用于管件的多工位全自动组对焊接系统的制作方法

本发明涉及管件装配领域，尤其涉及一种用于管件的多工位全自动组对焊接系统。

背景技术：

现有技术中，在涉及到管道端部与其它管件(如大小头、短管等)进行组对焊接时，往往需要人工大量的参与管道转移、装夹、焊接等过程；而且当管道两端均需要与管件进行组对焊接时，通常需要将管道翻转180°(两头位置对调)，操作繁琐。以上因素均会导致焊接效率低、焊接质量重现性不高，且在涉及大尺寸管道、管件的焊接工作时，还容易由于人工操作不当出现不必要的安全事故。

有鉴于此，有必要提供一种改进的技术方案以解决上述问题。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术存在的技术问题之一，为实现上述发明目的，本发明提供了一种用于管件的多工位全自动组对焊接系统，其具体设计方式如下。

一种用于管件的多工位全自动组对焊接系统，用于将管件焊接至管道的端部，其特征在于，包括：料架，所述料架具有供管道朝第一方向滚动的承载面，于所述第一方向上，所述承载面具有多个间隔设置的工作位，所述料架还具有与多个所述工作位一一对应设置的多个止挡机构，每一所述止挡机构用于阻止管道进一步滚动以将所述管道定位至所对应的工作位；与多个所述工作位一一对应设置的多个传送装置，每一所述传送装置均具有顶起所对应工作位上所述管道并沿第二方向传送所述管道的传送轮，所述第二方向垂直于所述第一方向；与多个所述传送装置一一对应设置的多个头架，每一所述头架设置于所述料架于所述第二方向上的一侧，且所述料架于所述第二方向上的两侧均至少设置有一个所述头架，每一所述头架具有转动设置以固定由所对应传送装置传送至该所述头架的管道并驱使所述管道绕自身轴心转动的卡盘，所述卡盘具有供所述管道穿过以将其端部暴露于所述头架远离所述料架一侧的通孔；与多个所述头架一一对应设置的多个尾架，每一所述尾架设置于所对应头架远离所述料架的一侧，且所述尾架朝向所述头架的一侧具有用于承载所述管件的夹盘；与多个所述头架一一对应设置的多个焊接装置，每一所述焊接装置具有用于将所述管件焊接固定至所述管道一端的焊枪。

进一步，所述多工位全自动组对焊接系统还具有与多个所述传送装置一一对应设置的多个辅助转动装置，每一所述辅助转动装置包括至少一个辅助转动支撑架，所述辅助转动支撑架具有升降设置于顶部以在所述卡盘驱动所述管道转动时转动支撑所述管道的滚轮组，所述滚轮组具有上升超出所述承载面以使所述滚轮组的滚轮抵接所述管道外壁的支撑状态以及下降至所述滚轮组的顶部低于所述承载面的非支撑状态。

进一步，于所述第一方向上，所述承载面呈下坡状。

进一步，于所述第二方向上，每一所述传送装置包括至少两个间隔分布的传送支撑架，每一所述传送支撑架具有升降设置于顶部的一个所述传送轮，所述传送轮具有上升超出所述承载面以顶起位于所述工作位所述管道的传送状态以及下降至所述传送轮顶部低于所述承载面的非传送状态。

进一步，所述传送轮呈中间细两端粗的哑铃状。

进一步，每一所述止挡机构至少包括一个止挡单体，每一所述止挡单体包括转动设置的挡板以及驱动所述挡板转动的第一气缸，所述挡板具有转动至部分向上凸伸超出所述承载面以阻挡所述管道滚动并将所述管道定位于所述工作位的止挡状态以及转动至完全位于所述承载面下方的非止挡状态。

进一步，于所述第一方向上，所述承载面具有位于最后侧所述工作位后方以向所述工作位提供管道的上料区，所述上料区靠近最后侧所述工作位的一侧固定有阻挡所述上料区内管道沿所述第一方向滚动的挡块；所述料架还具有用于顶起所述上料区内所述管道以向所述工作位方向转移该管道的上料机构。

