(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 112605830 A(43)申请公布日 2021.04.06
(21)申请号 202011483980.7(22)申请日 2020.12.16
(71)申请人 山西江淮重工有限责任公司
地址 048026 山西省晋城市凤台东街2755
号(72)发明人 王丙文 裴龙 李水龙 桑玉岗
连慧芳 赵建东 韩雨飞 (74)专利代理机构 北京金盾律师事务所 11910
代理人 李岩(51)Int.Cl.
B24B 27/033(2006.01)B24B 47/20(2006.01)B23K 9/32(2006.01)
权利要求书1页 说明书6页 附图2页
(54)发明名称
用于环缝焊机的自动除焊渣机构及环缝焊机
(57)摘要
本发明公开了一种用于环缝焊机的自动除焊渣机构及环缝焊机，属于焊接设备技术领域。该机构包括：一除渣刷，一旋转冲击驱动单元，连接并驱动所述除渣刷沿环形焊缝径向旋转，并沿其旋转轴方向做直线往复运动以清除焊渣；及一除渣刷位置单元，连接所述环缝焊机的控制单元，根据所述控制单元的控制指令驱动所述旋转冲击驱动单元和所述除渣刷与所述环缝焊机的自动焊机头同步进给和退出。该机构能在焊机正常作业情况下自动清除焊渣，从而有效避免气孔、夹渣超标等焊缝缺陷的产生可有效提高环缝焊机作业效率。
CN 112605830 ACN 112605830 A
权 利 要 求 书
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1.一种用于环缝焊机的自动除焊渣机构，安装于环缝焊机上，其特征在于，包括：一除渣刷，
一旋转冲击驱动单元，连接并驱动所述除渣刷沿环形焊缝径向旋转，并沿其旋转轴方向做直线往复运动以清除焊渣；及
一除渣刷位置单元，连接所述环缝焊机的控制单元，根据所述控制单元的控制指令驱动所述旋转冲击驱动单元和所述除渣刷与所述环缝焊机的自动焊机头同步进给和退出。
2.根据权利要求1所述的用于环缝焊机的自动除焊渣机构，其特征在于，所述除渣刷进一步包括：
一钢丝刷头，一刷头连接件，一端连接所述钢丝刷头，另一端连接所述旋转冲击驱动单元的输出轴。3.根据权利要求2所述的用于环缝焊机的自动除焊渣机构，其特征在于，所述除渣刷位置单元为一直线步进电机，所述旋转冲击驱动单元为一旋转冲击电机。
4.根据权利要求2所述的用于环缝焊机的自动除焊渣机构，其特征在于，所述刷头连接件为一刷头夹持帽，所述刷头夹持帽一端夹持固定所述钢丝刷头，另一端固定连接所述输出轴。
5.根据权利要求2所述的用于环缝焊机的自动除焊渣机构，其特征在于，所述钢丝刷头为一圆柱形钢丝刷头。
6.一种环缝焊机，包括：焊机床身、焊接机构及控制单元，其特征在于，还包括：一固定于所述焊机床身的自动除焊渣机构，所述自动除渣机构进一步包括：
一除渣刷，
一旋转冲击驱动单元，连接并驱动所述除渣刷沿环形焊缝径向旋转，并沿其旋转轴方向做直线往复运动以清除焊渣；及
一除渣刷位置单元，连接所述环缝焊机的控制单元，并根据所述控制单元的控制指令驱动所述旋转冲击驱动单元和所述除渣刷与所述环缝焊机的自动焊机头同步进给和退出；
所述控制单元同步控制所述焊接机构和所述自动除渣机构，在每执行完一层焊缝的焊接步骤后，同步执行自动清除焊渣的步骤。
7.根据权利要求6所述的用于环缝焊机的自动除焊渣机构，其特征在于，所述除渣刷进一步包括：
一钢丝刷头，一刷头连接件，一端连接所述钢丝刷头，另一端连接所述旋转冲击驱动单元的输出轴。8.根据权利要求6所述的用于环缝焊机的自动除焊渣机构，其特征在于，所述除渣刷位置单元为一直线步进电机，所述旋转冲击驱动单元为一旋转冲击电机。
9.根据权利要求7所述的用于环缝焊机的自动除焊渣机构，其特征在于，所述刷头连接件为一刷头夹持帽，所述刷头夹持帽一端夹持固定所述钢丝刷头，另一端固定连接所述输出轴。
10.根据权利要求7所述的用于环缝焊机的自动除焊渣机构，其特征在于，所述钢丝刷头为一圆柱形钢丝刷头。
