專利名稱：一種全自動管材修復設備的制作方法
技術領域：
本發明專利公開了一種全自動管材修復設備，能使管材焊縫一次性完成焊接、粗磨、細磨、精磨工序。屬不銹鋼管材修復領域。
背景技術：
不銹鋼管材企業在生產過程中會產生大量的廢品，為了降低損耗，必須將不合格品進行焊接修理，返修成合格的管。通常的做法是通過人工進行手工氬弧焊，焊接成型后， 第一步用角磨機對焊縫粗磨(用顆粒較粗的砂輪對焊縫凸起的部位進行修平)，第二步將管放到另一臺單磨頭拋光機上進行細磨(對焊縫細磨，磨頭的顆粒較細)，第三步將管放到第二臺單磨頭拋光機上打磨(對焊縫精磨，磨頭的顆粒非常細)，一條需進行焊接修理的管要經過四個崗位煩鎖的人工操作。主要存在以下缺點1、要求用手工對焊縫這條細線進行打磨，很難控制管材勻速地向磨頭進給，很難控制磨痕的寬度，很難控制磨痕的深度，會在管材焊縫周圍形成凹凸不平的磨痕，嚴重影響外觀；2、打磨所用磨頭均比焊縫的寬度要寬，在打磨焊縫的同時，一定會磨掉焊縫兩邊正常的表面，因此必須要在正常表面和焊縫的打磨面間形成一個非常平滑的過渡區，讓人的視覺感覺不出表面高度的變化，通常的手工打磨完全不能達到這個效果； 3、圓管和方管的打磨方向必須要不一致，磨頭旋轉的平面與圓管的軸心線要垂直，與方管的軸心線要平行，由于手工打磨的磨頭固定，造成磨頭旋轉的平面與方管的軸心線垂直，方管表面上這種垂直的磨痕在后序的拋光過程中很難拋亮；4、一條管從焊接到打磨成型要經過幾道工序，換幾個崗位操作，至少需要10分鐘以上，效率太低；5、由于通常采用的手工焊接速度慢，又沒有快速讓焊縫冷卻的裝置，焊接時發熱量大，焊縫周邊受熱后管材會變形嚴重。由于修理的管質量不穩定，修理管數量太多時將大大降低管材的整體質量，這成為管材企業急需解決的一個問題。
發明內容
本發明的目的在于克服現有工藝的缺點，使管材焊縫的焊接、粗磨、細磨、精磨工序一次性連續完成，管材修理部位的物理性能、化學性能以及外觀質量與成品管無異，完全達到合格管的要求。為了實現上述目的，本發明的技術方案為一種全自動管材修復設備，包括焊機、 送絲機、磨頭、工作臺(2)，其特征在于它主要由自動焊槍機構、數個曲線打磨機構、膨脹機構、行程機構、冷卻機構、組合夾具和整機機架組成；膨脹機構通過膨脹從管材的內部將焊縫固定，組合夾具從管材的外部將管材固定在工作臺(2)上，在行程機構的作用下，管材的焊縫(109)連續通過焊槍(12)和數組曲線打磨機構；膨脹機構主要由膨脹塊(13)和膨脹塊內部的錐形拉桿(34)組成，錐形拉桿通過連接件與動力裝置相連，動力裝置帶動錐形拉桿(34)沿軸線滑動，使錐形拉桿外部的膨脹塊(13)擴張，膨脹塊(13)從管的內部將焊縫(109)進行膨脹固定，膨脹塊(13)通過傳動裝置與動力裝置(36)相連接，動力裝置帶動膨脹塊(13)沿軸線旋轉，同時帶動固定在膨脹塊(13)外部的焊縫(109)旋轉；冷卻機構的冷卻壓塊(95)緊壓在焊縫兩邊或以焊接熔池為圓心的的周邊，其內部有能使冷卻液流通的孔道。在行程機構的作用下，焊縫(109)連續通過焊槍和數個曲線打磨機構，其中的“連續”包括但不限于以下兩方面
1)、焊縫(109)位置不移動，行程機構推動自動焊槍機構與數個曲線打磨機構，連續通過管材的焊縫，實現對管材焊縫的焊接和打磨；2)自動焊槍機構與數個曲線打磨機構的工作位置不移動，行程機構推動管材的焊縫(109)，連續通過焊槍和數個曲線打磨機構，實現對管材焊縫的焊接和打磨。使焊縫(109)連續通過焊槍和數個曲線打磨機構的行程機構由動力裝置和傳動裝置構成，這種動力裝置包括但不限于電機，這種傳動裝置包括但不限于齒輪傳動裝置。曲線打磨機構主要由磨頭上下行程部分、磨頭前后行程部分、搖臂裝置、磨頭換向裝置組成；磨頭上下行程部分主要由動力裝置和傳動裝置組成，動力裝置通過傳動裝置帶動磨頭上下移動；磨頭前后行程部分主要由動力裝置(或手動)和傳動裝置組成，動力裝置 (或手動)通過傳動裝置帶動磨頭前后移動；使磨頭作上下移動或前后移動的傳動裝置包括但不限于絲桿傳動裝置。曲線打磨機構中的磨頭與焊縫(109)的距離變化為“遠一近一接觸一近一遠”的曲線；實現磨頭與焊縫(109)的距離變化為“遠一近一接觸一近一遠”的裝置包括但不限于
