具有單端柱狀凸起的工件端面環縫焊接裝置的製作方法

2023-10-10 15:46:09

專利名稱：具有單端柱狀凸起的工件端面環縫焊接裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種具有單端柱狀凸起的工件端面環縫焊接裝置，屬於焊接裝置
的技術領域。
背景技術：
中國專利公開了一種環縫焊接機(公告號CN201143610)，包括機架以及相對設 置在機架上的夾緊機構和旋轉機構；該夾緊機構與該旋轉機構配合可夾緊加工件並驅動加 工件旋轉。上述環縫焊接機適用於需要雙端支承的工件的焊接，而不能用於具有單端柱狀 凸起且只能通過單端支承的工件端面環縫的焊接。

發明內容本實用新型提供了一種用於單端支承的工件端面環縫焊接，工件裝夾方便，利於 提高焊接效率的環形接縫焊接裝置，解決了現有環縫焊接機所存在不能用於只能通過單端 支承的工件端面環縫的焊接等問題。 本實用新型的上述技術目的是通過以下技術方案解決的它包括工作檯，所述工 作臺上設有焊槍定位機構和工件定位機構；所述焊槍定位機構結構為立柱下端與工作檯 固定連接，由升降氣缸驅動的導向套上下滑動連接在立柱上，固定有焊槍的機械臂組與所 述導向套鉸接，焊槍對應於工件定位機構上方；所述工件定位機構結構為豎向設置的旋 轉夾頭旋轉支撐在工作檯上，旋轉夾頭包括外套體和設置在外套體內的彈簧夾，外套體與 驅動電機傳動連接並由驅動電機驅動轉動，外套體具有內錐面，彈簧夾呈中空結構，彈簧夾 中空結構的壁體上部形成有若干開縫，彈簧夾的外壁形成有與外套體的內錐面相配的外錐 面，彈簧夾的下端與拉拔氣缸的活塞杆連接，彈簧夾與拉拔氣缸的活塞杆之間可相對轉動。 操作時，將工件的柱狀凸起端插入到豎向設置的旋轉夾頭的彈簧夾內，拉拔氣缸將彈簧夾 下拉一段距離，彈簧夾外壁的外錐面與外套體的內錐面配合作用下，彈簧夾壁體上部的開 縫收縮從而使彈簧夾整體收攏而將工件的柱狀凸起夾緊在彈簧夾內；而後升降氣缸驅動焊 槍下降一定距離使焊槍的焊嘴臨近於工件的端面環形焊縫處，再通過機械臂組調節焊槍的 前後左右位置及高度位置使焊槍的焊嘴可以對工件的端面環形焊縫進行焊接；啟動驅動電 機使外套體轉動，從而帶動彈簧夾上的工件轉動，焊槍即可對工件的端面環縫進行焊接；焊 接完畢後升降氣缸將導向套上移從而帶動焊槍離開工件端面環縫處，同時，驅動電機停止 運轉，拉拔氣缸則將彈性套上推，彈簧夾鬆開即可將焊接完畢的工件取下。而後，將需要焊 接的工件再裝入到彈簧夾內，若工件的規格與前面已完成焊接的工件規格相同，則無需再 通過機械臂組調整焊槍的位置，若不同則通過機械臂組調整好焊槍的初始位置，而後再通 過拉拔氣缸將彈簧夾下拉將工件夾緊，由驅動電機驅動工件旋轉，焊槍有升降氣缸驅動下 降對旋轉的工件端面環縫進行焊接。本實用新型的上述動作都可以通過集成電路對各氣缸 及電機進行控制，從而實現自動化焊接。同時，本實用新型的工件裝夾操作尤為方便，端面 環縫可一次性焊接完成，相對於人工焊接而言，其大大提高焊接質量和焊接效率。[0005] 作為優選，所述拉拔氣缸的活塞杆與彈簧夾同軸，所述彈簧夾的下端與拉拔氣缸 的活塞杆之間通過第一推力軸承連接並實現相對轉動。其中，將彈簧的下端與拉拔氣缸的 活塞杆之間通過第一推力軸承連接實現相對轉動可實現拉拔氣缸的活塞杆與彈簧夾同軸， 而簡化拉拔氣缸與彈簧夾之間力的傳遞機構，使本實用新型的結構整體上更為緊湊。 