进一步，所述上料机构包括转动设置的上料杆以及驱动所述上料杆转动的第二气缸，所述上料杆具有转动至部分向上凸伸超出所述承载面以顶起所述上料区内靠近所述挡块所在位置处管道并使该所述管道底部不低于所述挡块顶部高度的上料状态以及转动至完全位于所述承载面下方的非上料状态；所述上料杆处于所述上料状态时，所述上料杆用于顶起所述管道的一侧形成有供所述管道向所述工作位滚动的斜坡。

进一步，所述卡盘具有均匀分布于所述通孔周边的若干顶块、以及同步调节若干所述顶块相对所述通孔中心距离以使若干所述顶块顶紧或松开所述通孔内管道的顶块位置调节机构。

进一步，所述夹盘沿一转轴转动设置于所述尾架朝向所述头架的一侧，所述转轴的延伸方向与所述第二方向一致；所述尾架还具有沿所述第二方向调节所述夹盘位置的x轴调节机构、沿所述第一方向调节所述夹盘位置的y轴调节机构以及沿上下方向调节所述夹盘位置的z轴调节机构。

本发明的有益效果是：基于本发明所提供的多工位全自动组对焊接系统，在管道与其它管件进行组对焊接的过程中，可同时在不同工位实现多根管道与相应管件之间的组对焊接，而且一次上料即可实现管道两端与管件之间的焊接，可有效提高管道焊接的效率，符合当下企业高效生产的基本需求；此外本发明所提供的多工位全自动组对焊接系统可以实现管道的全自动上下料、装夹及焊接等工序，可避免人工过多参与，标准化的焊接过程也能保证焊接质量具有较高的重现性。

附图说明

图1所示为多工位全自动组对焊接系统运行的一种整体状态示意图；

图2所示为管道被第二料架单体承载的一种状态示意图；

图3所示为图2中a-a′位置处的截面示意图；

图4所示为图3中a部分的放大示意图；

图5所示为管道被挡块阻挡的状态示意图；

图6所示为管道被上料机构顶杆顶起的状态示意图；

图7所示为管道移动至第一工作位的状态示意图；

图8所示为管道自第一工作位离开的状态示意图；

图9所示为图3中b部分的放大示意图

图10所示为多工位全自动组对焊接系统一个工作位所在位置处去除料架后的结构示意图；

图11所示为传送装置传送管道的状态示意图；

图12所示为传送支撑架的一种结构示意图；

图13所示为辅助转动装置支撑管道的状态示意图；

图14所示为辅助转动支撑架的一种结构示意图；

图15所示为头架、尾架、焊接装置配合的第一角度示意图；

图16所示为头架、尾架、焊接装置配合的第二角度示意图；

图17所示为多工位全自动组对焊接系统装配有焊接防护罩的一种结构示意图；

图18所示为管道与大小头焊接时的配合示意图；

图19所示为管道与短管焊接时的一种状态示意图；

图20所示为管道与短管焊接时的另一种状态示意图

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施结构对本发明进行详细描述，请参照图1至图20所示，其为本发明的一些较佳实施结构。

本发明所涉及的多工位全自动组对焊接系统用于将管件800焊接至管道700的端部，结合图18、图19、图20所示，其中所涉及的管件可以是大小头801、外延式短管802、内嵌式短管803或其它类型需要焊接至管道700端部以适应特定用途的零部件，具体在此不做一一展开。在具体焊接过程中，所涉及的焊缝b通常为环形缝，环形缝可以是图18中所示的对接缝、图19中所示的外角缝、图20中所示的内角缝，也可以是其它形式的环形缝，具体在此也不做进一步展开。

如图1所示，本发明所涉及的用于管件的多工位全自动组对焊接系统包括：料架100、多个传送装置200、多个头架300、多个尾架400以及多个焊接装置500。

其中，结合图1、图2所示，料架100具有供管道700朝第一方向d1滚动的承载面。本具体实施例中，料架100包括三个并列间隔设置的料架单体，即第一料架单体101、第二料架单体102及第三料架单体103；第一料架单体101、第二料架单体102及第三料架单体103均具有位于顶部且朝第一方向d1延伸设置的支撑梁11，若干支撑梁11的顶面共同构成供管道700朝第一方向滚动的承载面。在本发明的其它实施例中，料架100也可以由其它数量的料架单体构成。