搖臂裝置。膨脹機構的軸(37)與錐形拉桿(34)在連接件的連接下，只能一起作同步左右移動，不能一起按同一個方向同步轉動。膨脹機構的錐形拉桿(34)與膨脹塊(13)連接桿(89)空心軸(32)的連接為滑動幅連接，錐形拉桿(34)只能在膨脹塊(13)連接桿(89)空心軸(32)內作縱向滑動，不能作相對轉動。動力裝置(16)、(21)、(26)、(72)、(73)、(74)、(36)、(38)、(39)為氣缸或液壓缸或電動機或調速電機或變速電機或電機與變速器的組合。管材軸向轉動角度的信號來自于電機(36)、或管材、或電機(36)與管材之間的傳動裝置；或與電機(36)、管材、電機(36)與管材之間的傳動裝置三者之一相聯接的構件。換向裝置主要由旋轉板(99)、搖板(117)、軸(105)、旋轉氣缸(100)、連接件(106) 組成；旋轉板(99)通過軸(105)與搖板(117)相連，旋轉氣缸(100)的軸通過連接件(106) 與旋轉板(99)相連接，旋轉氣缸(100)安裝在搖板(117)上；旋轉氣缸(100)動作時通過連接件(106)帶動旋轉板(99)沿軸(105)轉動一定的角度，同時帶動固定在旋轉板(99)上的搖臂(69)同步轉動一定的角度，同時帶動安裝在搖臂(69)上的磨頭(18)轉動一定的角度；在磨頭換向裝置的作用下，磨頭旋轉所在的平面與管材軸心線相交的角度發生改變。本發明極大地解決了現有工藝的缺點，通過行程機構使焊接、粗磨、細磨、精磨工序在1分鐘左右一次性連續完成，管材修理部位的物理性能、化學性能以及外觀質量與成品管基本無異，完全達到合格管的要求，具有極大的經濟價值，是一種具有廣泛市場前景的
女口
廣 PFt O
下面結合附圖對本發明作進一步說細說明，本發明保護范圍包括但不限于此實施例。
圖1是本發明一種全自動管材修復設備結構示意圖，即主視圖)。圖2是本發明一種全自動管材修復設備”結構示意圖，即圖1的俯視圖。圖3是磨頭(18)所在的曲線打磨機構的俯視方向結構示意圖。圖4是圖3的磨頭換向裝置的結構示意圖。圖5是磨頭(18)所在的搖臂裝置的俯視方向結構簡圖。圖6是磨頭(18)在搖臂裝置上的運動軌跡俯視方向視圖。圖7是自動焊槍機構的結構俯視方向簡圖。圖8是“焊縫(109)位置不移動，行程機構推動自動焊槍機構與數個曲線打磨機構，連續通過管材的焊縫”的一種結構示意圖。圖9是膨脹機構的結構示意圖，其中部分零件為剖視圖)。圖10是本發明的冷卻機構的結構斜視方向示意圖。圖中各標號指示說明1_氣缸、2-工作臺、3-氣缸、4-行程開關、5-滑塊(上下)、 6-絲桿、7-電機、8-滑塊左半部分、9-導軌、10-絲桿、11-滑塊右半部分、12-焊槍、13-膨脹塊、14-氣缸、15-氣缸、16-電機、17-絲桿、18-磨頭、19-氣缸、20-氣缸、21-電機、22-絲桿、 23-磨頭、24-氣缸、25-氣缸、26-電機、27-絲桿、28-磨頭、29-氣缸、30-氣缸、31-軸承座、 32 -空心軸、33-皮帶輪、34-錐形拉桿、35-連接件、36-電機、37-氣缸軸、38-氣缸、39-電機、40-滑塊、41-燕尾滑臺、42-帶柄絲桿、43-滑塊、44-燕尾滑臺、45-手柄、46-滑塊、 47-燕尾滑臺、48-手柄、49-行程觸塊、50-行程開關、51-滑臺、52-行程開關、53-行程開關、54-行程開關、55-行程開關、56-電機、57-軸、58-軸、59-軸、60-打磨電機、61-打磨電機、62-打磨電機、63-軸承座、64-軸承座、65-軸承座、66-傳動帶、67-傳動帶、68-傳動帶、 69-搖臂、70-搖臂、71-搖臂、72-氣缸、73-氣缸、74-氣缸、75-軸承座、76-軸承座、77-軸承座、78-軸、79-軸、80-軸、81-水泵、82-冷卻水噴管、83-冷卻水路(進水管)、84_傳動帶、85-齒條、86-導軌、87-導軌、88-導軌、89-連接管、90-導軌座、91-行程開關、92-行程開關、93-信號盤、94-感應開關、95-冷卻壓塊、96-冷卻水路(出水管)>97-管材一、98-導向平鍵、99-旋轉板、100-旋轉氣缸、101-旋轉板、102-旋轉氣缸、103-旋轉板、104-旋轉氣缸、105-軸、106-連接件、107-支架、108-管材二、109-焊縫、110-磨頭運動軌跡、111_轉動軸、112-底板一、113-循環孔道、114-底板二、115-底板三、116-底板四、117-搖板、118-搖板、119-搖板
具體實施例方式本發明主要由焊機、工作臺、自動焊槍機構、自動打磨機構、膨脹機構、行程機構、 冷卻機構、組合夾具組成，兩段管材的焊縫對齊后，由膨脹機構從管材的內部將焊縫固定， 組合夾具從外部將管材固定在工作臺(2)上，在行程機構的推動下，管材的焊縫(109)連續通過焊槍和數組曲線打磨機構。一、膨脹機構主要由膨脹塊(13)和膨脹塊內部的錐形拉桿(34)組成，還包括連接管(89)、軸承座(31)、空心軸(32、信號盤(93)、軸向旋轉皮帶輪(33)、傳動帶(84)、軸向轉動電機(36)、導向鍵(98)、連接件(35)、氣缸(38)。1、連接管(89)和軸承座(31)、空心軸(32、信號盤(93)、軸向旋轉皮帶輪(33)、 傳動帶(84) —起，組成膨脹塊(13)與動力裝置電機(36)之間的傳動裝置；連接管(89) 一端與膨脹塊(13)連接，另一端與空心軸(32)連接，空心軸(32)通過軸承固定在軸承座 (31)內，空心軸(32)上固定有信號盤(93)和皮帶輪(33)，信號盤(93)邊緣安裝有感應開關(94)，皮帶輪(33)通過傳動帶(84)與電機(36)相連接。