CN102380725B

CN102380725B - 焊接运行轨迹位置可调的纵缝/直缝焊机

Info

Publication number: CN102380725B
Application number: CN201110247528.5A
Authority: CN
Inventors: 罗登峰; 顾迎新; 王荣; 祁夕纯; 李红
Original assignee: HUAHAN SCI-TECH Co Ltd SUZHOU INDUSTRIAL PARK
Current assignee: HUAHAN SCI-TECH Co Ltd SUZHOU INDUSTRIAL PARK
Priority date: 2011-08-24
Filing date: 2011-08-24
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2031-08-24
Also published as: CN102380725A

Abstract

一种焊接运行轨迹位置可调的纵缝/直缝焊机，在焊接运行导轨相对机座之间连接有一偏移调整机构，该机构由两个支撑点，一个支撑点由绕Z轴的第一转动副和沿水平Y轴移动的第一移动副叠加组合构成，另一个支撑点由沿水平X轴移动的第二移动副、绕Z轴的第二转动副和沿水平Y轴移动的第三移动副叠加组合构成，其中，第一移动副和第三移动副分别由一直线驱动机构驱动而运动，其它运动副均为自由运动副。本发明在工件装夹后利用焊接运行轨迹主动找正拼接焊缝的原理，解决了装夹费时费力，焊接需要人工参与调整，导致焊接效率低下、焊接质量难以保证的问题。

Description

焊接运行轨迹位置可调的纵缝/直缝焊机

技术领域

本发明涉及金属焊接设备，特别涉及一种焊接运行轨迹位置可调的纵缝/直缝焊机。该焊机在焊接运行导轨与机座之间通过设置调整机构来实现调整焊接运行轨迹的目的，以满足筒体或平板的拼接焊缝与焊机的焊接运行轨迹重合的要求。

背景技术

在金属焊接行业中，对于筒体（或管类）、锥形筒、平板或一端开口方形盒体的对接纵缝，通常采用纵缝焊机进行焊接。而对于两块平板之间的拼接直缝可以采用直缝焊机进行焊接。不论是纵缝焊机还是直缝焊机，理论上都要求工件的拼接焊缝与焊枪的焊接运行轨迹（焊机的中心线）重合。参见附图1所示，由于现有的纵缝/直缝焊机在设计和制造时焊枪的焊接运行导轨2相对机座1固定且不可移动，焊接前只能工件（筒体5或拼板6）的安装和调整使拼接焊缝与焊枪的焊接运行轨迹重合。而实际操作中，在工件被压紧固定后只要拼接焊缝与焊接运行轨迹的偏差在焊接要求的误差范围之内就可进行焊接。

纵缝/直缝焊机的焊缝质量与焊缝和焊接运行轨迹偏差程度有很大关系，通常偏差越小焊缝质量越高，偏差越大焊缝质量越低。而工件的厚度直接影响焊缝和焊接运行轨迹之间的偏差大小，一般情况下随着工件的厚度（板厚）变小，要将工件装夹后满足焊缝偏差要求其困难程度随之成倍加大。实际焊接工作中，往往需要反复移动工件，小心装夹，才能达到纵缝/直缝焊机的焊接技术要求。一旦装夹后焊缝的偏差超出焊接技术要求，也只能通过重新装夹来克服。另外，工件在装夹过程中存在一种夹持或压紧偏差，这种偏差往往由工件的尺寸精度、工作受压后的弹性变形、焊机的制造精度、机器使用后的磨损等自然因素综合造成，人工无法控制。对于这种偏差，常规做法是一边焊接一边通过人工调整焊枪在悬臂上的位置来克服。这种后期的人工调整，使焊缝的焊接连贯性降低，不仅焊接质量下降，而且焊接效率不高。

发明内容

本发明提供一种焊接运行轨迹位置可调的纵缝/直缝焊机，其目的是要解决现有纵缝/直缝焊机在装夹时费时费力，在焊接时需要人工参与调整，从而导致焊接效率低下、焊接质量难以保证的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种焊接运行轨迹位置可调的纵缝/直缝焊机，包括机座、焊接运行导轨以及焊接装置，焊接装置座落在焊接运行导轨上，焊接运行导轨为直线运动导轨，其创新在于：在焊接运行导轨相对机座之间连接有一偏移调整机构，该偏移调整机构由第一调节装置和第二调节装置组成，第一调节装置和第二调节装置在焊接运行导轨长度方向上相隔布置，并在焊接运行导轨相对机座之间形成两点支撑。

