一种圆柱体环缝自动焊接装置论文和设计-刘国孜

全文摘要

本实用新型涉及机械加工设备技术领域，尤其是一种圆柱体环缝自动焊接装置，包括机架、工作台、立柱、减速电机、设置有工件的气动夹紧旋转装置、设置有焊枪的气动压紧自定位装置和便于操控的自动控制电气装置，立柱通过螺钉安装在工作台上，工作台焊接固定在机架上，减速电机通过电机支架固定安装在机架内，通过气动夹紧旋转装置对工件进行稳固装夹和旋转焊接；通过气动压紧自定位装置实现对焊枪的轻松调节，以满足不同的使用需求；通过自动控制电气装置完成对焊接过程的精准控制，从而有效提高了产品的质量和稳定性，缩短了生产周期，提高了生产效率，非常适合大批量的生产。

主设计要求

1.一种圆柱体环缝自动焊接装置，其特征是，包括机架（1）、工作台（2）、立柱（3）、减速电机（4）、设置有工件的气动夹紧旋转装置、设置有焊枪（5）的气动压紧自定位装置和便于操控的自动控制电气装置，立柱（3）通过螺钉安装在工作台（2）上，工作台（2）焊接固定在机架（1）上，减速电机（4）通过电机支架（6）固定安装在机架（1）内，所述气动夹紧旋转装置包括气动卡盘（7）、卡盘连接件（8）、旋转主轴（9）、主轴链轮（10）、气动回转器（11）和主轴轴承座（12），旋转主轴（9）底部设置有气动回转器（11），旋转主轴（9）顶部通过卡盘连接件（8）设置有气动卡盘（7），旋转主轴（9）通过主轴轴承座（12）与工作台（2）固定连接，旋转主轴（9）端部的主轴链轮（10）通过链条（14）与减速电机（4）端部的电机链轮（13）传动连接，所述气动压紧自定位装置包括上下移动架（15）、焊枪可调支架（16）、压头轴（17）、压头轴承座（18）和气缸（19），上下移动架（15）通过螺钉设置在立柱（3）一侧的导轨滑块（20）上，气缸（19）通过气缸固定板（21）设置在立柱（3）顶部，气缸（19）上设置有气动管道节流阀（22），气缸（19）通过气缸摆动万向浮动接头（23）与上下移动架（15）连接，设置有焊枪（5）的焊枪可调支架（16）通过螺钉与上下移动架（15）固定连接，压头轴（17）通过压头轴承座（18）设置在上下移动架（15）上，压头轴（17）和压头轴承座（18）之间设置有圆锥滚子轴承（24），所述自动控制电气装置包括电路控制箱（25）、开关盒（26）、气动二联件（27）和电磁阀，内部设置有时间继电器、接触式继电器、数显继电器、中间继电器和断路器的电路控制箱（25）通过螺钉设置在立柱（3）侧面，电路控制箱（25）外部设置有开关盒（26），开关盒（26）和电磁阀与电路控制箱（25）内各部件对应连接，用于安装气动二联件（27）和电磁阀的电磁阀汇流板（29）也通过螺钉设置在立柱（3）侧面。

设计方案

所述气动夹紧旋转装置包括气动卡盘（7）、卡盘连接件（8）、旋转主轴（9）、主轴链轮（10）、气动回转器（11）和主轴轴承座（12），旋转主轴（9）底部设置有气动回转器（11），旋转主轴（9）顶部通过卡盘连接件（8）设置有气动卡盘（7），旋转主轴（9）通过主轴轴承座（12）与工作台（2）固定连接，旋转主轴（9）端部的主轴链轮（10）通过链条（14）与减速电机（4）端部的电机链轮（13）传动连接，

所述气动压紧自定位装置包括上下移动架（15）、焊枪可调支架（16）、压头轴（17）、压头轴承座（18）和气缸（19），上下移动架（15）通过螺钉设置在立柱（3）一侧的导轨滑块（20）上，气缸（19）通过气缸固定板（21）设置在立柱（3）顶部，气缸（19）上设置有气动管道节流阀（22），气缸（19）通过气缸摆动万向浮动接头（23）与上下移动架（15）连接，设置有焊枪（5）的焊枪可调支架（16）通过螺钉与上下移动架（15）固定连接，压头轴（17）通过压头轴承座（18）设置在上下移动架（15）上，压头轴（17）和压头轴承座（18）之间设置有圆锥滚子轴承（24），

