一种焊接设备的焊件换位装置及自动焊机的制作方法

1.本实用新型属于焊接技术领域，更具体地说，是涉及一种尤其适合于弯管焊接的焊接设备的焊件换位装置及自动焊机。


背景技术：

2.目前对于风口弯管，通常是将多个分段圆弧形管体焊接加工而成连续的弯管整体，分段管体之间先通过治具装夹进行自动或手动点焊拼接定型，再整体吊装至自动焊机的夹具固定，将待焊接的分段管体之间的焊缝所在的竖直面重合于焊枪所在的竖直面，并通过自动焊机驱动焊枪在待焊接焊缝所在的竖直面内对分段圆弧形管体之间的圆弧形焊缝进行连续自动焊接。
3.目前市面上的用于风口弯管的自动焊机，其使用的夹具整体相对基座的角度无法调整，因此对于由多个分段管体构成的风口弯管，其不同分段管体之间分别具有焊缝，如风口弯管由四段分段管体之间两两相邻焊接而成，则该风口弯管具有位于不同分段管体之间的一共三道焊缝，且三道焊缝所在的竖直面，其在相邻竖直面之间存在一夹角c。现有的夹具无法通过调整其自身整体相对基座的角度，以在焊枪焊接完一道焊缝以后，来迅速调整相邻的未焊接焊缝的竖直面替换已焊接的焊缝重合于焊枪所在的竖直面，即调整至正对焊枪的焊接位置。故现有夹具在切换焊缝位置时，需将风口弯管从夹具上解锁拆卸，经人工或吊装调整焊缝位置并重新安装夹紧于夹具上，导致焊接效率低、成本增加。
4.因此，目前用于风口弯管的夹具因无法通过调整夹具整体相对于基座的角度从而实现快速切换风口弯管的焊道位置，导致生产效率低、成本较高是本领域亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型为了解决现有的用于风口弯管的夹具因无法同时适应不同角度的风口弯管而在更换风口弯管夹角生产时需更换夹具，导致生产效率低、成本较高的技术问题，提出一种尤其适合于弯管焊接的弯管夹具及自动焊机。
6.为解决以上问题，本实用新型采用的技术方案是：提供一种焊接设备的焊件换位装置，包括：
7.基座；
8.相对设置于基座上的一对支架，可转动地连接于一对支架之间的转轴，可转动地连接于转轴上的一对装夹底板，该对装夹底板呈一开口向上的夹角；
9.设于至少一个装夹底板上的用于夹持并固定焊件的夹持组件；
10.设于所述基座上的驱动电机，该驱动电机的输出轴通过传动装置驱动转轴转动，从而带动一对装夹底板及夹持组件相对基座转动。
11.进一步地，一对支架为相对设置于基座上的变速箱支架和转轴支架，转轴可转动地连接于变速箱支架和转轴支架之间，转轴上套设一筒体，一对装夹底板连接于筒体上；
12.驱动电机的输出轴可转动地连接于变速箱支架上；
13.传动装置包括：设于变速箱支架上且位于转轴和驱动电机的输出轴之间的变速齿轮系；
14.变速齿轮系通过输出轴驱动并带动转轴及一对装夹底板相对基座转动。
15.进一步地，变速齿轮系包括：
16.设于输出轴上的主动轮；
17.设于转轴对应输出轴的一端的从动轮；
18.设于变速箱支架上且位于主动轮和从动轮之间的变速轴，设于变速轴上的第一过渡齿轮和第二过渡齿轮，第一过渡齿轮的直径大于主动轮，且第一过渡齿轮的直径大于第二过渡齿轮，从动轮的直径大于第二过渡齿轮；主动轮和从动轮分别和第一过渡齿轮和第二过渡齿轮对应啮合；
19.通过输出轴带动主动轮正向转动，驱动第一过渡齿轮反向转动，第一过渡齿轮带动变速轴和第二过渡齿轮同步反向转动，第二过渡齿轮带动从动轮及转轴正向转动。
20.进一步地，基座包括：基座顶板、基座侧板和基座底板，基座顶板、基座侧板和基座底板围成内部空间，变速箱支架安装于内部空间且向上伸出基座顶板，转轴支架安装于基座顶板的顶面，转轴及一对装夹底板位于基座顶板上方。
21.进一步地，变速箱支架包括：
22.安装于内部空间的变速箱底板，安装于变速箱底板的相对两端的变速箱面板和变速箱背板，分别对应安装于变速箱底板的相对另外两端、变速箱面板和变速箱背板之间的一对变速箱侧板；变速齿轮系安装于变速箱面板上，变速箱背板设有分别对应供转轴和输出轴穿过的第一让位孔和第二让位孔。
