环形旋转焊接装置.pdf

一种环形旋转焊接装置，包括转动机构、丝盘、送丝机构、导电环、送气环和仿形机构，转动机构主要由安装在固定轴上的转动轴、转动轴套和传动盘构成，转动轴通过中心轴承和固定轴安装在机架上，并和转动轴套连成一体，所述的送丝机构、导电环和送气环及传动盘依次安装在转动轴上方的转动轴套上，仿形机构安装在转动轴的下方，导丝导气软管穿过导电环、送气环、传动盘和转动轴与焊枪连接；安装在仿形机构上的焊枪，送丝机构的丝盘、送丝轮和送丝电机，导电环和送气环能随转动轴套同步转动。该装置与气体保护焊机、驱动机构连接后，能在施焊空间较狭窄的地方对两圆管贯通的曲面、圆管与平面的环状焊缝进行自动焊接，焊接效率高、质量好。

1.  一种环形旋转焊接装置，包括转动机构、送丝机构、送电机构、送气机构、焊枪和仿形机构，所述的转动机构安装在固定轴(3)上，固定轴(3)一端安装在机架顶梁上，其特征在于：送丝机构、送电机构、送气机构安装在转动机构的转动轴或转动轴套上、能随转动轴的转动而同步转动，所述的仿形机构包括环状仿形座(20)、仿形转动枪座(18)以及用于与转动轴连接的旋转连动装置，所述的环状仿形座(20)是一带台阶的圆环状筒套，其大台阶的环状端面为环状平面、小台阶的环状端面为仿形端面，环状仿形座套在旋转连动装置外与旋转连动装置同轴心安装但不随其转动；
仿形转动枪座(18)为一中心带轴套(181)的圆盘，圆盘的上方有一拨动杆(182)，圆盘下方偏离轴心处连接有一安装焊枪的焊枪支杆(183)，圆盘上端面有1～2个钢珠滑动凹坑(184)，仿形转动枪座的轴套(181)套在固定轴(3)的下端、装在钢珠滑动凹坑内的钢珠(19)压在环状仿形座的仿形端面上，圆盘上方的拨动杆(182)揷进旋转连动装置的卡槽内，仿形转动枪座通过压紧螺帽(15)、压紧弹簧(16)和平面轴承(17)被压紧，焊枪通过导丝导电导气座安装在焊枪支杆(183)上、并与内有焊丝和送气管的导丝导气软管连接，仿形转动枪座(18)通过旋转连动装置随转动轴的转动而同步转动。

2.  根据权利要求1所述的环形旋转焊接装置，其特征在于：所述的转动机构主要由安装在固定轴(3)上的转动轴(10)、转动轴套(24)和传动盘(22)构成，固定轴一端与机架顶梁(251)垂直连接，转动轴(10)通过中心轴承(9₁)安装在固定轴(3)的另一端并与套在固定轴上的转动轴套(24)连接成一体，转动轴外圆周与安装在机架下端横梁(251)的外轴承(9₂)转动连接，传动盘(22)安装在转动轴上方的转动轴套(24)上；
送丝机构的丝盘1、安装有送丝轮5和送丝电机4的安装盘，作为送气机构的送气环(7)和送电机构的导电环(6)依次安装在转动轴(10)上方的转动轴套(24)上，仿形机构通过其旋转连动装置安装在转动轴(10)的下方，其内有焊丝的导丝导气软管(8)穿过导电环、送气环、传动盘、转动轴、旋转连动装置和仿形转动枪座的圆盘上的导丝导气软管通孔与焊枪(13)连接，送气管从送气环引入导丝导气软管(8)与焊枪接通；
送丝机构的丝盘、安装有送丝轮(5)和送丝电机(4)的安装盘、导电环和送气环、旋转连动装置以及安装有焊枪的仿形转动枪座(18)能随传动盘和转动轴及转动轴套同步转动。

