本發(fā)明涉及焊接技術領域，具體是一種用于小直徑管子（彎頭/直頭）與螺紋接頭的環(huán)縫焊接時的管子與螺紋接頭的全自動上料、定位裝置。

背景技術：

管接頭是管道與管道之間的連接工具，是元件和管道之間可以拆裝的連接點，由于管接頭屬于可拆裝式的連接元件，它需要滿足正常的連接穩(wěn)固、密封性強、尺寸合理、壓力損失小、工藝性能好等等的要求。由于管接頭需求量大，且在對管接頭環(huán)縫焊接時需要接頭處對齊。因為管彎頭不好固定，故目前管接頭環(huán)縫焊接時都是采用人工定位。操作工在進行人工定位對中時，由于人工操作或多或少的會有一定的差異，因此導致管接頭在焊接時效率低下，同時還會影響產(chǎn)品的合格率。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服上述存在之不足，提供一種用于工件壁厚0.8~2mm，直徑范圍小于20mm的小直徑管子（彎頭/直頭）與螺紋接頭的環(huán)縫焊接時，管彎頭/直頭與螺紋接頭對接的固定上料及定位設備。

本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的所采用的技術方案如下：

一種管接頭全自動焊接設備，其包括控制系統(tǒng)、自動上料裝置、彎頭/直頭抓取機構、螺紋接頭抓取機構、彎頭/直頭固定機構、螺紋接頭固定機構、同步機構、焊接系統(tǒng)；

所述控制系統(tǒng)控制整個焊接設備的電氣自動化運轉；

所述自動上料裝置是工件自動排列上料的震動盤，并左右對稱安裝；

所述彎頭/直頭抓取機構和螺紋接頭抓取機構的結構相同，都是由兩個氣缸和一個自動夾具組成，兩個氣缸分別是控制自動夾具水平位移和垂直位移的氣缸，所述自動夾具通過安裝臂安裝在垂直位移氣缸上，垂直位移氣缸安裝在水平位移氣缸上；

所述彎頭/直頭固定機構包括旋轉氣缸和彎頭/直頭放置臺，旋轉氣缸上安裝有固定件，旋轉氣缸與彎頭/直頭放置臺都安裝在同一個安裝板上成為一體，安裝板上安裝有彎頭/直頭固定從動軸；彎頭/直頭固定從動軸安裝在彎頭/直頭安裝支架上，安裝支架底部固定在底座上；

所述螺紋接頭固定機構包括卡爪、固定氣缸和螺紋接頭固定從動軸，螺紋接頭固定從動軸一端連接卡爪，另一端連接固定氣缸；

所述同步機構包括伺服電機、減速機、旋轉軸，旋轉軸通過減速機安裝在伺服電機上；

所述旋轉軸上通過同步帶分別連接螺紋接頭固定從動軸和彎頭固定從動軸并帶動兩個從動軸同步轉動；

所述焊接系統(tǒng)安裝在彎頭/直頭固定機構上方并可上下左右調(diào)整。

根據(jù)本發(fā)明中所述的一種管接頭全自動焊接設備，其優(yōu)選的技術方案是所述設備整機控制系統(tǒng)采用PLC控制系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明中所述的一種管接頭全自動焊接設備，其進一步的優(yōu)選技術方案是：彎頭/直頭放置臺為L型板，在較短的邊上開有彎頭/直頭定位裝置。

根據(jù)本發(fā)明中所述的一種管接頭全自動焊接設備，其進一步的優(yōu)選技術方案是彎頭/直頭固定機構、螺紋接頭固定機構分別安裝在安裝箱上，安裝箱安裝在底板上。

根據(jù)本發(fā)明中所述的一種管接頭全自動焊接設備，其進一步的優(yōu)選技術方案是旋轉軸為滾珠花鍵軸或花鍵軸。

根據(jù)本發(fā)明中所述的一種管接頭全自動焊接設備，其進一步的優(yōu)選技術方案是自動夾具為機械手或手指氣缸。

根據(jù)本發(fā)明中所述的一種管接頭全自動焊接設備，其進一步的優(yōu)選技術方案是：所述自動上料裝置的震動盤內(nèi)壁上的工件導向槽分為至少三個部分，分為底部導向槽、中部導向槽和頂部導向槽，三部分導向槽與震動盤內(nèi)壁之間的夾角從底部到頂部逐漸增大。