在本发明中，通常放置于料架100承载面上的管道700具有自发朝第一方向运动的趋势，该自发运动的趋势可由外部动力提供。作为本发明的优选实施方式，该自发运动的趋势由管道700的重力势能提供，具体于本实施例中，在第一方向d1上，承载面呈下坡状，即支撑梁11的顶面形成供管道700自动滚动的斜坡。

进一步结合图1、图2所示，于第一方向d1上，料架100的承载面具有多个间隔设置的工作位，料架100还具有与多个工作位一一对应设置的多个止挡机构，每一止挡机构用于阻止管道700进一步滚动以将管道700定位至所对应的工作位。

具体于本实施例中，于第一方向d1上，料架100的承载面具有四个间隔设置的工作位，即第一工作位111、第二工作位112、第三工作位113、第四工作位114。相应的，料架100还具有与四个工作位一一对应设置的四个止挡机构，每一止挡机构用于阻止管道700进一步滚动以将管道700定位至所对应的工作位。即当管道700在承载面上滚动时，在其滚动到第一工作位111、第二工作位112、第三工作位113、第四工作位114，可以被相应的止挡机构阻挡，从而避免进一步沿承载面滚动。

在具体实施过程中，每一止挡机构可以包含多个同时对同一管道700滚动进行阻挡的止挡单体。在本实施例中，每一止挡机构均包含三个分别设置于三个不同料架单体上的止挡单体，止挡单体的具体结构可参考后文陈述。

本发明中所涉及的多个传送装置200与多个工作位一一对应设置，结合图1、图11及图12所示，每一传送装置200均具有顶起所对应工作位上管道700并沿第二方向d2传送该管道700的传送轮，第二方向d2垂直于第一方向d1。具体于本实施例中，与第四工位114对应的传送装置200具有顶起第四工作位114上管道700并沿第二方向d2传送管道700的传送轮21；此外，可以理解的是本实施例中的第一方向d1与支撑梁11的长度方向一致，第二方向d2与三个料架单体的分布方向一致。

参考图1所示，本发明中所涉及的多个头架300与多个传送装置200一一对应设置，每一头架300设置于料架100于第二方向d2上的一侧，且料架100于第二方向d2上的两侧均至少设置有一个头架300。具体于本实施例中，四个头架300与四个传送装置200一一对应设置，料架100于第二方向d2上的两侧各设置有两个头架300。

结合图15所示，在具体实施过程中，每一头架100具有转动设置的卡盘31，卡盘31用于固定由所对应传送装置200传送至该头架100的管道700，且可以驱使管道700绕自身轴心转动，卡盘31具有供管道700穿过以将其端部暴露于头架300远离料架100一侧的通孔(图中未标识)。

结合图1、图2、图10、图11所示，位于第四工作位114的管道700在传送装置200传送轮21的传送作用下，可沿第二方向d2靠近或远离头架100；由于管道700穿过卡盘31后的端部可暴露于相应头架300远离料架100一侧，可以在头架300远离料架100一侧实现管道700与管件800之间的焊接工作，即头架300远离料架100一侧可构成用于实现焊接工作的焊接工位。

本发明中所涉及的多个尾架400与多个头架300一一对应设置，结合图1、图16所示，本发明的每一尾架400设置于对应头架300远离料架100的一侧，且尾架400朝向对应头架300的一侧具有用于承载管件800的夹盘41。通过该配置方式，在焊接前，由尾架400夹盘41承载的管件800可与由相应头架300固定的管道700一端进行组对。

本发明中多个焊接装置500与多个头架300一一对应设置，参考图15、图16所示，本发明的的焊接装置500具有用于将管件800焊接固定至管道700的焊枪52。

综合以上可知，对应于料架100上的每个工作位，均分别相应的设置有一个传送装置200、一个头架300、一个尾架400以及一个焊接装置500，基于这些装置的配合可以在不同工作位上实现管道700与相应管件800之间的组对焊接。