3.  根据权利要求2所述的环形旋转焊接装置，其特征在于：所述的送气环(7)包括转动环(72)和紧套在转动环外周的进气环(71)，进气环的内圆周有一环形凹槽(712)，环形凹槽与转动环外周接触的上下端面各有一唇形密封圈(23)，环形凹槽及上下唇形密封圈与转动轴的外圆周面构成一密封的环形导气室(713)，该环形导气室(713)通过进气环(71)上的进气孔(711)与外部气源接通，并通过转动环(72)上的送气孔(721)与导丝导气软管(8)中的送气管相连通，其内穿有焊丝的导丝导气软管(8)穿过导电环、送气环的转动环(72)、传动盘、转动轴、旋转连动装置和仿形转动枪座的圆盘上的导丝导气软管通孔与焊枪(13)连接，送气管从送气环的转动环(72)引入导丝导气软管(8)与焊枪接通。

4.  根据权利要求1、2或3所述的环形旋转焊接装置，其特征在于：所述的旋转连动装置为旋转法兰(11)。

5.  根据权利要求1、2或3所述的环形旋转焊接装置，其特征在于：所述的仿形机构之环状仿形座为环状曲面座(201)，该环状曲面座(201)是一带台阶的环状筒套，其大台阶的环状端面(201b)为环状平面，小台阶的环状端面之仿形端面(201a)为双曲环面。

6.  根据权利要求4所述的环形旋转焊接装置，其特征在于：所述的仿形机构之环状仿形座为环状曲面座(201)，该环状曲面座(201)是一带台阶的环状筒套，其大台阶的环状端面(201b)为环状平面，小台阶的环状端面之仿形端面(201a)为双曲环面。

7.  根据权利要求1、2或3所述的环形旋转焊接装置，其特征在于：所述的仿形机构之环状仿形座为环状平面座(202)，该环状平面座(202)是一带台阶的环状筒套，其大台阶的环状端面(202b)为环状平面，小台阶的环状端面之仿形端面(202a)为环状平面。

8.  根据权利要求4所述的环形旋转焊接装置，其特征在于：所述的仿形机构之环状仿形座为环状平面座(202)，该环状平面座(202)是一带台阶的环状筒套，其大台阶的环状端面(202b)为环状平面，小台阶的环状端面之仿形端面(202a)为环状平面。

