一种方管自动对接与焊接装置的制作方法

本发明涉及管材焊接加工，具体为一种方管自动对接与焊接装置。

背景技术：

1、方管构件广泛应用于钢结构支架、工程机械框架、幕墙骨架等领域，生产过程中经常需要将两段方管进行对接焊接，部分工况还需要将方管按照设定斜向夹角完成对接焊。

2、在申请公布号为cn116586859a的专利文献中，公开了一种支腿内方管自动焊接专机及焊接方法，该设备设置有夹持机构与焊接执行机构，能够对方管工件实现装夹定位，完成方管的自动焊接作业，优点是可以实现方管自动化装夹、自动焊接，替代人工焊接，提升焊接作业效率。

3、授权公告号为cn221967196u的专利公开了一种可调式方管组装焊接固定装置，该装置依靠活动角铁配合锁紧组件调整两根方管的对接夹角，实现多角度组装定位，优点是可实现方管不同交叉角度的定位装夹。

4、在包括上述专利的现有技术中，仍然存在如下缺陷：第一，针对大长度方管工件，输送上料过程难度大，管件容易发生端头翘曲，既会向上翘起也会出现端头向下垂偏，对接时接缝错边量大，装夹定位精度差；第二，夹持机构大多仅设置单向夹紧，无法实现侧边与顶部同步夹持，长管件输送时易发生偏移；第三，焊接时焊头缺少柔性补偿结构，受方管自身尺寸公差影响，焊枪到焊缝的距离容易发生波动，焊接质量不稳定；第四，工件进给位移依靠人工标尺观测，定位慢，对接接缝难以精准停靠至焊接工位。

5、因此，亟需一种可以对长尺寸方管双向防翘限位、可同步多向夹持、能够自动调节对接夹角、进给定位精准且焊头具备自适应补偿能力的方管自动对接与焊接装置。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种方管自动对接与焊接装置，其特征在于：包括工作台、液压夹具台、自适应激光焊台、液压系统、角度调节机构以及控制屏；所述工作台上设有圆轨，所述液压夹具台滑动装配于圆轨上，液压夹具台用于装夹方管工件；所述角度调节机构安装于工作台下部，角度调节机构传动连接液压夹具台，用于驱动液压夹具台沿圆轨做弧形回转摆动；所述自适应激光焊台设于液压夹具台的出料侧上方，用于对方管工件对接接缝实施绕行激光焊接；所述液压系统分别与液压夹具台、自适应激光焊台液压连接；所述控制屏电连接液压系统、角度调节机构、自适应激光焊台以及液压夹具台。

2、进一步的，所述液压夹具台包括第一夹块、第二夹块、给进辊、保平辊、垂直夹块；所述第二夹块固接第一液压杆，第一液压杆与液压系统相连，第一液压杆驱动第二夹块朝向第一夹块移动，第一夹块、第二夹块构成水平方向的侧边夹持副；所述垂直夹块上方连接第二液压杆，第二液压杆连接液压系统；垂直夹块上设有稳定杆；第二液压杆驱动垂直夹块竖直下压，垂直夹块与液压夹具台底座构成竖直方向的顶部夹持副，垂直夹块下压能够抑制方管工件端头向上翘起；所述第一液压杆与第二液压杆能够同步动作，实现侧边、顶部同步夹持方管工件；所述给进辊转动设置在液压夹具台内部，给进辊由伺服电机经传动杆驱动旋转，给进辊位于方管工件的下方用于输送进给方管工件；所述保平辊布置于方管工件下方，保平辊由液压系统驱动向上顶撑贴靠方管工件底面，用于抑制长方管进给过程端头向下偏移。

3、进一步的，所述第一夹块开设有第一安装槽，第一安装槽内转动安装第一防磨辊；所述第二夹块开设有第二安装槽，第二安装槽内转动安装第二防磨辊；所述垂直夹块设置第三防磨辊；第一防磨辊、第二防磨辊、第三防磨辊在方管工件进给输送阶段贴靠方管外壁做滚动接触；当第一夹块、第二夹块以及垂直夹块完成锁紧夹持后，第一防磨辊、第二防磨辊、第三防磨辊停止滚动并压紧方管工件外壁。

4、进一步的，所述液压夹具台还设有测距辊，测距辊可转动抵接于方管工件外壁；测距辊同轴装配旋转编码器，所述旋转编码器电连接控制屏，用于采集方管工件的进给位移并反馈至控制系统。