所述第一调节装置在竖直Z轴方向自上而下由第一上安装座、第一中间连接体和第一下安装座叠加构成；第一上安装座的顶部相对焊接运行导轨固定连接，第一下安装座的底部相对机座固定连接；在第一上安装座与第一中间连接体之间采用第一运动副进行连接，在第一中间连接体与第一下安装座之间采用第二运动副进行连接，所述第一运动副和第二运动副两者中，一者是绕Z轴的第一转动副，另一者是沿水平Y轴移动的第一移动副；有一第一直线驱动机构，该第一直线驱动机构与第一移动副连接，用以驱动第一移动副运动。

所述第二调节装置在竖直Z轴方向自上而下由第二上安装座、第二中间连接体、第三中间连接体和第二下安装座叠加构成；第二上安装座的顶部相对焊接运行导轨固定连接，第二下安装座的底部相对机座固定连接；在第二上安装座与第二中间连接体之间采用第三运动副进行连接，在第二中间连接体与第三中间连接体之间采用第四运动副进行连接，在第三中间连接体与第二下安装座之间采用第五运动副进行连接，所述第三运动副、第四运动副和第五运动副三者中，一者是沿水平X轴移动的第二移动副，另一者是绕Z轴的第二转动副，第三者是沿水平Y轴移动的第三移动副；有一第二直线驱动机构，该第二直线驱动机构与第三移动副连接，用以驱动第三移动副运动。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1.上述方案中，所述“纵缝/直缝焊机”是指纵缝焊机或者直缝焊机。所述“焊接运行导轨”是指焊接装置在焊接纵缝或直缝中运行的轨道，该轨道通常是直线轨道，需要直线运动导轨。所述“两点支撑”的含义是指两个支撑点在焊接运行导轨长度方向上相隔布置，其中，一个支撑点由第一调节装置在焊接运行导轨相对机座之间形成，另一个支撑点由第二调节装置在焊接运行导轨相对机座之间形成。

2. 上述方案中，所述“Z轴”、“X轴”和“Y轴”是以纵缝/直缝焊机使用状态为参考，其中，Z轴方向是指竖直方向或上下方向，X轴方向是指水平横向或平行焊接纵缝或直缝的方向或左右方向，Y轴方向是指水平纵向或垂直焊接纵缝或直缝的方向或前后方向。

3.上述方案中，第一调节装置具有两个运动副，其中一个是绕Z轴的第一转动副，另一个是沿水平Y轴移动的第一移动副。这两个运动副通过上、中、下三层结构叠加组合构成第一调节装置，其中，第一转动副是自由运动副，而第一移动副由第一直线驱动机构驱动而运动。

4.上述方案中，第二调节装置具有三个运动副，其中一个是沿水平X轴移动的第二移动副，另一个是绕Z轴的第二转动副，第三个是沿水平Y轴移动的第三移动副。这三个运动副通过上、中、中、下四层结构叠加组合构成第二调节装置，其中，第二移动副是自由运动副，第二转动副也是自由运动副，而第三移动副由第二直线驱动机构驱动而运动。

5. 上述方案中，第一直线驱动机构和第二直线驱动机构均可以选择下列几种结构形式之一：

（1）丝杆螺母机构；

（2）齿轮齿条机构；

（3）链条链轮传动机构；

（4）同步带同步轮传动机构；

（5）直线驱动电机。

本发明工作原理是：本发明在原有纵缝焊机或直缝焊机的机座与焊接运行导轨之间设置了一个偏移调整机构，通过该偏移调整机构可以改变焊接运行导轨相对机座的位置，一旦工件装夹固定后，即使拼接焊缝与焊接运行轨迹存在偏差，也不再需要重新装夹工件，只要通过偏移调整机构来调整焊接运行轨迹，使焊接运行轨迹主动与拼接焊缝重合，从而满足焊接技术要求。参见附图4所示，工件装夹固定后拼接焊缝27与调整前焊接运行轨迹28存在偏差，而调整后焊接运行轨迹29与拼接焊缝27重合。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