23.进一步地，一对变速箱侧板之间相对变速箱底板连接有防尘顶罩，变速箱底板、变速箱面板、变速箱背板、一对变速箱侧板和防尘顶罩围成容纳变速齿轮系的变速箱空间。
24.进一步地，转轴的两端分别通过第一轴承座和第二轴承座对应连接于变速箱面板和转轴支架上，从动轮通过螺母锁紧于转轴上，转轴通过第一轴承盖连接于变速箱背板上；
25.输出轴的末端通过第一轴承端盖连接在变速箱面板上，输出轴通过第二轴承盖连接在变速箱背板上；
26.变速轴的一端通过第二轴承端盖连接在变速箱面板上，变速轴的另一端通过第三轴承端盖连接在变速箱背板上。
27.进一步地，驱动电机安装在电机挂架上，该电机挂架包括：
28.安装于基座顶板底部的挂架端板，驱动电机的输出轴穿过设于挂架端板上的第三让位孔，驱动电机的一端安装于挂架端板；
29.安装于基座顶板底部且分别对应连接于挂架端板两侧的一对挂架安装板；
30.与一对挂架安装板间隔设置于基座顶板底部的一对挂架侧板，连接于一对挂架侧板上端的电机压板，连接于一对挂架侧板下端的电机托板，驱动电机的侧周安装于一对挂架侧板、电机托板和电机压板之间。
31.优选地，主动轮、从动轮、第一过渡齿轮、第二过渡齿轮均采用圆柱齿轮。
32.优选地，驱动电机采用步进电机。
33.本实用新型还提供一种自动焊机，包括上述的焊接设备的焊件换位装置，还包括：
34.设于基座上的引导焊接装置，引导焊接装置包括：
35.焊枪组件，用于焊接焊件；
36.引导装置，用于驱动焊枪组件水平移动、竖直升降或在竖直面旋转运动；
37.焊件为弯管；
38.夹持组件包括：安装于装夹底板顶端的夹头，用于夹持弯管；
39.夹头包括：均匀间隔设置的多组夹爪；
40.夹爪的外切圆直径小于弯管的内径，通过弯管的至少一端套设且卡紧于夹爪上实现对弯管的夹持和固定。
41.与现有技术相比，本实用新型提供的夹具及自动焊机具有以下有益效果：
42.本实用新型提供的焊接设备的焊件换位装置及自动焊机，通过驱动电机的输出轴驱动变速箱的齿轮系，由齿轮系传动转轴降速转动，从而带动一对装夹底板相对基座转动，以此改变一对装夹底板作为整体相对基座的位置和角度，使得两端分别装夹在一对装夹底板的对应夹持组件上的风口弯管相对基座变换其位置和角度，从而将风口弯管需要焊接的分段管体间的焊缝调整到与焊枪的焊道相匹配的位置，即将需要焊接的焊缝所在的竖直平面旋转至与焊枪所在的竖直平面相重合，从而无需在每焊完一道焊缝后将风口弯管从夹持组件上拆卸再重新调整焊缝位置装夹，而是直接将一对装夹底板整体相对基座转动以带动风口弯管实现快速切换其相邻的焊缝位置，因此提高了生产效率、降低了成本。
附图说明
43.图1为本实用新型提供的焊接设备的焊件换位装置的实施例的已装风口弯管状态的总体装配结构示意图；
44.图2为本实用新型提供的焊接设备的焊件换位装置的实施例的未装风口弯管和基座的基座顶板状态的总体装配结构示意图一；
45.图3为图2的局部放大结构示意图；
46.图4为本实用新型提供的焊接设备的焊件换位装置的实施例的未装风口弯管和基座顶板状态的总体装配结构示意图二；
47.图5为图4的局部放大结构示意图；
48.图6为图5的省略部分结构的示意图；
49.图7为本实用新型提供的焊接设备的焊件换位装置的实施例的隐藏基座的基座侧板且已装风口弯管状态的总体装配结构示意图；
50.图8为图7的局部放大结构示意图。
51.其中，图中各附图主要标记：
52.1-基座；11-基座顶板；12-基座侧板；13-基座底板；2-变速箱支架；21-变速箱底板；22-变速箱面板；23-变速箱背板；231-第一让位孔；232-第二让位孔；24-变速箱侧板；241-变速箱固定座；25-防尘顶罩；3-转轴支架；4-转轴；41-筒体；42-从动轮；421-螺母；43-第一轴承座；44-第二轴承座；45-第一轴承盖；5-装夹底板；51-夹持组件；511-夹爪；6-驱动电机；61-输出轴；611-主动轮；612-第一轴承端盖；613-第二轴承盖；7-变速轴；71-第一过渡齿轮；72-第二过渡齿轮；73-第二轴承端盖；74-第三轴承端盖；8-电机挂架；81-挂架端板；811-第三让位孔；82-挂架安装板；83-挂架侧板；831-电机压板；832-电机托板；9-引导