作為優選，所述驅動電機為步進電機，驅動電機的出軸上設置有第一帶輪，所述外 套體外固定有第二帶輪，第一帶輪與第二帶輪之間通過同步帶傳動。其中，驅動電機採用步 進電機且驅動電機與外套體之間採用同步帶傳動可便於精確控制工件的轉動角度，從而利 於提高工件端面環縫各處焊接質量的一致性。 作為優選，所述立柱上設有高度方向的導向槽，所述升降氣缸安裝在立柱的上端， 升降氣缸的活塞杆自上而下伸入導向槽內，升降氣缸的活塞杆與導向套同軸，所述導向套 通過螺釘與位於導向槽內的升降氣缸的活塞杆固定。其中，將升降氣缸的活塞杆伸入到立 柱的導向槽內可實現升降氣缸的活塞杆與導向套的同軸設置，從而一方面使本實用新型的 整體結構更為緊湊，另一方面可使升降氣缸能對導向套均勻施加升降作用力；而安裝焊槍 的機械臂組通過導向套在立柱上升降則可防止焊槍的位置偏移，保證焊槍的焊嘴始終對準 工件的端面環縫，保證焊接質量。 作為優選，所述機械臂組包括第一機械臂和第二機械臂，所述第一機械臂的一端 與導向套鉸接，第一機械臂的另一端與第二機械臂的一端鉸接，所述焊槍安裝在第二機械 臂上。其中，機械臂組通過第一機械臂和第二機械臂的組合可實現焊槍與工件之間的高度 相對位置及水平距離相對位置的精確調節，從而使焊槍的焊嘴能準確地對準工件端面的環 縫進行焊接。 作為優選，所述驅動電機及拉拔氣缸分別通過電機固定座及氣缸固定座安裝固定 在工作檯的下方，所述驅動電機的出軸軸線與外套體軸線平行。其中，將驅動電機及拉拔氣 缸均安裝固定到工作檯的下方一方面可使工作檯上方的布置更為簡潔，另一方面也提高了 操作者的安全性，減少安全隱患。 作為優選，所述工作檯對應於旋轉夾頭的部位設有呈倒置杯狀結構的軸承座，軸
承座與工作檯固定，軸承座的上底部形成有供外套體上端穿過的通孔，外套體上端外部形
成外翻的環形凸體，軸承座內自上而下設置有深溝球軸承和第二推力球軸承，深溝球軸承
的外圈與軸承座內壁緊配，所述外套體上端外部的環形凸體下表面支撐在深溝球軸承內圈
的上端面上，深溝球軸承內圈的下端面支撐在第二推力球軸承的軸圈上，第二推力球軸承
的座圈支撐在工作檯的上表面，外套體自上而下穿過深溝球軸承和第二推力球軸承。其中，
採用深溝球軸承和第二推力球軸承的組合，既解決了外套體與軸承座之間的相對轉動問
題，又解決了外套體與工作檯之間的相對轉動問題，使外套體的轉動更為零活，即使工件在
旋轉夾頭上夾持後的轉動更為靈活和順暢，從而保證了工件端面環縫的焊接質量。 作為優選，所述工作檯對應於旋轉夾頭的部位設有呈倒置杯狀結構的軸承座，軸
承座與工作檯固定，軸承座的上底部形成有供外套體上端穿過的通孔，外套體上端外部形
成外翻的環形凸體，軸承座內自上而下設置有深溝球軸承和第二推力球軸承，深溝球軸承
的外圈與軸承座內壁緊配，所述外套體上端外部的環形凸體下表面支撐在深溝球軸承內圈
的上端面上，深溝球軸承內圈的下端面支撐在第二推力球軸承的軸圈上，第二推力球軸承
的座圈支撐在工作檯的上表面，外套體自上而下穿過深溝球軸承和第二推力球軸承；所述外套體下端穿過工作檯延伸至工作檯下方，所述驅動電機為步進電機且通過電機固定座固
定在工作檯下方，驅動電機的出軸上設置有第一帶輪，所述外套體的下端固定有第二帶輪，
第一帶輪與第二帶輪之間通過同步帶傳動；所述彈簧夾的下端凸出於外套體的下端，彈簧
