一种金属软管自动焊设备的制作方法

[0001]
本实用新型涉及一种焊接设备，尤其是一种金属软管自动焊设备，属于波纹管制造技术领域。


背景技术：

[0002]
小口径金属软管、例如灶具用金属软管，要求具有柔性、抗振、耐压、耐蚀、耐疲劳等综合性能，实际是由薄壁不锈钢金属波纹管、pvc被覆层、扣压环和接头组件组成。其常用的接头组件有g1/2螺纹和插口式螺纹结构（参见图11、图15）等。制造时，金属波纹管外覆一层pvc保护层后，将波纹管端部进行半波敲波（即压平）处理，再套扣压环，然后与接头组件对接环焊。
[0003]
长期以来，灶具用等小口径金属软管一直沿用传统的简易焊接定位工装进行开放式焊接，将包塑好的波纹管端部套入扣压环，再与接头组件的焊接接管对齐，手工调节焊枪位置，旋转波纹管管体起弧焊接。这种传统焊接方法不仅无法避免焊接过程的氧化，而且焊接质量不稳定，生产效率低。
[0004]
公告号为cn101486125b、cn103934556a、cn203918190u、cn107088714a、cn108672934a等中国专利文献分别公开了一些管接件的焊接定位工装。但上述现有技术并非针对小口径金属软管接头的气体保护焊设计，因此均无法应用于妥善解决实现高效优质小口径金属软管焊接的两大瓶颈问题1）金属软管接头组件的自动连续落料、送进定位；2）在气体保护环境中金属波纹管端部与接头组件的可靠就位旋转环焊。
[0005]
为避免技术术语含义混淆，本申请的金属波纹管指裸管，不含接头、被覆层、扣压环；波纹管单元不含接头，但含被覆层、扣压环；金属软管指包括接头在内的最终产品。


技术实现要素：

[0006]
本实用新型的目的在于：提供一种妥善解决接头组件自动连续落料送进定位，以及在气体保护环境中金属波纹管端部与接头组件的可靠就位旋转环焊难题的金属软管自动焊设备，从而高效优质完成小口径金属软管的焊接工艺。
[0007]
为了达到上述目的，本实用新型金属软管自动焊设备的基本技术方案为：包括安置在工作台上的密闭腔体单元、焊枪定位单元、自动落料单元和定位回转单元；
[0008]
所述自动落料单元位于定位回转单元上方；所述密闭腔体单元位于定位回转单元一端，所述焊枪定位单元位于定位回转单元一侧；
[0009]
所述自动落料单元包含至少具有两列垂向接头组件通道的料盒，第一列接头组件通道朝下延伸出至出料口的出料通道，后列接头组件通道下端通过下倾滑道通往出料通道；所述出料口上方装有电磁水平启闭机构，所述后列接头组件通道下端的下倾滑道前侧装有电磁下滑启闭机构；
[0010]
所述定位回转单元包括支撑水平旋转驱动机构的箱体，所述旋转驱动机构的输出端与正对出料口的定心芯杆传动连接，并具有周向约束就位后接头组件的定位套；
[0011]
所述密闭腔体单元的中空密闭腔室两端分别装有固定端盖和插入端盖；且一侧具有焊接观测口、上部具有焊枪插进孔；
[0012]
所述固定端盖中穿装定心芯杆，所述定心芯杆的外圆与金属波纹管的通经相配；
[0013]
所述插入端盖的中央穿孔装有膜瓣橡胶密封垫，所述膜瓣橡胶密封垫由一组外端固定、内端弹性闭合的橡胶片构成。
[0014]
需要焊接时，自行排列在落料单元料盒第一列垂向通道中的接头组件到达出料通道下部，最下面的接头组件被电磁水平启闭机构开启释放，到达出料口；接着将被覆层套有扣压环的波纹管端部露出完整的敲波端头后，连同接头组件一起穿经定心芯杆并穿过膜瓣橡胶密封垫推入密闭腔室中的待焊位置；之后，充入保护气体，降下焊枪起弧点焊，将波纹管单元端头与接头组件焊合，旋转驱动机构开始带动旋转，完成环焊；冷却后，关闭保护气、升起焊枪，沿定心芯杆从密闭腔室拉出金属波纹管，重复上述过程，即可连续生产。当第一列接头组件通道全部进入落料通道后，控制开启第二例对应的电磁下滑启闭机构，即可由第二例继续补充落料，从而维系更长时间的连续自动化焊接。