基于本发明所提供的多工位全自动组对焊接系统，在管道700与其它管件800进行组对焊接的过程中，可同时在不同工位实现多根管道700与相应管件800之间的组对焊接，而且一次上料即可实现管道700两端与管件800之间的焊接，可有效提高管道700焊接的效率，符合当下企业高效生产的基本需求；此外本发明所提供的多工位全自动组对焊接系统可以实现管道700的全自动上下料、装夹及焊接等工序，可避免人工过多参与，标准化的焊接过程也能保证焊接质量具有较高的重现性。为更好的理解本发明，以下将对本发明作更为详细的描述：

结合图1、图10、图13所示，本发明中所涉及的多工位全自动组对焊接系统还具有多个辅助转动装置600，多个辅助转动装置600与多个传送装置200一一对应设置，即多个辅助转动装置600与料架100上多个工作位一一对应，本发明中的每一辅助转动装置600包括至少一个辅助转动支撑架。具体于本实施例中，与第四工作位114相对应的辅助转动装置600包括三个辅助转动支撑架，即第一辅助转动支撑架601、第二辅助转动支撑架602以及第三辅助转动支撑架603，三个辅助转动支撑架于第二方向d2上间隔分布。本发明中与其它工作位相对应的辅助传送装置600可参考而不局限于以上设计结构。

结合图14所示，每一辅助转动支撑架均具有升降设置于顶部以在卡盘31驱动管道700转动时转动支撑管道700的滚轮组61，滚轮组61具有上升超出承载面以使滚轮组61的滚轮抵接管道700外壁的支撑状态以及下降至滚轮组61的顶部低于承载面的非支撑状态。

具体而言，滚轮组61包括在第一方向d1上并列设置的第一滚轮611与第二滚轮612，第一滚轮611与第二滚轮612的转轴均沿第二方向d2延伸；在管道700转动时，第一滚轮611与第二滚轮612共同对管道形成支撑并可随管道700同步转动。

此外，较为容易理解的是，在第一方向d1上，构成每一辅助转动装置600的多个辅助转动支撑架所在位置与所对应工作位的位置一致。如此在每一工作位位置处，当传送装置200将管道700传送至头架300并由卡盘31固定后，与该工作位对应的多个辅助转动支撑架的滚轮组通过上升即可与卡盘31共同实现对管道700转动过程中的支撑。具体可结合图10、图13所示，与第四工位114对应的第一辅助转动支撑架601、第二辅助转动支撑架602以及第三辅助转动支撑架603的滚轮组61通过上升即可与所对应头架300的卡盘31共同实现对管道700转动过程中的支撑。

考虑到构成每一辅助转动装置600的多个辅助转动支撑架对管道支撑的稳定性，构成每一辅助转动装置600的多个辅助转动支撑架于第二方向d2上间隔分布。具体于本实施例中，参考图1中所示，构成每一辅助转动装置600三个辅助转动支撑架与三个料架单体交错分布。

更为详细地，参考14中所示，本实施例中所涉及的辅助转动支撑架还包括辅助转动基座62、升降设置于辅助转动基座62顶部的第一升降台610以及驱动第一升降台610进行升降动作的第一电机63，滚轮组61即转动设置于第一升降台610上。

进一步结合图1、图11所示，于本发明中，在第二方向d2上，每一传送装置200包括至少两个间隔分布的传送支撑架。具体于本实施例中，每一传送装置200包括三个传送支撑架，如图11中所示，与第四工位相对应的传送装置具有第一传送支撑架201、第二传送支撑架202以及第三传送支撑架203，三个传送支撑架于第二方向d2上间隔分布。

结合图14所示，每一传送支撑架具有升降设置于顶部的一个传送轮21，传送轮21具有上升超出承载面以顶起位于工作位111上管道700的传送状态以及下降至传送轮21顶部低于承载面的非传送状态。