夾的下端與聯接柱固定，聯接柱的下端與第一推力軸承的軸圈固定，第一推力軸承的座圈
則與下軸承室固定，拉拔氣缸通過氣缸固定座固定在下軸承室下方，氣缸固定座與工作檯
下表面固定，下軸承室與拉拔氣缸的活塞杆固定。其中，採用深溝球軸承和第二推力球軸承
的組合，既解決了外套體與軸承座之間的相對轉動問題，又解決了外套體與工作檯之間的
相對轉動問題，使外套體的轉動更為零活，即使工件在旋轉夾頭上夾持後的轉動更為靈活
和順暢，從而保證了工件端面環縫的焊接質量。將驅動電機及拉拔氣缸均安裝固定到工作
臺的下方一方面可使工作檯上方的布置更為簡潔，另一方面也提高了操作者的安全性，減
少安全隱患。驅動電機採用步進電機且驅動電機與外套體之間採用同步帶傳動可便於精確
控制工件的轉動角度，從而利於提高工件端面環縫各處焊接質量的一致性。 因此，本實用新型具有用於單端支承的工件端面環縫焊接，工件裝夾方便，利於提
高焊接效率，結構緊湊，能提高焊接質量的一致性，操作安全性較高等特點。

圖1是本實用新型的一種結構示意圖； 圖2是本實用新型導向套與立柱及升降氣缸活塞杆連接的剖視圖。
具體實施方式
下面通過具體實施例，並結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說 明。 實施例如圖1和圖2所示，工作檯1上設有焊槍定位機構2和工件定位機構3 ; 焊槍定位機構2的結構為立柱4的下端與工作檯1固定連接，由升降氣缸5驅動的導向套 6上下滑動連接在立柱4上，立柱4上設有高度方向的導向槽7，升降氣缸5安裝在立柱4 的上端，升降氣缸5的活塞杆8自上而下伸入導向槽7內，升降氣缸5的活塞杆8與導向套 6同軸，導向套6通過螺釘9與位於導向槽7內的升降氣缸5的活塞杆8固定，立柱4對應 於導向槽7下端的部位設有用以限制導向套下移行程的限位座10 ;機械臂組的第一機械臂 11的一端與導向套6鉸接，第一機械臂11的另一端與第二機械臂12的一端鉸接，焊槍13 對應於工件定位機構3的上方並安裝在第二機械臂12上。 如圖1所示，工件定位機構3的結構為豎向設置的旋轉夾頭旋轉支撐在工作檯1 上，旋轉夾頭包括外套體14和設置在外套體14內的彈簧夾15，外套體14具有內錐面16， 彈簧夾15呈中空結構，彈簧夾中空結構的壁體上部形成有多道開縫(圖中未示出)，彈簧 夾15的外壁形成有與外套體14的內錐面相配的外錐面，工作檯對應於旋轉夾頭的部位設 有呈倒置杯狀結構的軸承座17，軸承座17與工作檯1固定，軸承座17的上底部形成有供 外套體14上端穿過的通孔18，外套體上端外部形成外翻的環形凸體19，軸承座17內自上 而下設置有深溝球軸承20和第二推力球軸承21，深溝球軸承20的外圈與軸承座17的內 壁緊配，外套體14上端外部的環形凸體19下表面支撐在深溝球軸承20的內圈上端面上， 深溝球軸承20的內圈的下端面支撐在第二推力球軸承21的軸圈上，第二推力球軸承21的座圈支撐在工作檯1的上表面，外套體14自上而下穿過深溝球軸承20和第二推力球軸承 21 ;外套體14的下端穿過工作檯1後延伸至工作檯1的下方，驅動電機22為步進電機且通 過電機固定座23固定在工作檯l下方，電機固定座23與工作檯1的下表面固定，驅動電機 的出軸軸線與外套體軸線平行，驅動電機22的出軸上設置有第一帶輪24，外套體14的下端 