[0015]
由此可见，采用本实用新型妥善解决了金属软管接头组件自动连续落料、送进定位、旋转环焊问题；并且一方面借助定心芯杆，将接头组件的外限位与波纹管的内定心有机结合，使两者得以准确定位，另一方面借助密闭腔体单元的膜瓣橡胶密封垫实现了两者方便进入气体保护环境就位以及焊后的取出；结果可以高效完成金属软管批量化快速焊接，彻底避免手工定位精度差、焊接端部不平整等弊端，保证了焊接品质的一致性。
[0016]
本实用新型进一步的完善还有：
[0017]
所述膜瓣橡胶密封垫由一组长边作为外端固定在插入端盖的中央穿孔周圈、短边作为内端弹性闭合的梯形橡胶片构成，各梯形橡胶片的相邻腰相互对合，各梯形橡胶片的短边围成闭合直径与定位芯杆相配的定位滑块穿插孔。
[0018]
所述焊枪定位单元位于自动落料单元的下倾滑道下方，包括支撑横向调节机构的固定底座，所述横向调节机构上装有纵向调节机构，所述纵向调节机构上铰支有水平轴的旋转调节机构，所述旋转调节机构装有上下调节机构，所述上下调节机构装有直线驱动机构，所述直线驱动机构的伸出端装有夹持焊枪的焊枪夹块。
[0019]
所述定心芯杆上紧配具有端面齿的定位套，所述接头组件对应定位套的一端具有与端面齿相配的啮合凸台。
[0020]
所述水平旋转驱动机构由伺服电机和减速机组成，所述减速机输出端的内锥法兰具有内锥孔，固定定心芯杆的锥形套筒通过其外锥柄紧插在内锥孔中，形成正对出料口的定心芯杆的传动连接。
[0021]
所述料盒上部为接头组件自动排齐的码放空间，所述码放空间至倾斜的下滑通道具有多列导向轨隔开的垂向接头组件通道。
[0022]
所述密闭腔体单元的上部借助强力磁块固定焊枪密封垫，所述焊枪密封垫的中部具有焊枪插进孔。
[0023]
所述中空密闭腔室前侧具有插装弧光过滤目镜的焊接观测口。
[0024]
所述外锥柄与内锥孔之间装有骑缝螺钉。
[0025]
所述工作台呈双工位对称结构布置。
附图说明
[0026]
图1为本实用新型实施例一的立体结构示意图。
[0027]
图2为图1实施例中的局部放大立体结构示意图（拆去密闭腔体单元）。
[0028]
图3为图1实施例中的自动落料单元立体结构示意图。
[0029]
图4为图1实施例中的保护焊部分立体结构示意图。
[0030]
图5为图1实施例中焊枪插入密闭腔体单元立体结构示意图（省略支架。）。
[0031]
图6为图1实施例中的密闭腔体单元立体结构示意图。
[0032]
图7为图1实施例中的定位回转单元立体结构示意图。
[0033]
图8为图7的剖视结构示意图。
[0034]
图9为图1实施例将焊接的接头组件剖视结构示意图。
[0035]
图10为图9中的焊接接管立体结构示意图。
[0036]
图11为图1实施例焊接的螺纹连接结构金属软管结构示意图。
[0037]
图12为图1实施例中的多维调节焊枪定位单元立体结构示意图。
[0038]
图13为图1实施例的送料状态结构示意图（省略密闭腔体单元）。
[0039]
图14为图1实施例的定位焊接状态结构示意图（省略密闭腔体单元）。
[0040]
图15为本实用新型实施例二焊接的插口式螺纹金属软管结构示意图。
具体实施方式
[0041]
下面结合附图对本实用新型的作进一步解释。
[0042]
实施例一
[0043]
本实施例的金属软管自动焊设备如图1所示，包括分别安置在形成双工位对称结构工作台4上的两套密闭腔体单元3、焊枪定位单元6、自动落料单元7和定位回转单元8。各套的自动落料单元7位于定位回转单元8上方、密闭腔体单元3位于定位回转单元8一端，焊枪定位单元6位于定位回转单元8一侧。图1中的1是控制单元，5是待焊接波纹管单元，9是焊机系统。
[0044]
