一种封头焊接设备的制作方法

1.本发明涉及封头焊接技术领域，特别是一种封头焊接设备。


背景技术：

2.lng气瓶封头是模具拉拔出的产品直径规格很多，封头的直径及高度都有很大误差，直径误差最大有5毫米，高度误差有4毫米。封头需要焊接很多附件，受限于封头误差大，无法对封头精确定位，不能进行设备自动焊接。现有的封头焊接方式都是专业的压力容器焊接技师手工焊接，生产效率低，生产成本很高，生产厂家急需一种自动化封头焊接设备。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种封头焊接设备。
4.本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种封头焊接设备，包括回转台，所述回转台上绕回转中心对称设置有至少两个封头定位夹具，所述回转台的一侧设置有两个焊接机器人，所述回转台上设置有与封头定位夹具个数对应的圆盘定位夹具，每个封头定位夹具与一个圆盘定位夹具对应设置，所述回转台的顶部设置有支撑架，所述圆盘定位夹具均固定安装在支撑架上，所述圆盘定位夹具用于将圆盘定位在封头上。
5.具体的，所述的圆盘定位夹具包括第一导轨、升降气缸、转轴和定位气缸，所述的第一导轨竖直固定在支撑架上，所述第一导轨上滑动设置有升降块，所述升降气缸的输出端与升降块连接，所述升降块上设置有支撑板，所述支撑板上转动设置有转轴，所述定位气缸设置在所述转轴的底部，所述定位气缸位于封头定位夹具的上方。
6.具体的，所述升降块上设置有伸缩气缸，所述支撑板上滑动设置有安装板，所述伸缩气缸的输出端连接在安装板上，所述转轴设置在安装板上。
7.具体的，所述安装板上设置有轴套，所述转轴转动设置在轴套内，所述转轴的顶部设置有旋转接头，所述旋转接头的旋转端与转轴连接，述旋转接头的固定端与安装板连接。
8.具体的，所述安装板上设置有限位气缸，所述转轴上设置有限位块，所述限位块上设置限位孔，所述限位孔与限位气缸对应。
9.具体的，所述封头定位夹具包括支撑柱，所述支撑柱的顶部设置有支撑平台，所述支撑柱上设置有自定心机构，所述自定心机构对封头进行定心，所述自定心机构包括转动套，所述转动套套设在支撑柱上，所述转动套上圆周阵列设置有多个夹紧机构，多个夹紧机构同步沿封头径向移动对封头定心夹紧，所述自定心机构上设置有水平定位机构，所述水平定位机构对封头的平面进行夹紧定位，所述支撑柱的底部设置有一顶升气缸，所述顶升气缸用于顶升支撑柱。
10.具体的，所述支撑平台上圆周阵列设置有多个安装座，所述安装座上设置有滚轮。
11.具体的，所述夹紧机构包括圆周阵列设置在转动套上的四个连杆，所述连杆的一端与所述转动套铰接，所述连杆的另一端铰接有移动座，还包括导轨和驱动气缸，所述移动座上设置有滑块，所述滑块与导轨滑动连接，所述驱动气缸的输出端与移动座连接，且驱动
气缸的输出端移动方向与导轨平行，所述移动座上设置有立柱，所述立柱的内侧设置有定位块。
12.具体的，所述水平定位机构包括夹紧气缸，所述夹紧气缸固定在所述立柱上，所述夹紧气缸的输出端与压杆的一端铰接，所述压杆的中部与立柱铰接，所述压杆的另一端设置有压块。
13.具体的，还包括支撑台，所述支撑台上转动设置有驱动齿轮，所述驱动齿轮上设置回转支撑台，所述回转支撑台套设在转动套上并通过轴承转动连接，所述支撑台上设置有驱动电机，所述驱动电机的输出端设置有主动齿轮，所述主动齿轮与驱动齿轮啮合，所述导轨和驱动气缸固定在回转支撑台的顶部，所述支撑台的底部设置有支架，所述支架上设置有滑环，所述滑环的转动端与顶升气缸连接；所述支撑台设置在回转台上。
14.本发明具有以下优点：1、 本发明在回转台设置多个工位，每个工位上设置一个封头定位夹具和一个圆盘定位夹具，通过封头定位夹具将封头装夹定位后，再通过圆盘定位夹具将圆盘与封头定位装夹，通过设置多个工位可以在上下料时也能进行焊接，提供焊接的效率，代替人工焊接，降低制造的成本。
15.2、 通过设置高精度定位的封头定位夹具，能与焊接机器人配合焊接，提高生产效率，封头定位夹具夹紧机构设置在转动套上，四个夹紧机构分别由各自的由驱动气缸驱动，驱动气缸驱动移动座沿导轨移动时会带动转动套绕支撑柱转动，这样四个夹紧机构的动作会保持一致，对封头定心的精度更高，在水平定位机构和夹紧机构夹紧封头后通过顶升气缸顶升支撑柱使封头上端面顶在四个压块的下表面上，在这一过程中定位块会微调整，以适应封头的水平定位，在封头水平定位到位后四个驱动气缸再通气夹紧，这样就完成装夹，保证封头的定心和水平定位精确，顶升气缸气缸行程留了余量，封头高度误差通过顶升气缸行程来弥补。
附图说明
16.图1 为本发明的焊接设备整体结构示意图；图2 为本发明的圆盘定位夹具整体结构示意图；图3 为本发明的圆盘定位夹具装夹圆盘的结构示意图；图4 为本发明的封头定位夹具结构示意图；图5 为本发明的封头定位夹具转动驱动结构示意图；图中：1
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支撑柱，2
