一种悬空定位管板焊接设备

1.本发明属于焊接技术领域，特别涉及一种悬空定位管板焊接设备。


背景技术：

2.这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
3.热交换设备在现代制造业和日常生活中应用广泛，热交换设备中管板焊接是一道非常重要的制造工序。管板焊接接头数量大，对焊接位置及焊缝致密性严苛，因此，管板焊接质量的好坏对换热器运行起决定性作用，而焊接机头定位与移动是管板自动焊机能否可靠完成焊接的关键。
4.当前，很多企业尤其是中小微企业，管板焊机对于管板的焊接多采用人工定位，管板环焊缝中心定位主要是通过中心杆加涨紧块实现。但这种结构经常因焊枪位置、装配位置和焊接工艺参数波动等因素造成涨紧块同焊接件焊接在一起的事故，难以保证焊缝质量，返修率较高。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种悬空定位管板焊接设备，以解决涨紧块同焊接件焊接在一起的问题。为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来解决：
6.本发明提供了一种悬空定位管板焊接设备，包括：
7.水平移动锁止机构，具有多个依次铰接的旋转臂；
8.升降移动锁止机构，与所述水平移动锁止机构的执行端相连；
9.悬空定位机构，与所述升降移动锁止机构的执行端相连，其具有与升降同方向布置且可伸缩的定位杆，所述定位杆末端设有焊枪高度和旋转轴心定位结构；
10.焊枪调节机构，与所述升降移动锁止机构的执行端相连，且与所述定位杆转动连接，所述焊枪调节机构包括水平调节机构和角度调节机构。
11.作为进一步地技术方案，所述焊枪高度和旋转轴心定位结构包括套设在所述定位杆末端且与其滑动连接的涨紧套、固定在所述定位杆且位于所述涨紧套上方的定位块以及与所述定位块螺旋连接的高度定位杆；
12.其中，所述涨紧套与所述定位块之间设有弹簧。
13.作为进一步地技术方案，所述水平移动锁止机构和所述升降移动锁止机构中均设有电磁制动器，并通过所述电磁制动器进行锁止动作。
14.作为进一步地技术方案，还包括立柱，所述水平移动锁止机构包括两节铰接的旋转臂，其中一所述旋转臂的起始端与所述立柱铰接。
15.作为进一步地技术方案，还包括用于放置管板的底座，所述立柱固定在所述底座上。
16.作为进一步地技术方案，所述升降移动锁止机构包括升降臂以及与其连接的齿轮齿条升降机构。
17.作为进一步地技术方案，所述焊枪调节机构还包括套设在所述定位杆上的固定盘和旋转盘，所述升降臂与所述固定盘固定连接，所述固定盘上设有驱动所述旋转盘运动的电机，所述旋转盘与所述水平调节机构相连。
18.作为进一步地技术方案，所述固定盘与所述旋转盘之间设有传递所述电机动力的齿轮传动机构。
19.作为进一步地技术方案，所述水平调节机构包括滑轨以及与其配合的滑块，所述滑块上设有用于调整焊枪与所述定位杆间距的调整螺栓，所述滑块与所述角度调节机构相连，所述角度调节机构上设有焊枪夹。
20.作为进一步地技术方案，所述定位杆配置有驱动装置，所述驱动装置为气缸。
21.上述本发明的有益效果如下：
22.(1)本发明设置悬空定位机构，通过其中的定位杆伸出以及其末端设有的焊枪高度和旋转轴心定位结构实现焊枪的定位，通过定位杆的缩回悬空避免焊接过程中定位结构与管板焊接在一起，提高了焊缝质量。
23.(2)本发明在定位杆伸缩作用下，涨紧套插入管内或退出管外，插入管内时配合高度定位杆可以快速实现焊枪的定位，提高焊枪定位效率，退出管外时在弹簧的弹力作用下，涨紧套迅速复位，为后续定位做好准备。
附图说明
24.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。还应当理解，这些附图是为了简化和清楚而示出的，并且不一定按比例绘制。现在将通过使用附图以附加的特征和细节来描述和解释本发明，其中：