1.本发明利用焊接运行轨迹主动找正拼接焊缝的原理，解决了以往工件装夹精度要求高的问题。使用本发明纵缝/直缝焊机不再严格要求工件装夹后拼接焊缝与焊机的焊接运行轨迹完全重合一致，允许存在偏差，然后通过偏移调整机构的调整使焊接运行轨迹主动找正拼接焊缝，使得工件装夹变得容易和快速。

2.在工件装夹过程中，工件定位引起的定位偏差可以通过重新装夹来克服，而工件压紧时由于弹性变形等因素形成的自然偏差无法通过重新装夹来解决。本发明利用焊接运行轨迹主动找正拼接焊缝的原理，能够根据工件装夹后拼接焊缝的实际位置，修正焊接系统的焊接运行轨迹，使焊接运行轨迹主动偏移到工件拼接焊缝上并与所要焊接的缝口线重合一致，从而同时解决了工件装夹的定位偏差以及压紧形成的自然偏差问题，较好地满足了焊接运行轨迹与拼接焊缝重合的焊接技术要求。

3.本发明焊接开始前，由于焊接运行轨迹已经调整到与实际拼接焊缝完全重合一致的位置，所以焊接时不再需要人工调整，使得焊接起始与结束可以连贯进行，一次完成整个焊接，因此焊接质量、焊接效率都得到大幅度提高。

附图说明

附图1为现有纵缝焊机结构示意图；

附图2为本发明纵缝焊机结构示意图；

附图3为本发明纵缝焊机中的偏移调整机构原理图；

附图4为本发明焊接运行轨迹位置偏移调整原理图；

附图5为本发明偏移调整机构实施例1的第一调节装置立体图；

附图6为本发明偏移调整机构实施例1的第二调节装置立体图。

以上附图中：1.机座；2.焊接运行导轨；3.焊接装置；4.压紧装置；5.筒体；6.拼板；7.第一调节装置；8.第二调节装置；9.第一上安装座；10.第一中间连接体；11.第一下安装座；12.第一转动副；13.第一移动副；14.第一直线驱动机构；15.第二上安装座；16.第二中间连接体；17.第三中间连接体；18. 第二下安装座；19.第二移动副；20.第二转动副；21.第三移动副；22.第二直线驱动机构；23.第一驱动电机；24.第一减速机构；25.第二驱动电机；26.第二减速机构；27.拼接焊缝；28.调整前焊接运行轨迹；29.调整后焊接运行轨迹。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例1：一种焊接运行轨迹位置可调的纵缝焊机

如图2所示，该纵缝焊机包括机座1、焊接运行导轨2、焊接装置3以及压紧装置4，焊接装置3座落在焊接运行导轨2上，焊接运行导轨2为直线运动导轨，压紧装置4用来压紧被焊接的筒体5或拼板6。为了解决本发明提出的问题，采用的技术措施是：在焊接运行导轨2相对机座1之间连接有一偏移调整机构，该偏移调整机构由第一调节装置7和第二调节装置8组成，第一调节装置7和第二调节装置8在焊接运行导轨2长度方向上相隔布置，并在焊接运行导轨2相对机座1之间形成两点支撑。

如图3和图5所示，所述第一调节装置7在竖直Z轴方向自上而下由第一上安装座9、第一中间连接体10和第一下安装座11叠加构成。第一上安装座9的顶部相对焊接运行导轨2固定连接（见图3），第一下安装座11的底部相对机座1固定连接（见图3）。在第一上安装座9与第一中间连接体10之间采用第一运动副进行连接，在第一中间连接体10与第一下安装座11之间采用第二运动副进行连接，所述第一运动副和第二运动副两者中，一者是绕Z轴的第一转动副12，另一者是沿水平Y轴移动的第一移动副13。在图5中，第一运动副是绕Z轴的第一转动副12，第二运动副是沿水平Y轴移动的第一移动副13，但在本发明中如果将第一运动副与第二运动副在上下方向的位置进行交换是等效的。为了驱动第一调节装置7运动，设有一第一直线驱动机构14，该第一直线驱动机构14与第一移动副13连接，用以驱动第一移动副13运动。总之，第一调节装置7具有两个运动副，其中一个是绕Z轴的第一转动副12，另一个是沿水平Y轴移动的第一移动副13。这两个运动副通过上、中、下三层结构叠加组合构成第一调节装置7（见图3左边），其中，第一转动副12是自由运动副，而第一移动副13由第一直线驱动机构14驱动而运动。