焊接装置；91-焊枪组件；92-引导装置；93-弯管。
具体实施方式
53.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图1-8及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。
54.请一并参阅图1-8，本实用新型提供的焊接设备的焊件换位装置，包括：
55.基座1，该基座1包括基座底板13、基座侧板12和基座顶板11构成的基架结构，该基架结构具有由基座顶板11、基座侧板12和基座底板13围成的内部空间，中空的内部安装空间；相对设置于基座1上的一对支架，在本实施例中，一对支架为相对设置于基座1上的变速箱支架2和转轴4支架3；该变速箱支架2和转轴4支架3优选为设于基座1的中部；可转动地连接于变速箱支架2和转轴4支架3之间的转轴4，套设于转轴4上的筒体41，连接于筒体41上的一对装夹底板5，该对装夹底板5呈一开口向上的夹角；作为一种实施方式，该对装夹底板5分别安装于筒体41的对应两侧，筒体41为多边形；作为另一种实施方式，筒体41也可以为矩形；设于至少一个装夹底板5上的用于夹持并固定焊件的夹持组件51。作为优选的实施方式，变速箱支架2安装于内部空间且向上伸出基座顶板11，转轴4支架3安装于基座顶板11的顶面，转轴4及一对装夹底板5位于基座顶板11上方。
56.请参阅图1、7，在本实施例中，该焊件为弯管93，优选为风口弯管93，该风口弯管93为多个分段管体焊接加工而成连续的风口弯管93整体，分段管体之间先通过治具装夹进行自动或手动点焊拼接定型，再整体吊装至本实用新型提供的自动焊机的焊件夹具固定，并通过自动焊机的焊枪对分段管体之间的焊缝进行连续自动焊接。风口弯管93的内径优选为100、125、150、200、250和300毫米。风口弯管93优选为包括四段分段管体组成，相邻分段管体之间通过点焊预先固定，从而使得四个分段管体组成一个连续的风口弯管93整体，以待通过自动焊机的焊枪对其相邻分段管体之间的焊缝进行连续数控自动焊接。风口弯管93的角度优选为90度或45度，一对装夹底板5的开口的夹角与风口弯管93的角度相匹配。焊接夹具的夹具夹持方式可以是分别夹持风口弯管93的两端，或仅夹持风口弯管93的一端。作为其它的实施方式，该焊件也可以是u型管或圆弧形的管体。本实施例中，夹持组件51包括：安装于装夹底板5顶端的夹头，用于夹持风口弯管93；夹头包括：均匀间隔设置的多组夹爪511；夹爪511的外切圆直径小于风口弯管93的内径，通过风口弯管93的至少一端套设且卡紧于夹爪511上实现对风口弯管93的夹持和固定。
57.请一并参阅图3-8，本实施例中，还包括：设于基座1上的驱动电机6，该驱动电机6的输出轴61通过传动装置驱动转轴4转动，从而带动一对装夹底板5及夹持组件51相对基座1转动。在本实施例中，该驱动电机6的输出轴61可转动地连接于变速箱支架2上，该驱动电机6优选采用步进电机，也可以采用伺服电机，设于变速箱支架2上且位于转轴4和驱动电机6的输出轴61之间的变速齿轮系，变速齿轮系通过输出轴61驱动并带动转轴4及一对装夹底板5相对基座1转动。作为一种实施例，变速齿轮系包括：设于输出轴61上的主动轮611；设于转轴4对应输出轴61的一端的从动轮42；设于变速箱支架2上且位于主动轮611和从动轮42之间的变速轴7，设于变速轴7上的第一过渡齿轮71和第二过渡齿轮72，主动轮611和第一过渡齿轮71啮合，且第一过渡齿轮71的直径大于主动轮611，从而起到第一过渡齿轮71对输出轴61的第一级降速，此时变速轴7的转速小于输出轴61；此外，第一过渡齿轮71的直径大于
