一種復合管縱縫自動焊接設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及焊接技術領域，具體涉及一種復合管縱縫自動焊接設備，該設備 適用于不銹鋼和碳鋼雙金屬復合管縱縫的焊接過程。
【背景技術】
[0002] 目前，雙金屬復合管的焊接工藝大部分為手工鎢極氬弧焊根焊、過渡焊，焊條電弧 焊填充焊、蓋面焊，焊接質量的穩定性難以保證，焊接效率低下。隨著雙金屬復合管的推廣 應用，實現對雙金屬復合管焊接過程的自動化越來越迫切。 【實用新型內容】
[0003] 本實用新型提供一種復合管縱縫自動焊接設備，目的在于有效的實現復合管的裝 夾定位和雙層金屬縱縫焊接的自動化和數字化。
[0004] 本實用新型包括主體機架、焊接工裝，所述焊接工裝固定在所述主體機架上，所述 焊接工裝包括焊接機架、雙焊槍機構、焊槍升降、平移機構、前支撐裝置、后支撐裝置、下支 撐裝置、氣動夾緊裝置、芯軸，所述焊接機架固定在所述主體機架的左端部，所述雙焊槍機 構固定配合在所述焊槍升降、平移機構的上端，所述焊槍升降、平移機構設置在所述主體機 架的后側，在所述主體機架的右端部設置芯軸支撐旋轉架，所述芯軸的一端固定在所述焊 接機架的上部，所述芯軸的另一端分離式支撐在所述芯軸支撐旋轉架上，所述氣動夾緊裝 置配合在所述芯軸的前、后側，所述氣動夾緊裝置固定在所述焊接機架的上部，所述雙焊槍 機構配合在所述芯軸、氣動夾緊裝置的上方，所述前、后支撐裝置、下支撐裝置分別設置在 所述主體機架的上端，所述前、后支撐裝置分別對稱配合在所述芯軸下方的前、后側，所述 下支撐裝置對應配合在所述芯軸的正下方。
[0005] 本實用新型所述芯軸包括管體，在所述管體外側壁上設置軸向凹槽，所述軸向凹 槽與相應的工件的縱縫對應，以保證工件焊接過程中的雙面成型。
[0006] 本實用新型在所述前、后支撐裝置下端設置用于相對移動的驅動裝置，在所述下 支撐裝置下端設置升降機構，所述驅動裝置包括第一步進電機、絲桿、兩根滑軌，兩根所述 滑軌分別固定在所述主體機架上端的左、右部，所述前、后支撐裝置分別配合在兩根所述滑 軌上，所述第一步進電機固定在所述主體機架上，所述絲桿固定所述第一步進電機的輸出 端，所述前、后支撐裝置上分別連接正、反內螺紋套，所述正、反內螺紋套分別與所述絲桿螺 紋連接；所述升降機構包括升降氣缸、兩根豎向導桿，所述升降氣缸的下端固定在所述主體 機架上端，兩根所述豎向導桿分別活動配合在所述主體機架上端的左右部，所述升降氣缸 的上端固定在所述下支撐裝置的下端，兩根所述導桿的上端分別固定在所述下支撐裝置的 上端。
[0007] 本實用新型所述焊槍升降、平移機構包括豎直設置的支撐柱，所述支撐柱上連接 步進電機、絲桿升降驅動裝置和步進電機、絲桿橫向平移驅動裝置。
[0008] 本實用新型所述雙焊槍機構包括左、右焊槍、左焊槍前后驅動機構、右焊槍前后驅 動機構、中間支撐板，所述左、右焊槍前后驅動機構分別固定連接在所述中間支撐板的左、 右兩側，所述左、右焊槍前后驅動機構分別包括步進電機、絲桿、滑塊、導向桿，所述步進電 機分別固定在所述中間支撐板的一端，所述絲桿固定在所述步進電機的輸出端，所述滑塊 螺紋配合在所述絲桿上，所述導向桿設置在所述絲桿的兩側并與絲桿平行，所述滑塊與所 述導向桿滑動配合；在兩個所述滑塊上分別固定連接左、右焊槍擺動機構，所述左、右焊槍 分別對應固定在左、右焊槍擺動機構上，所述左、右焊槍豎直設置。
[0009] 本實用新型所述氣動夾緊裝置為氣動琴鍵壓緊機構，所述氣動琴鍵壓緊機構包括 兩個壓緊框，所述兩個壓緊框分別對稱設置在所述芯軸的前、后側，在個所述壓緊框內分別 設置壓力氣囊，在各所述壓緊框的下端活動連接可伸出、縮回的琴鍵壓板，所述壓力氣囊與 所述琴鍵壓板配合，兩側的所述琴鍵壓板分別通過壓力氣囊推動相互靠近，實現夾緊，反 之，壓力氣囊排氣，琴鍵壓板松開。
[0010] 本實用新型所述下支撐裝置包括底部支撐架，在所述底部支撐架上設置若干均布 的可移動支撐塊，各所述可移動支撐塊之間相互活動連接，在各所述可移動支撐塊的上端 面分別設置定位銷孔。下支撐模裝置上裝有與所焊接工件半徑一致的可移動支撐塊，以保 證工件下表面與可移動支撐塊上表面的接觸。可移動支撐塊上開有定位銷孔，與工件上的 工藝定位孔配合，以實現工件的軸向定位。下支撐模的上下運動由其下面的氣動裝置驅動 實現，根據焊接工件直徑的不同，下支撐裝置中的支撐塊可以更換成與工件表面曲率半徑 一致的支撐塊，也可根據工件長度不同來調整合攏塊數量和之間間隙。
