專利名稱：立式環(huán)縫焊機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于焊接設備領域，涉及一種焊機，尤其涉及一種用于薄壁不銹鋼三通承 口無氧化焊接的立式環(huán)縫焊機。
背景技術：
眾所周知，受不銹鋼材料延展性較差的特性限制，流體用的薄壁不銹鋼三通生 產，不能直接用薄壁焊管拉伸成型，只能中間頭拉伸一小段，割口后再焊接一截直管以保 證承口長度，目前用于不銹鋼三通管件焊接的生產工藝，主要有兩種，一種是手工氬弧焊， 特點是效率低，焊接不均勻，合格率低，通常用于樣品制作或新產品小批量生產；另一種 方法是采用臥式環(huán)縫焊機焊接，優(yōu)點是效率較高，焊接質量較好。如中國實用新型專利 ZL200920027186.4公開的一種可自動焊接環(huán)縫的設備，它包括工件固定裝置和焊槍裝置； 其中工件固定裝置包括設備臺架、調速電機、減速機、工件固定模具、橫向氣缸、橫向氣缸固 定板、縱向氣缸連桿、導套、縱向氣缸、縱向氣缸固定板、導套固定桿，設備臺架的一側設有 縱向氣缸固定板、導套固定桿，導套固定桿與導套固接，縱向氣缸固定在縱向氣缸固定板 上，縱向氣缸連桿與縱向氣缸固接，橫向氣缸固定板與縱向氣缸連桿固接，橫向氣缸與橫向 氣缸固定板固接，減速機固定在設備臺架上方并與調速電機連接；焊槍固定裝置包括焊槍 架和焊槍。這類臥式焊機的缺點是設備主軸和尾座較正難度較高，且裝夾及取出都不方便， 產品容易掉落，所配的氬弧焊機只能保護產品外側表面，但產品內壁嚴重暴露在空氣中，氧 化嚴重，導致產品強度下降，并需增加去除氧化皮的工序。

發(fā)明內容
本發(fā)明主要是針對現(xiàn)有技術存在的產品生產效率不高、焊接合格率低等技術問 題，提供一種用于焊接薄壁不銹鋼三通承口的立式環(huán)縫焊機，利用本發(fā)明可簡化產品的裝 夾工序，提高焊接效率及焊接質量，達到焊接后管件內外無氧化的目的。本發(fā)明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的
一種立式環(huán)縫焊機，包括工作臺、驅動裝置和焊槍，該焊機還包括使待加工產品配合焊 槍旋轉的旋轉機構，所述的旋轉機構包括主軸和驅動裝置，工作臺上設有主軸安裝孔，主軸 與主軸安裝孔相配合，主軸的下端與驅動裝置相連，主軸的上端設有用于固定待加工產品 的固定軸，主軸內設有用于傳輸保護氣的通孔，固定軸上開有氣孔，氣孔與主軸內的通孔相 連通，焊槍通過焊槍座固定在工作臺上。由于本發(fā)明為立式環(huán)縫焊機，在裝夾和取出產品時 非常方便，固定軸將產品固定牢靠，焊接時保護氣(通常采用氬氣)經主軸內的通孔從固定 軸上的氣孔噴出，而產品待焊接的部位位于氣孔的外部，槽中的空氣被保護氣排開，使焊接 面處于無氧環(huán)境，避免了高溫下不銹鋼焊口直接暴露在空氣中，大大的減少了產品內表面 的氧化。作為優(yōu)選，所述的驅動裝置包括皮帶輪、皮帶、變速箱和電動機，皮帶輪與主軸相 連，皮帶輪通過皮帶與變速箱連接，變速箱上裝有電動機。