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说 明 书
用于环缝焊机的自动除焊渣机构及环缝焊机
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技术领域
[0001]本发明属于焊接设备技术领域，尤其涉及用于环缝焊机的自动除焊渣机构及环缝焊机。
背景技术
[0002]环缝自动焊接是一种应用于圆环形工件焊接的成熟的焊接工艺和焊接技术。通常采用环缝焊机的控制单元控制工件旋转和自动焊机头的进给运动，通过数控编程，能精确控制焊接速度和焊接深度，加上惰性气体保护装置，可实现整体焊缝的自动焊接，该技术已大量运用于工业产品的焊接生产中。
[0003]对于焊缝质量要求较高的产品，一般要求进行多层环缝焊接，即在完成一层焊接的焊层上再叠加焊接下一个焊层，以提高焊缝质量。但是，采用自动环缝焊接的焊缝在进行无损探伤检测中，一般都无法满足产品多层焊接焊缝的技术要求，主要缺陷是焊缝中气孔、夹渣超标。产生此类缺陷的主要原因是焊层间的焊渣没有清除干净，自动环缝焊机就开始连续进行下一焊层的焊接，从而出现气孔、夹渣等焊接缺陷。[0004]对上述问题，现在通行的解决办法是，自动环缝焊机完成一层焊缝的焊接后，停车，进行手动清除焊渣后，再进行下一层焊缝的焊接，每一层焊缝都停机进行一次清焊渣工作，直到整个焊接完成。增加这样的操作虽然可以显著降低焊缝气孔、夹渣等焊接缺陷。但缺点是，由于手工除渣采用的工具如钢丝刷清除、角磨机安装钢丝磨头等不能完全和焊缝相贴合，容易导致清除焊渣不彻底，且需要反复停车，降低了焊接效率，另外由于是手工操作，清除焊渣的效果会也因操作者的水平和经验存在高低不同，致使除渣的效果也出现波动，进而影响最终焊隙的质量。发明内容
[0005]本发明的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他
目的和优点更加简明易懂。特征、
[0006]本发明提出了用于环缝焊机的自动除焊渣机构及环缝焊机，解决了现有的环缝焊机无法在不停机条件下自动清除焊渣，难以保证多层环焊焊缝质量的技术问题，该自动除渣机构装配在环缝焊机上，可在焊机正常作业情况下自动清除上一层焊缝的焊渣，从而有效避免气孔、夹渣超标等焊缝缺陷的产生可有效提高环缝焊机作业效率。[0007]本申请一方面公开了用于环缝焊机的自动除焊渣机构，一种用于环缝焊机的自动除焊渣机构，安装于环缝焊机上，其结构包括：[0008]一除渣刷，
[0009]一旋转冲击驱动单元，连接并驱动所述除渣刷沿环形焊缝径向旋转，并沿其旋转轴方向做直线往复运动以清除焊渣；及[0010]一除渣刷位置单元，连接所述环缝焊机的控制单元，根据所述控制单元的控制指令驱动所述旋转冲击驱动单元和所述除渣刷与所述环缝焊机的自动焊机头同步进给
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说 明 书
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和退出。
[0011]在其中一些实施例中，所述除渣刷进一步包括：[0012]一钢丝刷头，[0013]一刷头连接件，一端连接所述钢丝刷头，另一端连接所述旋转冲击驱动单元的输出轴。
[0014]在其中一些实施例中，所述除渣刷位置单元为一直线步进电机，所述旋转冲击驱动单元为一旋转冲击电机。[0015]在其中一些实施例中，所述刷头连接件为一刷头夹持帽，所述刷头夹持帽一端夹持固定所述钢丝刷头，另一端固定连接所述输出轴。[0016]在其中一些实施例中，所述钢丝刷头为一圆柱形钢丝刷头。[0017]本申请另一方面公开了一种环缝焊机，包括焊机床身、焊接机构及控制单元，还包括一固定于所述焊机床身的自动除焊渣机构，所述自动除渣机构进一步包括：[0018]一除渣刷，