25.图1示出了本发明整体结构示意图；
26.图2示出了本发明水平移动锁止机构示意图；
27.图3示出了本发明垂直移动锁止机构示意图；
28.图4示出了本发明焊枪自动运行机构示意图；
29.图5示出了本发明悬空定位机构示意图。
30.图中：1、底座；2、立柱；3、第一电磁制动器；3-1、第一电磁制动器固定盘；3-2、第一电磁制动器移动盘；4、第一旋转臂连接架；5、第一旋转臂；6、第二旋转臂连接架；7、第二旋转臂；8、第二电磁制动器；8-1、第二电磁制动器固定盘；8-2、第二电磁制动器移动盘；9、升降机构护罩；10、第三电磁制动器；11、齿轮；12、升降臂连接架；13、平衡器；14、齿条；15、滑块；16、导轨；17、升降臂；18、焊接机头防护罩；19、气缸；20、焊枪调节机构；21、驱动步进电机；22、驱动步进电机减速器；23、焊枪；24、涨紧套；25、弹簧；26、定位螺钉；27、定位块；28、定位杆；29、轴承座；30、旋转盘；31、固定盘；32、驱动齿轮；33、气缸支架；34、轴承；35、从动齿轮；36、定位杆连接杆；37、球头连杆；38、焊枪支架底座；39、滑轨；40、滑块；41、焊枪支架；42、焊枪夹；43、调整螺栓；44、旋转臂连接轴；45、轴承盖；46、第一轴承座；47、第二轴承座。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明典型实施例中的技术方案进行清
楚、完整地描述。
32.如图1-图5所示，本实施例提供的一种悬空定位管板焊接设备，包括：
33.水平移动锁止机构，具有多个依次铰接的旋转臂；
34.升降移动锁止机构，与水平移动锁止机构的执行端相连；
35.悬空定位机构，与升降移动锁止机构的执行端相连，其具有与升降同方向布置且可伸缩的定位杆28，定位杆28末端设有焊枪高度和旋转轴心定位结构；
36.焊枪调节机构20，与升降移动锁止机构的执行端相连，且与定位杆转动连接，焊枪调节机构包括水平调节机构和角度调节机构。
37.设置悬空定位机构，通过其中的定位杆伸出以及其末端设有的焊枪高度和旋转轴心定位结构实现焊枪的定位，通过定位杆的缩回悬空避免焊接过程中定位结构与管板焊接在一起，提高了焊缝质量。
38.如图1和图2所示，水平移动锁止机构包括两节铰接的旋转臂，其中一旋转臂的起始端与立柱2铰接，其中两节铰接的旋转臂分别为第一旋转臂5和第二旋转臂7，立柱2顶部设有第一旋转臂连接架4，通过旋转臂连接轴44，第一旋转臂5与第一旋转臂连接架4铰接，在旋转臂连接轴44的两端设有轴承，其中轴承分别放置在第一轴承座46和第二轴承座47内，且通过轴承盖45覆盖。
39.第一旋转臂5的另一端设有第二旋转臂连接架6，第二旋转臂7与第二旋转臂连接架6的连接方式和第一旋转臂5与第一旋转臂连接架4的连接结构相同。
40.如图3所示，升降移动锁止机构包括升降臂17以及与其连接的齿轮齿条升降机构。具体的，在第二旋转臂7末端设有升降臂连接架12，升降臂连接架12上设有滑块15，升降臂17设有与滑块15配合的导轨，齿轮齿条升降机构包括设置在升降臂17的齿条14，以及设置在升降臂连接架12的齿轮11，其中齿轮11与升降臂连接架12通过销轴转动连接。
41.需要说明的是，水平移动锁止机构和升降移动锁止机构均通过手动进行操作，当在执行端设置的悬空定位机构移动到制定位置时需要进行锁止操作。
42.为了实现锁止操作，水平移动锁止机构和升降移动锁止机构中均设有电磁制动器，并通过电磁制动器进行锁止动作。具体的，如图2和图3所示，在第一旋转臂5与第一旋转臂连接架4铰接连接处设有第一电磁制动器3，第一电磁制动器3包括第一电磁制动器固定盘3-1和第一电磁制动器移动盘3-2；在第二旋转臂7与第二旋转臂连接架6的铰接处设有第二电磁制动器8，第二电磁制动器8包括第二电磁制动器固定盘8-1和第二电磁制动器移动盘8-2；在齿轮11与升降臂连接架12的转动连接处设有第三电磁制动器10。