2、錐形拉桿(34)的錐形部分在膨脹塊(13)內，錐形拉桿(34)的拉桿部分穿過膨脹塊(13)連接管(89)空心軸(32)與連接件(35)相連，通過連接件(35)與氣缸(38)相連接，錐形拉桿(34通過導向平鍵(98)與空心軸(32)相連接；膨脹塊(13)連接管(89) 空心軸(32)之間為鋼性連接，錐形拉桿(34)與膨脹塊(13)連接管(89)空心軸(32)之間由導向平鍵(98)連接，為滑動幅，錐形拉桿只能在膨脹塊(13)內縱向滑動，膨脹塊(13)在軸向轉動電機(36)的帶動下軸向旋轉時，錐形拉桿通過導向平鍵(98)也同步旋轉，目的是為了防止膨脹塊旋轉時擰斷內部的錐形桿。3、氣缸軸(37)左右移動時，在連接件(35)的連接下錐形拉桿(34)同步左右移動，錐形拉桿(34)作軸向轉動時，通過連接件(35)的隔離，軸(37)不同步轉動。目的是防止損壞氣缸。膨脹塊(13)與焊縫(109)的內壁脹緊固定后，膨脹塊(13)在電機(36)的帶動下轉動，焊縫所在的管材也同時轉動。二、行程機構主要由動力裝置和傳動裝置組成，齒輪、齒條(85)、滑臺(51)、導軌座(90) —起構成傳動裝置部分，行程開關(50)、(52)、(53)、(54)、開關觸塊(51)組成行程距離控制部分；電機(39)軸上的齒輪與齒條(85)齒合，電機(39)固定在滑臺(51)上，齒條(85)固定在導軌座(90)上，滑臺(51)的邊緣安裝有行程觸塊(49)，導軌座(90)的邊緣安裝有行程開關(50)、(52)、(53)、(54)；電機(39)轉動，其電機軸上的齒輪沿齒條(85) 移動，帶動與電機(39)固定的滑臺(51)在導軌座(90)上移動，從而帶動固定在滑臺(51) 上的膨脹機構移動，同時，帶動脹緊固定在膨脹塊(13)上的焊縫移動，移動的行程由行程開關(50)、(52)、(53)、(54)控制。三、冷確機構由水泵(81)、冷卻水路、冷卻水噴管(82)、冷卻壓塊(95)組成。水泵 (81)通過冷卻水路的進水管(83)與冷卻壓塊(95)內部循環管道(113)相連接，循環管道 (113)的另一端與出水管(96)相連接；當焊接開始時，水泵工作，冷卻水通過冷卻水路流經冷卻壓塊(95)內部的循環孔道，將傳導到冷卻壓塊上的焊接熱量快速帶走，從而防止焊接時，管材焊接部位過熱變形。當磨頭對管材進行打磨時，冷卻水通過冷卻水路流經冷卻水噴管(82)，對打磨部位噴水冷卻，防止焊縫打磨時發熱變形。四、自動焊槍機構主要由焊槍上下行程裝置和焊槍前后行程裝置、行程開關組成， 還包括焊機、送絲機。1、焊槍上下行程裝置由電機(7)、絲桿(6)、滑塊(5)、導軌、行程開關(55)、(4)組成；絲桿(6) —端與電機(7)相連，另一端與滑塊(5)相連接，滑塊(5)與導軌相連，行行程開關(55)安裝在導軌的上部，行程開關(4)安裝在前后行程裝置上；電機(7)啟動時帶動絲桿(6)轉動，使滑塊上下移動，帶動固定在滑塊上的前后行程裝置上下移動，同時也帶動固定在前后行程裝置上的焊槍(12)上下移動，行程開關(55)限制上行位、行程開關(4)確定下行位。2、焊槍前后行程裝置由電機(56)、絲桿(10)、導軌(9)、滑塊(8)行程開關(91)、 (92)組成；絲桿(10) 一端與電機(56)相連，一端與滑塊(8)相連，滑塊(8)與導軌(9)相連，行程開關(91)安裝在滑塊(8)上、行程開關(92)安裝在導軌(9)的一端，行程開關(91) 控制前行位，行程開關(92)控制后行位；電機(56)啟動時帶動絲桿(10)轉動，使滑塊(8) 前后移動，同時帶動固定在滑塊(8)上的焊槍(12)前后移動，由行程開關確定前后移動的幅度。五、曲線打磨機構主要由磨頭上下行程部分、磨頭前后行程部分、搖臂裝置、磨頭換向裝置組成，還包括打磨電機、傳動帶、磨頭、支撐磨頭的軸與軸承座、行程開關。1、磨頭上下行程部分主要由動力裝置和傳動裝置組成，磨頭(18)所在的上下行程部分的動力裝置為電機(16)，傳動裝置由絲桿(17)、滑塊(40)、導軌(86)組成；電機 (16)與絲桿(17)相連、絲桿(16)與滑塊(40)相連、滑塊(40)安裝在導軌(86)上；電機 (16)啟動時絲桿(17)轉動，帶動滑塊(40)在導軌(86)表面上下移動，同時帶動安裝在滑塊(40)上的搖臂裝置同步上下移動，同時帶動安裝在搖臂裝置上的磨頭(18)上下移動)。2、磨頭前后行程部分主要由動力裝置(或手動)和傳動裝置組成，磨頭(18)所在的前后行程部分的動力裝置為手動，傳動裝置由帶柄絲桿(42)、螺母、燕尾滑臺(41)組成； 帶柄絲桿(42) —端與燕尾滑臺(41)的下半部分連接、一端與滑臺內的螺母連接、螺母與燕尾滑臺(41)的上半部分連接；用手旋轉帶柄絲桿(42)，帶動絲桿上的螺母前后移動，同時帶動固定在螺母上的燕尾滑臺(41)上半部分前后移動，同時帶動安裝在燕尾滑臺(41)的上半部分的上下行程部分前后移動，同時帶動固定在滑塊(40)上的搖臂裝置同步前后移動，同時帶動安裝在搖臂裝置上的磨頭(18)前后移動。