5、进一步的，所述稳定杆横向布置，稳定杆抵靠方管工件侧壁，用于限制方管工件进给及角度摆动过程的侧向偏移。

6、进一步的，所述角度调节机构包括驱动电机、伞齿轮组、联动导杆、弧形滑块、支撑罩；所述驱动电机输出端对接伞齿轮组，伞齿轮组外部罩设支撑罩实现防护支撑；伞齿轮组输出端连接联动导杆，联动导杆末端固接弧形滑块；所述弧形滑块与液压夹具台固定连接；驱动电机输出扭矩经伞齿轮组换向、联动导杆传递，通过弧形滑块带动液压夹具台连同被夹持的方管工件沿工作台的圆轨做弧形摆动，调整两段方管工件之间的斜向对接夹角，角度到位后驱动电机锁止定位。

7、进一步的，所述自适应激光焊台包括方形轨道、自走小车、激光焊头、第三液压杆、直角架台、固定座、恒力弹簧；所述方形轨道为闭合方框轨道，方形轨道布置在方管工件对接接缝外围；所述自走小车滑动装配在方形轨道上，自走小车可沿方形轨道做绕行；自走小车上固定直角架台，直角架台设置垂直轨道；所述第三液压杆装配于直角架台上，第三液压杆液压连接液压系统；第三液压杆下端连接激光焊头，激光焊头沿垂直轨道实现竖直方向位移调节；所述固定座固定安装在直角架台，恒力弹簧一端连接固定座，恒力弹簧另一端连接激光焊头，恒力弹簧为激光焊头提供柔性补偿力。

8、进一步的，所述自走小车带动激光焊头沿着方形轨道行走，能够依次完成方管工件对接位置的四条侧边焊缝焊接作业。

9、与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

10、（1）本装置设置下方保平辊向上顶撑，配合上方垂直夹块下压，分别抑制长方管进给时端头向下偏移与向上翘起，再结合侧边、顶部同步液压夹持结构；长方管工件在上料后即可实现多向同步锁紧，减少对接错边，提升方管对接装夹稳定性，避免长管件输送时发生偏移。

11、（2）本发明设有测距辊与旋转编码器相配合的位移采集结构，能够实时采集方管进给位移量，可将方管对接接缝精准停靠至激光焊头下方焊接工位，无需人工标尺测量定位；同时角度调节机构可带动整套夹具及夹紧的工件沿圆轨自动回转摆动，自动完成预设斜向夹角的对接调整，无需人工二次找正转运，大幅提升夹角对接工况下的自动化程度与加工效率。

12、（3）自适应激光焊台设置恒力弹簧柔性补偿机构，焊接过程中可自适应抵消方管工件本身的尺寸加工偏差，保证激光焊头与焊缝之间焊接距离保持稳定；夹块上配置多组防磨辊，工件进给阶段滚动接触降低管件外壁划伤风险，夹持锁紧后防磨辊参与压紧定位，兼顾输送防护与夹持可靠性，有效保障焊接成型质量。

1.一种方管自动对接与焊接装置，其特征在于：包括工作台(1)、液压夹具台(3)、自适应激光焊台(4)、液压系统(5)、角度调节机构(6)以及控制屏(7)；所述工作台(1)上设有圆轨(11)，所述液压夹具台(3)滑动装配于圆轨(11)上，液压夹具台(3)用于装夹方管工件(2)；所述角度调节机构(6)安装于工作台(1)下部，角度调节机构(6)传动连接液压夹具台(3)，用于驱动液压夹具台(3)沿圆轨(11)做弧形回转摆动；所述自适应激光焊台(4)设于液压夹具台(3)的出料侧上方，用于对方管工件(2)对接接缝实施绕行激光焊接；所述液压系统(5)分别与液压夹具台(3)、自适应激光焊台(4)液压连接；所述控制屏(7)电连接液压系统(5)、角度调节机构(6)、自适应激光焊台(4)以及液压夹具台(3)。