43.焊接设备还包括用于放置管板的底座1，立柱2固定在底座1上。
44.如图5所示，焊枪高度和旋转轴心定位结构包括套设在定位杆28末端且与其滑动连接的涨紧套24、固定在定位杆28且位于涨紧套24上方的定位块27以及与定位块27螺旋连接的高度定位杆；
45.其中，涨紧套24与定位块27之间设有弹簧25。
46.在定位杆28伸缩作用下，涨紧套24插入管内或退出管外，插入管内时配合高度定位杆可以快速实现焊枪的定位，提高焊枪定位效率，退出管外时在弹簧25的弹力作用下，涨紧套24迅速复位，为后续定位做好准备。
47.不难理解，其中涨紧套24是焊枪旋转轴心的定位结构，高度定位杆是焊枪高度的
定位结构。具体的，定位块27和弹簧25均套设在定位杆28上，定位块27与定位杆28为固定连接，在本实施例中，高度定位杆为定位螺钉26。
48.如图4和图5所示，焊枪调节机构20还包括套设在定位杆28上的固定盘31和旋转盘30，升降臂17与固定盘31固定连接，固定盘31上设有驱动旋转盘30运动的电机，旋转盘30与水平调节机构相连。
49.定位杆28配置有驱动装置，驱动装置为气缸19。如图1所示，在固定盘31设有气缸支架33，气缸19与定位杆28之间还设有球头连杆37和定位杆连接杆36，如图5所示。
50.本实施例中，在气缸19上方设有升降机构护罩9，在升降机构护罩9与升降臂连接架12之间设有平衡器13，平衡焊接机头重量，保证机头可以悬停在任一位置不动。
51.如图4和图5所示，本实施例中固定盘31上固定的电机为驱动步进电机21，配置有驱动步进电机减速器22。固定盘31和旋转盘30与定位杆28之间设有滑套，滑套与定位杆28滑动连接。滑套上固定有轴承座29，轴承座29上安装轴承34，旋转盘30与轴承34连接。固定盘31与旋转盘30之间设有传递电机动力的齿轮传动机构。齿轮传动机构包括驱动齿轮32和从动齿轮35，从动齿轮35与旋转盘30连接，驱动齿轮32连接电机输出轴。
52.水平调节机构包括滑轨39以及与其配合的滑块40，滑块40上设有用于调整焊枪23与定位杆28间距的调整螺栓43，滑块40与角度调节机构相连，角度调节机构上设有焊枪夹42。
53.具体的，与旋转盘30连接的是焊枪支架底座38，滑轨39固定在焊枪支架底座38，滑块40与焊枪支架41连接，调整螺栓43与焊枪支架41连接，焊枪支架41与焊枪夹42设置角度调节机构，在本实施例中，角度调节机构为现有技术，此处不再赘述。
54.悬空定位工作原理：进行定位时，电磁制动器断电，气缸19的活塞杆处于伸出位置，移动焊接设备，使定位杆28悬停在焊接圆管的上方，定位杆28中心轴和焊接圆管接近同心，向下移动焊接设备，将涨紧套24锥面(下端的直径小于焊管直径)插入焊接圆孔中,由于涨紧套24的锥面上部的直径大于焊管直径，涨紧套24同焊接圆孔内壁接触，实现定位杆28中心轴同焊接圆管同心，同时将弹簧25压缩继续移动到安装在定位块27上的定位销钉26(调整焊枪位置时根据焊枪位置确定定位销钉26的位置)与焊接板接触后停止，三个锁止电磁制动器通电，将焊接设备位置锁止，定位完成；气缸19换向，活塞杆缩回，球头连杆37、定位杆连接杆36、定位杆28上移，带动定位销钉26、定位块27、涨紧套24、弹簧25上移，悬浮在焊接圆管的上方，并保持适当的距离，实现了涨紧套24同焊接管的分离，完成悬浮定位。启动焊机和旋转电机，在电机驱动下，焊枪围绕焊管旋转一周完成焊接。
55.本发明虽然己以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。