3、磨頭(18)所在的搖臂裝置主要由軸(57)、軸承座(63)、搖板(117)、旋轉板 (99)、旋轉氣缸(100)、軸(105)、連接件(106)、搖臂(69)、氣缸(72)、氣缸的支架(107)組成；搖臂(69)的一端固定在旋轉板(99)上，旋轉板(99)通過軸(105)與搖板(117)相連接，搖板固定在軸(57)上，軸(57)安裝在軸承座(63)內，軸承座(63)安裝在滑塊(40)上； 搖臂(69)的另一端安裝有磨頭(18)，搖臂(69)與氣缸(72)相連，氣缸(72)安裝在支架 (107)上，支架(107)固定在磨頭上下行程部分的滑塊(40)上；氣缸(72)工作時，推拉搖臂(69)，搖臂以軸(57)為軸心帶動磨頭(18)往復擺動，磨頭(18)與焊縫(109)的距離變化為遠一近一接觸一近一遠，在焊縫位形成平滑的打磨面，搖臂越長，打磨面的弧深越小， 打磨面越接近水平。4、換向裝置為搖臂裝置的組成部分，磨頭(18)所在的換向裝置主要由旋轉板 (99)、搖板(117)、軸(105)、旋轉氣缸(100)、連接件(106)組成；旋轉板(99)通過軸(105) 與搖板(117)相連，旋轉氣缸(100)的軸通過連接件(106)與旋轉板(99)相連接，旋轉氣缸(100)安裝在搖板(117)上；旋轉氣缸(100)動作，通過連接件(106)帶動旋轉板(99) 沿軸(105)轉動一定的角度，同時帶動固定在旋轉板(99)上的搖臂(69)同步轉動一定的角度，同時帶動安裝在搖臂(69)上的磨頭(18)轉動一定的角度。磨頭(23)、(28)所在的曲線打磨機構與磨頭(18)所在的曲線打磨機構的結構相同，為了增加焊縫的打磨亮度，還可以增加數組曲線打磨機構。
5、為了在管材正常表面與焊縫表面間形成平滑的過度面，必須使磨頭(無論磨頭本身旋轉與不旋轉)與焊縫的距離變化為遠一近一接觸一近一遠，要實現磨頭以這種軌跡運動的裝置，搖臂裝置最簡單經濟，但也可以用以下裝置實現1)、旋轉的磨頭由兩個動力裝置控制，一個動力裝置使磨頭垂直于管材(沿y軸)前后運動，一個動力裝置使磨頭平行于管材左右運動，這樣在磨頭(沿χ軸)從左向右或從右向左運動的一個過程中，磨頭在另一個動力裝置的控制下(沿y軸)完成從后到前再從前到后兩個過程，這樣在焊縫位也可形成一個平滑的過渡曲線；2)、旋轉的磨頭由一個動力裝置控制，這個動力裝置使磨頭垂直于管材(沿y軸)前后運動，另一個動力裝置作用于管材，使管材上的焊縫(沿χ軸)左右運動，在管材(沿χ軸)從左向右或從右向左運動的一個過程中，磨頭在另一個動力裝置的控制下(沿y軸)完成從后到前再從前到后兩個過程，這樣在焊縫位也可形成一個平滑的過渡曲線；3)、旋轉的磨頭位置固定不動，管材由兩個動力裝置控制，一個動力裝置使管材垂直于磨頭(沿y軸)前后運動，一個動力裝置使管材平行于磨頭(沿χ軸)左右運動，這樣在管材(沿χ軸)從左向右或從右向左運動的一個過程中，管材在另一個動力裝置的控制下(沿y軸)完成從前到后再從后到前兩個過程，這樣在焊縫位也可形成一個平滑的過渡曲線。六、組合夾具由工作臺(2)、氣缸(1)、氣缸(3)、氣缸(14)、氣缸(15)、氣缸(19)、 氣缸(24)、氣缸(25)、氣缸(29)、氣缸(30)、氣缸(42)組成，當焊接或打磨時，氣缸動作， 直接或間接將管材平直地壓在工作臺(2)上。氣缸的夾緊或松開、以及夾緊壓力的大小根據不同的使用要求和管材厚度調節。實施例1圓管自動修復的工作流程(見圖1、圖2)當控制電路轉換到圓管工作狀態時，首先，曲線打磨機構中的磨頭換向裝置工作， 使整個設備處在圓管修復狀態。以磨頭(18)所在的曲線打磨機構為例，旋轉氣缸(100)推出，通過連接件(106)推動旋轉板(99)，使磨頭旋轉方向所在的平面與管的軸心線垂直。然后將如圖6中兩段圓管(97)、(108)的焊縫(109)在膨脹塊(13)上對準后，啟動工作電路，氣缸(3)、(14)、(19)、(24)、(29)、(1)、(15)、(42)、(25)、(30)動作，將管以適當的壓力平直地壓在工作臺(2)上，氣缸(38)動作，氣缸軸(37)通過連接件(35)帶動錐形拉桿(34)向右移動，錐形拉桿上的錐形部位將膨脹塊(13)向外擴張，將焊縫(109)脹緊定位；氣缸(38)動作后延時數秒焊接電路啟動，焊槍上下行程裝置動作，電機(7)啟動帶動絲桿(6)轉動，帶動滑塊(5)向下移動，當到達預定的焊接高度時，開關(4)動作，電機(7) 停止，電機(56)啟動，帶動絲桿(10)轉動，使滑塊(8)向前移動，同時帶動固定在滑塊(8) 