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      一種全自動立式環(huán)縫焊機的制作方法

      文檔序號:11073205閱讀:599來源:國知局
      一種全自動立式環(huán)縫焊機的制造方法與工藝

      本發(fā)明涉及一種環(huán)縫焊機,特別是一種全自動立式環(huán)縫焊機。



      背景技術:

      目前全自動立式環(huán)縫焊機的設計及制造比過去更為迅猛,基本上可以達到按單元部分組合而成,控制技術已經使用PLC等經濟的控制單元,使全自動焊機的集成化更加的經濟化了。在對規(guī)則焊道的汽車零部件進行組合焊接的時候,焊接機器人雖然有它適應性強,多變的方面,但是卻不經濟,即使使用簡單的焊接機器人,怎么也得花十幾萬元,從長遠的角度來看,為了一個汽車零部件的焊接,而使用簡單化的焊接機器人,對于以未來的發(fā)展也難適應。在汽車制造專業(yè)水平較高的部件生產,全自動立式環(huán)縫焊機在經濟上十分受益的,特別是一些小的汽車部件,專業(yè)性較強的部件,都會因為焊接位置簡單,焊道規(guī)則,就使全自動立式環(huán)縫焊機的制造顯得十分經濟實惠,焊縫美觀,且焊接質量優(yōu),工藝穩(wěn)定可靠,易操作,同時,這種專業(yè)化的小部件生產還具有一定的經濟規(guī)模和應用前景。所以,從社會經濟化的角度和長遠發(fā)展的角度來看,用自動環(huán)縫焊機來焊接對規(guī)則環(huán)縫焊道零部件的組合焊接。

      在汽車零配件的制造生產中,在各大中型企業(yè)也已實現(xiàn)橋殼焊接加工一體化生產與分部焊接生產。大大提高了企業(yè)的生產效率與生產質量。一體化焊接生自動化產設備,就汽車車橋的焊接制作生產而言,一體化焊接自動化生產包括,驅動橋殼的環(huán)縫焊接,半軸連接焊接等等一系列零配件加工的一體自動化制造生產方式。分部焊接生產是指汽車后橋的各部位焊接都有一個相應的自動化設備完成。

      全自動立式環(huán)縫焊機便屬于分部焊接生產的一部分,它是應用于汽車環(huán)縫焊接部分。主要應用于焊接車橋后蓋、法蘭盤、半軸套管等等環(huán)狀焊接零部件的焊接設備。在汽車后橋手工焊制工藝的過程中,由于焊接零件位置的原因,焊接工人很難減少在焊接工序中出現(xiàn)的錯誤,導致后橋整體質量降低,且浪費產品資源。因此隨著在汽車焊接自動化設備飛速的發(fā)展,汽車后橋有了相應的自動化焊接設備作為生產工具代替人力進行工作。全自動立式環(huán)縫焊機的發(fā)展,帶動了汽車后橋產業(yè)市場的整體進程。

      汽車后橋是由經熱壓成的半橋殼,由兩個半橋殼對焊形成后橋殼,然后再由后橋殼與半軸套管焊接成橋殼體,最后與后蓋焊接成為完整的后橋。具有結構簡單,重量輕的特點。以前的車橋橋殼后蓋焊接方式是采用手工電弧焊或CO2保護焊作為焊接方式,焊接工藝的工序為:壓緊橋殼與后蓋→點焊固定橋殼與后蓋→焊接起弧→開始焊接→焊接收弧→焊接完畢。



      技術實現(xiàn)要素:

      本發(fā)明要解決的技術問題是:提供一種全自動立式環(huán)縫焊機。

      解決上述技術問題的技術方案是:一種全自動立式環(huán)縫焊機,包括控制臺、壓緊機構、焊槍、回轉機構、減速機和電動機,所述的回轉機構以豎直方式固定設置于控制臺的臺架上,所述的回轉機構通過減速機與電動機連接,所述的壓緊機構和焊槍均通過支架設置于于回轉機構上方,該壓緊機構上設有工件壓緊柱,所述的工件壓緊柱與氣缸控制連接,所述的焊槍通過焊槍夾具設置于支架上并與氣缸控制連接,所述壓緊機構上的氣缸、與焊槍連接的氣缸和電動機均與繼電器控制連接;

