一种金属管焊接装置及焊接方法与流程

1.本发明涉及自动化技术领域，特别涉及一种金属管焊接装置及焊接方法。


背景技术：

2.当前，焊接技术在工业生产中随处可见，它已成为最广泛的材料连接方法。在机械制造、航空航天、桥梁建筑、电子产品生产等行业中得到了越来越普遍的应用。金属管的焊接件在实际生产中需求很大。但是目前大部分是通过手动或半自动焊接。焊接的工序非常复杂，环境比较恶劣所以手工焊接受周围环境和人为因素影响比较大。焊接件质量不高。另一方面，手工焊接对工人的伤害比较大，电焊工尖肺、电光性眼炎等都是焊接工人的常见病。
3.随着我国制造业水平的提高，我国市面上出现了用于管焊接的焊接机。但是需要工人将金属管放置在夹具中，待定位加紧后由机器手进行焊接，然后由工人完成下料，一个个工件就这样得到焊接。半自动焊接机虽然较人工焊接技术上有了很大的提升，但仍需要人工的参与，因此生产效率仍然不高。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种金属管焊接装置及焊接方法，能够实现方管和圆管之间的自动焊接，提高焊接效率。
5.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种金属管焊接装置，包括焊接平台，焊接平台上设有移动板，移动板通过移动机构移动，移动板上设有对钢管进行支撑的支撑座，焊接平台上设有用于装夹焊枪的焊接机构，焊接机构下方设有焊接变位机，焊接变位机包括底座，三爪卡盘转动安装在底座上，三爪卡盘通过驱动机构驱动。
6.优选的方案中，所述驱动机构包括驱动电机，驱动电机的输出端设有主动轮，三爪卡盘的转轴上设有从动轮，从动轮与主动轮通过皮带传动。
7.优选的方案中，所述移动机构包括设置在焊接平台上的两个安装座，滚珠丝杆安装在安装座上，滚珠丝杠通过步进电机驱动，滚珠丝杠上设有螺母，螺母通过连接座与移动板连接，移动板底部设有滑块，焊接平台上设有与滑块配合的滑轨。
8.优选的方案中，所述移动板两侧分别设有方管上料机构和圆管上料机构，方管上料机构包括方管限位盒，方管限位盒顶部设有限位支架，方管限位盒前后两侧设有贯通的出料口，推料气缸的伸缩端设有与出料口对应的顶块，上料气缸的伸缩端设有推板。
9.优选的方案中，所述方管限位盒远离推料气缸的一侧设有限位板，上料气缸与限位板和方管限位盒形成之间的通道对应。
10.优选的方案中，所述圆管上料机构包括倾斜设置的料仓，料仓的较低一端的出料口一侧设有导槽，导槽和料仓之间设有顶升导向块，焊接平台上设有与顶升导向块配合的通孔，顶升导向块与顶升气缸的伸缩端连接，顶升导向块顶部倾斜设置，靠近料仓的一侧高于另一侧，导槽远离移动板的一端设有顶料气缸，顶料气缸端部设有顶料板。
11.优选的方案中，所述支撑座设置为两组，每一组支撑座均设有两个支撑块，支撑块与夹紧气缸的伸缩端连接。
12.优选的方案中，所述焊接平台端部上侧设有自动取料机构，自动取料机构包括安装架，安装架上设有取料导轨，气缸安装座上设有与取料导轨配合的移动滑块，气缸安装座上设有竖直气缸，竖直气缸的伸缩端设有机械手夹爪，安装架上设有水平气缸，水平气缸的伸缩端与气缸安装座连接，焊接平台端部设有存料箱。
13.优选的方案中，所述焊接机构包括焊接支架，焊枪通过夹具加装，夹具通过铰链安装在焊接支架上，夹具包括卡环，卡环的开口端通过螺栓拧紧。
14.本发明还提供一种一种金属管焊接装置的焊接方法，包括如下步骤：步骤一、将方管和圆管分别放置在方管上料机构和圆管上料机构内，启动推料气缸将最下层的方管从出料口推出，推料气缸回缩，上层的方管向下方移动，启动上料气缸，将方管推送至移动板上的支撑座上，启动顶升气缸，将顶升导向块上侧的圆管顶起，当顶升导向块高度大于导槽的高度后，顶升导向块上侧的圆管沿顶升导向块的斜面滚落至导槽内，启动顶料气缸，将圆管推送至移动板上的支撑座上，圆管插入方管内，端部与方管对齐，上料气缸和顶料气缸回缩；步骤二、启动移动机构，带动移动板移动至焊枪下侧，焊枪对金属管的连接端进行点焊；步骤三、三爪卡盘对点焊连接的金属管的一端进行夹持，驱动电机带动三爪卡盘进行转动，对金属管进行转动角度调整，焊枪对金属管进行多角度点焊；步骤四、启动移动机构，带动移动板移动至机械手夹爪下方，启动竖直气缸向下移动，机械手夹爪对焊接完成后的金属管进行夹取，竖直气缸回缩，启动水平气缸带动机械手夹爪向存料箱方向移动，移动至存料箱上方后，机械手夹爪松开对金属管的夹取，完成金属管收集。