作為優(yōu)選，該焊機還包括保護氣傳輸機構，保護氣傳輸機構由空心頂針、鋼管和進 氣座組成，空心頂針位于所述的皮帶輪的正下方并與主軸的通孔相連通，空心頂針通過軸 承與鋼管連接，鋼管與進氣座之間螺紋連接?？招捻斸樑c主軸直接采用錐度接觸，由于錐度 頭中間裝有軸承，可以隨著主軸一起旋轉，并保持保護氣傳輸結構密閉不漏氣。作為優(yōu)選，該焊機還包括壓緊機構，壓緊機構由氣缸、橡膠頭和氣缸座組成，氣缸 座固定在工作臺上，氣缸位于主軸的上方，氣缸與氣缸座相連，氣缸的活塞上裝有可隨待加 工產品轉動的橡膠頭。壓緊結構用于避免產品在焊接時由于過熱產生變形而導致上下部件 錯位影響焊接效果。作為優(yōu)選，所述的主軸與工作臺之間通過嵌套固定，嵌套的上部和下部均設有軸 承。有利于主軸的穩(wěn)定，旋轉時不會擺動，保證焊接時焊槍與產品直接的距離始終保持一 致。作為優(yōu)選，所述的固定軸下部為連接部、上部為產品座，連接部與產品座之間設有 臺階，連接部與主軸固定，產品座上設有環(huán)形的槽，槽內均勻分布6-15個氣孔，產品座的外 徑與待加工產品的內徑相配合。生產時可根據產品不同規(guī)格，更換不同大小的產品座，產品 座保證產品焊接線穩(wěn)定的沿著主軸軸心旋轉，尺寸適當的產品座和壓緊結構配合保證焊接 線與焊槍槍芯(鎢極)保持適當的距離。作為優(yōu)選，所述的焊槍座上固定一垂直的立柱，焊槍固定在槍夾內，槍夾與滑桿連 接，滑桿的另一端裝在固定套中，固定套上設有用于調節(jié)滑桿伸出長度的固定螺絲，固定套 的另一端為夾持部，固定在立柱上，固定套下方裝有定位套，固定套上設有固定螺絲，固定 螺絲可調節(jié)固定套與立柱之間的松緊度；固定套的上下位置則需要用定位套來調節(jié)。作為優(yōu)選，所述的工作臺上設有一個可水平調節(jié)位置的焊槍定位座，焊槍定位座 上端鑲有用于固定滑桿的磁石，保證焊槍與焊接部位的距離。作為優(yōu)選，所述的焊槍座上設有兩條平行的滑道，四個定位螺絲通過滑道將焊槍 座固定在工作臺上。在加工規(guī)格相差較大的產品時，如果調節(jié)滑桿伸出長度和槍的伸出長 度還不能保證有效距離，可通過調節(jié)焊槍座的位置來使焊槍對準產品的待焊接部位。因此，本發(fā)明主要用于薄壁不銹鋼管件、尤其是薄壁不銹鋼三通的承口無氧化焊 接，本發(fā)明可簡化產品的裝夾工序，提高焊接效率及焊接質量，達到焊接后管件內外無氧化 的目的。利用本發(fā)明焊機生產的產品焊縫外觀質量好，大大降低了工人的勞動強度，縮短了 產品的焊接時間。


圖1是本發(fā)明的一種主視結構示意圖。圖2是圖1的右視圖。圖3是圖1的俯視圖。圖4是本發(fā)明嵌套的一種剖視結構示意圖。圖5是本發(fā)明固定軸的一種結構示意圖。圖6是圖5所示的固定軸的剖視示意圖。標號說明嵌套1，工作臺2，主軸3，固定軸4，直管部分5，氣缸6，橡膠頭7，三通 半成品8，氣缸座9，焊槍座10，立柱11，焊槍12，槍夾13，滑桿14，固定套15，固定螺絲16，螺絲17，定位套18，固定螺絲19，焊槍定位座20，皮帶輪21，皮帶22，變速箱23，電動機24， 空心頂針25，鋼管26，進氣座27，槽28，氣孔29，定位螺絲30，定位螺絲31，連接部41，產品 座42，臺階43。
具體實施例方式下面通過實施例，并結合附圖，對本發(fā)明的技術方案作進一步具體的說明。實施例