如图3和图6所示，所述第二调节装置8在竖直Z轴方向自上而下由第二上安装座15、第二中间连接体16、第三中间连接体17和第二下安装座18叠加构成。第二上安装座15的顶部相对焊接运行导轨2固定连接（见图3），第二下安装座18的底部相对机座1固定连接（见图3）。在第二上安装座15与第二中间连接体16之间采用第三运动副进行连接，在第二中间连接体16与第三中间连接体17之间采用第四运动副进行连接，在第三中间连接体17与第二下安装座18之间采用第五运动副进行连接，所述第三运动副、第四运动副和第五运动副三者中，一者是沿水平X轴移动的第二移动副19，另一者是绕Z轴的第二转动副20，第三者是沿水平Y轴移动的第三移动副21。在图6中，第三运动副是沿水平X轴移动的第二移动副19，第四运动副是绕Z轴的第二转动副20，第五运动副是沿水平Y轴移动的第三移动副21。但在本发明中如果将第三运动副、第四运动副和第五运动副在上下方向的位置进行交换是等效的。为了驱动第一调节装置8运动，设有一第二直线驱动机构22，该第二直线驱动机构22与第三移动副21连接，用以驱动第三移动副21运动。总之，第二调节装置8具有三个运动副，其中一个是沿水平X轴移动的第二移动副19，另一个是绕Z轴的第二转动副20，第三个是沿水平Y轴移动的第三移动副21。这三个运动副通过上、中、中、下四层结构叠加组合构成第二调节装置8，其中，第二移动副19是自由运动副，第二转动副20也是自由运动副，而第三移动副21由第二直线驱动机构22驱动而运动。

如图5和图6所示，在本实施例中，第一直线驱动机构14和第二直线驱动机构22均采用丝杆螺母机构，其中，第一直线驱动机构14由第一丝杆、第一螺母（图中未画出）、第一减速机构24和第一驱动电机23组成，第一螺母设在第一移动副13的移动部件上，第一丝杆与第一螺母配合，第一丝杆的一端经第一减速机构24与传动连接，以此构成电动驱动机构。如果将第一减速机构24和第一驱动电机23改为第一手摇柄则构成手动驱动机构。

在本实施例中，关于Z轴、X轴和Y轴的方向在发明内容部分有明确解释。另外，本实施例结构也可以同样应用于直缝焊机。

实施例2：一种焊接运行轨迹位置可调的纵缝焊机

本实施例与实施例1的不同之处在于：第一直线驱动机构14和第二直线驱动机构22均采用齿轮齿条机构，其中，齿条设在对应移动副的移动部件上，齿轮与齿条啮合，齿轮的轴端传动连接有驱动电机或手摇柄。其它与实施例1相同不再重复描述。

实施例3：一种焊接运行轨迹位置可调的纵缝焊机

本实施例与实施例1的不同之处在于：第一直线驱动机构14和第二直线驱动机构22均采用链条链轮传动机构，链条与对应移动副的移动部件连接，链条与链轮配合，链轮的轴端传动连接有驱动电机或手摇柄。其它与实施例1相同不再重复描述。

实施例4：一种焊接运行轨迹位置可调的纵缝焊机

本实施例与实施例1的不同之处在于：第一直线驱动机构14和第二直线驱动机构22均采用同步带同步轮传动机构，同步带与对应移动副的移动部件连接，同步带与同步轮配合，同步轮的轴端传动连接有驱动电机或手摇柄。其它与实施例1相同不再重复描述。

实施例5：一种焊接运行轨迹位置可调的纵缝焊机

本实施例与实施例1的不同之处在于：第一直线驱动机构14和第二直线驱动机构22均采用直线驱动电机，直线驱动电机的作用端与对应移动副的移动部件连接。其它与实施例1相同不再重复描述。