其中，自动落料单元7如图2和图3所示，自动落料单元7如图2所示，底部具有倾斜下滑通道的料盒705上部为可以使接头组件501自动排齐的码放空间，码放空间至倾斜的下滑通道具有多列导向轨704隔开的垂向接头组件通道，除第一列接头组件通道朝下延伸出至出料口701的出料通道外，后列垂向的接头组件通道下端通过下倾滑道通往出料通道。出料口701上方装有电磁水平启闭机构702，各后列接头组件通道下端的下倾滑道前侧分别装有相应的电磁下滑启闭机构703。因此，料盒排满接头组件后，可以长时间维持自动落料——当第一列接头组件通道中的接头组件全部进入落料通道并逐一由出料口输出后，控制开启第二例对应的电磁下滑启闭机构，即可由第二例接头组件通道通过下滑通道向落料通道继续补充提供接头组件，满足联系焊接生产的供料需求；依此类推直至最后一列接头组件通道中的接头组件全部进入落料通道；从而可以通过自动识别控制，实现分层次、防干扰依次送料，一次装料维系八小时（二班）的连续自动化焊接。
[0045]
定位回转单元8如图2所示，包括支撑水平旋转驱动机构的箱体802，旋转驱动机构由伺服电机804和减速机803组成，作为减速机803输出端的内锥法兰8014具有内锥孔，固定定心芯杆8011的锥形套筒8013通过其外锥柄紧插在内锥孔中，从而实现正对出料口的定心
芯杆8011的传动连接，具体的传动连接关系参见图7、图8。为了保证外锥柄与内锥孔的可靠结合，两者之间还装有骑缝螺钉8015。定心芯杆8011上紧配具有端面齿的定位套8012，接头组件501对应定位套8012的一端具有与端面齿相配的啮合凸台，从而构成对接头组件501就位后的周向约束，以便实现伺服电机带动接头组件501回转焊接运动。实践证明该结构借助中空的减速机可以可靠保障接头组件和金属波纹管焊接的有效动力传递。
[0046]
密闭腔体单元3如图4、图5、图6所示，作为密闭腔体单元主体的圆筒状中空密闭腔室305支撑在其两端的立式支架301上，前侧具有插装弧光过滤目镜303的焊接观测口304，上部借助强力磁块306固定焊枪密封垫307，该焊枪密封垫307的中部具有焊枪插进孔。密闭腔室305两端分别通过密封垫308装有固定端盖302和插入端盖310，其中固定端盖中穿装定心芯杆8011，而插入端盖310具有装有膜瓣橡胶密封垫309的中央穿孔，膜瓣橡胶密封垫309由一组长边作为外端固定在中央穿孔周圈、短边作为内端弹性闭合的梯形橡胶片构成，各梯形橡胶片的相邻腰相互对合，各梯形橡胶片的短边围成闭合后的孔径与定位芯杆外径相配的穿插孔。这样，各梯形橡胶片的弹性变形允许接头组件和波纹管单元穿过，而一旦穿过后，由于其弹性复位后的闭合直径与定位芯杆相配，因此可以形成理想的密闭腔室，便于保护气体充盈。此外，固定端盖302上装有通入保护气体的通气接口a1，该通气接口a1由保护气体系统按需提供氩气或氮气之类的惰性气体进入密闭腔体单元3在焊接过程起保护作用。焊接时，焊枪902穿过焊枪口进入密闭腔体，接近焊接芯杆8011，在其旋转过程中完成金属软管5的接头组件501与波纹管的焊接。
[0047]
本实施例的接头组件501如图9、图10所示，与现有技术相同，由套在焊接接管5011上的g1/2螺母5012组成，其中焊接接管5011对应定位套8012的一端具有与端面齿相配的啮合凸台501’。当接头组件501与金属波纹管503、扣压环502、pvc被覆层504构成的波纹管组件端头焊接后的金属软管如图11所示。
[0048]
本实施例的焊枪定位单元6位于自动落料单元的下倾滑道下方，合理利用了空间。该单元如图12所示，包括支撑横向调节机构602的固定底座601，横向调节机构602上装有纵向调节机构603，横向调节机构602和纵向调节机构603分别由相应的丝杆螺母移动副构成。纵向调节机构603上铰支有水平轴的旋转调节机构605，该旋转调节机构605装有上下调节机构604，上下调节机构604通过丝杆螺母移动副装有作为直线驱动机构的三轴气缸（亚德客公司tcm10