      所述的回轉機構包括托盤、集電環(huán)、碳刷、碳刷架、支撐柱、軸承、軸承套、支撐板和傳動軸,所述托盤為圓形板狀結構的金屬盤,所述的集電環(huán)和支撐柱均為兩端開口、中空的圓筒結構,該集電環(huán)側壁上設有環(huán)形的導電銅環(huán),所述集電環(huán)上端設有與導電銅環(huán)導電連接的導電片,所述的集電環(huán)套在支撐柱上并與支撐柱固定連接,所述的支撐柱上端與托盤固定連接,且所述集電環(huán)上端的導電片與托盤導電連接,所述的支撐柱通過軸承和軸承套設置于支撐板上,該支撐板上設有供傳動軸穿過的通孔,所述的碳刷通過碳刷架固定設置于支撐板上且該碳刷與導電銅環(huán)導電連接,所述的傳動軸從下至上依次穿過支撐板、軸承、軸承套和支撐柱并與托盤固定連接,所述的支撐板固定設置于控制臺的臺架上,且所述的傳動軸與托盤的中心部連接,該傳動軸與托盤均為絕緣連接。

      本發(fā)明的進一步技術方案是:所述托盤包括上托盤和下托盤,所述的上托盤的直徑小于下托盤,上托盤固定設置于下托盤上并位于下托盤的中心部。

      所述的軸承套包括外軸承套和內軸承套,所述的支撐柱下端與外軸承套固定連接,所述的內軸承套固定設置于支撐板上,所述的外軸承套通過軸承設置于內軸承套上。

      所述的回轉機構還包括金屬傳感器和相對應的鐵片,所的金屬傳感器固定設置于支撐板上,所述的鐵片固定設置于外軸承套上。

      所述的外軸承套通過軸承擋圈與軸承連接,所的金屬傳感器通過傳感器夾片固定設置于支撐板上,所述的鐵片通過螺栓設置于外軸承套上。

      所述的集電環(huán)上設有3個環(huán)形的導電銅環(huán)和相對應的3個導電片,所述的碳刷數(shù)量為6個,每2個碳刷與1個導電銅環(huán)導電連接。

      所述的支撐柱上設有集電環(huán)擋圈,該集電環(huán)擋圈位于集電環(huán)上方,所述的碳刷架通過碳刷架墊塊固定設置于支撐板上。

      所述的焊槍為CO2保護焊機。

      由于采用上述技術方案,本發(fā)明之一種全自動立式環(huán)縫焊機,具有以下有益效果:

      1. 本發(fā)明可以通過回轉機構使得其上放置的工件可以繞著豎直方向的中心軸轉動,然后通過繼電器對各個電器的自動控制并可對工件進行自動環(huán)形焊接,回轉機構通過減速機與電動機連接,速度穩(wěn)定可靠且制造成本低結構簡單。本環(huán)縫焊機機的身采用立式結構,結構緊湊,占地面積小。在焊接過程中工件是處于水平平面進行轉動,故無需對其進行復雜的夾緊定位,使得操作方便快捷,一臺環(huán)縫焊機焊接工件,從工人放入工件開始,到最后焊接完畢取出為止,整個過程所使用的時間為1分鐘左右,按照一臺機器工作8小時來計算,在這個工作時段,可以焊接480件產品,而如果使用普通的焊條焊機,手工焊接,焊接一件所需要的時間是4分鐘左右。使用全自動立式焊縫焊機焊接工件可以大大的縮短焊接時間、提高焊接質量,同時,也減少了工人的勞動強度,減少了人力資源的浪費。

      2. 本發(fā)明結構簡單,制作方便,可以由在校學生設計制造(學生通過此實踐學到了真才實學),所以不需要支付人工成本實現(xiàn)了學生和企業(yè)的雙贏,只需花費原材料成本。所以全自動立式環(huán)縫焊機的設計制造成本非常低僅有8000元,市場銷售單價為3萬元以上。且全自動立式環(huán)縫焊機具有廣闊的市場前景,市場需求量大,故本發(fā)明適用于市場推廣。

      3.本發(fā)明中的焊槍為CO2保護焊機,相對于其它焊機來說,CO2保護焊機的性價比高。主要表現(xiàn)在在焊接過程中不需要焊劑,不用清理工作時所飛濺的焊渣,焊接的焊道清晰可見,適用于任何位置進行焊接。在焊接時電弧熱量運用效率高,保護氣體CO2在市場上價格比較便宜,焊接出來的物體質量好,只要調好方向和電壓電流,該焊機不輕易焊偏位置且焊穿透能力強、焊接電流密度大。

      下面,結合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明之一種全自動立式環(huán)縫焊機的技術特征作進一步的說明。