本实施例中所涉及的传送支撑架还包括传送支撑基座22、升降设置于传送支撑基座22顶部的第二升降台210以及驱动第二升降台210进行升降动作的第二电机23，传送轮21即转动设置于第二升降台210上，多个传送支撑架中的至少一个传送轮21还连接有驱动其转动的第三电机24。

较为容易理解的时，为了使得构成每个传送装置200的多个传送支撑架能够对管道700进行稳定传送，多个传送支撑架于第二方向d2上间隔分布。具体于本实施例中，参考图10所示，对应于料架100的第四工作位114，三个传送支撑架与三辅助转动支撑架交错分布。进一步结合图2中所示，本具体实施例中，每一料架单体两侧中的一侧设置有传送支撑架，另一侧设置有辅助转动支撑架。作为优选，参考图12中所示，本发明中所涉及的传送轮21呈中间细两端粗的哑铃状。

在多工位全自动组对焊接系统的运行过程中，与每一工作位对应的传送装置200、辅助转动装置600之间是通过以下方式实现配合：位于料架100工作位上待进行焊接操作的管道700由所对应传送装置200顶起并传送至一端插入卡盘31的通孔内；在卡盘31将管道700固定后，所对应辅助转动装置600上的滚轮组61上升；在辅助转动装置600的滚轮组61对管道700形成支撑后，传送装置200上的传送轮21下降。如此在卡盘31固定管道700并驱动管道700转动时，传送轮21不会对管道700的转动造成影响，而滚轮组61可以对管道700形成转动支撑，进而完成管道700与管件800之间进行焊接时的转动动作。本发明中，当管道700与管件800之间焊接完成后，通过传送装置200、辅助转动装置600的配合可以将焊接有管件800的管道700再次转移至料架100的承载面上，进而进行下一步动作。

结合图7、图8所示，本实施例中所涉及的止挡单体12包括转动设置的挡板121以及驱动挡板121转动的第一气缸122，其中第一气缸122的伸缩杆1220连接至挡板121，如此即可通过伸缩杆1220的伸缩控制来实现挡板121的转动控制。具体于本具体实施例中，每一料架单体于每一工作位对应的位置处均可以设置有一止挡单体12。

本实施例中的挡板121具有转动至部分向上凸伸超出承载面以阻挡管道700滚动的止挡状态。如图7所示，与第一工作位111相对应的挡板121处于止挡状态时能够将管道700定位于第一工作位111；如图9所示，与第二工作位112相对应的挡板121处于止挡状态时能够将管道700定位于第二工作位112。如此传送装置200方能顺利实现当前工作位上管道700的顶起并进行第二方向d2上的传送。如图8中所示，本实施例中所涉及的挡板121还具有转动至完全位于承载面下方的非止挡状态，当挡板121处于非止挡状态时，位于当前工作位上的管道700则可以继续在承载面上朝第一方向d1滚动。可以理解的是，在多工位全自动组对焊接系统的具体运行过程中，构成每一止挡机构的多个止挡单体12同步动作，进而实现将承载于料架100承载面上的管道700止挡于当前工作位或允许管道700继续沿承载面滚动。

本发明中，于第一方向d1上，承载面具有位于最后侧工作位后方以向工作位提供管道700的上料区(图中未标识)。具体参考图3所示，上料区形成于第一工作位11远离第二工作位112的一侧。结合图4、图5所示，本具体实施例中上料区靠近第一工作位111的一侧固定有阻挡上料区内管道700沿第一方向d1滚动的挡块13，即在挡块13的阻挡作用下，上料区内的管道700不能直接沿承载面滚动至第一工作位111。为实现上料区内管道700向第一工作位111的转移，本发明中所涉及的料架100还具有用于顶起上料区内管道700以向第一工作位111转移该管道700的上料机构14。在本实施例中，每一料架单体上均设置有上料机构14与挡块13。

本实施例中的上料机构14包括转动设置的上料杆141以及驱动上料杆141转动的第二气缸142，其中，第二气缸142的伸缩杆1420连接至上料杆141，如此即可通过伸缩杆1420的伸缩控制来实现上料杆141的转动控制。