15.本发明提供的一种金属管焊接装置及焊接方法，通过设置方管上料机构和圆管上料机构实现方管和圆管的自动上料以及对接，不需要人工上料，配合移动板的移动，实现金属管的焊接、移动、下料收集，提高焊接加工效率。
附图说明
16.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：图1为本发明的总体结构示意图；图2为移动板的安装示意图；图3为移动机构的结构示意图；图4为焊接机构的结构示意图；图5为焊接变位机的结构示意图；图6为方管上料机构的结构示意图；图7为圆管上料机构的结构示意图；图8为自动取料机构的结构示意图；图中：焊接平台1，移动板2，支撑座3，焊接机构4，底座5，三爪卡盘6，驱动电机7，主动轮8，从动轮9，皮带10，安装座11，滚珠丝杠12，步进电机13，螺母14，连接座15，滑块16，滑
轨17，方管限位盒18，限位支架19，推料气缸20，顶块21，上料气缸22，限位板23，料仓24，导槽25，顶升导向块26，顶升气缸27，顶料气缸28，顶料板29，夹紧气缸30，安装架31，取料导轨32，气缸安装座33，移动滑块34，竖直气缸35，机械手夹爪36，水平气缸37，焊枪38，存料箱39，支撑块301，焊接支架401，卡环402，出料口1801。
具体实施方式
17.如图1~3所示，一种金属管焊接装置，包括焊接平台1，焊接平台1上设有移动板2，移动板2通过移动机构移动，移动板2上设有对钢管进行支撑的支撑座3，支撑座3至少设置两组，分别与方管和圆管适配，焊接平台1上设有用于装夹焊枪的焊接机构4，焊接机构4可以选用机械手，具体可以选用abb机器人机械手。
18.可以代替的，所述焊接机构4包括焊接支架401，焊枪38通过夹具夹装，夹具通过铰链安装在焊接支架401上，夹具包括卡环402，卡环402的开口端通过螺栓拧紧。
19.焊接机构4下方设有焊接变位机，如图5所示，焊接变位机包括底座5，三爪卡盘6转动安装在底座5上，三爪卡盘6通过驱动机构驱动。在本实施例中，所述驱动机构包括驱动电机7，驱动电机7的输出端设有主动轮8，三爪卡盘6的转轴上设有从动轮9，从动轮9与主动轮8通过皮带10传动。
20.如图2~3所示，所述移动机构包括设置在焊接平台1上的两个安装座11，滚珠丝杆12安装在安装座11上，滚珠丝杠12通过步进电机13驱动，滚珠丝杠12上设有螺母14，螺母14通过连接座15与移动板2连接，移动板2底部设有滑块16，焊接平台1上设有与滑块16配合的滑轨17。
21.通过步进电机13带动滚珠丝杠12转动，通过滚珠丝杠12与螺母14的配合，使移动板2沿滑轨17移动，实现移动板2的移动。
22.优选的，如图6所示，所述移动板2两侧分别设有方管上料机构和圆管上料机构，实现方管和圆管的自动上料，方管上料机构包括方管限位盒18，方管限位盒18顶部设有限位支架19，限位支架19保证方管整齐码垛，有利于落料，方管限位盒18前后两侧设有贯通的出料口1801，推料气缸20的伸缩端设有与出料口1801对应的顶块21，上料气缸22的伸缩端设有推板。
23.上料气缸22与推料气缸20垂直设置，启动推料气缸20将最下层的方管从出料口1801推出，推料气缸20回缩，上层的方管向下方落料，启动上料气缸22，将方管推送至移动板2上的支撑座3上，实现方管的自动上料。
24.所述方管限位盒18远离推料气缸20的一侧设有限位板23，上料气缸22与限位板23和方管限位盒18形成之间的通道对应。