根據(jù)本發(fā)明中所述的一種管接頭全自動焊接設備，其進一步的優(yōu)選技術方案是還包括安置在彎頭/直頭固定機構下方的成品回收箱，焊接好的成品在旋轉氣缸旋轉向下后，松開氣缸使得成品自由落體掉落至回收箱中。

根據(jù)本發(fā)明所述的一種管接頭全自動焊接設備整機控制采用PLC控制系統(tǒng)及軟件，控制系統(tǒng)和軟件都是常規(guī)技術，這些技術根據(jù)實際操作只需改變操作環(huán)境下的各類參數(shù)條件即可實現(xiàn)。本發(fā)明實現(xiàn)了設備多種控制管理一體化，具有自動上下料，焊接程序預置，自動焊接，焊接信息采集監(jiān)控，缺料提醒，故障報警，設備急停等功能。

本發(fā)明還提供了一種管接頭全自動焊接方法，其包括以下主要步驟：上料、工件定位、焊接和下料；

上料：將彎頭/直頭和螺紋接頭分別倒入兩個前述的震動盤中，然后經(jīng)過第一階段上料使得工件從震動盤中依次進入導向槽，在震動盤中經(jīng)過至少三個階段的篩選使得工件基本穩(wěn)定的放置在導向槽上，然后再傳送出震動盤達到彎頭/直頭抓取機構和螺紋接頭抓取機構下方相應的工件放置臺上；

工件定位：彎頭/直頭抓取機構抓取彎頭/直頭，然后向上移動一定距離，再往彎頭/直頭固定機構方向移動，然后將彎頭/直頭放置在彎頭/直頭放置臺上，并下移動旋轉氣缸將彎頭/直頭卡固在彎頭/直頭放置臺上；同時螺紋接頭上方的抓取機構抓取螺紋接頭，然后向上移動一定距離，再往螺紋接頭固定機構方向移動，然后張開卡爪抓住螺紋接頭；最后再移動螺紋接頭固定機構，使得螺紋接頭和彎頭/直頭的所需焊接環(huán)縫準確對接；

焊接：控制焊接系統(tǒng)使得焊槍對準焊接縫，然后焊接，在焊接的同時同步機構帶動彎頭/直頭固定機構和螺紋接頭固定機構同步旋轉，其旋轉速度與焊槍的焊接速度相應；

下料：控制松開卡爪，然后在控制旋轉氣缸松開彎/直頭，再控制彎頭/直頭固定機構旋轉，使得焊接好的工件脫離彎頭/直頭固定機構自由落體向下掉落。

本發(fā)明可實現(xiàn)工件自動上料、自動抓取定位；同時實現(xiàn)兩個工件的自動對中和兩個工件同步驅動轉動不會錯位，從而解決了采用人工焊接存在的效率低下，產(chǎn)品質(zhì)量層次不齊的情況發(fā)生。故本發(fā)明具有結構簡單、操作方便的優(yōu)點，提升了產(chǎn)品焊接的效率和焊接的質(zhì)量，降低了廠家的用工成本。

附圖說明

圖1本發(fā)明結構示意圖。

圖2是本發(fā)明的定位設備結構示意圖。

圖3是圖2的正視剖面結構示意圖。

圖4是彎頭固定機構結構示意圖。

圖5是螺紋接頭固定機構結構示意圖。

圖中：氣缸（101、102、201、202），自動夾具（103、203），安裝臂（104、204），旋轉氣缸301，彎頭/直頭放置臺302，固定件303，安裝板304，彎頭固定從動軸305，安裝箱306，氣動旋轉接頭307，卡爪401，固定氣缸402，螺紋接頭固定從動軸403，從動安裝箱404，底座501，同步帶502，旋轉軸503；伺服電機504；減速機505，滑動氣缸506，震動盤601，導向槽602，焊接系統(tǒng)700，導流槽801，回收箱802。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發(fā)明的技術方案做進一步說明，但本發(fā)明并不僅限于以下實施方式。