2.根据权利要求1所述的一种方管自动对接与焊接装置，其特征在于：所述液压夹具台(3)包括第一夹块(31)、第二夹块(32)、给进辊(33)、保平辊(34)、垂直夹块(36)；所述第二夹块(32)固接第一液压杆(321)，第一液压杆(321)与液压系统(5)相连，第一液压杆(321)驱动第二夹块(32)朝向第一夹块(31)移动，第一夹块(31)、第二夹块(32)构成水平方向的侧边夹持副；所述垂直夹块(36)上方连接第二液压杆(361)，第二液压杆(361)连接液压系统(5)；垂直夹块(36)上设有稳定杆(362)；第二液压杆(361)驱动垂直夹块(36)竖直下压，垂直夹块(36)与液压夹具台(3)底座构成竖直方向的顶部夹持副，垂直夹块(36)下压能够抑制方管工件(2)端头向上翘起；所述第一液压杆(321)与第二液压杆(361)能够同步动作，实现侧边、顶部同步夹持方管工件(2)；所述给进辊(33)转动设置在液压夹具台(3)内部，给进辊(33)由伺服电机(331)经传动杆(332)驱动旋转，给进辊(33)位于方管工件(2)的下方用于输送进给方管工件(2)；所述保平辊(34)布置于方管工件(2)下方，保平辊(34)由液压系统(5)驱动向上顶撑贴靠方管工件(2)底面，用于抑制长方管进给过程端头向下偏移。

3.根据权利要求2所述的一种方管自动对接与焊接装置，其特征在于：所述第一夹块(31)开设有第一安装槽(311)，第一安装槽(311)内转动安装第一防磨辊(312)；所述第二夹块(32)开设有第二安装槽(322)，第二安装槽(322)内转动安装第二防磨辊(323)；所述垂直夹块(36)设置第三防磨辊(363)；第一防磨辊(312)、第二防磨辊(323)、第三防磨辊(363)在方管工件(2)进给输送阶段贴靠方管外壁做滚动接触；当第一夹块(31)、第二夹块(32)以及垂直夹块(36)完成锁紧夹持后，第一防磨辊(312)、第二防磨辊(323)、第三防磨辊(363)停止滚动并压紧方管工件(2)外壁。

4.根据权利要求2所述的一种方管自动对接与焊接装置，其特征在于：所述液压夹具台(3)还设有测距辊(35)，测距辊(35)可转动抵接于方管工件(2)外壁；测距辊(35)同轴装配旋转编码器(351)，所述旋转编码器(351)电连接控制屏(7)，用于采集方管工件(2)的进给位移并反馈至控制系统。

5.根据权利要求2所述的一种方管自动对接与焊接装置，其特征在于：所述稳定杆(362)横向布置，稳定杆(362)抵靠方管工件(2)侧壁，用于限制方管工件(2)进给及角度摆动过程的侧向偏移。

6.根据权利要求1所述的一种方管自动对接与焊接装置，其特征在于：所述角度调节机构(6)包括驱动电机(62)、伞齿轮组(61)、联动导杆(63)、弧形滑块(64)、支撑罩(65)；所述驱动电机(62)输出端对接伞齿轮组(61)，伞齿轮组(61)外部罩设支撑罩(65)实现防护支撑；伞齿轮组(61)输出端连接联动导杆(63)，联动导杆(63)末端固接弧形滑块(64)；所述弧形滑块(64)与液压夹具台(3)固定连接；驱动电机(62)输出扭矩经伞齿轮组(61)换向、联动导杆(63)传递，通过弧形滑块(64)带动液压夹具台(3)连同被夹持的方管工件(2)沿工作台(1)的圆轨(11)做弧形摆动，调整两段方管工件(2)之间的斜向对接夹角，角度到位后驱动电机(62)锁止定位。

7.根据权利要求1所述的一种方管自动对接与焊接装置，其特征在于：所述自适应激光焊台(4)包括方形轨道(41)、自走小车(42)、激光焊头(43)、第三液压杆(44)、直角架台(45)、固定座(46)、恒力弹簧(47)；所述方形轨道(41)为闭合方框轨道，方形轨道(41)布置在方管工件(2)对接接缝外围；所述自走小车(42)滑动装配在方形轨道(41)上，自走小车(42)可沿方形轨道(41)做绕行；自走小车(42)上固定直角架台(45)，直角架台(45)设置垂直轨道(451)；所述第三液压杆(44)装配于直角架台(45)上，第三液压杆(44)液压连接液压系统(5)；第三液压杆(44)下端连接激光焊头(43)，激光焊头(43)沿垂直轨道(451)实现竖直方向位移调节；所述固定座(46)固定安装在直角架台(45)，恒力弹簧(47)一端连接固定座(46)，恒力弹簧(47)另一端连接激光焊头(43)，恒力弹簧(47)为激光焊头(43)提供柔性补偿力。

8.根据权利要求7所述的一种方管自动对接与焊接装置，其特征在于：所述自走小车(42)带动激光焊头(43)沿着方形轨道(41)行走，能够依次完成方管工件(2)对接位置的四条侧边焊缝焊接作业。