×
20型）606，直线驱动机构的伸出端装有夹持焊枪902的焊枪夹块607。因此，通过多维度的调节，不仅可以十分方便地调节焊枪前后左右的位置，而且可以精确调节焊枪的进枪方向以及与焊接处的间距，为实现高质量的全自动焊接奠定了基础。
[0049]
本实施例的灶具用金属波纹管接头自动焊接传输装置基本工作过程为：将接头组件放入自动落料单元料盒中，金属波纹管包塑后一端套上扣压环至被覆层尾端，使得扣压环尾端与被覆层尾端相贴合并且露出2-3个完整的波便于焊接。接着将波纹管、被覆层、扣压环组成的波纹管单元一端对齐自动落料出料口，向定位芯杆端部推送至密闭腔体内焊管定位套齿形被焊接接管的啮合凸台嵌入（参见图13、图14）。通入保护气体进行焊接预保护，启动自动焊接开关，焊枪随多维调节定位单元自动下落至焊接位置点焊，定位回转单元的定位芯杆随伺服电机转动带动接头组件和波纹管单元完成360
°
环形焊接。焊枪随多维调节定位单元自动复位，抽出焊接一端的波纹管单元送至另一工作台按上述相同步骤进行另一端焊接。完成两端焊接后的金属软管检验合格即为灶具用金属软管成品。
[0050]
实施例二
[0051]
本实施例的灶具用金属软管接头保护焊装置基本结构与实施例相同，不同之处在于需焊接的金属软管如图15所示，为插口式螺纹连接结构金属波纹管，其包括插口式螺纹接头组件505’、波纹管503’、扣压环502’、pvc被覆层504’，插口式螺纹组件505’由插口螺纹5052’和焊接接管5051’组成，波纹管503’外覆一层pvc被覆层504’并在两端预留2-3个波，两端焊接前套入扣压环502’，波纹管端部环波与焊接接管5051’进行对接环焊。
[0052]
实践表明，上述本实施例的灶具用金属软管接头保护焊装置具有如下优点：
[0053]
1、采用双工位接头保护焊工艺进行金属波纹管焊接，将保护焊、快速装夹送料、自动定位多道工序进行融合，可以实现两种接头组件结构形式灶具用金属软管工装快速更换，有效提升了焊接质量、定位精度，相比传统的焊接工艺，保护焊装置提供了精密的自动定位技术、焊接过程气氛保护氛围和接头组件快速送料机构，解决了传统焊接焊缝质量差、氧化程度高、焊枪定位难、焊接效率低等问题。
[0054]
2、依靠通气接口机构，实现焊接过程主动充气保护、焊接快速冷却、焊后自动断气等功能，可采用氮气等廉价保护气体降低保护气成本，同时保证产品焊接外观质量。
[0055]
3、特殊设计的密闭腔体单元，具有焊接过程实时观测，焊枪入口采用柔性硅橡胶皮进行密封保护，管体入口采用膜瓣式结构解决了接头螺母大而管体小的送料及密封问题，并采用了最小化腔体设计方案，实现焊接过程最小的保护气泄漏量和最大限度的保护焊。
[0056]
4、焊枪伸缩定位单元可以实现焊接点的精密自动定位，解决了人工定位精度差、焊接效率低问题，同时设置了独特焊后停留时间控制，即焊后保护时间不足不予以抬枪处理，有效提升了焊接质量。
[0057]
5、采用密闭腔体焊接保护机构设计可以最大限度的降低氩弧焊弧光外泄对人体造成的伤害，同时密闭腔体设置有焊接观测口又可以方便地观测焊接过程，密闭腔体同时还可以有效地收集焊接过程产生的粉尘而降低操作人员粉尘吸入危害。
[0058]
除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。例如，密闭腔室固定在两端立式支架上的固定结构，也可以用将固定端盖直接固定在减速机输出壳体上或者其它固定位置的方式取代，等等。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。