环形旋转焊接装置
技术领域：
本发明涉及一种焊接设备，特别是一种环形旋转焊接装置。
背景技术：
CO₂气体保护焊由于操作简单、焊缝成形好而被广泛应用于机械制造行业，对那些直线或同面圆弧等比较规则的焊缝的焊接一般都可以实现自动化焊接，而对那些两圆管相贯(如管口与管身连接)的环状焊缝的焊接，目前大多还是采用手工操作，不仅存在工作效率低、劳动强度大，焊接质量不稳定的问题，而且人与弧光和气体近距离接触，对施工人员的健康十分不利。部分有条件的企业应用机器人或机械手实施自动化焊接，其生产效率固然有了大幅度的提高、焊接质量也得到保证，但一般此类设备都比较复杂、而且价格昂贵。
发明专利《气体保护仿形焊机》(公告号CN2058121U)公开了一种对两圆柱体相贯焊接时的气体保护自动仿形焊机，该发明是在原手工气体保护焊机基础上，增加一套仿形机构，实现了对两圆柱体相贯搭接空间相贯焊缝的成形焊接，具有效率高、质量好、操作方便、焊接变形小、易于实现自动化操作的特点。但该发明仍存在以下不足：1、由于是在原手工气体保护焊机的基础上，增加一套仿形机构，虽然安装在仿形机构的焊枪支架上的焊枪能随仿形机构转动，但焊机的其它部分不能转动，因而焊枪的转动角度受到限制，只能正、反向转动，不能连续环形旋转，不能满足使用要求；2、整套装置体积较大，不易在施焊空间较狭窄的地方实施自动焊接。
发明内容：
本发明要解决的技术问题：提供一种能在施焊空间较狭窄的地方对两圆管贯通的曲面、圆管与平面的环状焊缝进行自动焊接的一种环形旋转焊接装置，以克服已有技术存在的上述不足。
解决上述技术问题的技术方案是：一种环形旋转焊接装置，包括转动机构、送丝机构、送电机构、送气机构、焊枪和仿形机构，所述的转动机构安装在固定轴，送丝机构、送电机构、送气机构和仿形机构安装在转动机构的转动轴或转动轴套上、能随转动轴的转动而同步转动，固定轴一端安装在机架上，所述的仿形机构包括环状仿形座、仿形转动枪座以及用于与转动轴连接的旋转连动装置，所述的环状仿形座是一带台阶的圆环状筒套，其大台阶的环状端面为环状平面、小台阶的环状端面为仿形端面，环状仿形座套在旋转连动装置外与旋转连动装置同轴心安装但不随其转动；
仿形转动枪座为一中心带轴套的圆盘，圆盘的上方有一拨动杆，圆盘下方偏离轴心处连接有一安装焊枪的焊枪支杆，圆盘上端面有1～2个钢珠滑动凹坑，仿形转动枪座的轴套套在固定轴的下端、装在钢珠滑动凹坑内的钢珠压在环状仿形座的仿形端面上，圆盘上方的拨动杆揷进旋转连动装置的卡槽内，仿形转动枪座通过压紧螺帽、压紧弹簧和平面轴承被压紧，焊枪通过导丝导电导气座安装在焊枪支杆上，仿形转动枪座通过旋转连动装置随转动轴的转动而同步转动。
本发明之环形旋转焊接装置的进一步的方案是：所述的转动机构主要由安装在固定轴上的转动轴、转动轴套和传动盘构成，固定轴一端与机架顶梁垂直连接，转动轴通过中心轴承安装在固定轴的另一端并与套在固定轴上的转动轴套连接成一体，转动轴外圆周与安装在机架下端横梁的外轴承转动连接，传动盘安装在转动轴上方的转动轴套上；
本发明之环形旋转焊接装置的更进一步的方案是：作为送气机构的送气环包括转动环和紧套在转动环外周的进气环，进气环的内圆周有一环形凹槽，环形凹槽与转动环外周接触的上下端面各有一唇形密封圈，环形凹槽及上下唇形密封圈与转动轴的外圆周面构成一密封的环形导气室，该环形导气室通过进气环上的进气孔与外部气源接通，并通过转动环上的送气孔与导丝导气软管中的送气管相连通。
由于采用了上述技术方案，本发明之环形旋转焊接装置能在施焊空间较狭窄的地方对两圆管贯通的曲面、圆管与平面的环状焊缝进行自动焊接，具有以下有益效果：
1、焊接质量好、效率高：由于本发明之环形旋转焊接装置的仿形机构具有环状曲面座和环状平面座两种不同的环状仿形座，更换不同规格的仿形座，仿形转动焊枪可按不同的运动轨迹旋转，从而实现对不同管径的管口与管身连接的组件的环状曲面焊缝、圆管与平面、特别是圆管与环状平面的环状平面焊缝实施自动焊接，并且，根据焊接工艺需要，可以进行多次连续环形旋转焊接，既能保证焊接质量，又大大提高了劳动生产率。
