專利名稱：環(huán)縫自動焊管鉗的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種彎管/法蘭環(huán)縫自動焊接的工藝裝備，屬于焊接工藝裝備技術領 域。
背景技術：
在船廠、石油、石化、化工、電廠等行業(yè)使用的機械裝備中，往往存在大量的彎管和 /或法蘭等圓環(huán)狀部件，在加工制造裝配這些設備的過程中，需要對這些彎管和/或法蘭的 內(nèi)角和外角的兩條環(huán)焊縫進行焊接。由于彎管和/或法蘭規(guī)格較多、大小不一，給焊接工 藝帶來了很大困難。傳統(tǒng)的焊接方法一直采用人工旋轉焊接工件、手工焊焊接的方式來進 行，不僅增加了勞動強度，操作不方便，而且焊接效率低下，手工焊接水平不一，質量難以保 證。即使采用目前常用的變位機、滾輪架等焊件變位機械裝置裝夾管道和/或法蘭來代替 人工旋轉工件，依然要靠手工來焊接法蘭和/或彎管的外角焊縫，焊接效率較低，質量無法 保證，仍然沒有較好的焊接工藝裝備解決內(nèi)角焊縫的焊接問題，因此還是無法解決焊接質 量和效率的問題。因而，彎管/法蘭內(nèi)外角環(huán)焊縫的焊接質量和效率已經(jīng)成為困擾焊接工 藝裝備生產(chǎn)企業(yè)的一個亟需解決的問題，成為我國焊接工藝水平發(fā)展提高的瓶頸，有必要 開發(fā)設計針對此焊接工藝的焊接工藝裝備，提高我國焊接工藝水平，并促進我國的機械加 工制造行業(yè)的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種可夾緊并進行旋轉待焊彎管/法蘭的焊 接工裝，不但實現(xiàn)手工焊的焊接，而且使彎管/法蘭內(nèi)角/外角環(huán)焊縫能夠實現(xiàn)自動焊，降 低工人勞動強度，減少裝夾次數(shù)，提高焊接質量和效率。為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種適合彎管/法蘭內(nèi)外角環(huán)焊縫自動焊接的 工裝環(huán)縫自動焊管鉗，包括箱體、驅動和旋轉機構、夾緊機構，其特征在于驅動和旋轉機構 的主體為一開有U形槽的支架，支架一側與U形基座箱體連接固定，支架另一側設有旋轉齒 圈、支撐座、滾子軸承、過渡齒輪、驅動裝置、頂緊驅動，所述驅動裝置的驅動軸與過渡齒輪 連接，所述過渡齒輪與所述旋轉齒圈外嚙合，所述旋轉齒圈由沿旋轉齒圈圓周分布的支撐 座、滾子軸承支撐，自定心定位夾緊機構安置于所述旋轉齒圈中。所述過渡齒輪與所述旋轉 齒圈外嚙合，傳動部分采用齒輪、U形旋轉齒圈傳動，傳動效率高、傳動比準確、功率范圍大、 使用壽命長、噪音小且安全可靠。所述旋轉齒圈為環(huán)形，一端開有與所述支架上對應的U形槽，旋轉齒圈一側面為 一臺階狀平面，內(nèi)圈為凹面，外圈為凸面，所述自定心定位夾緊機構安置于所述凹面中。所 述旋轉齒圈由沿旋轉齒圈圓周分布的所述支撐座、滾子軸承支撐。所述滾子軸承由軸向和徑向的至少兩組滾子軸承組成，所述滾子軸承安裝在所述 支撐座上。旋轉齒圈的轉動是在由軸向和徑向兩組軸承組成的固定空間軌道中運行的，兩 組軸承起到了很好的支撐和定位作用，軸承選用的是高承載能力、高精密的軸承，保證旋轉齒圈和自定心定位夾緊機構在轉動過程中的穩(wěn)定性。所述過渡齒輪為單數(shù)個，依次相互外嚙合，兩端的兩個過渡齒輪與所述旋轉齒圈 外嚙合，保證旋轉齒圈運行平穩(wěn)。