[0019]一旋转冲击驱动单元，连接并驱动所述除渣刷沿环形焊缝径向旋转，并沿其旋转轴方向做直线往复运动以清除焊渣；及[0020]一除渣刷位置单元，连接所述环缝焊机的控制单元，并根据所述控制单元的控制指令驱动所述旋转冲击驱动单元和所述除渣刷与所述环缝焊机的自动焊机头同步进给和退出；
[0021]所述控制单元同步控制所述焊接机构和所述自动除渣机构，在每执行完一层焊缝的焊接步骤后，同步执行自动清除焊渣的步骤。[0022]在其中一些实施例中，所述除渣刷进一步包括：[0023]一钢丝刷头，[0024]一刷头连接件，一端连接所述钢丝刷头，另一端连接所述旋转冲击驱动单元的输出轴。
[0025]在其中一些实施例中，所述除渣刷位置单元为一直线步进电机，所述旋转冲击驱动单元为一旋转冲击电机。[0026]在其中一些实施例中，所述刷头连接件为一刷头夹持帽，所述刷头夹持帽一端夹持固定所述钢丝刷头，另一端固定连接所述输出轴。[0027]在其中一些实施例中，所述钢丝刷头为一圆柱形钢丝刷头。[0028]与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0029]如上所述的用于环缝焊机的自动除焊渣机构及环缝焊机，解决了现有的环缝焊机无法在不停机条件下自动清除焊渣，难以保证多层环焊焊缝质量的技术问题。该自动除渣机构可在进行下层环焊前自动清除上一层焊缝的焊渣，从而有效避免气孔、夹渣超标等焊缝缺陷的产生，同时其清除焊渣的过程能够在环缝焊机不停机的条件下进行，可有效提高环缝焊机作业效率。
附图说明
[0030]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
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图1为根据本发明实施例1的自动除焊渣机构的结构示意图；
[0032]图2为根据本发明实施例2的环缝焊机的结构示意图；[0033]图3为图2的左视图。[0034]其中：1、钢丝刷头，2、刷头连接件，3、旋转冲击驱动单元，4、除渣刷位置单元，5、自动焊机头，6、工件，61、环形焊缝，7、焊机床身，8、保护气供气管，9、焊机头位置单元，10、轴向位置单元，101、直导轨，102、移动座板，11、摆动电机，12、工件安装座。具体实施方式
[0035]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用
本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的于限定本发明。基于本发明提供的实施例，
前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0036]显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本发明应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本发明揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本发明公开的内容不充分。[0037]在本发明中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相
本领域普通技术人员显同的实施例，也不是与其它实施例互斥的的或备选的实施例。
式地和隐式地理解的是，本发明所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。
[0038]除非另作定义，本发明所涉及的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量，可表示单数或复数。本发明所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本发明所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本发明所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本发明所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。[0039]实施例1