      附圖說明

      圖1:本發(fā)明之一種全自動立式環(huán)縫焊機的結構示意圖。

      圖2:本發(fā)明中回轉機構的結構示意圖(剖視)。

      圖3:從另一角度看回轉機構的結構示意圖。

      圖4:本發(fā)明中集電環(huán)的結構示意圖。

      圖5:本發(fā)明中支撐柱的結構示意圖。

      圖6:本發(fā)明中碳刷架的結構示意圖。

      在上述附圖中,各標號說明如下:

      1-控制臺,2-緊機構,21-工件壓緊柱,3-焊槍,31-焊槍夾具,4-回轉機構,401-托盤,4011-上托盤,4012-下托盤,402-集電環(huán),4021-導電銅環(huán),4022-導電片,403-碳刷,404-碳刷架,405-支撐柱,406-軸承,407-外軸承套,408-內軸承套,409-傳動軸,410-支撐板,411-金屬傳感器,412-鐵片,413-集電環(huán)擋圈,414-螺栓絕緣套,415-墊塊,416-軸承內擋圈,417-軸承外擋圈,418-碳刷架墊塊,5-減速機,6-電動機。

      具體實施方式

      一種全自動立式環(huán)縫焊機,包括控制臺1、壓緊機構2、焊槍3、回轉機構4、減速機5和電動機6,所述的回轉機構4以豎直方式固定設置于控制臺1的臺架上,所述的回轉機構4通過減速機5與電動機6連接,所述的壓緊機構2和焊槍3均通過支架設置于回轉機構4上方,該壓緊機構2上設有工件壓緊柱21,所述的工件壓緊柱21與氣缸控制連接,所述的焊槍3通過焊槍夾具31設置于支架上并與氣缸控制連接,所述壓緊機構2上的氣缸(即氣缸Ⅰ)、與焊槍3連接的氣缸(即氣缸Ⅱ)和電動機6均與繼電器控制連接,所述的焊槍3為CO2保護焊機。