上的焊槍向前移動，當到達預定的焊接位置時，開關(91)動作，電機(56)停止，氬弧焊機和送絲機啟動，送絲機送絲，焊槍(12)點火，電機(36)啟動低速檔，通過傳動帶(84)皮帶輪(33)，空心軸(32)、信號盤(93)、連接管(89)、膨脹塊(13)帶動圓管低速旋轉，當信號盤 (93)旋轉到360度時，感應開關(94)動作，焊機停止，焊接完成，電機(36)停止，電機(7) 反轉啟動，通過絲桿(6)帶動滑塊向上移動，到達預設的位置后，開關(55)動作，電機(7) 停止，電機(56)反轉啟動，通過絲桿(10)帶動滑塊(8)向后移動，到達指定位置，開關(92) 動作，電機(56)停止，電機(56)停止后行程機構工作，電機(39)啟動、電機(39)軸上的齒輪沿齒條(85)轉動、帶動滑臺(51)在導軌座(90)上向右移動、移動的滑臺(51)通膨脹機構的連接，將管材上的已焊好的焊縫(109)移動到第一個磨頭(18)的中心，行程開關(52) 動作，電機(39)停止，電機(36)啟動(高速檔)，通過傳動帶(84)皮帶輪(33)，空心軸(32)、信號盤(93)、連接管(89)、膨脹塊(13)帶動圓管高速旋轉；
行程開關(52)動作時，同時啟動曲線打磨機構工作，電機(16)啟動，絲桿(17)轉動，帶動滑塊(40)沿導軌(86)向下移動，同時帶動安裝在滑塊(40)上的搖臂裝置向下移動，同時帶動安裝在搖臂(69)上的磨頭(18)也同步向下移動，當到達預定位置后，行程開關動作，電機(16)停止，水泵(81)工作，冷卻水通過冷卻水噴管(82)對焊縫進行冷卻，打磨電機(60)工作，通過傳動帶帶動裝配在軸(78)上的磨頭(18)高速旋轉，氣缸(72)推拉搖臂(69)往復運動，搖臂以軸(57)為圓心，帶動磨頭(18)與管材焊縫(109)由遠到近到接觸相切再到近再到遠(如圖6所示)，對高速旋轉的焊縫進行往復拋光打磨，此時，如果需對磨頭與焊縫打磨的弧深進行調節，可通過調節手柄(42)，帶動燕尾滑臺(41)內的絲桿轉動，通過絲桿上的螺母帶動燕尾滑臺(41)上部前后移動，同時也就帶動了固定在滑臺(41) 上的上下行程裝置和搖臂裝置前后移動，同時帶動磨頭(18)也前后移動，完成對弧深的調節。行程開關(52)動作時，電機(21)同時啟動，絲桿(22)轉動，帶動滑塊(43)沿導軌(87)向下移動，同時帶動安裝在滑塊(43)上的搖臂裝置向下移動，同時帶動安裝在搖臂
(70)上的磨頭(23)也同步向下移動，當到達預定位置后，行程開關動作，電機(21)停止。行程開關(52)動作時，電機(26)同時啟動，絲桿(27)轉動，帶動滑塊(46)沿導軌(88)向下移動，同時帶動安裝在滑塊(46)上的搖臂裝置向下移動，同時帶動安裝在搖臂
(71)上的磨頭(28)也同步向下移動，當到達預定位置后，行程開關動作，電機(26)停止。當磨頭(18)對焊縫打磨的程度達到設定的時間后，打磨電機(60)停止，電機(39) 啟動、電機(39)軸上的齒輪沿齒條(85)轉動、帶動滑臺(51)在導軌座(90)上向右移動、 移動的滑臺(51)通過拉動連接管(89)，將管材上的焊縫(已打磨一次)移動到第二個磨頭 (23)的中心，行程開關(53)動作，電機(39)停止，打磨電機(61)工作，通過傳動帶帶動裝配在軸(79)上的磨頭(23)高速旋轉，氣缸(73)推拉搖臂(70)往復運動，搖臂以軸(58) 為圓心，帶動磨頭(23)與管材焊縫位相切，對高速旋轉的焊縫進行往復拋光打磨，此時，如果需對磨頭與焊縫打磨的弧深進行調節，可通過調節手柄(82)，帶動燕尾滑臺(44)內的絲桿轉動，通過絲桿上的螺母帶動燕尾滑臺(44)上部前后移動，同時也就帶動了固定在滑臺 (44)上的上下行程裝置和搖臂裝置前后移動，同時帶動磨頭(23)也前后移動，完成對弧深的調節。當磨頭(23)對焊縫打磨的程度達到設定的時間后，打磨電機(61)停止，電機(39) 啟動、電機(39)軸上的齒輪沿齒條(85)轉動、帶動滑臺(51)在導軌座(90)上向右移動、 移動的滑臺(51)通過拉動連接管(89)，將管材上的焊縫(已打磨二次)移動到第三個磨頭 (28)的中心，行程開關(54)動作，電機(39)停止，打磨電機(62)工作，通過傳動帶帶動裝配在軸(80)上的磨頭(28)高速旋轉，氣缸(74)推拉搖臂(71)往復運動，搖臂以軸(59) 為圓心，帶動磨頭(28)與管材焊縫位相切，對高速旋轉的焊縫進行往復拋光打磨，此時，如果需對磨頭與焊縫打磨的弧深進行調節，可通過調節手柄(83)，帶動燕尾滑臺(47)內的絲桿轉動，通過絲桿上的螺母帶動燕尾滑臺(47)上部前后移動，同時也就帶動了固定在滑臺 (47)上的上下行程裝置和搖臂裝置前后移動，同時帶動磨頭(28)也前后移動，完成對弧深的調節。