所述自动控制电气装置包括电路控制箱（25）、开关盒（26）、气动二联件（27）和电磁阀，内部设置有时间继电器、接触式继电器、数显继电器、中间继电器和断路器的电路控制箱（25）通过螺钉设置在立柱（3）侧面，电路控制箱（25）外部设置有开关盒（26），开关盒（26）和电磁阀与电路控制箱（25）内各部件对应连接，用于安装气动二联件（27）和电磁阀的电磁阀汇流板（29）也通过螺钉设置在立柱（3）侧面。

2.根据权利要求1所述的一种圆柱体环缝自动焊接装置，其特征是，所述旋转主轴（9）为中空结构，外部气源通过旋转主轴（9）与气动回转器（11）和气动卡盘（7）连通。

3.根据权利要求1所述的一种圆柱体环缝自动焊接装置，其特征是，所述气动回转器（11）上设置有用于限制其转动的限位机构，限位机构包括限位杆（30）和限位螺钉（31），限位杆（30）底部通过螺杆与机架（1）固定连接，限位杆（30）顶端穿过机架横梁并通过横向设置的限位螺钉（31）与气动回转器（11）连接。

4.根据权利要求1所述的一种圆柱体环缝自动焊接装置，其特征是，所述旋转主轴（9）与主轴轴承座（12）之间设置有深沟球轴承（32）和推力球轴承（33），主轴轴承座（12）两端通过螺钉设置有轴承盖（39）。

5.根据权利要求1所述的一种圆柱体环缝自动焊接装置，其特征是，所述压头轴（17）顶端设置有碳刷集电环（34），压头轴（17）尾端设置有工件压紧头（35）。

6.根据权利要求5所述的一种圆柱体环缝自动焊接装置，其特征是，所述工件压紧头（35）中心设置有圆柱锥状凹孔（36），且凹孔（36）两端通过螺钉设置有强力磁铁（37）。

7.根据权利要求1所述的一种圆柱体环缝自动焊接装置，其特征是，所述气动二联件（27）为油水分离器，气动二联件（27）一端与外部气源连接，另一端与电磁阀汇流板（29）连接，电磁阀汇流板（29）上设置有电磁阀一（28）和电磁阀二（38），电磁阀一（28）与气缸（19）连接，电磁阀二（38）与气动回转器（11）连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及机械加工设备技术领域，尤其是一种圆柱体环缝自动焊接装置。

背景技术

环缝自动焊机是一种能完成各种圆形、环形焊缝焊接的通用自动焊接设备，可用于碳钢、低合金钢、不锈钢、铝及其合金等材料的优质焊接，并可选择氩弧焊（填丝或不填丝）、熔化极气体保护焊，等离子焊等焊接电源组成一套环缝自动焊接系统，可广泛地应用于液压油缸、汽车方向架、传动轴、贮气筒、化工及医疗容器、液化气罐、消防器材、矿山及生产线用滚筒及储液筒等产品的焊接。

但在现有技术中，圆板与圆管的环缝焊接没有专用设备，均采用手工操作，效率极低，且加工出的产品质量稳定性不高，随着科技进步，需求增加，越来越多类似筒状或盖状的产品需要环缝焊接，且需要高效的批量加工能力和稳定的焊接品质。

实用新型内容

为了克服现有缺乏对圆板与圆管的环缝焊接专用设备的不足，本实用新型提供了一种圆柱体环缝自动焊接装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种圆柱体环缝自动焊接装置，包括机架、工作台、立柱、减速电机、设置有工件的气动夹紧旋转装置、设置有焊枪的气动压紧自定位装置和便于操控的自动控制电气装置，立柱通过螺钉安装在工作台上，工作台焊接固定在机架上，减速电机通过电机支架固定安装在机架内，

气动夹紧旋转装置包括气动卡盘、卡盘连接件、旋转主轴、主轴链轮、气动回转器和主轴轴承座，旋转主轴底部设置有气动回转器，旋转主轴顶部通过卡盘连接件设置有气动卡盘，旋转主轴通过主轴轴承座与工作台固定连接，旋转主轴端部的主轴链轮通过链条与减速电机端部的电机链轮传动连接，

气动压紧自定位装置包括上下移动架、焊枪可调支架、压头轴、压头轴承座和气缸，上下移动架通过螺钉设置在立柱一侧的导轨滑块上，气缸通过气缸固定板设置在立柱顶部，气缸上设置有气动管道节流阀，气缸通过气缸摆动万向浮动接头与上下移动架连接，设置有焊枪的焊枪可调支架通过螺钉与上下移动架固定连接，压头轴通过压头轴承座设置在上下移动架上，压头轴和压头轴承座之间设置有圆锥滚子轴承，