25.通过设置限位板23对推料气缸20推出的方管进行限位，使推出的方管与上料气缸22对齐。
26.如图7所示，所述圆管上料机构包括倾斜设置的料仓24，料仓24的较低一端的出料口一侧设有导槽25，在本实施例中，导槽25的横截面为“v”形结构，导槽25和料仓24之间设有顶升导向块26，焊接平台1上设有与顶升导向块26配合的通孔，顶升导向块26与顶升气缸27的伸缩端连接，顶升导向块26顶部倾斜设置，靠近料仓24的一侧高于另一侧，导槽25远离移动板2的一端设有顶料气缸28，顶料气缸28端部设有顶料板29。
27.未上料时，顶升导向块26顶部的最高部分与焊接平台1平齐，不影响圆管的滚落，料仓24内的圆管滚动至顶升导向块26上侧后，由于导槽25的阻挡停止滚动，启动顶升气缸27，将顶升导向块26上侧的圆管顶起，当顶升导向块26高度大于导槽25的高度后，顶升导向块26上侧的圆管沿顶升导向块26的斜面滚落至导槽25内，顶升气缸27回缩至原位，启动顶料气缸28，将圆管推送至移动板2上的支撑座3上，方管与圆管对齐，实现圆管的自动上料。
28.优选的，如图2所示，所述支撑座3设置为两组，每一组支撑座3均设有两个支撑块301，支撑块301与夹紧气缸30的伸缩端连接。
29.通过夹紧气缸30带动两个支撑块301相向移动，实现对方管或圆管的夹紧，能够防止在移动或焊接的过程金属管发生移动，影响焊接精度。
30.优选的，如图8所示，所述焊接平台1端部上侧设有自动取料机构，自动取料机构包括安装架31，安装架31上设有取料导轨32，气缸安装座33上设有与取料导轨32配合的移动滑块34，气缸安装座33上设有竖直气缸35，竖直气缸35的伸缩端设有机械手夹爪36，机械手夹爪36也可以用改装后的气动手指代替，具体的，气动手指的夹持部分设置夹持爪。
31.机械手夹爪36设置在移动板2的上方，安装架31上设有水平气缸37，水平气缸37的伸缩端与气缸安装座33连接，焊接平台1端部设有存料箱39。
32.当金属管焊接完成后，移动板2移动至机械手夹爪36下方，启动竖直气缸35向下移动，机械手夹爪36对焊接完成后的金属管进行夹取，竖直气缸35回缩，启动水平气缸37带动机械手夹爪36向存料箱39方向移动，移动至存料箱39上方后，机械手夹爪36松开对金属管的夹取，完成金属管收集。
33.一种金属管焊接装置的焊接方法，包括如下步骤：步骤一、将方管和圆管分别放置在方管上料机构和圆管上料机构内，启动推料气缸20将最下层的方管从出料口1801推出，推料气缸20回缩，上层的方管向下方移动，启动上料气缸22，将方管推送至移动板2上的支撑座3上，启动顶升气缸27，将顶升导向块26上侧的圆管顶起，当顶升导向块26高度大于导槽25的高度后，顶升导向块26上侧的圆管沿顶升导向块26的斜面滚落至导槽25内，启动顶料气缸28，将圆管推送至移动板2上的支撑座3上，圆管插入方管内，端部与方管对齐，上料气缸22和顶料气缸28回缩。
34.步骤二、启动移动机构，带动移动板2移动至焊枪38下侧，焊枪38对金属管的连接端进行点焊。
35.在具体使用时，可以设置两组焊接机构4，同时对方管两端与圆管的连接位置进行焊接，两个焊枪分别同时对对角位置的焊接，焊接完成后，圆管和方管得到固定。
36.步骤三、三爪卡盘6对点焊连接的金属管的一端进行夹持，驱动电机7带动三爪卡盘6进行转动，对金属管进行转动90
°
，焊接其与的点，重复操作，焊枪38对金属管进行多角度点焊，整个工件的焊接完成。
37.步骤四、启动移动机构，带动移动板2移动至机械手夹爪36下方，启动竖直气缸35向下移动，机械手夹爪36对焊接完成后的金属管进行夹取，竖直气缸35回缩，启动水平气缸37带动机械手夹爪36向存料箱39方向移动，移动至存料箱39上方后，机械手夹爪36松开对金属管的夹取，完成金属管收集。
38.该装置能够实现方管和圆管的自动上料、自动对中、自动焊接以及自动下料收集，提高加工效率。