當磨頭(28)對焊縫打磨的程度達到設定的時間后，電機(62)停止、冷卻泵停止、電機(36)停止，夾具組松開，電機(39)反轉啟動，電機(39)軸上的齒輪沿齒條(85)轉動、 帶動滑臺(51)在導軌座(90)上向左移動、移動的滑臺(51)通過推動連接管(89)，將管材上的焊縫(已打磨三次)移動焊槍(12)位置，行程開關(50)動作，電機(39)停止、氣缸 (38)動作，氣缸軸(37)通過連接件(35)推動錐形拉桿(34)向左移動，錐形拉桿上的錐形部位向左移動，膨脹塊(13)通過自身的彈性收縮回位，將焊接部位松開，圓管修復工作流程結束。實施 例2方(矩)管自動修復的工作流程(見圖1圖2):當控制電路轉換到方(矩)工作狀態時，首先，曲線打磨機構中的磨頭換向裝置工作，使整個設備處在方(矩)管修復狀態。以磨頭(18)所在的曲線打磨機構為例，旋轉氣缸(100)收縮，通過連接件(106)帶動旋轉板(99)轉動90度，同時帶動固定在旋轉板上的搖臂同步轉動90度，使磨頭旋轉方向所在的平面與管的軸心線平行。然后將兩段方管第一個面的焊接部位在膨脹塊(13)上對準后，啟動工作電路，氣缸(3)、(14)、(19)、(24)、(29)、(1)、(15)、(42)、(25)、(30)工作，將管平直的壓在工作臺 (2)上，氣缸(38)動作，氣缸軸(37)通過連接件(35)帶動錐形拉桿(34)向右移動，錐形拉桿上的錐形部位將膨脹塊(13)向外擴張，將需焊接部位脹緊定位；氣缸(38)動作后延時幾秒焊接電路啟動，焊槍上下行程裝置動作，電機(7)啟動帶動絲桿(6)轉動，帶動滑塊(5) 向下移動，當到達預定的焊接高度時，開關(4)動作，電機(7)停止，電機(56)啟動，帶動絲桿(10)轉動，使滑塊(8)向前移動，同時帶動固定在滑塊(8)上的焊槍向前移動，當到達預定的焊接位置時，開關(91)動作，氬弧焊機與送絲機啟動，焊槍點火，焊針隨滑塊勻速地向前焊接，當焊針行走到方管上表面焊縫的最端部時，開關(91)再次動作，氬弧焊機關機，電機(7)反轉啟動，通過絲桿(6)帶動滑塊向上移動，到達預設的位置后，開關(55)動作，電機(7)停止，氣缸(3)、(14)、(19)、(24)、(29)、(1)、(15)、(42)、(25)、(30)松開，電機(56) 反轉啟動，帶動絲桿(10)轉動，使滑塊(8)向后移動，當到達預定的焊接位置時，開關(92) 動作，電機(56)停止。當開關(55)動作時，電機(36)啟動(低速檔)，通過傳動帶(84)皮帶輪(33)，空心軸(32)、信號盤(93)、連接管(89)、膨脹塊(13)帶動方管低速旋轉，當旋轉信號盤(93)旋轉到4分之1位置(90度)時，感應開關(94)動作，電機(36)停止，方管的第二個面水平朝上。方管的第二個面朝上后，氣缸(3)、(14)、(19)、(24)、(29)、(1)、(15)、(42)、(25)、 (30)工作，將管平直的壓在工作臺(2)上，焊接電路啟動，焊槍上下行程裝置動作，電機(7) 啟動帶動絲桿(6)轉動，帶動滑塊(5)向下移動，當到達預定的焊接高度時，開關(4)動作， 電機(7)停止，電機(56)啟動，帶動絲桿(10)轉動，使滑塊(8)向前移動，同時帶動固定在滑塊(8)上的焊槍向前移動，當到達預定的焊接位置時，開關(91)動作，氬弧焊機和送絲機啟動，焊槍點火，焊針隨滑塊勻速地向前焊接，當焊針行走到方管上表面焊縫的最端部時， 開關(91再次動作，氬弧焊機關機，電機(7)反轉啟動，通過絲桿(6)帶動滑塊向上移動，到達預設的位置后，開關(55)動作，電機(7)停止，電機(56)反轉啟動，帶動絲桿(10)轉動， 使滑塊(8)向后移動，當到達預定的焊接位置時，開關(92)動作，電機(56)停止。當開關 (55)動作時，電機(36)啟動(低速檔)，通過傳動帶(84)皮帶輪(33)，空心軸(32)、信號盤(93)、連接管(89)、膨脹塊(13)帶動方管低速旋轉，當旋轉信號盤(93)旋轉到4分之1 位置(90度)時，感應開關(94)動作，電機(36)停止，方管的第三個面水平朝上。
方管的第三個面和第四個面的焊接過程和第二個面相同當第四個面焊接完成后，由行程機構將焊縫帶入拋光打磨工序。第一個磨頭打磨方管的一個面的工作過程當方管四個面的焊縫焊接完成后，行程機構工作，電機(39)啟動、電機(39)軸上的齒輪沿齒條(85)轉動、帶動滑臺(51)在導軌座(90)上向右移動、移動的滑臺(51)通過拉動連接管(89)，將管材上的焊縫(已焊好)移動到第一個磨頭(18)的中心，行程開關 (52)動作，電機(39)停止，曲線打磨機構工作，電機(16)啟動，絲桿(17)轉動，帶動滑塊 (40)沿導軌(86)向下移動，同時帶動固定在滑塊(40)上的搖臂裝置同步向下移動(安裝在搖臂(69)上的磨頭(18)也同步向下移動)。