固定有第二帶輪25，第一帶輪24與第二帶輪25之間通過同步帶26傳動；彈簧夾15的下 端凸出於外套體14的下端，彈簧夾15的下端與聯接柱27固定，聯接柱27的下端與第一推 力軸承28的軸圈固定，第一推力軸承28的座圈則與下軸承室29固定，拉拔氣缸30通過氣 缸固定座31固定在下軸承室29的下方，拉拔氣缸30的活塞杆32與彈簧夾15同軸，氣缸 固定座31與工作檯1的下表面固定，下軸承室29與拉拔氣缸30的活塞杆32固定，彈簧夾 15與拉拔氣缸30的活塞杆32之間通過第一推力軸承28實現可相對轉動。 操作時，如圖1所示，將工件33的柱狀凸起端插入到豎向設置的旋轉夾頭的彈簧 夾15內，拉拔氣缸將彈簧夾下拉一段距離，彈簧夾外壁的外錐面與外套體的內錐面配合作 用下，彈簧夾壁體上部的開縫收縮從而使彈簧夾整體收攏而將工件的柱狀凸起夾緊在彈簧 夾內；而後升降氣缸驅動焊槍下降一定距離使焊槍的焊嘴臨近於工件的端面環形焊縫處， 再通過機械臂組調節焊槍的前後左右位置及高度位置使焊槍的焊嘴可以對工件的端面環 形焊縫進行焊接；啟動驅動電機使外套體轉動，從而帶動彈簧夾上的工件轉動，焊槍即可對 工件的端面環縫進行焊接；焊接完畢後升降氣缸將導向套上移從而帶動焊槍離開工件端面 環縫處，同時，驅動電機停止運轉，拉拔氣缸則將彈性套上推，彈簧夾鬆開即可將焊接完畢 的工件取下。而後，將需要焊接的工件再裝入到彈簧夾內，若工件的規格與前面已完成焊接 的工件規格相同，則無需再通過機械臂組調整焊槍的位置，若不同則通過機械臂組調整好 焊槍的初始位置，而後再通過拉拔氣缸將彈簧夾下拉將工件夾緊，由驅動電機驅動工件旋 轉，焊槍有升降氣缸驅動下降對旋轉的工件端面環縫進行焊接。本實用新型的上述動作都 可以通過集成電路對各氣缸及電機進行控制，從而實現自動化焊接。
權利要求一種具有單端柱狀凸起的工件端面環縫焊接裝置，包括工作檯，其特徵在於所述工作檯上設有焊槍定位機構和工件定位機構；所述焊槍定位機構結構為立柱下端與工作檯固定連接，由升降氣缸驅動的導向套上下滑動連接在立柱上，固定有焊槍的機械臂組與所述導向套鉸接，焊槍對應於工件定位機構上方；所述工件定位機構結構為豎向設置的旋轉夾頭旋轉支撐在工作檯上，旋轉夾頭包括外套體和設置在外套體內的彈簧夾，外套體與驅動電機傳動連接並由驅動電機驅動轉動，外套體具有內錐面，彈簧夾呈中空結構，彈簧夾中空結構的壁體上部形成有若干開縫，彈簧夾的外壁形成有與外套體的內錐面相配的外錐面，彈簧夾的下端與拉拔氣缸的活塞杆連接，彈簧夾與拉拔氣缸的活塞杆之間可相對轉動。
2. 根據權利要求1所述的具有單端柱狀凸起的工件端面環縫焊接裝置，其特徵在於所 述拉拔氣缸的活塞杆與彈簧夾同軸，所述彈簧夾的下端與拉拔氣缸的活塞杆之間通過第一 推力軸承連接並實現相對轉動。
3. 根據權利要求1或2所述的具有單端柱狀凸起的工件端面環縫焊接裝置，其特徵在 於所述驅動電機為步進電機，驅動電機的出軸上設置有第一帶輪，所述外套體外固定有第 二帶輪，第一帶輪與第二帶輪之間通過同步帶傳動。
4. 根據權利要求1或2所述的具有單端柱狀凸起的工件端面環縫焊接裝置，其特徵在 於所述立柱上設有高度方向的導向槽，所述升降氣缸安裝在立柱的上端，升降氣缸的活塞 杆自上而下伸入導向槽內，升降氣缸的活塞杆與導向套同軸，所述導向套通過螺釘與位於 導向槽內的升降氣缸的活塞杆固定。