2、结构简单、紧凑、体积小：本发明之环形旋转焊接装置结构简单，自动焊接装置的送丝机构、送气机构、送电机构和仿形机构都安装在同一转动轴或轴套上，结构紧凑，非常适合在狭小的空间实施焊接，使用十分方便。
3、能有效改善劳动环境，有利于操作人员的健康：由于本发明之环形旋转焊接装置对原来只能采用人工方法进行焊接的环状焊缝实现了自动焊接，避免了操作人员与弧光和有害气体的近距离接触，使劳动环境得到有效改善，有利于操作人员的健康。
4、制造工艺简单、生产成本低，本发明之环形旋转焊接装置的转动机构、送丝机构、送电机构、送气机构和仿形机构均采用一般的机械构件，其中有的为标准件，制造工艺简单，生产成本低。
5、使用方便、灵活，运用范围广：采用1台或几台本发明装置配上气体保护焊机、转动驱动机构和控制机构，就可以进行焊接。可以根据被焊接物数量的多少，决定采用装置的台数组成生产线进行流水作业式生产或是单机生产；特别是可以采用几台本发明装置配上1台气体保护焊机、转动驱动机构及其控制机构，对被焊接物施焊部位空间狭小、对被焊接物各部件之间尺寸精度要求高的焊接部位的环状焊缝进行多工位同时自动焊接以及连续环形旋转焊接。
下面结合附图和实施例对本发明之环形旋转焊接装置的技术特征作进一步说明：
附图说明：
图1：本发明实施例一之环形旋转焊接装置结构示意图；
图2：图1之A-A剖视图(送气环剖视图)；
图3：图1之B-B剖视图(旋转法兰、环状仿形座安装示意图)；
图4～6：本发明之环形旋转焊接装置的环状曲面座的结构示意图：
图4-立体示意图，图5-主视剖视图，图6-俯视图；
图7～9：本发明之环形旋转焊接装置的环状平面座的结构示意图：
图7-立体示意图，图8-主视剖视图，图9-俯视图；
图10：本发明实施例二之环形旋转焊接装置结构示意图。
图中：
1-丝盘，2-焊丝，3-固定轴，4-送丝电机，5-送丝轮，6-导电环，7-送气环，71-进气环，711-进气环上的进气孔，712-进气环上的环形凹槽，713-环形导气室，72-转动环，721-转动环上的送气孔，  8-导丝导气软管，9₁-中心轴承，9₂-外轴承，10-转动轴，  11-旋转法兰，12-导丝导电导气座，13-焊枪，14-工件，15-压紧螺帽，16-压紧弹簧，17-平面轴承，18-仿形转动枪座，181-仿形转动枪座的轴套，182-仿形转动枪座的拨动杆，183-仿形转动枪座的焊枪支杆，184-仿形转动枪座上的滑动钢珠凹坑，19-钢珠，20-环状仿形座，201-环状曲面座，202-环状平面座，21-链条，22-传动盘，23-唇形密封圈，24-转动轴套，25-机架，251-机架横梁，252-机架顶梁，26-转动机构，27-送丝机构、送电和送气机构总成。
具体实施方式：
实施例一：
一种环形旋转焊接装置，包括转动机构、送丝机构、送电机构、送气机构、焊枪和仿形机构；如图1～图3所示：
所述的转动机构主要由安装在固定轴3上的转动轴10、转动轴套24和传动盘22构成，固定轴一端与机架顶梁252垂直连接，转动轴10通过中心轴承9₁安装在固定轴3的另一端并与套在固定轴上的转动轴套24连接成一体，转动轴外圆周与安装在机架下端横梁251的外轴承9₂转动连接，传动盘22安装在转动轴上方的转动轴套24上；
所述的仿形机构包括环状仿形座20、仿形转动枪座18以及用于与转动轴连接的旋转法兰11，所述的环状仿形座20是一带台阶的圆环状筒套，其大台阶的环状端面为环状平面、小台阶的环状端面为仿形端面，环状仿形座套在旋转旋转法兰11外与旋转法兰11同轴心安装但不随其转动；
仿形转动枪座18为一中心带轴套181的圆盘，圆盘的上方有一拨动杆182，圆盘下方偏离轴心处连接有一安装焊枪的焊枪支杆183，圆盘上端面有两个钢珠滑动凹坑184，仿形转动枪座的轴套181套在固定轴3的下端、装在钢珠滑动凹坑内的钢珠19压在环状仿形座的仿形端面上，圆盘上方的拨动杆182揷进旋转法兰11的卡槽内，仿形转动枪座通过压紧螺帽15、压紧弹簧16和平面轴承17被压紧，焊枪13通过专用导丝导电导气座12安装在焊枪支杆183上，仿形转动枪座18通过旋转法兰11随转动轴10的转动而同步转动。