當到達預定位置(方管靠近磨頭的一個面的焊縫的一端)后，行程開關動作，水泵工作，冷卻水對焊縫進行冷卻，打磨電機(60)工作， 通過傳動帶帶動裝配在軸(78)上的磨頭(18)高速旋轉，氣缸(72)推拉搖臂(69)往復運動，搖臂以軸(57)為圓心，帶動磨頭(18)與管材焊縫位相切，對靜止的焊縫進行往復拋光打磨，磨頭在電機(16)的推動下，勻速地向焊縫的另一端移動(此時，如果需對磨頭與焊縫打磨的弧深進行調節，可通過調節手柄(42)，帶動燕尾滑臺(41)內的絲桿轉動，通過絲桿上的螺母帶動燕尾滑臺(41)上部前后移動，同時也就帶動了固定在滑臺(41)上的上下行程裝置和搖臂裝置前后移動，同時帶動磨頭(18)也前后移動，完成對弧深的調節)。當磨頭移動到焊縫的另一端時，行程開關再次動作，氣缸(3)、(14)、(19)、(24)、(29)、(1)、(15)、 (42)、(25)、(30)松開，電機(36)啟動(低速檔)，通過傳動帶(84)皮帶輪(33)，空心軸 (32)、信號盤(93)、連接管(89)、膨脹塊(13)帶動方管低速旋轉，當旋轉信號盤(93)旋轉到4分之1位置(90度)時，感應開關(94)動作，電機(36)停止，氣缸(3)、(14)、(19)、 (24)、(29)、(1)、(15)、(42)、(25)、(30)再次夾緊，方管的第二個面靠近磨頭。方管在第一個磨頭(18)處打磨第二個面、第三個面、第四個面的工作過程與第一個面相同。方管在第二個磨頭(23)、第三個磨頭(28)處打磨的工作過程與第一個磨頭(18) 相同。當方管在磨頭(28)處的打磨完成后，電機(62)停止、冷卻泵停止、氣缸(3)、(14)、 (19)、(24)、(29)、(1)、(15)、(42)、(25)、(30)松開，電機(39)反轉啟動，電機(39)軸上的齒輪沿齒條(85)轉動、帶動滑臺(51)在導軌座(90)上向左移動、移動的滑臺(51)通過推動連接管(89)，將管材上的焊縫(已打磨三次)移動焊槍(12)位置，行程開關(50)動作， 電機(39)停止、氣缸(38)動作，氣缸軸(37)通過連接件(35)推動錐形拉桿(34)向左移動，錐形拉桿上的錐形部位向左移動，膨脹塊(13)通過自身的彈性收縮回位，將焊接部位松開，方(矩)管的修復工作流程結束。實施例3 焊縫(109)位置不移動，行程機構推動自動焊槍機構與數個曲線打磨機構，連續通過管材的焊縫(見圖5圖7圖8)行程機構使焊縫與自動焊槍機構和數個曲線打磨機構作相對運動的方式有數種， 在 實施例1和例2中，這種相對運動方式為自動焊槍機構和數個曲線打磨機構的工作位不變，行程機構通過傳動裝置推拉焊縫，焊縫的位置在移動。在圖8中，焊縫(109)所在的位置不變，自動焊槍機構和數個曲線打磨機構的位置發生了變化，這種實施例如下圖5為曲線打磨機構中幾個主要構件的示意圖，在圖8中代表曲線打磨機構。圖7為自動焊槍機構中幾個主要構 件的示意圖，在圖8中代表自動焊槍機構。圖8的工作過程為管材(97)、管材(108)的焊縫(109)對齊后，由內部的膨脹機構膨脹(圖8中未標出) 和外部的組合夾具(圖8中未標出)固定，自動焊槍機構對焊縫(109)進行焊接，焊接完成后，行程機構(圖8中未標出)工作，行程機構的動力裝置通過傳動裝置帶動轉動軸(111) 轉動，連接在轉動軸上的底板一(112)、底板二(114)、底板三(115)、底板四(116)同步轉動，安裝在底板上的自動焊槍構構、數個自動打磨機構也同步轉動，這種轉動既可以是順時針的轉動，也可以是反時針的轉動，本實施例設定為順時針的轉動，當轉動一定角度時，自動焊槍機構向左離開焊縫(109)，磨頭(18)所在的曲線打磨機構轉動到正對焊縫(109)的位置時，行程機構停止，磨頭(18)所在的曲線打磨機構對焊縫進行粗磨。當粗磨完成，行程機構啟動，磨頭(18)所在的曲線打磨機構向左離開焊縫(109)，磨頭(23)所在的曲線打磨機構轉動到正對焊縫(109)的位置，行程機構停止，磨頭(23)所在的曲線打磨機構對焊縫進行細磨。磨頭(28)的工作過程與磨頭(18)、(23)相同。當磨頭(28)工作完成后，膨脹機構松開，管材修復完成。實施例4 磨頭與焊縫(109)的距離變化為“遠一近一接觸一近一遠”的曲線(見圖5、圖6)圖5為搖臂機構的主要部件軸(57)、軸承座(63)、搖板(117)、旋轉板(99)、旋轉氣缸(100)、搖臂(69)和磨頭(18)，在圖6中代表搖臂裝置，圖6中，磨頭(18)所在搖臂在氣缸的作用下，以軸(57)為圓心，對焊縫(109)進行往復打磨，磨頭經過的路徑為由A點到 B點到C點到D點到E點。A點到焊縫(109)的距離遠，B點到焊縫(109)的距離近，磨頭在 C點與焊縫(109)接觸相切，磨頭到D點時到焊縫(109)的距離近，到E點時與焊縫(109) 的距離遠。磨頭經過焊縫(109)的軌跡為“遠一近一接觸一近一遠”的曲線，從而在管材表面行成平滑的過度面。
權利要求