自动控制电气装置包括电路控制箱、开关盒、气动二联件和电磁阀，内部设置有时间继电器、接触式继电器、数显继电器、中间继电器和断路器的电路控制箱通过螺钉设置在立柱侧面，电路控制箱外部设置有开关盒，开关盒和电磁阀与电路控制箱内各部件对应连接，用于安装气动二联件和电磁阀的电磁阀汇流板也通过螺钉设置在立柱侧面。

进一步的，旋转主轴为中空结构，外部气源通过旋转主轴与气动回转器和气动卡盘连通。

进一步的，气动回转器上设置有用于限制其转动的限位机构，限位机构包括限位杆和限位螺钉，限位杆底部通过螺杆与机架固定连接，限位杆顶端穿过机架横梁并通过横向设置的限位螺钉与气动回转器连接。

进一步的，旋转主轴与主轴轴承座之间设置有深沟球轴承和推力球轴承，主轴轴承座两端通过螺钉设置有轴承盖。

进一步的，压头轴顶端设置有碳刷集电环，压头轴尾端设置有工件压紧头。

进一步的，工件压紧头中心设置有圆柱锥状凹孔，且凹孔两端通过螺钉设置有强力磁铁。

进一步的，气动二联件为油水分离器，气动二联件一端与外部气源连接，另一端与电磁阀汇流板连接，电磁阀汇流板上设置有电磁阀一和电磁阀二，电磁阀一与气缸连接，电磁阀二与气动回转器连接。

本实用新型的有益效果是，通过气动夹紧旋转装置对工件进行稳固装夹和旋转焊接；通过气动压紧自定位装置实现对焊枪的轻松调节，以满足不同的使用需求；通过自动控制电气装置完成对焊接过程的精准控制，从而有效提高了产品的质量和稳定性，缩短了生产周期，提高了生产效率，非常适合大批量的生产。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的主视图；

图2是图1中的A处放大图；

图3是图1中的B处放大图；

图4是图1中的C处放大图；

图5是本实用新型的侧视图；

图6是图5中的D处放大图。

图中1.机架，2.工作台，3.立柱，4.减速电机，5.焊枪，6.电机支架，7.气动卡盘，8.卡盘连接件，9.旋转主轴，10.主轴链轮，11.气动回转器，12.主轴轴承座，13.电机链轮，14.链条，15.上下移动架，16.焊枪可调支架，17.压头轴，18.压头轴承座，19.气缸，20.导轨滑块，21.气缸固定板，22.气动管道节流阀，23.气缸摆动万向浮动接头，24.圆锥滚子轴承，25.电路控制箱，26.开关盒，27.气动二联件，28.电磁阀一，29.电磁阀汇流板，30.限位杆，31.限位螺钉，32.深沟球轴承，33.推力球轴承，34.碳刷集电环，35.工件压紧头，36.凹孔，37.强力磁铁，38.电磁阀二，39.轴承盖，40.工件一，41.工件二。

具体实施方式

如图1~4所示，一种圆柱体环缝自动焊接装置，包括机架1、工作台2、立柱3、减速电机4、设置有工件的气动夹紧旋转装置、设置有焊枪5的气动压紧自定位装置和便于操控的自动控制电气装置，立柱3通过螺钉安装在工作台2上，工作台2焊接固定在机架1上，减速电机4通过电机支架6固定安装在机架1内，气动夹紧旋转装置包括气动卡盘7、卡盘连接件8、旋转主轴9、主轴链轮10、气动回转器11和主轴轴承座12，旋转主轴9底部设置有气动回转器11，旋转主轴9顶部通过卡盘连接件8设置有气动卡盘7，旋转主轴9通过主轴轴承座12与工作台2固定连接，旋转主轴9端部的主轴链轮10通过链条14与减速电机4端部的电机链轮13传动连接。旋转主轴9尾部设置有螺纹用于装配气动回转器11，旋转主轴9顶部设置有螺纹，通过圆螺母将卡盘连接件8固定在旋转主轴9上，旋转主轴9中部设置有主轴轴承座12，主轴轴承座12通过内六角圆柱头螺钉固定在工作台2上，气动卡盘7通过内六角圆柱头螺钉与卡盘连接件8固定，旋转主轴9与主轴轴承座12之间设置有深沟球轴承32和推力球轴承33，使主轴既能旋转又能承受轴向载荷，主轴轴承座12两端设置有轴承盖39，通过内六角圆柱头螺钉固定。旋转主轴9为中空结构，外部气源通过旋转主轴9与气动回转器11和气动卡盘7连通，压头轴17顶端设置有碳刷集电环34，碳刷集电环34与焊机的负极相连，可以有效稳定地将较大的焊接电流汇集并从压头轴17传到工件，压头轴17尾端设置有工件压紧头35,压头轴17中部设置有压头轴承座18，压头轴17和压头轴承座18之间设置有圆锥滚子轴承24，压头轴承座18通过内六角圆柱头螺钉固定在上下移动架15上，工件压紧头35中心呈圆柱锥状凹孔，且通过十字槽沉头螺钉设置有强力磁铁37，工件压紧头35可以根据工件的大小不同进行更换。