第二过渡齿轮72，从动轮42和第二过渡齿轮72啮合，且从动轮42的直径大于第二过渡齿轮72，从而实现对变速轴7的第二级降速，此时转轴4的转速小于变速轴7，同时变速轴7的转速小于输出轴61。通过以上两级降速，将输出轴61传递至转轴4的转速降至可安全、平稳驱动一对装夹底板5及其夹持组件51、焊件随转轴4旋转，旋转方向如图1中b方向所示。
58.若设输出轴61的一个旋转方向为正向，其另一个旋转方向为反向，此时与输出轴61在平行的旋转平面内、且与输出轴61同向旋转的轴的旋转方向均对应视为正向或反向，则当输出轴61正向转动时，可通过输出轴61带动主动轮611正向转动，主动轮611则驱动第一过渡齿轮71反向转动，第一过渡齿轮71带动变速轴7和第二过渡齿轮72同步反向转动，而第二过渡齿轮72则带动从动轮42及转轴4正向转动；当输出轴61反向转动时，可通过输出轴61带动主动轮611反向转动，主动轮611则驱动第一过渡齿轮71正向转动，第一过渡齿轮71带动变速轴7和第二过渡齿轮72同步正向转动，而第二过渡齿轮72则带动从动轮42及转轴4反向转动。因此，无论输出轴61正向或反向转动，均可通过齿轮系将动力传递至转轴4，并使转轴4与输出轴61同向转动。
59.作为优选的实施方式，主动轮611、从动轮42、第一过渡齿轮71、第二过渡齿轮72均采用圆柱齿轮；作为其它的实施方式，主动轮611、从动轮42、第一过渡齿轮71、第二过渡齿轮72也可以采用斜齿轮。
60.作为另一种实施例（图中未示出），转轴4可转动地连接于一对支架之间，传动装置包括：设置于驱动电机6的输出轴61上的主动带轮，设置于转轴4上的同步带轮，连接于主动带轮与同步带轮之间的同步带，通过驱动电机6的输出轴61驱动同步带，同步带带动同步带轮与输出轴61同向转动；同步带轮的直径大于主动带轮，从而实现从输出轴61到转轴4的降速传递。
61.在本实施例中，变速箱支架2包括：安装于基座1的内部空间的变速箱底板21，安装于变速箱底板21的相对两端的变速箱面板22和变速箱背板23，分别对应安装于变速箱底板21的相对另外两端、变速箱面板22和变速箱背板23之间的一对变速箱侧板24；变速齿轮系安装于变速箱面板22上，变速箱背板23设有分别对应供转轴4和输出轴61穿过的第一让位孔231和第二让位孔232。作为优选的实施方式，在基座1的基座顶板11中部设有让位口，基座顶板11的顶面在该让位口的边沿间隔设置有一对变速箱固定座241，一对变速箱侧板24分别从基座顶板11下方的基座1的内部空间向上穿过并伸出让位口，并分别固定连接在对应的变速箱固定座241上。在一种实施方式中，一对变速箱侧板24顶部之间相对变速箱底板21处连接有防尘顶罩25，变速箱底板21、变速箱面板22、变速箱背板23、一对变速箱侧板24和防尘顶罩25围成容纳变速齿轮系的变速箱空间。在本实施例中，转轴4支架3底部设有凸起的安装条，基座1的基座顶板11顶面设有与安装条相匹配的安装槽，通过将安装条卡入安装槽，实现将转轴4支架3固定安装于基座1的基座顶板11顶部。
62.在本实施例中，转轴4的两端分别通过第一轴承座43和第二轴承座44对应连接于变速箱面板22和转轴4支架3上，从动轮42通过螺母421锁紧于转轴4上，转轴4通过第一轴承盖45连接于变速箱背板23上；输出轴61的末端通过第一轴承端盖612连接在变速箱面板22上，输出轴61通过第二轴承盖613连接在变速箱背板23上（即输出轴61从驱动电机6向变速箱面板22延伸，其间穿过变速箱背板23）；变速轴7的一端通过第二轴承端盖73连接在变速箱面板22上，变速轴7的另一端通过第三轴承端盖74连接在变速箱背板23上。
63.在其它实施例中，齿轮系还可以包括第二变速轴7（图中未示出）或更多变速轴7，以及更多的过渡齿轮，以实现对从输出轴61至转轴4的更多级降速传递。