在上述实施例2~实施例5内容的启发下，本领域技术人员可以得出第一直线驱动机构14和第二直线驱动机构22的具体实施方式存在多种变化，而且第一直线驱动机构14与第二直线驱动机构22具体实施方式可以相同，也可以不同。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种焊接运行轨迹位置可调的纵缝/直缝焊机，包括机座（1）、焊接运行导轨（2）以及焊接装置（3），焊接装置（3）座落在焊接运行导轨（2）上，焊接运行导轨（2）为直线运动导轨，其特征在于：在焊接运行导轨（2）相对机座（1）之间连接有一偏移调整机构，该偏移调整机构由第一调节装置（7）和第二调节装置（8）组成，第一调节装置（7）和第二调节装置（8）在焊接运行导轨（2）长度方向上相隔布置，并在焊接运行导轨（2）相对机座（1）之间形成两点支撑；

所述第一调节装置在竖直Z轴方向自上而下由第一上安装座（9）、第一中间连接体（10）和第一下安装座（11）叠加构成；第一上安装座（9）的顶部相对焊接运行导轨（2）固定连接，第一下安装座（11）的底部相对机座（1）固定连接；在第一上安装座（9）与第一中间连接体（10）之间采用第一运动副进行连接，在第一中间连接体（10）与第一下安装座（11）之间采用第二运动副进行连接，所述第一运动副和第二运动副两者中，一者是绕Z轴的第一转动副（12），另一者是沿水平Y轴移动的第一移动副（13）；有一第一直线驱动机构（14），该第一直线驱动机构（14）与第一移动副（13）连接，用以驱动第一移动副（13）运动；

所述第二调节装置在竖直Z轴方向自上而下由第二上安装座（15）、第二中间连接体（16）、第三中间连接体（17）和第二下安装座（18）叠加构成；第二上安装座（15）的顶部相对焊接运行导轨（2）固定连接，第二下安装座（18）的底部相对机座（1）固定连接；在第二上安装座（15）与第二中间连接体（16）之间采用第三运动副进行连接，在第二中间连接体（16）与第三中间连接体（17）之间采用第四运动副进行连接，在第三中间连接体（17）与第二下安装座（18）之间采用第五运动副进行连接，所述第三运动副、第四运动副和第五运动副三者中，一者是沿水平X轴移动的第二移动副（19），另一者是绕Z轴的第二转动副（20），第三者是沿水平Y轴移动的第三移动副（21）；有一第二直线驱动机构（22），该第二直线驱动机构（22）与第三移动副（21）连接，用以驱动第三移动副（21）运动。

2.根据权利要求1所述的纵缝/直缝焊机，其特征在于：所述第一直线驱动机构（14）和第二直线驱动机构（22）均采用丝杆螺母机构，其中，螺母设在对应移动副的移动部件上，丝杆与螺母配合，丝杆的一端传动连接有驱动电机或手摇柄。

3.根据权利要求1所述的纵缝/直缝焊机，其特征在于：所述第一直线驱动机构（14）和第二直线驱动机构（22）均采用齿轮齿条机构，其中，齿条设在对应移动副的移动部件上，齿轮与齿条啮合，齿轮的轴端传动连接有驱动电机或手摇柄。

4.根据权利要求1所述的纵缝/直缝焊机，其特征在于：所述第一直线驱动机构（14）和第二直线驱动机构（22）均采用链条链轮传动机构，链条与对应移动副的移动部件连接，链条与链轮配合，链轮的轴端传动连接有驱动电机或手摇柄。

5.根据权利要求1所述的纵缝/直缝焊机，其特征在于：所述第一直线驱动机构（14）和第二直线驱动机构（22）均采用同步带同步轮传动机构，同步带与对应移动副的移动部件连接，同步带与同步轮配合，同步轮的轴端传动连接有驱动电机或手摇柄。

6.根据权利要求1所述的纵缝/直缝焊机，其特征在于：所述第一直线驱动机构（14）和第二直线驱动机构（22）均采用直线驱动电机，直线驱动电机的作用端与对应移动副的移动部件连接。