所述自定心定位夾緊機構包括頂板、三爪導向機構、三爪卡盤、調節(jié)鎖緊螺桿，所 述三爪導向機構包含導向板和導向塊，所述導向板為V形，中間折彎處鉸接在所述三爪卡 盤上，所述三爪卡盤一端開有與所述支架上對應的U形槽，所述三爪卡盤上還開有小滑槽， 所述導向塊垂直于三爪卡盤平面置于所述滑槽中，相鄰導向板鉸接于所述導向塊一端，所 述導向塊另一端依次間隔連接所述頂板，所述調節(jié)鎖緊螺桿一端與所述三爪導向機構中的 所述導向塊動接觸。所述三爪導向機構包含四塊導向板和五個導向塊，與所述導向塊對應的滑槽也為 五個，與所述導向塊間隔連接的頂板為三塊。所述調節(jié)鎖緊螺桿另一端與頂緊驅動配合接觸，所述頂緊驅動或為電機驅動裝 置，或為氣動驅動裝置，或為液壓驅動裝置。頂緊驅動啟動后與調節(jié)鎖緊螺桿接觸，推動調 節(jié)鎖緊螺桿與三爪導向機構接觸，通過三爪導向機構帶動頂板向中心移動夾緊工件，實現(xiàn) 工件自動定心。自定心定位夾緊機構通過三爪卡盤安裝設置在旋轉齒圈側面的凹面內(nèi)，隨 旋轉齒圈做圓周運動，從而帶動所夾工件轉動。三爪導向機構中采用導向板和導向塊，強度高，加工精度高，且不論管徑大小，旋 轉中心一致，工件自動定心操作簡單，定心精度高，大大縮短了工件的裝夾時間，提高了工 作效率。三爪卡盤和旋轉齒圈所開U形槽一致，在上下管子/法蘭時，三爪卡盤的U形開口 始終向上，延續(xù)了車間工人的操作習慣三爪卡盤夾緊彎管/法蘭的外圓面，彎管/法蘭可以 水平吊至三爪卡盤的中心就可以實現(xiàn)自定心夾緊法蘭面。工件基本不需要經(jīng)過軸向移動， 就可以到達理想的裝夾位置，操作極其簡便，大大縮短了工件的裝夾時間，提高了工作效率。所述U形基座箱體由主板、側板、底板和封板焊接而成，所述主板一端開有與所述 支架上對應的U形槽。U形箱體結構有利于彎管/法蘭的吊裝和自動焊槍的伸入，箱體上端 焊有吊耳，可以很方便的進行吊裝。底板可用地腳螺釘固定在地基上使整套系統(tǒng)更加的穩(wěn) 固。所述驅動裝置采用伺服電機。交流伺服電機通過減速機減速后，來驅動過渡齒輪 帶動旋轉齒圈及定位夾緊機構做旋轉運動。伺服電機能夠提供精確的旋轉速度，保證運轉 過程平穩(wěn)，不產(chǎn)生停頓和抖動現(xiàn)象。所述U形基座箱體上設有操作控制按鈕，與所述U形基座箱體相連的操作手柄，操 作手柄可以實現(xiàn)在距離焊接工裝一定距離范圍內(nèi)實現(xiàn)控制操作，確保在焊接過程中操作人 員的安全。本發(fā)明所達到的有益效果由于三爪卡盤夾緊法蘭面，三爪卡盤旋轉過程中帶動 彎管/法蘭件旋轉，法蘭內(nèi)外兩側的焊縫由于離夾持的三爪卡盤非常接近，基本忽略了工 件的徑向跳動，另外，三爪卡盤夾緊的是法蘭面(法蘭是機加件，精度高)，內(nèi)外兩條焊縫和 三爪卡盤在平行面上，如果將一把自動焊槍移到彎管/法蘭的外角焊縫上，另一把焊槍從 三爪卡盤中伸入到內(nèi)角焊縫上，就能夠實現(xiàn)兩條焊縫的同時自動化焊接，焊接過程中基本不用人工調整焊槍到焊縫的位置，效率提高了至少兩倍。