所述的送丝机构包括丝盘1、送丝轮5和送丝电机4；
作为送气机构的送气环7包括转动环72和紧套在转动环外周的进气环71，进气环的内圆周有一环形凹槽712，环形凹槽与转动环外周接触的上下端面各有一唇形密封圈23，环形凹槽及上下唇形密封圈与转动轴的外圆周面构成一密封的环形导气室713，该环形导气室713通过进气环71上的进气孔711与外部气源接通，并通过转动环72上的送气孔721与导丝导气软管8中的送气管相连通。
送丝机构的丝盘1、安装有送丝轮5和送丝电机4的安装盘，作为送气机构的送气环7、送电机构的导电环6依次安装在转动轴10上方的转动轴套24上，仿形机构通过其旋转法兰11安装在转动轴10的下方，送丝机构的丝盘1、安装有送丝轮5和送丝电机4的安装盘、导电环6、送气环7的转动环72、旋转法兰11以及安装有焊枪的仿形转动枪座18能随传动盘和转动轴及转动轴套同步转动。
其内穿有焊丝的导丝导气软管依次穿过导电环6、送气环7、传动盘22、转动轴10、旋转法兰11和仿形转动枪座的圆盘与固定在仿形转动枪座的焊枪支杆183上的焊枪13连接(参见图1～图3)；
本实施例中，所述的环状仿形座20是环状曲面座201，它是一带台阶的环状筒套，其大台阶的环状端面201b为环状平面，小台阶的环状端面之仿形端面201a为双曲环面(参见图1、图4～图6)，它主要用于两圆管贯通的曲面的自动焊接。环状曲面座之双曲环面形式的仿形端面的设计根据被焊接物的管径、贯穿的深度以及角度来计算，这是公知的技术，此处不再赘述。
作为本发明实施例的一种变换，所述的环状仿形座20也可以是环状平面座202，它也是一带台阶的环状筒套，其大台阶的环状端面202b为环状平面，小台阶的环状端面之仿形端面202a亦为环状平面(参见图7～图9)，它主要用于圆管与平面(如法兰平面)的环状焊缝的焊接。
导电环的输入电路一组与送丝电机4接通，另一组与焊丝2接通(图中未标出)。
本实施例中，所述转动机构的转动轴10和转动轴套24是连成一体的，作为本发明实施例的一种变换，所述的转动轴10和转动轴套24也可以作成分离的，再通过螺栓或其他连接方式连成一体。
本实施例中，所述的传动盘22为链轮，链轮通过链条21与驱动装置传动连接，作为本发明实施例的一种变换，所述的传动盘22也可以是皮带轮或其它形式的传动机构。
本实施例中，所述的旋转连动装置是旋转法兰11，作为本发明实施例的一种变换，所述的旋转连动装置也可以采用其他形式的旋转连动装置。
实施例二：
一种环形旋转焊接装置，包括转动机构、送丝机构、送电机构、送气机构、焊枪和仿形机构，除所述的仿形机构同实施例一以外，其余的转动机构、送丝机构、送电机构、送气机构的方式可以与实施例一不同，可将所述的转动机构、送丝机构、送电机构、送气机构作成其他的形式，将转动机构26安装在固定轴上，仿形机构与转动机构的转动轴下端连接，再将安装在转动机构的转动轴或转动轴套上的送丝机构、送电机构和送气机构总成27与旋转仿形机构连接即可(参见图10)。安装在转动机构的转动轴或转动轴套上的送丝机构、送电机构、送气机构和仿形机构能随转动轴的转动而同步转动，焊枪通过导丝导电导气座安装在焊枪支杆上、并与内有焊丝和送气管的导丝导气软管连接，仿形转动枪座(18)通过旋转连动装置随转动机构转动轴的转动而同步转动。
下面，以实施例一为例，讲述本发明之一种环形旋转焊接装置的使用及工作过程：选择待焊接组件的焊缝所需的环状仿形座，把需焊接的工件的工位校正夹紧并支撑在焊接装置的固定轴下端，把传动盘与带控制机构的驱动机构传动连接，将气体保护焊机的气源与送气环的进气口接通，导电环通过碳刷装置与焊机电源接通，焊枪对准工件施焊部位(焊缝)，启动开关，送丝机构通过导丝导气软管送丝，焊机向送气环送气、向导电环送电，同时传动盘带动转动轴和转动轴套转动，安装在转动轴下端面的旋转法兰通过拨动杆带动仿形转动枪座同步转动，焊枪按照仿形机构设定的轨迹绕施焊部位焊缝进行焊接；并且，根据焊接工艺需要，可以进行多次连续环形旋转焊接，焊接完成，控制机构开关切断，驱动机构停止动作，气体保护焊机停止输气送电，送丝装置停止送丝，焊枪停止工作。