如圖1、2、3所示的立式環(huán)縫焊機采用立式結構裝夾待加工的產品(三通半成品8)，工 作臺2上設有主軸安裝孔，嵌套1垂直固定在工作臺2的主軸安裝孔內，嵌套1的上部和下 部均裝有軸承(見圖4)，嵌套1內部裝有主軸3，主軸3可在嵌套1內旋轉，主軸3的內部設 有用于傳輸保護氣的通孔，該通孔用于傳輸保護氣(保護氣體可為二氧化碳或氬氣)。如圖 5和圖6所示，固定軸4的下部為連接部41、上部為產品座42，連接部41與產品座42之間 設有臺階43，連接部與主軸3的上端螺紋連接，產品座42用于固定產品的直管部分5，產 品座42的外徑略小于三通半成品8的內徑，產品座42在三通半成品8的焊接位置處開有 一條寬度為2mm左右的環(huán)形的槽28，槽28內均勻分布8個氣孔29，氣孔29用于焊接時對 產品內壁焊接面提供保護氣。槽28以上的部分用于焊接時固定三通半成品8，保證三通半 成品8上、下兩部分水平方向不會錯位。固定軸4的正上方有一個氣缸6，氣缸活塞前端通過軸承裝有一個耐高溫的橡膠 頭7，橡膠頭7用于焊接時壓住三通半成品8，保證焊接時產品不會脫離固定軸，橡膠頭可隨 三通半成品8—起轉動。氣缸6固定在氣缸座9上，氣缸座9固定安裝在工作臺2上。主軸3的底部連接一皮帶輪21，皮帶輪21通過皮帶22與變速箱23連接，變速箱 23上裝有電動機24，電動機24為主軸3提供動力，變速箱及變頻器用于調節(jié)主軸的旋轉速 度。皮帶輪21正下方為空心頂針25，空心頂針25通過軸承與鋼管26連接，鋼管與進氣座 27之間通過螺紋連接，鋼管的高度可上下調節(jié)，以保證空心頂針與主軸之間不漏氣。進氣座 27的側面有一接頭，用于連接保護氣。焊槍座10上設有兩條平行的滑道，四個定位螺絲31通過滑道將焊槍座10固定在 工作臺上，因此焊槍座10可水平移動；焊槍座10上固定一垂直的立柱11，焊槍12固定在槍 夾13內，槍夾13上設有螺絲，通過調整螺絲的松緊來調節(jié)焊槍的伸出長度，槍夾13與滑桿 14連接，滑桿14的另一端裝在固定套15中，固定套上設有用于調節(jié)滑桿伸出長度的固定螺 絲16，松開固定螺絲后可調節(jié)滑桿伸出長度，固定套15的另一端為鉗型的夾持部，固定在 立柱11上，可通過松開螺絲17使焊槍以固定柱為中心旋轉，固定套下方裝有定位套18，固 定套上裝有固定螺絲19，通過調整固定套的高低來調節(jié)焊槍高低。工作臺上設有一個可水平調節(jié)位置的焊槍定位座20，焊槍定位座20的兩側開有 條形槽口，兩個定位螺絲30通過條形槽口將焊槍定位座20固定在工作臺上，焊槍定位座20 的上端鑲有一個用于固定滑桿14的磁石，以保證焊槍在焊接時不會移動。應理解，該實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。例如，產品座上 的槽內可根據生產要求均勻分布6-15個氣孔，均可實現(xiàn)本發(fā)明目的。此外應理解，在閱讀 了本發(fā)明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形 式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
本發(fā)明操作實例以生產DN50薄壁不銹鋼三通接頭為例。先調機，在主軸上連接 適合DN50產品的固定軸，調節(jié)焊槍伸出長度、焊槍高度、滑桿伸出長度，使焊槍鎢極與焊接 線保持適當的距離。當滑桿緊貼磁鐵時，焊槍前端鎢針針尖離焊接線0.8-2mm最為適當，將 主軸轉速調到每分鐘2轉，將氬弧焊機電流調到35-40A，將氬弧焊機連接的氬氣瓶打開，并 將壓力調到0. 15MPa左右，設定焊接370°、起弧5°、收弧5°。生產時的操作步驟具體如 下