圖1為本發(fā)明環(huán)縫自動焊管鉗的立體圖；圖2為本發(fā)明U形基座箱體的主視圖；圖3為本發(fā)明驅動和旋轉機構的主視圖；圖4為本發(fā)明驅動和旋轉機構的左視圖；圖5為本發(fā)明自定心定位夾緊機構的主視圖；其中1、U形基座箱體；11、主板；12、側板；13、底板；14封板；2、驅動和旋轉機構； 21、旋轉齒圈；22、支撐座；23、滾子軸承；24、過渡齒輪；25、驅動裝置；26、頂緊驅動；27、支 架；28、凹面；3、自定心定位夾緊機構；31、頂板；32、三爪導向機構；33、三爪卡盤；34、調節(jié) 鎖緊螺桿；35、導向板；36、導向塊；37、滑槽；4、工件。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步描述。實施例1如圖1所示，本發(fā)明的環(huán)縫自動焊管鉗是一種用來對管件或法蘭的內(nèi)外角環(huán)縫自 動焊的焊接工裝，驅動和旋轉機構2 —側與U形基座箱體1連接固定，驅動和旋轉機構2另 一側一端連接自定心定位夾緊機構3，工件4夾裝在自定心定位夾緊機構3中。如圖2所示，U形基座箱體1由主板11、側板12、底板13和封板14焊接而成，所 述主板一端開有U形槽。為了增強箱體的結構強度，還可以在適當位置焊接加強筋板。如圖3、圖4所示，所述驅動和旋轉機構2包括旋轉齒圈21、支撐座22、滾子軸承 23、過渡齒輪24、驅動裝置25、頂緊驅動26和支架27，支撐座22、過渡齒輪23、驅動裝置25、 頂緊驅動26安裝于開有U形槽的支架27上，驅動裝置25的驅動軸與過渡齒輪24連接，過 渡齒輪24與旋轉齒圈21外嚙合。旋轉齒圈21 —端開有與支架27上對應的U形槽，旋轉齒圈21 —側面為一臺階狀 平面，內(nèi)圈為凹面28，外圈為凸面。旋轉齒圈21由沿旋轉齒圈21圓周分布的支撐座22、滾 子軸承23支撐。滾子軸承23由軸向和徑向的兩組滾子軸承組成，滾子軸承23安裝在支撐 座22上。旋轉齒圈21的轉動是在由軸向和徑向兩組軸承組成的固定空間軌道中運行的。如圖5所示，自定心定位夾緊機構3包括頂板31、三爪導向機構32、三爪卡盤33、 調節(jié)鎖緊螺桿34，三爪導向機構32包含導向板35和導向塊36，導向板35為V形，中間折 彎處鉸接在三爪卡盤33上，三爪卡盤33 —端開有與所述支架27上對應的U形槽，三爪卡 盤33上還開有小滑槽37，導向塊36垂直于三爪卡盤33平面置于滑槽37中，相鄰導向板鉸 接于導向塊36 —端，導向塊36另一端依次間隔連接頂板31，調節(jié)鎖緊螺桿34 —端與三爪 導向機構32中的導向塊36動接觸。調節(jié)鎖緊螺桿34另一端與頂緊驅動26配合接觸，頂緊驅動26為電機驅動裝置或 者氣動驅動裝置。頂緊驅動26啟動后向上運動與調節(jié)鎖緊螺桿34接觸，推動調節(jié)鎖緊螺 桿34與三爪導向機構32接觸，通過三爪導向機構32帶動頂板31向中心移動夾緊工件4， 實現(xiàn)工件4自動定心。自定心定位夾緊機構3通過三爪卡盤33安裝設置在旋轉齒圈21側面的凹面內(nèi)，隨旋轉齒圈21做圓周運動，從而帶動所夾工件4轉動。實施例2在實施例1的基礎上，本發(fā)明較優(yōu)的實施方案是，如圖3-圖5所示，過渡齒輪23 為5個，依次相互外嚙合，兩端的兩個過渡齒輪23與所述旋轉齒圈21外嚙合。三爪導向機構32包含四塊導向板35和五個導向塊36，與導向塊36對應的滑槽 37也為五個，導向板兩端均開有U型槽，與導向塊36間隔連接的頂板31為三塊。