一种自动管管组对焊接一体机的制作方法

1.本实用新型涉及管道加工领域，尤其涉及一种自动管管组对焊接一体机。


背景技术：

2.在管道预制厂，根据特定行业例如锅炉行业的需要，需要对薄壁管进行管管接长。在管管接长过程中，需要对待接长的两个管子之间进行组对，然后再将两者焊接在一起，以供下道工序使用。
3.在现有技术中，先将两个管子进行组对，组对完成后再进行焊接。目前，组对工序和焊接工序是分开的两个独立的工序。由于这两个工序是分开的，因此导致了生产效率较低。
4.因此，本领域的技术人员致力于开发一种自动管管组对焊接一体机，将管子组对和焊接工序在一个操作过程中一次完成，以提高生产效率。


技术实现要素：

5.为实现上述目的，本实用新型提供了一种自动管管组对焊接一体机，其特征在于，包括：
6.机架；
7.分别设置在所述机架的相对两侧的第一系统和第二系统，所述第一系统和所述第二系统均包括主轴卡盘系统、卡盘驱动系统和抱闸系统；其中，所述主轴卡盘系统包括相对设置的两个子主轴卡盘系统，所述两个子主轴卡盘系统通过卡盘连接轴连接且分别位于所述卡盘连接轴的两端；所述两个子主轴卡盘系统的每个包括用于夹紧管子的卡盘、与所述卡盘驱动系统连接的卡盘齿轮、主轴、以及卡盘轴承座；所述卡盘位于所述主轴的外端面，所述卡盘轴承座套设在所述主轴上，所述卡盘齿轮设置在所述主轴上并位于所述卡盘与所述卡盘轴承座之间；所述抱闸系统包括用于提供动力的第一动力部件、用于抱紧所述卡盘连接轴的抱闸杆、连接所述第一动力部件和所述抱闸杆的杠杆；所述卡盘驱动系统包括用于提供动力的第一伺服电机、与所述卡盘齿轮啮合的卡盘驱动齿轮、驱动轴、差速器，所述驱动轴的一端与所述卡盘驱动齿轮连接，所述驱动轴的另一端与所述差速器连接，所述差速器通过第一传动机构与所述第一伺服电机连接；所述卡盘驱动系统被配置为在所述抱闸系统抱紧所述卡盘连接轴时，驱动所述卡盘齿轮，以使所述卡盘夹紧待加工的管子，以及在所述抱闸系统释放所述卡盘连接轴后，驱动所述主轴卡盘系统转动；
8.自动挡料系统，设置在所述机架的中部，包括第二动力部件、挡料块和第二传动机构，所述第二动力部件通过所述第二传动机构与所述挡料块连接，所述自动挡料系统被配置为当所述待加工的管子进入两侧的所述主轴卡盘系统后，驱动所述挡料块进入所述主轴卡盘系统之间的区域，以使所述待加工的管子被定位；
9.焊接系统，所述焊接系统设置在所述主轴卡盘系统之间的区域，所述焊接系统被配置为在所述主轴卡盘系统带动所述待加工的管子转动后，将所述待加工的管子进行焊
接。
10.进一步地，所述第一传动机构包括减速机，所述减速机与所述第一伺服电机连接，所述减速机上具有减速机齿轮，所述减速机齿轮与所述差速器的差速器齿轮啮合。
11.进一步地，所述自动管管组对焊接一体机还包括第一外壳和第二外壳，位于所述机架一侧的所述主轴卡盘系统、所述卡盘驱动系统和所述抱闸系统设置在所述第一外壳的空腔内，位于所述机架另一侧的所述主轴卡盘系统、所述卡盘驱动系统以及所述抱闸系统设置在所述第二外壳的空腔内。
12.进一步地，所述自动管管组对焊接一体机还包括推动系统，所述推动系统设置在所述第一外壳和所述第二外壳的任一个内，用于驱动所述推动系统所在侧的所述主轴卡盘系统、所述卡盘驱动系统能够沿着所述机架的长度方向移动。
13.进一步地，在所述机架上设置所述推动系统的一侧设置有线性导轨，与所述推动系统在同一侧的所述外壳可滑动地设置在所述线性导轨上。
14.进一步地，所述推动系统包括第二伺服电机、滚珠丝杆、螺母和支架，所述第二伺服电机设置在所述机架上，所述滚珠丝杆的一端所述第二伺服电机连接，所述滚珠丝杆与所述螺母和所述支架啮合，所述支架与设置在所述线性导轨上的所述外壳固定连接。