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转动套，3
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连杆，4
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驱动气缸，5
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移动座，6
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滑块，7
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导轨，8
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立柱，9
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夹紧气缸，10
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压杆，11
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支撑台，12
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压块，13
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支撑平台，14
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安装座，15
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滚轮，16
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定位块，17
‑ꢀ
顶升气缸，18
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封头，19
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回转台，20
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封头定位夹具，21
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焊接机器人，22
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圆盘定位夹具，23
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支撑架，24
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第一导轨，25
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升降气缸，26
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升降块，27
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支撑板，28
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安装板，29
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伸缩气缸，30
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旋转接头，31
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限位块，32
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限位气缸，33
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轴套，34
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转轴，35
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定位气缸，36
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周向定位装置，37
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圆盘，38
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驱动齿轮，39
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回转支撑台，40
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驱动电机，41
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主动齿轮，42
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支架，43
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滑环。
具体实施方式
17.为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
18.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”，“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程，方法，物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程，方法，物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程，方法，物品或者设备中还存在另外的相同要素。
20.下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
21.如图1～5所示，一种封头焊接设备，包括回转台19，所述回转台19上绕回转中心对称设置有至少两个封头定位夹具20，所述回转台19的一侧设置有两个焊接机器人21，所述回转台19上设置有与封头定位夹具20个数对应的圆盘定位夹具22，每个封头定位夹具20与一个圆盘定位夹具22对应设置，所述回转台19的顶部设置有支撑架23，支撑架23设置在旋转中心上，所述圆盘定位夹具22均固定安装在支撑架23上，所述圆盘定位夹具22用于将圆盘37定位在封头18上。本发明通过在回转台19上设置多个封头定位夹具20，通过封头定位夹具20对需要焊接的封头18进行装夹，其中，在回转台19的一侧设置两个焊接机器人21，回转台19带动封头定位夹具20移动到两个焊接机器人21位置处的工位时，通过两个焊接机器人21将圆盘37焊接在封头18上，这时不在焊接工位上的封头定位夹具20可以进行封头18的装夹，这样在封头焊接完成后，回转台19转动就能将装夹好的封头18移动至焊接工位，这样在进行上下料时也能进行焊接，同时设置两个焊接机器人21，提高焊接的效率，本实施例中优选设置两个封头定位夹具20，能节约成本和空间，达到成本控制最大化，本实施例中回转台19采用rv减速器和驱动电机进行驱动，驱动电机的输出端连接rv减速器的输入端，rv减速器的输出端带动回转台19转动，由于回转台的重量大，通常有两吨左右，不能靠常规的机械限位对回转角度精确定位，因此可以将驱动电机和两个焊接机器人21通信，自动计算规避回转台的回转误差，提高封头18的焊接质量。
22.进一步的，所述的圆盘定位夹具22包括第一导轨24、升降气缸25、转轴34和定位气缸35，所述的第一导轨24竖直固定在支撑架23上，所述第一导轨24上滑动设置有升降块26，所述升降气缸25的输出端与升降块26连接，所述升降块26上设置有支撑板27，所述支撑板27上转动设置有转轴34，所述定位气缸34设置在所述转轴34的底部，所述定位气缸34位于封头定位夹具20的上方。在封头定位夹具20将封头18装夹好后，需要将需要焊接的圆盘37与封头18进行定位，圆盘37焊接在封头18的中心位置，使用时通过定位气缸34将圆盘37进
行装夹，在圆盘37的中心设置有定位孔，定位气缸34采用气动卡爪气缸，通过气动卡爪气缸的输出端伸入圆盘37的中心孔内，然后启动气动卡爪气缸使气动卡爪气缸张紧中心孔，这样就将圆盘37装夹好，然后通过控制升降气缸25带动升降块26下降，使圆盘37下降贴合在封头18上，就可以完成圆盘37的定位装夹。
23.进一步的，所述升降块26上设置有伸缩气缸29，所述支撑板27上滑动设置有安装板28，所述伸缩气缸29的输出端连接在安装板28上，所述转轴34设置在安装板28上。为了使封头18装夹时能有更大的操作空间，本实施例在支撑板28上滑动设置一个安装板28，安装板28通过滑轨滑块机构与支撑板28滑动连接，安装板28通过伸缩气缸29进行驱动，然后将转轴34设置在安装板28上，这样在封头18进行装夹时，使升降气缸25工作，带动升降块26升高到最高位置，然后伸缩气缸29缩回使定位气缸34靠近支撑架23并远离封头18正上方的位置，这样就使封头定位夹具20上方的空间空出，便于封头18的装夹，由于封头的尺寸和重量较大，需要采用桁车等辅助工具进行装夹，这样就需要有封头定位夹具20的上方有空间，避免干涉。