64.在本实施例中，驱动电机6安装在电机挂架8上，该电机挂架8包括：安装于基座1的基座顶板11底部的挂架端板81，驱动电机6的输出轴61穿过设于挂架端板81上的第三让位孔811并向变速箱延伸，驱动电机6的一端抵接安装于挂架端板81；安装于基座顶板11底部且分别对应连接于挂架端板81两侧的一对挂架安装板82；与一对挂架安装板82间隔设置于基座顶板11底部的一对挂架侧板83，连接于一对挂架侧板83上端的电机压板831，连接于一对挂架侧板83下端的电机托板832，驱动电机6的侧周安装于一对挂架侧板83、电机托板832和电机压板831之间，驱动电机6的另一端伸出一对挂架侧板83之间形成的开口，便于驱动电机6装卸作业。作为优选的实施方式，挂架端板81、挂架安装板82、挂架侧板83顶端均设有凸起，基座1的基座底板13底面设有与凸起对应的凹槽，通过将凸起卡入凹槽中实现将挂架端板81、挂架安装板82、挂架侧板83顶端固定安装于基座1的基座底板13底部。
65.请一并参阅图1-8，本实用新型还提供一种自动焊机，包括上述的焊接设备的焊件换位装置，还包括：设于基座1上的引导焊接装置9，引导焊接装置9包括：焊枪组件91，用于焊接焊件；引导装置92，用于驱动焊枪组件91水平移动（即沿x、y轴平移）、竖直升降（即沿z轴竖直平移）或在竖直面旋转运动（即沿焊缝717相对转动进行焊接作业）。在本实施例中，引导焊接装置9设有一对，即一对引导装置92分别对应驱动一对焊枪组件91在焊件如风口弯管93的两侧对其焊缝进行焊接。作为一种优选的实施例，一对装夹底板5的端部分别通过至少一个合页与筒体41连接，且一对装夹底板5的顶面分别通过气缸伸缩装置与筒体41连接，从而使得一对装夹底板5均可在对应的合页转动和气缸伸缩装置的活塞杆相对其缸体的伸缩作用下，分别相对筒体41转动，从而调整一对装夹底板5之间的夹角及开口大小以适配不同角度的风口弯管93。
66.本实用新型提供的焊接设备的焊件换位装置及自动焊机，焊接设备的焊件换位装置，通过驱动电机6的输出轴61驱动变速箱的齿轮系，由齿轮系传动转轴4降速转动，从而带动一对装夹底板5相对基座1转动，以此改变一对装夹底板5作为整体相对基座1的位置和角度，使得两端分别装夹在一对装夹底板5的对应夹持组件51上的风口弯管93相对基座1变换其位置和角度，从而将风口弯管93需要焊接的分段管体间的焊缝调整到与焊枪的焊道相匹配的位置（即将需要焊接的焊缝所在的竖直平面旋转至与焊枪所在的竖直平面相重合）。
67.以焊件采用风口弯管93为例，本实用新型提供的焊接设备的焊件换位装置及自动焊机的具体作业流程为：
68.步骤一：装夹底板5通过夹持组件51在风口弯管93的两端或一端将风口弯管93夹紧固定于基座1上方；
69.步骤二：通过上述焊件换位装置调整一对装夹底板5及夹持在夹持组件51上的风口弯管93相对基座1的角度和位置，从而将需要焊接的焊缝所在的竖直平面旋转至与焊枪所在的竖直平面相重合；
70.步骤三：一对引导装置92分别对应驱动一对焊枪组件91水平移动（即沿x、y轴平移）、竖直升降（即沿z轴竖直平移），同时驱动一对焊枪在其所在的竖直面旋转运动（即沿焊缝相对转动进行焊接作业），此时其中一个焊枪从焊缝的顶端上方沿焊缝的一侧圆弧轨迹向下转动和平移，直至抵达焊缝的底端下方；同时其中另一个焊枪从焊缝的顶端上方沿焊
缝的相对另一侧圆弧轨迹向上转动和平移，直至抵达焊缝的顶端上方，从而通过一对焊枪在焊缝的两侧反向运动、各自完成一侧焊缝的焊接，最终同时完成对整个焊缝的焊接。
71.步骤四：一对引导装置92分别对应驱动一对焊枪组件91平移以退出焊接位置、并为焊件换位装置调整一对装夹底板5及夹持在夹持组件51上的风口弯管93相对基座1的角度和位置让位，焊件换位装置将未焊接的相邻焊缝所在的竖直平面旋转至与焊枪所在的竖直平面相重合；
72.步骤五：对未焊接的相邻焊缝重复以上步骤三，然后重复步骤四至步骤五，依次循环，直至完成对风口弯管93的所有分段管体之间的焊缝的焊接。
73.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。