电机7和下左右运动同步丝杆81位于底部腔101内，框架10的一侧部设置有侧部腔102，上下丝杆同步皮带83位于侧部腔102内，使得枪头左右运动伺服电机7、下左右运动同步丝杆81和上下丝杆同步皮带83不会暴露在外面，起到防护作用。

上述枪头前后运动伺服电机32、枪头左右运动伺服电机7和枪头上下运动伺服电机42均通过线路连接着控制器9，为了能够更加清楚的表现出结构连接，图1～图3并没有显示各连接线路。

根据上述连接结构，本实施例利用上述全自动管板焊机对一个焊接面板进行焊接操作，其具体的操作流程为：

1)将焊接面板固定在焊枪体1前方指定区域，焊接面板上具备六排焊接孔；

2)根据本次焊接面板的焊接孔大小、数量、间距等情况，在控制器9上分别输入对应的焊接参数值；

3)将焊枪体1的焊接头11对准焊接面板上的初始焊接孔，工作人员在控制器9上按动启动开关；

4)枪头前后运动伺服电机32、枪头左右运动伺服电机7和枪头上下运动伺服电机42根据步骤2预先设定的焊接参数值开始运作，首先是枪头前后运动伺服电机32通过枪头前后运动丝杆31使得焊枪体1在枪头前后运动导轨3上向初始焊接孔移动，直至焊接头11完成对于初始焊接孔的焊接，初始焊接孔位于最上端那一排的最左端；

5)对于初始焊接孔的焊接完成后，枪头前后运动伺服电机32控制焊接头11复位，然后枪头左右运动伺服电机7通过左右运动同步丝杆82和下左右运动同步丝杆81驱动枪头上下运动导轨4在枪头左右运动上导轨6和枪头左右运动下导轨5上右移动设定距离，枪头前后运动伺服电机32再次控制焊枪体1向焊接面板移动，根据设定的距离参数，焊接头11能够正好完成对于最上排左端第二个的焊接孔的焊接，以此类推，直至完成对于整个最上排焊接孔的焊接；

6)完成了整个最上排焊接孔的焊接后，枪头上下运动伺服电机42开始运作，根据设定的参数值，在枪头上下运动丝杆41的作用下，使得焊枪体1连同枪头前后运动导轨3在枪头上下运动导轨4上向下移动设定距离，使得焊枪体1的焊接头11正好对准由上往下第二排最右端的焊接孔，然后再参照步骤4的流程对这个焊接孔完成焊接，然后再参照步骤5的流程从右往左依次对这一排的焊接孔完成焊接；

7)以此类推，直至枪头前后运动伺服电机32、枪头左右运动伺服电机7和枪头上下运动伺服电机42完成了所有设定参数的执行，也就完成了所有焊接孔的焊接，自动焊接完成。

本实施例的操作过程中，只需一个普通工人根据工艺要求设定参数值，然后按下启动按钮便可进行全自动化焊接，该工人在焊接过程当中，完全可以去执行其他工作，无需辅助焊机进行焊接。

如图4所示，本实施例中焊接头11上设置有固定板13，视觉传感器14通过多个螺栓固定在固定板13上，在进行焊接动作之前，可松开螺栓转动视觉传感器14至合适拍照位置后再固定，焊接动作开始后，在焊接头11对准在第一个焊接孔上进行焊接前，视觉传感器14拍下照片作为样本照片，以后的焊接头11的每次对准后焊接前都会拍下照片并且同时和样本照片进行对比，如果符合要求，则继续焊接，如果因为焊孔距公差不稳定等原因，照片不符合要求，则证明焊接头11和焊接孔没有能够精确对准，此时焊接头11不会进行焊接，视觉传感器14会将照片信息转换后传递给控制器9，控制器9将控制焊枪体1自动重新定位中心孔距，直至视觉传感器14拍下的照片符合要求，焊接头11进行焊接，这样确保了在完全无人控制的情况下，能够高质量的完成对于每个焊接孔的焊接，真正的体现出自动化焊接的可行性和稳定性。

如图5所示，本实施例中送丝机构12包括焊丝架15，焊丝架15上固定设置有焊丝传感器17，焊丝传感器17连接着控制器9，当焊枪体1在自动焊接的时候，焊丝16发生了断裂情况或者焊丝用完，焊丝传感器17会第一时间感应到并且向控制器9发出指令，控制器9收到指令后会持续发出提示音，来呼唤车间工人来更换焊丝。如呼叫失败，无人理睬，控制器9将自动暂停所有焊接动作，不断发出警报，提示工作人员前来查看，工作人员更换好焊丝16后，只需在控制器9上按动启动按钮，焊接动作便会继续开始。