24.进一步的，所述安装板28上设置有轴套33，所述转轴34转动设置在轴套33内，所述转轴34的顶部设置有旋转接头30，所述旋转接头30的旋转端与转轴34连接，述旋转接头的固定端与安装板28连接。在封头18和圆盘37进行焊接时需要使封头定位夹具20周向转动，这样与两个焊接机器人21配合才能完成封头18和圆盘37的焊接，在焊接时封头18和圆盘37要同步转动，这样圆盘37转动，那么就需要定位气缸34同步转动，本实施例通过在安装板28上安装一个轴套33，轴套33的一端设置有连接法兰，通过连接法兰安装在安装板28上，然后转轴34套设在轴套33内，通过轴承与轴套33转动连接，转轴34的两端延伸出轴套33，这样将定位气缸34固定在转轴34的底部在封头18和圆盘37转动时就能带动定位气缸34跟着转动；在定位气缸34或转轴34上还设置有一个周向定位装置36，由于圆盘37的外周上设置有缺口，在自动进行焊接时需要避开缺口进行焊接，因此就需要对圆盘37的角度进行定位，即确定缺口的位置，通过在圆盘37上设置定位孔，然后设置一个支板，支板上设置两根定位柱，将支板固定在定位气缸34或转轴34上，在对圆盘37进行装夹时，通过两根定位柱伸入定位孔内，两根定位柱卡在定位孔内，并在卡紧后圆盘37和定位气缸34不能相对转动，这样圆盘37每次装夹的位置就固定，其角度也就完成定位，这样就能配合焊接机器人21进行焊接；由于圆盘37是通过定位气缸35进行装夹，定位气缸35需要气路进行供气，而定位气缸35在工作的过程中会转动，为了避免气路搅乱在一起，本实施例通过在转轴34的顶部设置一个旋转接头30，通过旋转接头30为定位气缸35供气，旋转接头30的气路输出端连接输气管，输气管从转轴34的内腔穿过与定位气缸35连接供气，转轴34中空设置，提供输气管穿过的通道，旋转接头30的旋转端与转轴34固定连接，旋转接头30的固定端与安装板28连接在一起，可以在安装板28上设置一个支架，在旋转接头30的固定端上设置一个支杆，在支架上设置一个卡槽，通过支杆卡入支架的卡槽内进行限位，这样的限位方式便于旋转接头30的安装拆卸。
25.进一步的，所述安装板28上设置有限位气缸32，所述转轴34上设置有限位块31，所述限位块31上设置限位孔，所述限位孔与限位气缸32对应。为了保证焊接的原位准确，在安装板28上设置一个限位气缸32，并在转轴34相应设置一个限位块31，限位气缸32的输出轴伸入限位块31的限位孔内进行限位，当圆盘37和封头18转动焊接一圈后限位气缸32的输出
轴伸出插入限位块31的限位孔后就不会转动了，保证原位的准确。
26.进一步的，所述封头定位夹具20包括支撑柱1，所述支撑柱1的顶部设置有支撑平台13，所述支撑柱1上设置有自定心机构，所述自定心机构对封头18进行定心，所述自定心机构包括转动套2，所述转动套2套设在支撑柱1上，所述转动套2上圆周阵列设置有多个夹紧机构，多个夹紧机构同步沿封头18径向移动对封头18定心夹紧，所述自定心机构上设置有水平定位机构，所述水平定位机构对封头18的平面进行夹紧定位，所述支撑柱1的底部设置有一顶升气缸17，所述顶升气缸7用于顶升支撑柱1，所述夹紧机构包括圆周阵列设置在转动套2上的四个连杆3，所述连杆3的一端与所述转动套2铰接，所述连杆3的另一端铰接有移动座5，还包括导轨7和驱动气缸4，所述移动座5上设置有滑块6，所述滑块6与导轨7滑动连接，所述驱动气缸4的输出端与移动座5连接，且驱动气缸4的输出端移动方向与导轨7平行，所述移动座5上设置有立柱8，所述立柱8的内侧设置有定位块16，内侧为立柱8靠近封头18的一侧。lng气瓶的封头18在进行焊接时需要焊接很多附件，受限于封头18误差大，无法对封头18精确定位，设备自动焊接时存在焊接误差大，焊缝偏移，容易造成焊接缺陷，焊后可能需要补焊，生产成本高，lng气瓶封头18是模具拉拔出的产品直径规格很多，封头18的直径及高度都有很大误差，直径误差最大有5毫米，高度误差有4毫米，现有的封头18夹具通过压紧气缸下压限位压头对封头18进行中心定位和平面定位夹紧，限位压头为l型结构，通常采用三个限位压头呈等边三角分布对封头18进行夹紧，因封头18自身刚性很弱，封头18和封头18底部的支撑环摩擦力很大，压紧气缸下压后对工件进行中心定位时，限位压头侧边挤压封头18，工件也受底部支撑环摩擦力作用，自身变形贴合压头，不是有效定位，当封头18直径有误差时限位压头的侧壁无法接触工件造成定位误差，且当定位不同规格直径的封头18时需人工调节三个限位压头的位置，基于此本实施例中为了解决封头18直径有误差时夹具容易造成定位误差的问题，采用自适应定位的方式来对封头18进行夹紧，具体在支撑柱1上套设一个转动套2，转动套2能周向转动和轴向移动，驱动气缸4和导轨7是固定在焊接设备上的，其位置是固定的，通过驱动气缸4工作带动移动座5沿导轨7移动，导轨7沿转动套的径向设置，这样驱动气缸4工作就能带动设置在移动座5上的立柱8沿径向移动，由于移动座5与转动套2通过连杆3连接，在移动座5沿导轨7移动时移动座5拉动连杆3从而带动转动套2移动，本实施例中的四个驱动气缸4同时工作，由于四个夹紧机构的移动座5均通过连杆3与转动套2连接，这样在四个驱动气缸4工作时就能带动四个立柱8同步沿导轨7移动，进而对封头18进行夹紧，保证封头18的中心定位，能自适应不同直径的封头18夹紧，四个移动座5都有驱动气缸4驱动，因为单动力驱动连杆结构受连杆机构自身的误差影响会造成每个定限位块16的夹紧力不同，工件可能定位歪斜进一步的，所述支撑平台13上圆周阵列设置有多个安装座14，所述安装座14上设置有滚轮15，本实施例中的安装座14设置有四个，安装座14上设置双支耳，滚轮转动设置在双支耳之间，封头18进行装夹时封头18放置在滚轮15上，减小封头18装夹移动时与支撑平台的摩擦，避免了封头18定位发生的变形。