[0040]本实施例提供了一种用于环缝焊机的自动除焊渣机构，图1为根据本发明实施例的自动除焊渣机构的结构示意图,图2显示了本实施例的自动除焊渣机构安装于环缝焊机上的状态。参考图1‑2所示，该机构至少包括除渣刷，旋转冲击驱动单元3和除渣刷位置
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单元4，其中，除渣刷位置单元4连接环缝焊机的控制单元，可根据控制单元的控制指令驱动旋转冲击驱动单元3和除渣刷与环缝焊机的自动焊机头5同步进给和退出，以贴近或脱离工件6的环形焊缝61，除渣刷进给至接触焊缝位置时，控制单元可控制启动旋转冲击驱动单元3，旋转冲击驱动单元3连接并驱动除渣刷沿环形焊缝61径向旋转，并沿其旋转轴方向做直线往复运动，以清除焊渣。
[0041]将该机构安装在环缝焊机上，多层环焊作业的焊渣自动清除过程可通过以下方式实现：
[0042]焊缝经过除渣刷清洁的后，再转至自动焊机头5处，由自动焊机头5将焊料填充于已形成的焊缝上，从而形成新的一层焊缝。即本实施例的自动除渣机构可在进行下层环焊前自动清除上一层焊缝的焊渣，从而有效避免气孔、夹渣超标等焊缝缺陷的产生，同时其清除焊渣的过程能够在环缝焊机不停机的条件下进行，可有效提高环缝焊机作业效率，且方便应用操作。[0043]其中，除渣刷的结构具体包括钢丝刷头1和刷头连接件2，刷头连接件2的两端分别固定连接钢丝刷头1和旋转冲击驱动单元3的输出轴。[0044]其中，除渣刷位置单元4采用直线步进电机，旋转冲击驱动单元3采用旋转冲击电机。具体的，该旋转冲击电机的输出轴中轴线沿环形焊缝61径向设置，该直线步进电机可驱动钢丝刷头1沿旋转冲击电机的输出轴中轴线运动。[0045]其中，刷头连接件2设为刷头夹持帽，刷头夹持帽一端夹持固定钢丝刷头1，另一端固定连接旋转冲击驱动单元3的输出轴；钢丝刷头1设为圆柱形钢丝刷头。钢丝刷头1采用圆柱形设计，能完全接触并清除焊层上的焊渣。[0046]实施例2
[0047]本实施例提供了一种环缝焊机，安装有实施例1的自动除焊渣机构，图1为根据本发明实施例的自动除焊渣机构的结构示意图，图2‑3为根据本发明实施例的环缝焊机的结构示意图。参考图1‑3所示，该设备至少包括焊机床身7、焊接机构及控制单元；自动除焊渣机构安装在焊机床身7上，自动除渣机构至少包括除渣刷，旋转冲击驱动单元3和除渣刷位置单元4，其中，除渣刷位置单元4连接环缝焊机的控制单元，可根据控制单元的控制指令驱动旋转冲击驱动单元3和除渣刷与环缝焊机的自动焊机头5同步进给和退出，以贴近或脱离工件6的环形焊缝61，除渣刷进给至接触焊缝位置时，启动旋转冲击驱动单元3，旋转冲击驱动单元3连接并驱动除渣刷沿环形焊缝61径向旋转，并沿其旋转轴方向做直线往复运动，以清除焊渣；且控制单元同步控制焊接机构和自动除渣机构，在每执行完一层焊缝的焊接步骤后，同步执行自动清除焊渣的步骤。
[0048]采用该环缝焊机的多层焊接过程可通过以下方式实现：[0049]在焊接机构每执行完一层焊缝的焊接步骤后，控制单元控制自动除渣机构执行自动清除焊渣的步骤，以清除已完成焊接的焊缝层的焊渣，焊接机构同步执行下一层焊缝的焊接步骤，对经过除渣刷清洁的焊缝段填充焊料以形成新的一层焊缝。具体的：[0050]焊接机构的自动焊机头5进给到需焊接的环形焊缝中，开机开始焊接，工件6行顺时针旋转，自动焊机头5将焊料均匀地覆盖到环形焊缝61中，形成第一层焊缝。此时旋转冲击钢丝刷延时启动，延时时间由程序根据数控转盘转速和工件的焊缝直径计算求出，以使第一层焊缝刚好到达除渣刷对应位置时，启动自动除渣机构，由除渣刷位置单元4带动