A)如圖1所示，將準備好的直通管放置于固定軸上，再將三通半成品置于直管上面。B)將焊槍以立柱為中心順時針轉動，并利用磁鐵對滑桿的吸力將焊槍固定。C)啟動氣缸6，使橡膠頭7垂直壓住產品，防止焊接時產品上下部分脫離，同時啟 動保護氣，讓保護氣通過主軸、固定軸上的氣孔進入產品內部保護焊接部位，使焊接部位避 免在高溫時與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應。D)啟動焊機，主軸帶動產品開始旋轉時，焊槍開始引弧，旋轉至365°時焊槍開始 收?。划a品停止旋轉時，焊槍收弧完畢，將焊槍扳離焊槍定位座，氣缸退回原位，取下產品， 進入下一個產品生產周期。以上C、D步驟均可通過PLC系統(tǒng)實現(xiàn)自動，焊接用的直管及三通半成品必須保證 尺寸一致，否則由于焊接線高度變動，使內壁氣保護效果降低。本發(fā)明的立式環(huán)縫焊機還可用于不銹鋼螺紋管件焊接，例如螺紋彎頭，只需將固 定軸換成帶螺紋的，將產品兩個部分手工輕輕點三個焊點，再將螺紋頭旋在固定軸上，就可 以實現(xiàn)環(huán)縫焊，生產彎頭時，不需要使用氣缸壓住產品。申請人:從2010年4月份開始使用此方法進行不銹鋼管件焊接，以薄壁不銹鋼DN50 三通接頭為例，用臥式環(huán)焊機調機需耗費約1小時，而且很難保證兩個部件完全同心，因為 臥式環(huán)焊機需要主軸和尾座同時固定產品，一旦中心有所錯位，產品在焊接過程中也難免 錯位，最終導致產品表面不平，合格率一般在90%左右。臥式環(huán)焊機裝夾時必須用手握住產 品，直到尾座頂芯將產品固定，存在一定的危險，裝夾時間大概需要20秒，取出產品時也須 用手托住產品再退芯，焊接初期產品溫度較高，容易燙傷手，若戴手套小心翼翼從臥式環(huán)縫 焊機上取出產品的時間大概需要8秒，加上焊接時間32秒，不計調機時間每臺機每八小時 能生產480件左右，并且由于產品內壁未受到保護，需要增加去除氧化皮的工序，此工序后 產品焊接部分明顯減薄，管件抗壓強度有所下降。而使用本發(fā)明生產同一款產品，調機可在10分鐘內完成，產品直接放在固定套 上，再放上三通半成品，另一只手啟動氣缸，裝夾時間只需5秒。氣缸退出后直接從固定軸 上取出產品的時間只需2秒。焊接時間一樣，需要32秒。每臺機每八小時能生產730件左 右。由于產品旋轉時焊接距離不變，焊接效果非常均勻，合格率通常在98%以上，同時由于 產品內壁得到二氧化碳氣體的保護，基本沒有氧化層，使產品抗壓強度得到保持，無需后續(xù) 的去除氧化皮處理，產品外觀更加美觀。
權利要求
一種立式環(huán)縫焊機，包括工作臺(2)、驅動裝置和焊槍(12)，其特征在于該焊機還包括使待加工產品配合焊槍旋轉的旋轉機構，所述的旋轉機構包括主軸(3)和驅動裝置，工作臺上設有主軸安裝孔，主軸(3)與主軸安裝孔相配合，主軸(3)的下端與驅動裝置相連，主軸(3)的上端設有用于固定待加工產品的固定軸(4)，主軸(3)內設有用于傳輸保護氣的通孔，固定軸(4) 上開有的氣孔(29)，氣孔(29)與主軸(3)內的通孔相連通，焊槍(12)通過焊槍座(10)固定在工作臺(2)上。
2.根據權利要求1所述的立式環(huán)縫焊機，其特征在于所述的驅動裝置包括皮帶輪 (21)、皮帶(22)、變速箱(23)和電動機(24)，皮帶輪(21)與主軸相連，皮帶輪通過皮帶(22) 與變速箱(23 )連接，變速箱上裝有電動機。