如圖1-3圖所示：一種管接頭全自動焊接設備，它包括控制系統(tǒng)、自動上料裝置、彎頭抓取機構、螺紋接頭抓取機構、彎頭固定機構、螺紋接頭固定機構和同步機構及焊接系統(tǒng)等幾大主要機構。

其中控制系統(tǒng)采用PLC控制系統(tǒng)及軟件，這些技術都是現(xiàn)有的常規(guī)技術，根據(jù)設備的情況適應性地改變相關參數(shù)以及操作指令，然后再配合設備操作，從而實現(xiàn)整個設備的自動上下料，焊接程序預置，自動焊接，焊接信息采集監(jiān)控，缺料提醒，故障報警，設備急停等功能。

其中抓取機構主要是實現(xiàn)當工件（彎頭和螺紋接頭）從上料裝置到準備抓取工件時，將彎頭和和螺紋接頭分別抓取并移動到固定機構處。然后固定機構將彎頭和螺紋接頭進行固定并對中。同步機構主要是實現(xiàn)在彎頭和螺紋接頭對中后，進行環(huán)縫焊接時，帶動螺紋接頭和彎頭同步轉動，確保兩者不會錯位。

其中自動上料裝置是工件自動排列上料的震動盤，并左右對稱安裝。該震動盤601內(nèi)壁上設有導向槽602，導向槽602呈螺旋狀從震動盤601底部延伸至震動盤601上邊緣并連接至彎頭/直頭抓取機構和螺紋接頭抓取機構下方的工位上。所述導向槽602分為至少三個部分，分別為底部導向槽、中部導向槽和頂部導向槽，三部分的導向槽602與震動盤601內(nèi)壁之間的夾角從底部到頂部逐漸增大，從而實現(xiàn)工件的平穩(wěn)有序地自動上料，避免因為導向槽602與震動盤601內(nèi)壁之間只有一個角度出現(xiàn)的上料效率低（工件容易從導向槽中被擠出而掉落到震動盤中）的情況發(fā)生，從而提升自動上料的效率。

其中彎頭抓取機構和螺紋接頭抓取機構的結構相同，都是由兩個氣缸（101、102、201、202）和一個自動夾具（103、203）組成，其中自動夾具（103、203）可以采用機械手或是手指氣缸；兩個氣缸（101、102、201、202）都是采用的無桿氣缸，分別控制自動夾具水平位移和垂直位移。所述自動夾具通過安裝臂（104、204）安裝在垂直位移氣缸（101、201）上，垂直位移氣缸（101、201）安裝在水平位移氣缸（102、202）上。這樣水平位移氣缸工作時帶動垂直位移氣缸和自動夾具整體在水平上位移，從而實現(xiàn)自動夾具的水平位移；然后垂直位移氣缸直接帶動自動夾具做垂直位移，這樣就實現(xiàn)了自動夾具在水平和垂直連個方向的移動。

如圖3所示：彎頭固定機構包括旋轉氣缸301和彎頭放置臺302，旋轉氣缸301上安裝有固定件303，當彎頭放置好后，旋轉氣缸301控制固定件303將彎頭卡固在彎頭放置平臺302上。旋轉氣缸301與彎頭放置臺302都安裝在同一個安裝板304上成為一體，安裝板304上安裝有彎頭固定從動軸305；彎頭固定從動軸305安裝在彎頭安裝支架上，安裝支架底部固定在底座500上；其中彎頭安裝支架為一個安裝箱，彎頭固定從動軸305是穿過安裝箱306，然后另一端連接氣動旋轉接頭307。

如圖4所示：所述螺紋接頭固定機構包括卡爪401、固定氣缸402和螺紋接頭固定從動軸403，螺紋接頭固定從動軸403一端連接卡爪401，另一端穿過從動安裝箱404連接固定氣缸402。從動安裝箱404底部安裝在滑動氣缸506上，滑動氣缸506位無桿氣缸且安裝在底座501上。