頂緊驅動26啟動后向上運動與調節(jié)鎖緊螺桿34接觸，推動調節(jié)鎖緊螺桿34與三 爪導向機構32中五個導向塊36中間的導向塊接觸，此中間的導向塊36沿滑槽37向上運 動(即向工件中心運動)，此導向塊36左右兩邊連接兩塊導向板35，這兩塊導向板35與中 間的導向塊36相連的一端也隨之向上運動，因導向板35V形折彎處與三爪卡盤33鉸接，因 此，當這兩塊導向板35其中一端沿滑槽37向上運動時，另一端必然沿滑槽37向下運動(即 運離工件中心運動)，同理，在另一端處連接的導向塊36、導向板35也必然隨之沿滑槽37 向下運動，依次類推，因導向板35V形折彎處與三爪卡盤33鉸接，此向下運動的導向板35 的另一端必須又沿滑槽37向上運動，沿滑槽37向上運動的導向板35必須帶動與之相連的 導向塊36 —起向上運動。此三爪導向機構32中向上運動(即向工件中心運動)的導向塊 36共3塊，間隔分布，此3塊導向塊分別與頂板31相連，因此，當導向塊36向工件中心運動 時，帶動頂板31向工件中心運動夾緊工件4，實現(xiàn)工件4自動定心。自定心定位夾緊機構3 通過三爪卡盤33安裝設置在旋轉齒圈21側面的凹面28內(nèi)，隨旋轉齒圈21做圓周運動，從 而帶動所夾工件4轉動。其余與實施例1完全相同。本發(fā)明的環(huán)縫自動焊管鉗工作過程如下1)焊前準備工作A.確定設備是否能正常運行；B.確認后，接通電源，調節(jié)過渡齒輪24與三爪卡盤33U形槽開口與U形基座箱體 IU形槽開口 一致。2)放置管件A.工件4吊入時，禁止工件撞擊設備，以免損壞設備；B.吊裝工件4，使工件從三爪卡盤33U形槽開口、U形基座箱體IU形槽開口和支 架27U形槽開口處緩慢放入，應避免較大沖擊。3)夾緊工件啟動頂緊驅動26，通過自定心定位夾緊機構3夾緊工件4。4)工件旋轉A.啟動驅動裝置25，通過驅動和旋轉機構2使工件4旋轉，焊機進行自動焊接；B.當管鉗處于工作狀態(tài)時，操作者應遠離機器，使用手柄控制操作；C.當機器運轉時，應避免異物落入管鉗，以免損壞管鉗。5)松開頂桿A.當焊接完成后，使驅動和旋轉機構2轉回到初始位置。B.松開頂板31。C.從開口處吊出工件4。以上為一個工作節(jié)拍，依次循環(huán)。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾 也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
一種環(huán)縫自動焊管鉗，包括箱體、驅動和旋轉機構、夾緊機構，其特征在于驅動和旋轉機構(2)的主體為一開有U形槽的支架(27)，支架(27)一側與U形基座箱體(1)連接固定，支架(27)另一側設有旋轉齒圈(21)、支撐座(22)、滾子軸承(23)、過渡齒輪(24)、驅動裝置(25)、頂緊驅動(26)，所述驅動裝置(25)的驅動軸與過渡齒輪(24)連接，所述過渡齒輪(24)與所述旋轉齒圈(21)外嚙合，所述旋轉齒圈(21)由沿旋轉齒圈(21)圓周分布的支撐座(22)、滾子軸承(23)支撐，自定心定位夾緊機構(3)安置于所述旋轉齒圈(21)中。
2.根據(jù)權利要求1所述的環(huán)縫自動焊管鉗，其特征在于所述旋轉齒圈(21)為環(huán)形， 一端開有與所述支架(27)上對應的U形槽，所述旋轉齒圈(21) —側面為一臺階狀平面，內(nèi) 圈為凹面(28)，外圈為凸面，所述自定心定位夾緊機構(3)安置于所述凹面(28)中。
3.根據(jù)權利要求2所述的環(huán)縫自動焊管鉗，其特征在于所述滾子軸承(23)由軸向和 徑向的至少兩組滾子軸承組成，所述滾子軸承(23)安裝在所述支撐座(22)上。