27.驱动气缸4驱动立柱8夹紧封头18时通过定位块16与封头18接触夹紧。
28.进一步的，所述水平定位机构包括夹紧气缸9，所述夹紧气缸9固定在所述立柱8上，所述夹紧气缸9的输出端与压杆10的一端铰接，所述压杆10的中部与立柱8铰接，所述压杆10的另一端设置有压块12。水平定位机构用于对封头18的顶部水平定位，装夹时夹紧气
缸9驱动压杆10绕与所述立柱8铰接处转动使压块12下压，压块12下压抵在封头18的水平面上，四个夹紧气缸9同时驱动压块12向下压在封头18的水平面上，这样就能夹紧封头18，在夹紧气缸9驱动压块12下压时定位块16对压块12的位置进行限位，定位块16位于压块12的下方，使四个压块12的底面高度相同，这样就能保证封头18的水平度，在压杆10与夹紧气缸9的输出端连接的一端设置有沿压杆10长度方向的条形滑槽，夹紧气缸9的输出端设置有滑杆，滑杆滑动设置在滑槽内，这样在夹紧气缸9的输出端伸长时就能带动滑杆在条形滑槽内滑动，进而可以驱动压杆10绕与立柱8的铰接点转动。
29.由于封头18的高度误差通常在0~4mm，而压块12的底面高度是不变的，若中心定位后封头18的顶部平面低于压块12的底面这样压块12就不能压在封头18对其进行水平定位，现有的夹具就是靠4个翻转气缸翻转压紧，但是封头高度存在误差，4个爪子翻转角度每个都不一样，不能把封头找平，本实例中采用压块12的位置不变，然后通过顶升气缸17顶升支撑柱1使封头18抬升来使封头18的顶部与四个压块12的底面接触，这样就能在定心后进行水平定位，在水平定位的过程中如果封头18初始放置和定心装夹时是倾斜的，那么在顶升气缸17顶升支撑柱1使封头18的顶部与四个压块12的底面接触的过程中会调整封头18的姿态，由于倾斜调整成水平时封头18向水平面投影的尺寸会发生变化，在调整时如果四个定位块16的位置不能变化的话可以能会导致封头18变形，因此为了使封头18调整的过程中四个定位块16的位置能自适应调整，采用一个三位五通中泄电磁阀来控制四个驱动气缸4，在中心定位时驱动四个定位块16对封头18进行夹紧，然后夹紧气缸9驱动压块12下压到位，这时通过控制三位五通中泄电磁阀释放气压，四个定位块16的夹紧力会释放，然后顶升气缸17顶升支撑柱1使封头18上端面顶在四个压块12的下表面上，在这一过程中定位块16会微调整，以适应封头18的水平定位，在封头18水平定位到位后四个驱动气缸4再通气夹紧，这样就完成装夹，保证封头18的定心和水平定位精确，顶升气缸17气缸行程留了余量，封头18高度误差通过顶升气缸17行程来弥补。
30.进一步的，还包括支撑台11，所述支撑台11上转动设置有驱动齿轮38，所述驱动齿轮38上设置回转支撑台39，所述回转支撑台39套设在转动套2上并通过轴承转动连接，所述支撑台11上设置有驱动电机40，所述驱动电机40的输出端设置有主动齿轮41，所述主动齿轮41与驱动齿轮38啮合，所述导轨7和驱动气缸4固定在回转支撑台39的顶部，所述支撑台11的底部设置有支架42，所述支架42上设置有滑环43，所述滑环43的转动端与顶升气缸17连接；所述支撑台11设置在回转台19上。本实施例中通过在回转台19上设置支撑台11，然后在支撑台11上设置一个凹槽，驱动齿轮38置于凹槽内，驱动齿轮38与支撑台11可以相对转动，然后将回转支撑台39与驱动齿轮38固定连接，这样通过驱动电机40带动主动齿轮41转动，就能通过驱动齿轮38带动回转支撑台39转动，由于导轨7和驱动气缸4固定在回转支撑台39上，这样回转支撑台39就能带动导轨7和驱动气缸4一起转动，进而通过连杆3带动转动套2转动，由于转动套2套设在回转支撑台39内，通过轴承转动连接，连杆可以轻松带动转动套2转动，而水平定位机构和夹紧机构将封头18夹紧并压在滚轮15上，回转支撑台39转动时就能带动封头18转动，由于封头18压在滚轮15上，这样封头18与滚轮15具有较大的摩擦力，这样封头18转动就能带动支撑柱1转动，在支撑台11的底部设置有支架42，所述支架42上设置有滑环43，通过滑环43与顶升气缸17连接，滑环43用于为气缸输入气源，顶升气缸17可以与回转支撑台39连接；通过设置驱动电机40带动驱动齿轮38就能带动整个封头定位夹具20
转动来配合焊接机器人21焊接。
31.以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述所述技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。