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除渣刷进给至与焊缝接触位置，启动旋转冲击驱动单元3以带动除渣刷冲刷焊缝，将附着在焊层上的焊渣清除干净，经过除渣处理的焊缝再转至自动焊机头5处进行第二层焊缝的焊接。该过程中，工件6的旋转运动、焊接机头5和除渣刷的进给运动，都由控制单元统一控制，实现了焊接和除渣同步自动完成。在第一层焊缝焊完后，控制单元控制焊接机构将自动焊机头5自动向上抬高一个焊层高度，以开始焊接第二层焊，而除渣刷和自动焊机头5一样，可通过控制单元控制除渣刷位置单元4使除渣刷与自动焊机头同步进给和退出，以保证每层焊缝与除渣刷正确接触。
[0051]本实施例的环缝焊机可利用自动除渣机构，在进行下层环焊前自动清除上一层焊缝的焊渣，从而有效避免气孔、夹渣超标等焊缝缺陷的产生，同时其清除焊渣的过程能够在环缝焊层间不停机的条件下进行，操作方便，可有效提高环缝焊机作业效率。[0052]其中，除渣刷的结构具体包括钢丝刷头1和刷头连接件2，刷头连接件2的两端分别固定连接钢丝刷头1和旋转冲击驱动单元3的输出轴。[0053]其中，除渣刷位置单元4采用直线步进电机，旋转冲击驱动单元3采用旋转冲击电机。具体的，该旋转冲击电机的输出轴中轴线沿环形焊缝61径向设置，该直线步进电机可驱动钢丝刷头1沿旋转冲击电机的输出轴中轴线运动。[0054]其中，刷头连接件2设为刷头夹持帽，刷头夹持帽一端夹持固定钢丝刷头1，另一端固定连接旋转冲击驱动单元3的输出轴；钢丝刷头1设为圆柱形钢丝刷头。钢丝刷头1采用圆柱形设计，能完全接触并清除焊层上的焊渣。[0055]其中，焊机床身7上还设有工件安装座12，工件安装座12用于固定并带动工件6绕其中轴线旋转。具体的，工件安装座12可包括如图2‑3所示的三爪卡盘。[0056]其中，焊接机构包括自动焊机头5和安装于自动焊机头5用于供应保护气的保护气供气管8。
[0057]其中，为了方便自动焊机头5的位置，焊接机构的结构还包括连接并驱动自动焊机头5进给和退出的焊机头位置单元9，连接并驱动自动焊机头5沿平行于工件旋转轴方向运动的轴向位置单元10，以及连接并驱动自动焊机头5在所述环形焊缝的焊接坡口内摆动以充分填充焊缝的摆动电机11；自动除渣机构安装在轴向位置单元10上，以与自动焊机头5同步做轴向运动。[0058]其中，除渣刷相对于自动焊机头5而设置于工件6旋转方向的前方侧。即环形焊缝61先接触除渣刷清除焊渣，再转至自动焊机头5进行下一层焊层的焊接。[0059]其中，焊机头位置单元9设为直线步进电机。[0060]其中，轴向位置单元10的具体结构可包括沿平行于工件6旋转轴方向设置的直导轨101，与直导轨101滑动配合的移动座板102，以及移动座板102在直导轨101上位置的直线驱动单元，自动焊机头5和自动除焊渣机构均固定安装在移动座板101上。[0061]本领域技术人员可以理解，图1‑3中示出的具体结构并不构成对本发自动除焊渣
本发明可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或机构和环缝焊机的限定，
者不同的部件布置。例如，旋转冲击驱动单元3除采用图1所示的旋转冲击电机外，也可使用其他具有相同功能的现在驱动装置，或驱动装置的组合，除渣刷位置单元4除采用如图1所示的直线步进电机外，也可采用如液压推杆等其他直线驱动装置等。[0062]以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实
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施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明载的范围。
[0063]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
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