[0011] 本實用新型所述芯軸支撐旋轉架包括下支撐架、上旋轉架、豎直設置的支撐伸縮 氣缸，所述下支撐架固定在所述主體機架上端，所述上旋轉架鉸接在所述下支撐架的上端， 所述支撐伸縮氣缸設置在所述下支撐架的一側，所述上旋轉架與所述支撐伸縮氣缸之間設 置連桿，所述連桿的一端固定在所述上旋轉架中部，所述連桿的另一端鉸接在所述支撐伸 縮氣缸的上端。芯軸支撐旋轉架在工件裝入芯軸后，支撐伸縮氣缸將上旋轉架撐起，上支撐 架支撐芯軸右端，用于承受芯軸所受的向下壓緊力，提高芯軸支撐剛度。
[0012] 本實用新型使用時，將開好焊接坡口的工件插入芯軸，下支撐裝置根據工件直徑 運動到設定位置，并將定位銷插入工件定位工藝孔內，實現工件的軸向定位。芯軸右端的芯 軸支撐裝置中氣缸動作，芯軸支撐旋轉架轉動并支撐起芯軸右端，以提高工件焊接夾緊時 支撐芯軸的剛度。根據工件直徑調整前后支撐裝置中支撐塊的位置，并使其運動到設定位 置。由控制系統觸摸屏中手動界面來調節各運動裝置，使琴鍵壓緊機構、芯軸、前后支撐裝 置以及下支撐裝置配合使用，實現工件縱向開口的合縫、定位和夾緊。工件安裝定位后工件 焊縫形成間隙一定的一條直縫，然后根據焊接工藝要求，由裝有不銹鋼焊絲的左側焊槍完 成封焊、打底焊和過渡焊，左側焊槍焊接完成后，由裝有碳鋼焊絲的右側焊槍完成填充焊和 蓋面焊，實現雙金屬復合管縱縫焊接的連續性和自動化。焊槍焊接運動軌跡的規劃和焊接 時每個焊槍焊接電流、焊接速度、送絲速度等參數的設置由觸摸屏人機界面輸入。另外，本 設備的步進電機、以及焊接用的電源都是通過智能控制系統的電控柜來控制，按下"自動焊 接"按鈕，左右兩個焊槍按照設置的焊接參數依次完成雙層金屬焊縫的焊接，焊接完成后， 自動關閉焊接電源和所有電機，琴鍵松開，設備停止，卸下工件。本設備機構合理、簡單， 自動化程度高，實現了復合管的裝夾定位和雙層金屬縱縫焊接的自動化和數字化。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本實用新型的一種結構示意圖；
[0014] 圖2為圖1的俯視圖；
[0015] 圖3為圖2的左視圖；
[0016] 圖4為圖1的立體圖；
[0017] 圖5為氣動夾緊裝置的一種結構示意圖；
[0018] 圖6為下支撐裝置的一種結構示意圖；
[0019] 圖7為工件受力示意圖。
【具體實施方式】
[0020] 如圖1、2、3、4、5、6所示，本復合管縱縫自動焊接設備包括主體機架1、焊接工裝2、 智能控制系統3,焊接工裝2固定在主體機架1上，焊接工裝2與智能控制系統3連接，焊接 工裝2包括焊接機架4、雙焊槍機構5、焊槍升降、平移機構6、前支撐裝置7、后支撐裝置8、 下支撐裝置9、氣動夾緊裝置10、芯軸11，焊接機架4固定在主體機架1的左端部，雙焊槍機 構5固定配合在焊槍升降、平移機構6的上端，焊槍升降、平移機構6設置在主體機架1的后 側，在主體機架1的右端部設置芯軸支撐旋轉架12,芯軸11的一端固定在焊接機架4的上 部，芯軸11的另一端分離式支撐在芯軸支撐旋轉架12上，氣動夾緊裝置10配合在芯軸11 的前、后側，氣動夾緊裝置10固定在焊接機架4的上部，雙焊槍機構5配合在芯軸11、氣動 夾緊裝置10的上方，前、后支撐裝置7、8、下支撐裝置9分別設置在主體機架1的上端，前、 后支撐裝置7、8分別對稱配合在芯軸11下方的前、后側，下支撐裝置9對應配合在芯軸11 的正下方。
[0021] 優選的，芯軸11包括管體13,在管體13外側壁上設置軸向凹槽14,軸向凹槽14 與相應的工件的縱縫對應，以保證工件焊接過程中的雙面成型。
[0022] 進一步的，在前、后支撐裝置7、8下端設置用于相對移動的驅動裝置15,在下支撐 裝置9下端設置升降機構16,驅動裝置15包括第一步進電機17、絲桿18、兩根滑軌21，兩 根滑軌21分別固定在主體機架1上端的左、右部，前、后支撐裝置7、8分別配合在兩根滑軌 21上，第一步進電機17固定在主體