15.进一步地，所述第二传动机构包括固定座、转杆和转轴，所述固定座固定在所述机架上，所述转轴可枢转地与所述固定座连接，所述转杆的一端与所述第二动力部件连接，所述转杆的另一端与所述转轴连接，所述挡料块的一端与所述转轴连接，所述挡料块的另一端用于定位所述待加工的管子；所述第二传动机构被配置为在所述第二动力部件的驱动下，带动所述转轴转动，从而使得所述挡料块上用于定位所述管子的另一端进入到所述主轴卡盘系统之间的区域以定位所述管子。
16.进一步地，所述第二动力部件为气缸。
17.进一步地，所述第一动力部件为气缸。
18.进一步地，所述焊接系统为tig焊接系统。
19.本实用新型提供的自动管管组对焊接一体机具有以下技术效果：通过设置带有差速器的卡盘驱动系统，可以驱动主轴卡盘系统的两侧的卡盘分别夹紧管子，并能驱动管子转动，从而实现了管管组对焊接一次完成，提高了生产效率；而且自动管管组对焊接一体机使用伺服电机、气缸等部件作为动力部件，能够将工艺参数预先设置在系统中，便于实现自动化、智能化操作，进一步提高了生产效率。
20.以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。
附图说明
21.图1是本实用新型的自动管管组对焊接一体机的整体示意图；
22.图2显示了去掉第一外壳后的自动管管组对焊接一体机的结构示意图；
23.图3是自动管管组对焊接一体机的背面结构示意图；
24.图4是图1的后视图；
25.图5是图1的侧视图；
26.图6是图5中的a
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a截面示意图；
27.图7是图6中的e
‑
e截面示意图；
28.图8是自动管管组对焊接一体机去掉背板后的后视图；
29.图9是图8中的c
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c截面示意图；
30.图10是自动管管组对焊接一体机去掉第一外壳和第二外壳的俯视图；
31.图11是图10中的f
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f截面示意图。
32.其中，100
‑
机架，110
‑
第二主轴卡盘系统，120
‑
第二卡盘驱动系统，130
‑
第二抱闸系统，140
‑
第一外壳，150
‑
第二外壳；
33.200
‑
第一主轴卡盘系统，201
‑
卡盘，202
‑
卡盘齿轮，203
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卡盘轴承座，204
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主轴，205
‑
卡盘连接轴，206
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卡爪；
34.300
‑
第一卡盘驱动系统，301
‑
第一伺服电机，302
‑
减速机，303
‑
驱动架，304
‑
减速机齿轮，305
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差速器齿轮，306
‑
齿轮差速器，307
‑
驱动轴，308
‑
卡盘驱动齿轮；
35.400
‑
自动挡料系统，401
‑
第二动力部件，402
‑
挡料块，403
‑
转杆，404
‑
转轴，405
‑
固定座；
36.500
‑
第一抱闸系统，501
‑
第一动力部件，502
‑
抱闸杆，503
‑
杠杆，504
‑
抱闸部；
37.600
‑
焊接系统，700
‑
推动系统，701
‑
第二伺服电机，702
‑
滚珠丝杆，703
‑
螺母，704
‑