1.一種全自動管材修復設備，包括焊機、送絲機、磨頭、工作臺0)，其特征在于它主要由自動焊槍機構、數個曲線打磨機構、膨脹機構、行程機構、冷卻機構、組合夾具和整機機架組成；膨脹機構通過膨脹從管材的內部將焊縫固定，組合夾具從管材的外部將管材固定在工作臺(2)上，在行程機構的作用下，管材的焊縫(109)連續通過焊槍(12)和數組曲線打磨機構；膨脹機構主要由膨脹塊(13)和膨脹塊內部的錐形拉桿(34)組成，錐形拉桿通過連接件與動力裝置相連，動力裝置帶動錐形拉桿(34)沿軸線滑動，使錐形拉桿外部的膨脹塊(1 擴張，膨脹塊(1 從管的內部將焊縫(109)進行膨脹固定，膨脹塊(1 通過傳動裝置與動力裝置(36)相連接，動力裝置帶動膨脹塊(1 沿軸線旋轉，同時帶動固定在膨脹塊(1 外部的焊縫(109)旋轉；冷卻機構的冷卻壓塊(％)緊壓在焊縫兩邊或以焊接熔池為圓心的的周邊，其內部有能使冷卻液流通的孔道。
2.根據權利要求1所述的全自動管材修復設備，其特征在于在行程機構的作用下，焊縫(109)連續通過焊槍和數個曲線打磨機構，其中的“連續”包括但不限于以下兩方面1)、焊縫(109)位置不移動，行程機構推動自動焊槍機構與數個曲線打磨機構，連續通過管材的焊縫，實現對管材焊縫的焊接和打磨；2)自動焊槍機構與數個曲線打磨機構的工作位置不移動，行程機構推動管材的焊縫 (109)，連續通過焊槍和數個曲線打磨機構，實現對管材焊縫的焊接和打磨。
3.根據權利要求1所述的全自動管材修復設備，其特征在于使焊縫(109)連續通過焊槍和數個曲線打磨機構的行程機構由動力裝置和傳動裝置構成，這種動力裝置包括但不限于電機，這種傳動裝置包括但不限于齒輪傳動裝置。
4.根據權利要求1所述的全自動管材修復設備，其特征在于曲線打磨機構主要由磨頭上下行程部分、磨頭前后行程部分、搖臂裝置、磨頭換向裝置組成；磨頭上下行程部分主要由動力裝置和傳動裝置組成，動力裝置通過傳動裝置帶動磨頭上下移動；磨頭前后行程部分主要由動力裝置(或手動)和傳動裝置組成，動力裝置(或手動)通過傳動裝置帶動磨頭前后移動；使磨頭作上下移動或前后移動的傳動裝置包括但不限于絲桿傳動裝置。
5.根據權利要求4所述的全自動管材修復設備，其特征在于曲線打磨機構中的磨頭與焊縫(109)的距離變化為“遠一近一接觸一近一遠”的曲線；實現磨頭與焊縫(109)的距離變化為“遠一近一接觸一近一遠”的裝置包括但不限于搖臂裝置。
6.根據權利要求1所述的全自動管材修復設備，其特征在于膨脹機構的軸(37)與錐形拉桿(34)在連接件的連接下，只能一起作同步左右移動，不能一起按同一個方向同步轉動。
7.根據權利要求1所述的全自動管材修復設備，其特征在于膨脹機構的錐形拉桿 (34)與膨脹塊(1 連接桿(89)空心軸(3 的連接為滑動幅連接，錐形拉桿(34)只能在膨脹塊(13)連接桿(89)空心軸(32)內作縱向滑動，不能作相對轉動。
8.根據權利要求1所述的管材修復設備，其特征在于動力裝置(16)、(21),(26), (72)、(73)、(74)、(36)、(38)、(39)為氣缸或液壓缸或電動機或調速電機或變速電機或電機與變速器的組合。
9.根據權利要求1所述的管材修復設備，其特征在于管材軸向轉動角度的信號來自于電機(36)、或管材、或電機(36)與管材之間的傳動裝置；或與電機(36)、管材、電機(36) 與管材之間的傳動裝置三者之一相聯接的構件。
10.根據權利要求4所述的管材修復設備，其特征在于換向裝置主要由旋轉板(99)、 搖板(117)、軸(105)、旋轉氣缸(100)、連接件(106)組成；旋轉板(99)通過軸(105)與搖板(117)相連，旋轉氣缸(100)的軸通過連接件(106)與旋轉板(99)相連接，旋轉氣缸 (100)安裝在搖板(117)上；旋轉氣缸(100)動作時通過連接件(106)帶動旋轉板(99)沿軸(10 轉動一定的角度，同時帶動固定在旋轉板(99)上的搖臂(69)同步轉動一定的角度，同時帶動安裝在搖臂(69)上的磨頭(18)轉動一定的角度；在磨頭換向裝置的作用下， 磨頭旋轉所在的平面與管材軸心線相交的角度發生改變。
全文摘要
本發明公開一種全自動管材修復設備，能使管材焊縫一次性完成焊接、粗磨、細磨、精磨工序。屬不銹鋼管材修復領域。它主要由自動焊槍機構、數個曲線打磨機構、膨脹機構、行程機構、冷卻機構、組合夾具和整機機架組成；自動焊槍機構控制焊槍上下和前后移動，在膨脹機構的作用下完成對方管和圓管的焊接；膨脹機構主要由膨脹塊、連接管，軸承座、空心軸、軸向轉動電機、錐形拉桿、連接件、氣缸組成，膨脹機構除了將焊縫脹緊外，還將帶動管材左右移動和旋轉；行程機構主要由動力裝置和傳動裝置組成，使管材在焊接位置和數個磨頭間移動。
文檔編號B23P6/04GK102198592SQ201110067129
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月18日 優先權日2011年3月18日
發明者張春梅 申請人:張春梅