4.根據(jù)權利要求3所述的環(huán)縫自動焊管鉗，其特征在于所述過渡齒輪(24)為單數(shù) 個，依次相互外嚙合，兩端的兩個過渡齒輪(24)與所述旋轉齒圈(21)外嚙合。
5.根據(jù)權利要求2所述的環(huán)縫自動焊管鉗，其特征在于所述自定心定位夾緊機構(3) 包括頂板(31)、三爪導向機構(32)、三爪卡盤(33)、調節(jié)鎖緊螺桿(34)，所述三爪導向機構 (32)包含導向板(35)和導向塊(36)，所述導向板(35)為V形，中間折彎處鉸接在所述三 爪卡盤(33)上，所述三爪卡盤(33) —端開有與所述旋轉齒圈(21)上對應的U形槽，所述 三爪卡盤(33)上還開有小滑槽(37)，所述導向塊(36)垂直于三爪卡盤(33)平面置于所述 滑槽(37)中，相鄰導向板(35)鉸接于所述導向塊(36) —端，所述導向塊(36)另一端依次 間隔連接所述頂板(31)，所述調節(jié)鎖緊螺桿(34) —端與所述三爪導向機構(32)中的所述 導向塊(36)動接觸。
6.根據(jù)權利要求5所述的環(huán)縫自動焊管鉗，其特征在于所述三爪卡盤(33)安裝于所 述旋轉齒圈(21)的凹面(28)中，其U形槽開口與所述旋轉齒圈(21)的U形槽開口方向一致。
7.根據(jù)權利要求5所述的環(huán)縫自動焊管鉗，其特征在于所述三爪導向機構(32)包含 四塊所述導向板(35)和五個所述導向塊(36)，與所述導向塊(36)對應的滑槽(37)也為五 個，與所述導向塊(36)間隔連接的所述頂板(31)為三塊。
8.根據(jù)權利要求5所述的環(huán)縫自動焊管鉗，其特征在于所述調節(jié)鎖緊螺桿(34)另一 端與頂緊驅動(26)配合接觸，所述頂緊驅動(26)或為電機驅動裝置，或為氣動驅動裝置， 或為液壓驅動裝置。
9.根據(jù)權利要求8所述的環(huán)縫自動焊管鉗，其特征在于所述U形基座箱體(1)由主 板(11)、側板(12)、底板(13)和封板(14)焊接而成，所述主板一端開有與所述支架(27) 上對應的U形槽。
10.根據(jù)權利要求9所述的環(huán)縫自動焊管鉗，其特征在于所述驅動裝置為伺服電機。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種環(huán)縫自動焊管鉗，涉及一種彎管/法蘭環(huán)縫自動焊接的工藝裝備，屬于焊接工藝裝備技術領域，其特征在于驅動和旋轉機構的主體為一開有U形槽的支架，支架一側與U形基座箱體連接固定，支架另一側設有旋轉齒圈、支撐座、滾子軸承、過渡齒輪、驅動裝置、頂緊驅動，所述驅動裝置的驅動軸與過渡齒輪連接，所述過渡齒輪與所述旋轉齒圈外嚙合，所述旋轉齒圈由沿旋轉齒圈圓周分布的支撐座、滾子軸承支撐，自定心定位夾緊機構安置于所述旋轉齒圈中，此焊接工裝可夾緊并旋轉待焊彎管/法蘭，不但實現(xiàn)手工焊的焊接，而且使彎管/法蘭內(nèi)角/外角環(huán)焊縫能夠實現(xiàn)自動焊，降低工人勞動強度，減少裝夾次數(shù)，提高焊接質量和效率。
文檔編號B23K37/053GK101885130SQ201010221148
公開日2010年11月17日 申請日期2010年7月8日 優(yōu)先權日2010年7月8日
發(fā)明者廖劍雄, 汪忠, 汪魁 申請人:昆山華恒工程技術中心有限公司