支架，705
‑
线性导轨。
具体实施方式
38.以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
39.需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图示中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
40.为了阐释的目的而描述了本实用新型的一些示例性实施例，需要理解的是，本实用新型可通过附图中没有具体示出的其他方式来实现。
41.如图1、图2、图6和图10所示，本实用新型公开了一种自动管管组对焊接一体机，包括机架100、设置在机架100相对两侧的第一系统和第二系统。第一系统和第二系统具有相同的结构，用于夹紧管子并将两个管子组对，以及带动管子旋转。第一系统包括第一主轴卡盘系统200、第一卡盘驱动系统300、第一抱闸系统500。第二系统包括第二主轴卡盘系统110、第二卡盘驱动系统120、第二抱闸系统130。自动管管组对焊接一体机还包括自动挡料系统400和焊接系统600。机架100起到支撑作用，主轴卡盘系统、卡盘驱动系统、自动挡料系统400、抱闸系统、焊接系统600等均设置在机架100上。第一主轴卡盘系统200和第二主轴卡盘系统110分别安装在机架100上相对的两侧。两个主轴卡盘系统用于将需要加工的管子进行自动组对，并在夹紧管子后带动管子旋转，以便进行焊接。第一卡盘驱动系统300与第一主轴卡盘系统200设置在机架100的同一侧，用于驱动第一主轴卡盘系统200，以夹紧管子以
及转动。类似地，第二卡盘驱动系统120与第二主轴卡盘系统110设置在机架100的相对的另一侧，用于驱动第二主轴卡盘系统110，以夹紧管子以及转动。自动挡料系统400设置在机架100的中部，并靠近第一主轴卡盘系统200和第二主轴卡盘系统110之间的区域。当两侧主轴卡盘系统中的管子移动时，自动挡料系统400能够对管子起定位作用。第一抱闸系统500与第一主轴卡盘系统200同侧，设置在机架100上，用于夹紧第一主轴卡盘系统200，使其不能转动。类似地，第二抱闸系统130与第二主轴卡盘系统110同侧，设置在机架100上，用于夹紧第二主轴卡盘系统110，使其不能转动。
42.如图3所示，自动管管组对焊接一体机还可以包括推动系统700。推动系统700设置在机架100上，用于驱动一个主轴卡盘系统及其对应的卡盘驱动系统在机架100上沿着机架100的长度方向滑动。推动系统700可以设置在第一主轴卡盘系统200这一侧，也可以设置在第二主轴卡盘系统110这一侧，根据实际需求确定。此处以推动系统700设置在第一主轴卡盘系统200这一侧为例进行描述。
43.当需要加工的管子分别放置在第一主轴卡盘系统200和第二主轴卡盘系统110中时，自动挡料系统400进入两个主轴卡盘系统之间的区域，使两侧进入的管子停下并定位管子。然后两个抱闸系统启动，分别将两个主轴卡盘系统抱紧，使其不能转动。在卡盘驱动系统的驱动下，两个主轴卡盘系统分别夹紧各自的管子。当管子被夹紧后，抱闸系统被释放，松开主轴卡盘系统。利用推动系统700，推动一侧的主轴卡盘系统向另一侧的主轴卡盘系统方向移动，使得两个管子靠在合适的位置。此时，卡盘驱动系统驱动对应的主轴卡盘系统转动，从而带动管子转动，焊接系统600在管子转动过程中进行焊接。在上述加工过程中，仅需要一次这样的加工过程，即可完成管管组对和焊接作业，且能够实现组对和焊接的自动化作业。
44.如图1所示，在第一主轴卡盘系统200、第一卡盘驱动系统300的外侧设置有第一外壳140，可以将它们包裹在第一外壳140内。类似地，在第二主轴卡盘系统110这一侧，也设置有第二外壳150，从而将这一侧的各个系统包裹在内。