气动压紧自定位装置包括上下移动架15、焊枪可调支架16、压头轴17、压头轴承座18和气缸19，上下移动架15通过螺钉设置在立柱3一侧的导轨滑块20上，气缸19通过气缸固定板21设置在立柱3顶部，气缸19上设置有气动管道节流阀22，气缸19通过气缸摆动万向浮动接头23与上下移动架15连接，设置有焊枪5的焊枪可调支架16通过螺钉与上下移动架15固定连接，焊枪可调支架16通过内六角圆柱头螺钉固定在上下移动架15上，与上下移动架15同步运动，焊枪可调支架16可以调节焊枪5上下、左右、前后的位置，并带有位置锁紧功能，压头轴17通过压头轴承座18设置在上下移动架15上，压头轴17和压头轴承座18之间设置有圆锥滚子轴承24，上下移动架15通过内六角圆柱头螺钉设置在导轨滑块20上，用于导轨滑块20滑移的滑块导轨通过内六角圆柱头螺钉固定在立柱3上，立柱3顶部通过内六角圆柱头螺钉设置有气缸固定板21，气缸固定板21上通过内六角圆柱头螺钉设置有气缸19，气缸19上设置有气动管道节流阀22，气缸19通过气缸摆动万向浮动接头23与上下移动架15连接，使得气缸19带动上下移动架15滑动顺畅，不会因为有一点偏差导致卡死。

自动控制电气装置包括电路控制箱25、开关盒26、气动二联件27和电磁阀，内部设置有时间继电器、接触式继电器、数显继电器、中间继电器和断路器的电路控制箱25通过螺钉设置在立柱3侧面，电路控制箱25外部设置有开关盒26，开关盒26和电磁阀与电路控制箱25内各部件对应连接，用于安装气动二联件27和电磁阀的电磁阀汇流板29也通过螺钉设置在立柱3侧面，气动二联件27为油水分离器，气动二联件27一端与外部气源连接，另一端与电磁阀汇流板29连接，电磁阀汇流板29上设置有电磁阀一28和电磁阀二38，电磁阀一28与气缸19连接，电磁阀二38与气动回转器11连接。电路控制箱25里设置有数字式时间继电器、接触式继电器、数显继电器、中间继电器、断路器等元件，旋钮\/按钮开关盒26和三位五通电磁阀，与电路控制箱25一一对应连接通电，旋钮\/按钮开关盒26上设置有急停按钮、电源指示灯、手动\/自动焊接、工件夹紧、工件压紧、手动夹松、手动上下、手动转盘等按钮。

如图5和6所示，气动回转器11上设置有用于限制其转动的限位机构，限位机构包括限位杆30和限位螺钉31，限位杆30底部通过螺杆与机架1固定连接，限位杆30顶端穿过机架横梁并通过横向设置的限位螺钉31与气动回转器11连接，限位杆30和限位螺钉31为了禁止气动回转器11转动而设置。

该圆柱体环缝自动焊接的操作控制方法是：打开气源、接通电源、打开自动送丝焊机；将工件一40放在气动卡盘7的卡爪内；将工件二41放到工件压紧头35内，强力磁铁37吸紧工件二41；在开关盒26处，点击“工件夹紧”按钮，气动卡盘7自动夹紧工件一40；在开关盒26处，点击“工件压紧”按钮，气缸19带动上下移动架15和焊枪5向下移动到焊接位置（此时工件二41已压紧工件一40，且工件二41和工件一40同心）；在开关盒26处，将“手动自动”旋钮打到自动档，然后减速电机4启动，工件随气动卡盘7一起低速转动，焊枪5电源接通，焊枪5对准工件焊缝处进行自动焊接，该动作由电路控制箱25内的时间继电器和电磁阀控制，相继完成；焊接的时间由数显时间继电器调定；焊接时间到达调定值后自动切断电源，减速电机4停止旋转，气缸19解除对工件的施压状态并带动焊枪5复位，气动卡盘7自动松开工件，该动作由时间继电器和电磁阀控制，相继完成；焊接完成，取下焊接工件。

以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本实用新型的保护范围内。

设计图

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