如圖1-3所示，同步機構包括伺服電機504、減速機505、旋轉軸503，旋轉軸503通過減速機505安裝在伺服電機504上，旋轉軸503還穿過安裝箱306和從動安裝箱404后安裝在底座501上；旋轉軸503位于安裝箱306和從動安裝箱404的部分上設有同步帶502分別連接在彎頭固定從動軸305和螺紋接頭固定從動軸403，從而帶動兩個從動軸同步轉動，彎頭/直頭和螺紋接頭在焊接過程中同步轉動，從而不會出現(xiàn)錯位的現(xiàn)行發(fā)生，提升成品的品質(zhì)。

本發(fā)明中還在彎頭/直頭固定機構上設置有焊接系統(tǒng)700；焊接系統(tǒng)中的焊槍通過轉向臂和氣缸等配合工作，實現(xiàn)焊槍可自動上下左右調(diào)整，從而在焊接前準確地對準所需焊接的焊縫位置。

本發(fā)明還在彎頭/直頭固定機構下方設置有成品導流槽801和成品回收箱802，當彎頭/直頭與螺紋接頭焊接好后，翻轉旋轉氣缸并松開旋轉氣缸，從而使得成品自由落體，掉落到導流槽801中，然后再滑落至產(chǎn)品回收箱802中，從而實現(xiàn)自動下料的過程。

本發(fā)明中的焊接過程如下：其包括以下主要步驟：上料、工件定位、焊接和下料。

上料：將彎頭/直頭和螺紋接頭分別倒入兩個前述的震動盤中，然后經(jīng)過第一階段上料使得工件從震動盤中依次進入導向槽，在震動盤中經(jīng)過至少三個階段的篩選使得工件基本穩(wěn)定的放置在導向槽上，然后再傳送出震動盤達到彎頭/直頭抓取機構和螺紋接頭抓取機構下方相應的工件放置臺上，這工件放置臺為弧形的槽狀，這樣可以避免筒裝的彎頭/直頭再工位上滾動掉出工位，完成自動上料工作。

工件定位：彎頭/直頭抓取機構抓取彎頭/直頭，然后向上移動一定距離使得彎頭/直頭離開工件放置平臺，再抓取機構氣缸作用下使得彎頭/直頭固定機構方向移動，當達到固定機構位置處后，再控制抓取機構下移，然后松開手指氣缸,將彎頭/直頭放置在彎頭/直頭放置臺上，此時下移動旋轉氣缸將彎頭/直頭卡固在彎頭/直頭放置臺上，完成彎頭/直頭的定位；同時螺紋接頭上方的抓取機構抓取螺紋接頭，然后向上移動一定距離，再往螺紋接頭固定機構方向移動，當螺紋接頭與卡爪處于一條水平直線上時，張開卡爪抓住螺紋接頭，完成螺紋接頭的定位；最后再移動螺紋接頭固定機構，使得螺紋接頭和彎頭/直頭的所需焊接環(huán)縫準確對接，完成定位工作。

焊接：控制焊接系統(tǒng)使得焊槍對準焊接縫，然后焊接，在焊接的同時同步機構帶動彎頭/直頭固定機構和螺紋接頭固定機構同步旋轉，其旋轉速度與焊槍的焊接速度相應；

下料：控制松開卡爪，然后在控制旋轉氣缸松開彎/直頭，再控制彎頭/直頭固定機構旋轉，使得焊接好的工件脫離彎頭/直頭固定機構自由落體向下掉落，最后至回收箱中，完成整個管彎頭自動焊接過程。

本發(fā)明中的所有電氣控制都是采用PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)的。

以上實施例，僅是對本發(fā)明的技術做更詳細的說明，并不是對本發(fā)明的限制，在不脫離上述技術方案的總體思路下，未經(jīng)創(chuàng)造性勞動或直接進行等同替換亦屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。