45.如图10所示，第一主轴卡盘系统200和第二主轴卡盘系统110、第一卡盘驱动系统300和第二卡盘驱动系统120、以及第一抱闸系统500和第二抱闸系统130均具有相同的结构，在此，仅以第一主轴卡盘系统200、第一卡盘驱动系统300、第一抱闸系统500为例进行详细描述。
46.如图2、图6、图10和图11所示，第一主轴卡盘系统200包括两个卡盘201、两个卡盘齿轮202、两个卡盘轴承座203、两个主轴204、卡盘连接轴205。一个卡盘201、一个卡盘齿轮202、一个卡盘轴承座203和一个主轴204组装在一起，形成一个子主轴卡盘系统。因此，第一主轴卡盘系统200包括两个子主轴卡盘系统。两个子主轴卡盘系统的结构相同，以一个为例进行描述。卡盘轴承座203套设在主轴204上；卡盘201设置在主轴204的外端面，且卡盘201上具有多个卡爪206；卡盘齿轮202设置在卡盘201与卡盘轴承座203之间，卡盘齿轮202转动时，能够带动卡爪206移动，使得卡爪206能够夹紧管子或松开管子。两个子主轴卡盘系统分别位于卡盘连接轴205的两侧，即卡盘连接轴205的两个端部分别与两个主轴204的内端面连接，使得卡盘连接轴205能够与两个主轴204一起转动。
47.如图2、图7所示，第一抱闸系统500设置在机架100上，与第一主轴卡盘系统200位于机架100的同一侧，用于卡紧第一主轴卡盘系统200，使其不能够转动。第一抱闸系统500
包括第一动力部件501、抱闸杆502和杠杆503。杠杆503的一端与第一动力部件501连接，杠杆503的另一端与抱闸杆502连接。第一动力部件501能够驱动杠杆503运动。抱闸杆502包括分别位于卡盘连接轴205两侧的抱闸部504。抱闸部504能够在杠杆503的驱动下，往靠近卡盘连接轴205的方向运动或往远离卡盘连接轴205的方向运动。当抱闸部504往靠近卡盘连接轴205的方向运动时，抱闸部504包裹在卡盘连接轴205的外壁，从而抱紧卡盘连接轴205。反之，抱闸部504与卡盘连接轴205脱离接触，从而释放卡盘连接轴205。第一动力部件501可以选择为气缸、液压部件或电机等，根据实际需求进行选择。
48.第一卡盘驱动系统300用于驱动第一主轴卡盘系统200，使得第一主轴卡盘系统200能够夹紧管子，也能够使得第一主轴卡盘系统200转动。如图2、图11所示，第一卡盘驱动系统300包括第一伺服电机301、减速机302、驱动架303、减速机齿轮304、差速器齿轮305、齿轮差速器306、驱动轴307以及卡盘驱动齿轮308。驱动架303安装在第一外壳140的底部，用于支撑齿轮差速器306、差速器齿轮305以及驱动轴307等。第一伺服电机301可以设置在机架100上，第一伺服电机301的输出端连接减速机302，减速机齿轮304与差速器齿轮305啮合。差速器齿轮305与齿轮差速器306同轴设置，且两者都设置在驱动轴307上。在驱动轴307的两端分别设置有两个卡盘驱动齿轮308，各自与对应的卡盘齿轮202啮合。当第一抱闸系统500抱紧卡盘连接轴205之后，卡盘连接轴205不能转动，从而使得第一主轴卡盘系统200不能转动，此时，第一伺服电机301输出动力，通过减速机302传动至差速器齿轮305，带动齿轮差速器306使驱动轴307带动卡盘驱动齿轮308转动，从而带动两个卡盘齿轮202分别以相反的方向转动。由于卡盘连接轴205被第一抱闸系统500抱住，因此，第一主轴卡盘系统200的两个卡盘201在差速器的作用下可以分别夹紧管子。当管子被夹紧且第一主轴卡盘系统200朝着第二主轴卡盘系统110的方向运动至预定位置后，第一卡盘驱动系统300中第一伺服电机301输出动力，并通过主轴204以及卡盘连接轴205，使得两个卡盘201转动，从而带动管子转动。