      所述的回轉機構4包括托盤401、集電環(huán)402、碳刷403、碳刷架404、支撐柱405、外軸承套407、軸承406、內軸承套408、支撐板410、傳動軸409、金屬傳感器411和相對應的鐵片412,所述的托盤401包括上托盤4011和下托盤4012,所述的回轉機構4可固定設置于起支撐作用的方鋼上,所述的上托盤4011、下托盤4012均為圓形板狀結構的金屬盤,上托盤4011的直徑小于下托盤4012,上托盤4011固定設置于下托盤4012上并位于下托盤4012的中心部,所述的集電環(huán)402和支撐柱405均為兩端開口、中空的圓筒結構,該集電環(huán)402側壁上設有環(huán)形的導電銅環(huán)4021,所述集電環(huán)402上端設有與導電銅環(huán)4021導電連接的導電片4022,所述的集電環(huán)402套在支撐柱405上并與支撐柱405固定連接,所述的支撐柱405上設有集電環(huán)擋圈413,該集電環(huán)擋圈413位于集電環(huán)402上方,可防止集電環(huán)402在轉動時候向上移動,即通過過渡配合將支撐柱405上的凸軸與集電環(huán)402上的內孔裝配在一起,然后將集電環(huán)擋圈413卡入支撐柱405相應的擋圈槽內。所述的支撐柱405上端與下托盤4012固定連接,且所述集電環(huán)402上端的導電片4022與下托盤4012導電連接,所述集電環(huán)402上端的導電片4022通過螺栓與下托盤4012連接。所述的支撐柱405下端與外軸承套407固定連接,所述的內軸承套408固定設置于支撐板410上,該支撐板410上設有供傳動軸409穿過的通孔,所述的外軸承套407通過軸承406設置于內軸承套408上,所述的外軸承套407通過軸承擋圈與軸承406連接,可以很好的將外軸承套407與軸承406連接。所述的軸承406為圓錐滾子軸承,所述的軸承擋圈包括軸承406外擋圈和軸承406內擋圈,將圓錐滾子軸承整個放進外軸承套407相應的孔內,然后將軸承406外擋圈卡入外軸承套407相應的擋圈槽內;將圓錐滾子軸承的內孔裝配到內軸承套408軸上,然后將軸承406內擋圈卡入內軸承套408相應的擋圈槽內。所述的碳刷403通過碳刷架404固定設置于支撐板410上且該碳刷403與導電銅環(huán)4021導電連接,即將碳刷架404與碳刷403通過過盈配合裝配在一起,所述的碳刷403一端與導電銅環(huán)4021導電連接,另一端與焊機負極導電相連。用M6×50螺栓將碳刷架404與碳刷架墊塊418裝配在支撐板410上。所述的集電環(huán)402上設有3個環(huán)形的導電銅環(huán)4021和相對應的3個導電片4022,所述的碳刷403數(shù)量為6個,每2個碳刷403與1個導電銅環(huán)4021導電連接。所述的集電環(huán)402除了集電環(huán)402上的三個銅環(huán)和導電片4022能夠導電,其他部分均采用絕緣材料環(huán)氧樹脂,這樣可以約束電流方向,從而保證連接電動機6的部件不帶電,保證電動機6不會因為電流通過而被擊穿。所述的碳刷架404通過碳刷架墊塊418固定設置于支撐板410上,所述的支撐板410固定設置于控制臺1的臺架上。所述的傳動軸409從下至上依次穿過支撐板410、內軸承套408、軸承406、外軸承套407和支撐柱405并與下托盤4012、上托盤4011固定連接,且所述的傳動軸409與下托盤4012、上托盤4011的中心部連接,該傳動軸409與下托盤4012、上托盤4011均為絕緣連接,所述的傳動軸409通過墊塊和螺栓與下托盤4012固定連接,所述的支撐柱405通過螺栓與下托盤4012固定連接,所述的螺栓上套有螺栓絕緣套。所的金屬傳感器411固定設置于支撐板410上,所述的鐵片412固定設置于外軸承套407上,所的金屬傳感器411通過傳感器夾片固定設置于支撐板410上,所述的鐵片412通過螺栓設置于外軸承套407上,即用M6×10螺栓將鐵片412固定在外軸承套407上。安裝時將傳動軸409穿過支撐板410對應的通孔,然后將圓錐滾子軸承套在傳動軸409上,當鐵片412在金屬傳感器411的正上方時,用M8×16螺栓將內軸承套408與支撐板410裝配在一起。然后將套有集電環(huán)402的支撐柱405的內孔套在傳動軸409上,支撐柱405端面和集電環(huán)402端面分別與外軸承套407端面貼合到位。將螺栓絕緣套與支撐柱405配合,然后將下托盤4012下端上的凹槽與絕緣套配合,接著將上托盤4011與下托盤4012上端上的凹槽配合。分別將M6螺栓絕緣套和M8螺栓絕緣套穿進與上、下托盤4012內的光孔對齊后的通孔內,然后通過分別穿入M6螺栓絕緣套和M8螺栓絕緣套的M6×35螺栓和M8×35螺栓將上托盤4011、下托盤4012、絕緣套與支撐柱405裝配在一起。通過螺栓將集電環(huán)402上的導電片4022與下托盤4012裝配在一起。下托盤4012上的M6×16螺栓是將防塵罩與下托盤4012裝配在一起。將裝配完成的回轉機構4通過螺栓與焊機支架裝配在一起。通過旋轉金屬傳感器411可調整金屬傳感器411與鐵片412之間的感應距離。傳動軸409是空心軸,一端(上端)通過氣保焊將傳動軸409與墊塊焊接成一體,另一端(下端)通過氣保焊將傳動軸409與傳動軸409連接件焊接成一體,通過傳動軸409連接件上的A型平鍵將回轉機構4上的傳動軸409與減速器的輸出軸裝配在一起,所述的減速器與電動機6連接。

      本全自動立式環(huán)縫焊機中繼電器的工作原理及連接方式具體如下:

      本全自動立式環(huán)縫焊機整機采用的是JS14P時間繼電器、HH54P電磁式繼電器。

      整機中所有繼電器采用電源并聯(lián)的連接方式,繼電器電路主要是利用到電路中各個繼電器的觸頭的接通或者斷開來操縱各個電器完成工作運行。由于繼電器是在220V的電壓下工作的,通過網(wǎng)上查找以及電氣市場的走訪了解到,在繼電器電路中所需要用到的繼電器的工作電壓、電流為3A,220V AC(3A/28V DC)。其中AC指的是交流,DC指的是直流。電壓為220V。