5. 根據權利要求1或2所述的具有單端柱狀凸起的工件端面環縫焊接裝置，其特徵在 於所述機械臂組包括第一機械臂和第二機械臂，所述第一機械臂的一端與導向套鉸接，第 一機械臂的另一端與第二機械臂的一端鉸接，所述焊槍安裝在第二機械臂上。
6. 根據權利要求1或2所述的具有單端柱狀凸起的工件端面環縫焊接裝置，其特徵在 於所述驅動電機及拉拔氣缸分別通過電機固定座及氣缸固定座安裝固定在工作檯的下方， 所述驅動電機的出軸軸線與外套體軸線平行。
7. 根據權利要求1或2所述的具有單端柱狀凸起的工件端面環縫焊接裝置，其特徵 在於所述工作檯對應於旋轉夾頭的部位設有呈倒置杯狀結構的軸承座，軸承座與工作檯固 定，軸承座的上底部形成有供外套體上端穿過的通孔，外套體上端外部形成外翻的環形凸 體，軸承座內自上而下設置有深溝球軸承和第二推力球軸承，深溝球軸承的外圈與軸承座 內壁緊配，所述外套體上端外部的環形凸體下表面支撐在深溝球軸承內圈的上端面上，深 溝球軸承內圈的下端面支撐在第二推力球軸承的軸圈上，第二推力球軸承的座圈支撐在工 作臺的上表面，外套體自上而下穿過深溝球軸承和第二推力球軸承。
8. 根據權利要求1所述的具有單端柱狀凸起的工件端面環縫焊接裝置，其特徵在於所 述工作檯對應於旋轉夾頭的部位設有呈倒置杯狀結構的軸承座，軸承座與工作檯固定，軸 承座的上底部形成有供外套體上端穿過的通孔，外套體上端外部形成外翻的環形凸體，軸 承座內自上而下設置有深溝球軸承和第二推力球軸承，深溝球軸承的外圈與軸承座內壁緊 配，所述外套體上端外部的環形凸體下表面支撐在深溝球軸承內圈的上端面上，深溝球軸 承內圈的下端面支撐在第二推力球軸承的軸圈上，第二推力球軸承的座圈支撐在工作檯的 上表面，外套體自上而下穿過深溝球軸承和第二推力球軸承；所述外套體下端穿過工作檯延伸至工作檯下方，所述驅動電機為步進電機且通過電機固定座固定在工作檯下方，驅動 電機的出軸上設置有第一帶輪，所述外套體的下端固定有第二帶輪，第一帶輪與第二帶輪 之間通過同步帶傳動；所述彈簧夾的下端凸出於外套體的下端，彈簧夾的下端與聯接柱固 定，聯接柱的下端與第一推力軸承的軸圈固定，第一推力軸承的座圈則與下軸承室固定，拉 拔氣缸通過氣缸固定座固定在下軸承室下方，氣缸固定座與工作檯下表面固定，下軸承室 與拉拔氣缸的活塞杆固定。
專利摘要本實用新型涉及一種具有單端柱狀凸起的工件端面環縫焊接裝置，屬於焊接裝置的技術領域。工作檯上設有焊槍定位機構和工件定位機構；所述焊槍定位機構結構為立柱下端與工作檯固定連接，由升降氣缸驅動的導向套上下滑動連接在立柱上，固定有焊槍的機械臂組與所述導向套鉸接，焊槍對應於工件定位機構上方；所述工件定位機構結構為豎向設置的旋轉夾頭旋轉支撐在工作檯上，旋轉夾頭包括外套體和設置在外套體內的彈簧夾，外套體與驅動電機傳動連接並由驅動電機驅動轉動，外套體具有內錐面，彈簧夾呈中空結構，彈簧夾中空結構的壁體上部形成有若干開縫，彈簧夾的外壁形成有與外套體的內錐面相配的外錐面，彈簧夾的下端與拉拔氣缸的活塞杆連接，彈簧夾與拉拔氣缸的活塞杆之間可相對轉動。
文檔編號B23K37/047GK201543994SQ20092026718
公開日2010年8月11日 申請日期2009年11月19日 優先權日2009年11月19日
發明者朱炎釗 申請人:許曉華