49.自动挡料系统400用于定位进入主轴卡盘系统的管子。如图3、图9所示，自动挡料系统400设置在机架100的中部。自动挡料系统400包括第二动力部件401、挡料块402、转杆403、转轴404和固定座405。固定座405固定在机架100上。转轴404可枢转地安装在固定座405上。转杆403的一端与转轴404连接，另一端与第二动力部件401连接。挡料块402的一端与转轴404连接，另一端设置为弧形板。挡料块402能够跟随转轴404一起转动。当两个管子分别从两侧的主轴卡盘系统进入后，第二动力部件401输出动力，驱动转杆403，带动转轴404转动，从而带动挡料块402转动，挡料块402的弧形板抬起，进入两个主轴卡盘系统之间的区域，弧形板与管子配合，使得管子停下并被定位。当管子被夹紧后，自动挡料机构的第二动力部件401动作，使得挡料板402复位。
50.推动系统700可以设置在两侧主轴卡盘系统的任一个的附近，用于驱动所在侧的主轴卡盘系统移动。这里以推动系统700设置在第一主轴卡盘系统200附近为例进行描述。
51.如图3、图4、图5和图10所示，推动系统700包括第二伺服电机701、滚珠丝杆702、螺母703、支架704。在机架100上安装第一主轴卡盘系统200的位置设置有线性导轨705，第一主轴卡盘系统200以及第一卡盘驱动系统300通过驱动架303设置在线性导轨705上，使得第一主轴卡盘系统200以及第一卡盘驱动系统300能够沿着导轨滑动。滚珠丝杆702的一端与第二伺服电机701连接，滚珠丝杆702与螺母703以及支架704啮合，支架704与第一外壳140
固定连接。当第二伺服电机701输出动力，驱动滚珠丝杆702转动，从而推动支架704运动，使得第一外壳140跟随一起移动，位于第一外壳140内的第一主轴卡盘系统200、第一卡盘驱动系统300等跟随一起移动，最终带动安装在第一主轴卡盘系统200上的管子移动，使得该管子与另一个管子靠在合适的位置。
52.如图1和图2所示，焊接系统600设置在两个主轴卡盘系统之间的区域，可以采用tig焊接系统600。当两个管子组对成功并被夹紧后，将焊接系统600对准管子的连接处，然后转动管子进行焊接。
53.本实用新型的自动管管组对焊接一体机的工作过程如下：
54.将需要进行组对和焊接的两个管子分别放入两侧的主轴卡盘系统，当两个管子分别由两侧进入主轴卡盘系统时，自动挡料系统400的第二动力部件401拉动转杆403，使安装在固定座405上的转轴404转动，带动挡料块402抬起，在挡料块402的作用下，两侧进入的管子停下并被定位。抱闸系统的第一动力部件501动作，拉动杠杆503，使抱闸杆502抱紧卡盘连接轴205。卡盘驱动系统的第一伺服电机301带动减速机齿轮304并传动至差速器齿轮305，带动齿轮差速器306，使驱动轴307带动卡盘驱动齿轮308，从而带动卡盘齿轮202，使得卡盘201的卡爪206移动并夹紧管子。由于卡盘连接轴205被抱闸系统抱住，因此主轴卡盘系统的卡盘在差速器的作用下可以分别夹紧管子。管子被夹紧后，自动挡料系统400的第二动力部件401动作，使挡料块402复位。然后抱闸系统的第一动力部件501动作，释放对卡盘连接轴205的抱紧。推动系统700的第二伺服电机701通过滚珠丝杆702以及螺母703推动支架704，使一侧的主轴卡盘系统移动，从而带动该侧的管子往另一个管子方向移动，使得两个管子靠在合适的位置以方便焊接。当两个管子靠在合适的位置后，卡盘驱动系统带动主轴卡盘系统的卡盘转动，并通过主轴204以及卡盘连接轴205，使得管子转动，同时，焊接系统600开始工作，将两个管子焊接在一起。
55.上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。