进一步，结合图5、图6所示，本实施例中上料杆141具有转动至部分向上凸伸超出承载面以顶起上料区内靠近挡块13所在位置处管道700的上料状态，上料杆141处于上料状态时，被上料杆141顶起的管道700的底部不低于挡块13顶部高度，且上料杆141用于顶起管道700的一侧形成有供管道700向第一工作位111滚动的斜坡；即管道700被上料杆141顶起后可通过上料杆141上的斜坡自发滚动至第一工作位111。本实施例中的上料杆141还具有转动至其完全位于承载面下方的非上料状态，上料杆处于非上料状态时，位于上料区的管道700被挡块13限制而不能进入工作位。

可以理解的是，本实施例中的上料区内可以容置多根管道700，而上料杆141每次只能顶起一根管道700，从而确保一次只有一根管道700进入第一工作位111，进而保障多工位全自动组对焊接系统的顺畅工作。

在本发明所涉及多工位全自动组对焊接系统运行过程中，通过挡块13、顶起机构14以及多个止挡机构的配合，每根管道可自上料区依次转移至第一工作位111、第二工作位112、第三工作位113以及第四工作位114，从而实现多工作位同时实现不同管道700的焊接处理。结合图1、图2所示，第二工作位112、第三工作位113以及第四工作位114位置处的管道同时处于焊接处理状态。

此外，作为本发明中卡盘31的一种具体实施结构，参考图15中所示，卡盘31具有均匀分布于通孔周边的若干顶块311、以及同步调节若干顶块311相对通孔中心距离的顶块位置调节机构(图中未展示)，本实施例中的卡盘31即是通过三个顶块311位置的调节来顶紧或松开通孔内管道700。在具体实施过程中，本实施例中的每个头架300还具有头架基座32，卡盘31即转动的设置于头架基座32上，头架300还具有驱动卡盘31转动的驱动机构(图中未展示)。

参考图16所示，本具体实施例中的夹盘41沿一转轴转动设置于尾架400朝向头架300的一侧，夹盘41转轴的延伸方向与第二方向d2一致，如此在夹盘41承载管件800时可以带动管件800与管道700进行同步转动。具体在本实施例中，夹盘41通过若干卡爪410对管件800进行夹持以实现对管件800的承载，每一卡爪410相对夹盘41转轴的距离可调。

为了使得被夹盘41夹持的管件800相对管道700的端部具有合适的焊接位置，本实施例中的每一尾架400还具有沿第二方向调节夹盘41位置的x轴调节机构、沿第一方向调节夹盘位置的y轴调节机构以及沿上下方向调节夹盘位置的z轴调节机构。

在具体实施过程中，如图16所示，对于与每一工作位相对应的头架300与尾架400而言，本实施例中的头架300与尾架400均设置于同一底板900上，尾架400还包括基座42、上下移动设置于基座42靠近头架300一侧的z轴移动板43以及沿第一方向移动设置于z轴移动板43靠近头架300一侧的y轴移动板44，其中，夹盘41转动设置于y轴移动板44靠近头架300一侧。于本实施例中，底板900上设置有供基座42沿第二方向移动的滑轨92，x轴调节机构用于驱动基座42沿第二方向移动，其包括固定于底板900上与滑轨92延生方向一致的齿条91以及设置于基座42上与齿条91啮合的齿条(图中未展示)；y轴调节机构用于驱动y轴移动板44相对z轴移动板43沿第一方向移动；z轴调节机构用于驱动z轴移动板43相对基座42上下移动。

参考图15、图16所示，本实施例中的所涉及的与每一工作位对应的焊接装置500还具有安装立柱51以及用以将焊枪52连接至安装立柱51的连接组件53，在具体实施过程中，连接组件51可以调节焊枪52与焊缝之间的位置关系以适应不同类型焊缝的焊接。

结合图2、图17所示，为使得焊接过程处于一个稳定的环境，本发明中还具有将头架300、尾架400及焊接装置500收容于同一空间内的防护罩901。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。