3.根據權利要求2所述的立式環(huán)縫焊機，其特征在于該焊機還包括保護氣傳輸機構， 保護氣傳輸機構由空心頂針(25)、鋼管(26)和進氣座(27)組成，空心頂針位于所述的皮帶 輪的正下方并與主軸的通孔相連通，空心頂針通過軸承與鋼管連接，鋼管與進氣座之間螺 紋連接。
4.根據權利要求1或2或3所述的立式環(huán)縫焊機，其特征在于該焊機還包括壓緊機 構，壓緊機構由氣缸(6)、橡膠頭(7)和氣缸座(9)組成，氣缸座(9)固定在工作臺(2)上，氣 缸(6)位于主軸(3)的上方，氣缸(6)與氣缸座(9)相連，氣缸(6)的活塞上裝有可隨待加 工產品轉動的橡膠頭(7)。
5.根據權利要求1或2或3所述的立式環(huán)縫焊機，其特征在于所述的主軸(3)與工作 臺(2)之間通過嵌套(1)固定，嵌套的上部和下部均設有軸承。
6.根據權利要求4所述的立式環(huán)縫焊機，其特征在于所述的主軸(3)與工作臺(2)之 間通過嵌套(1)固定，嵌套的上部和下部均設有軸承。
7.根據權利要求1或2或3所述的立式環(huán)縫焊機，其特征在于所述的固定軸(4)下 部為連接部(41)、上部為產品座(42)，連接部(41)與產品座(42)之間設有臺階(43)，連接 部與主軸固定，產品座(42)上設有環(huán)形的槽(28)，槽內均勻分布6-15個氣孔(29)，產品座 (42)的外徑與待加工產品的內徑相配合。
8.根據權利要求1或2或3所述的立式環(huán)縫焊機，其特征在于所述的焊槍座(10)上 固定一垂直的立柱(11)，焊槍(12)固定在槍夾(13)內，槍夾與滑桿(14)連接，滑桿的另一 端裝在固定套(15)中，固定套上設有用于調節(jié)滑桿伸出長度的固定螺絲(16)，固定套(15) 的另一端為夾持部，固定在立柱(11)上，固定套下方裝有定位套(18)，固定套上設有固定 螺絲(19)。
9.根據權利要求8所述的立式環(huán)縫焊機，其特征在于所述的工作臺上設有一個可水 平調節(jié)位置的焊槍定位座(20 )，焊槍定位座(20 )上端鑲有用于固定滑桿的磁石。
10.根據權利要求9所述的立式環(huán)縫焊機，其特征在于所述的焊槍座(10)上設有兩條 平行的滑道，四個定位螺絲(31)通過滑道將焊槍座(10)固定在工作臺上。
全文摘要
本發(fā)明屬于焊接設備領域，涉及一種用于薄壁不銹鋼三通承口無氧化焊接的立式環(huán)縫焊機，該焊機包括工作臺、驅動裝置和焊槍，該焊機還包括使待加工產品配合焊槍旋轉的旋轉機構，所述的旋轉機構包括主軸和驅動裝置，工作臺上設有主軸安裝孔，主軸與主軸安裝孔相配合，主軸的下端與驅動裝置相連，主軸的上端設有用于固定待加工產品的固定軸，主軸內設有用于傳輸保護氣的通孔，固定軸上開有氣孔，氣孔與主軸內的通孔相連通，焊槍通過焊槍座固定在工作臺上。本發(fā)明可簡化產品的裝夾工序，提高焊接效率及焊接質量，達到焊接后管件內外無氧化的目的，同時大大降低了工人的勞動強度，縮短了產品的焊接時間。
文檔編號B23K9/12GK101961812SQ201010283660
公開日2011年2月2日 申請日期2010年9月17日 優(yōu)先權日2010年9月17日
發(fā)明者孫杰, 胡萍輝, 鄭溫宇, 阮成福, 黃明輝 申請人:浙江天興管業(yè)有限公司