      因為時間繼電器控制的是焊機工作時回轉機構4的旋轉時間即電動機6的工作時間以及焊槍3起弧、收弧的時間,還有全自動立式環(huán)縫電焊機總的工作時間,因此其需要接入的是220V的電壓,通過對工件焊接所需時間、電焊時起弧、收弧時間的計算,確定焊槍3的繼電器電路中時間繼電器可采用AC-15 Ue:380V/220V;Le0.3A/0.45A(DC-13 Ue:24V;Le0.2A)、50HZ的時間繼電器,其中延遲時間上,采用的是99S和9.9S。99S的時間繼電器(總時間時間繼電器、3號時間繼電器)用來控制電焊工作的總時間,9.9S的時間繼電器(1、2、4號時間繼電器)用來控制焊槍3的起弧和收弧的時間還有焊槍3機構工作的時間。

      根據(jù)焊槍3工作的邏輯順序,對繼電器電路設計的工作邏輯順序如下:

      當電路工作時,電源指示燈D1亮起,轉換開關切換到自動模式D2亮;時間繼電器JS1、JS2、JS3,電磁式繼電器H1、H2、H3、H4的觸點受電流作用,觸頭兩端產生相反磁性吸和,電磁式繼電器接通開始運行,門機構、壓緊機構2、焊槍3機構一位一通電磁換向閥接通進氣;電磁式繼電器H4控制門機構電磁換向閥接通進氣;時間繼電器JS2運行2S后通電,觸頭吸和通電,使電磁式繼電器H5觸頭接觸通電啟動,壓緊機構2、焊槍3機構電磁換向閥接通進氣;當磁性開關與氣缸內的磁環(huán)接觸后,磁性開關斷開,電磁式繼電器H1、H2、H3斷電,觸頭由接觸變?yōu)閿嚅_停止工作,門機構、壓緊機構2、焊槍3機構一位一通電磁換向閥停止進氣,氣缸行程固定;時間繼電器JS3運行6S后,觸頭吸和通電,使焊槍3上的電磁式繼電器H7、時間繼電器JS4、JS5觸頭接觸,電磁式繼電器H7運行,焊槍3工作;時間繼電器JS5延時2S后,觸頭吸和通電,使電磁式繼電器H8觸頭接觸,電磁式繼電器H8工作,電動機6通電開始正轉;時間繼電器JS4控制環(huán)焊時間,時間一到,觸頭吸和通電,使電磁式繼電器H9觸頭接觸繼電器開始運行,電動機6反轉,時間繼電器JS1計時結束后,觸頭斷開,電路電源斷開,停止所有工作,電路運行結束。

      使用時,后橋殼在回轉機構4安裝定位好后用壓緊機構2將后橋殼后蓋壓緊固定在后橋殼的相應位置處,后橋殼的安裝定位孔中心與回轉機構4旋轉中心基本重合,設計的結構保證符合同軸旋轉的要求,此時回轉機構4能在壓緊機構2壓緊的作用下帶動后橋殼旋轉,回轉機構4具有導電功能。工件表面粗糙度導致接觸電阻大,在后橋殼后蓋與后橋殼焊接過程中接觸處產生大量的熱量,通過導電設計將電流導入焊機負極以便在后橋表面與焊槍3之間形成短路并進行焊接。焊槍3連接焊機正極,集電環(huán)402連接出去的線接的是焊機負極。焊絲裝在焊槍3里相當是正極,后橋殼裝在托盤401上,托盤401與集電環(huán)402電刷相連與焊機負極相連。工作時焊絲相當于正極,工件相當于負極,兩個在焊接時接觸就形成短路產生大電流產生大量的熱量熔化焊絲形成焊接。通過電動機6帶動減速器再帶動回轉機構4轉動,故使回轉機構4具有有級變速的功能,回轉機構4的轉速能根據(jù)焊絲和工件的特點進行調整?;剞D機構4應具有絕緣功能,使用性能安全可靠。本回轉機構4經過托盤401、軸承406通電實驗和電動機6長時間底頻率運轉溫度實驗,保證其性能可靠穩(wěn)定。本發(fā)明使用時可以預防以下問題:1.后橋殼的安裝定位孔中心與回轉機構4旋轉中心不重合,后橋殼焊縫不均勻嚴重時形成不了焊縫,焊接失效;2.后橋殼后蓋與后橋殼焊接過程中兩零件定位位置產生變化導致后橋殼焊縫不均勻嚴重時形成不了焊縫,焊接失效;3.后橋殼后蓋與后橋殼焊接過程中回轉機構4不產生強大的電流并傳遞給工件和焊絲就不能形成焊接;4.防止后橋殼后蓋與后橋殼焊接焊接過程中產生的最大輸出電流會燒損電動機。

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