CN103464942B - 焊接设备及其焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接领域，具体而言，涉及焊接设备及其焊接方法。该焊接设备，包括焊缝位置探测装置、控制器、驱动装置和焊枪；焊缝位置探测装置用于实时探测波纹腹板H型钢的焊缝位置，并将得到的焊缝位置信息发送给控制器；控制器用于根据焊缝位置信息控制驱动装置运行；驱动装置根据控制器的控制，将焊枪的焊尖移动到波纹腹板H型钢的焊缝位置。本发明提供的焊接设备及其焊接方法，可以根据焊缝位置的变化实时调整焊接的位置，焊接位置准确度高，焊接质量高。

Description

焊接设备及其焊接方法

技术领域

本发明涉及焊接领域，具体而言，涉及焊接设备及其焊接方法。

背景技术

H型钢是一种断面形状为H型的型钢，其包括两块平行的翼板及位于两块翼板之间且与两块翼板相互垂直的腹板。由于H型钢的各个部位均以直角排布，因此H型钢具有结构简单、抗弯能力强、施工简单等优点，已被广泛应用。

而波纹腹板H型钢中的腹板为波纹状。其中波纹腹板与翼板之间的交界处为一条曲线。将波纹腹板与翼板焊接为一体之前，预先将波纹腹板与翼板固定，然后扫描整条焊缝的位置，并将整条焊缝的位置输入到控制器中，控制器根据整条焊缝的位置控制焊枪进行焊接。然而焊枪在焊接的过程中，由于波纹腹板与翼板受热不均，波纹腹板与翼板可能发生形变，使波纹腹板与翼板之间的焊缝位置发生变化，而焊枪在控制器的控制下依旧按照预先扫描的焊缝位置进行焊接，则焊枪可能无法在焊缝位置变化后进行准确的焊接。即目前的焊接设备无法根据焊缝位置的变化适时调整焊接的位置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种焊接设备及其焊接方法，以解决上述的问题。

在本发明的实施例中提供了一种焊接设备，包括焊缝位置探测装置、控制器、驱动装置和焊枪；所述焊缝位置探测装置用于实时探测波纹腹板H型钢的焊缝位置，并将得到的焊缝位置信息发送给所述控制器；所述控制器用于根据所述焊缝位置信息控制所述驱动装置运行；所述驱动装置根据所述控制器的控制，将所述焊枪的焊尖移动到所述波纹腹板H型钢的焊缝位置。

本发明实施例还提供一种使用上述焊接设备的焊接方法，其包括如下步骤：

使用焊缝位置探测装置实时探测波纹腹板H型钢的焊缝位置，并将得到的焊缝位置信息发送给控制器；

所述控制器根据所述焊缝位置信息控制驱动装置运行；

所述驱动装置根据所述控制器的控制，将所述焊枪的焊尖移动到所述波纹腹板H型钢的焊缝位置。

本发明实施例提供的焊接设备及其焊接方法，与现有技术相比，该焊接设备包括焊缝位置探测装置、控制器、驱动装置和焊枪。其中，焊缝位置探测装置可以实时探测波纹腹板H型钢的焊缝位置，然后将得到的焊缝位置信息发送给控制器，即在焊接的过程中，无论焊缝的位置如何变化，该焊缝位置探测装置实时探测焊缝位置，使驱动装置在控制器的控制下驱动焊枪移动到探测的焊缝位置进行准确的焊接。即该焊接设备及其焊接方法可以根据焊缝位置的变化实时调整焊接的位置，焊接位置准确度高，焊接质量高。

附图说明

图1示出了本发明实施例的焊接设备的整体结构示意图；

图2示出了本发明实施例的焊缝位置探测装置的结构示意图；

图3示出了图2中的A-A视图；

图4示出了本发明实施例的X轴驱动部件的结构示意图；

图5示出了本发明实施例的Y轴驱动部件的结构示意图；

图6示出了本发明实施例的Z轴驱动部件及焊枪的结构示意图；

图7示出了本发明实施例的波纹腹板H型钢的结构示意图；

图8示出了本发明实施例的激光在波纹腹板H型钢上移动的示意图；

图9示出了本发明实施例的焊接方法的步骤图；

图10示出了本发明实施例的实时探测波纹腹板H型钢的焊缝位置的具体步骤图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示一种焊接设备，包括焊缝位置探测装置103、控制器、驱动装置102和焊枪105；焊缝位置探测装置103用于实时探测波纹腹板H型钢104的焊缝位置，并将得到的焊缝位置信息发送给控制器；控制器用于根据焊缝位置信息控制驱动装置102运行；驱动装置102根据控制器的控制，将焊枪105的焊尖移动到波纹腹板H型钢104的焊缝位置。

本发明实施例提供的焊接设备，与现有技术相比，该焊接设备包括焊缝位置探测装置、控制器、驱动装置和焊枪。其中，焊缝位置探测装置可以实时探测波纹腹板H型钢的焊缝位置，然后将得到的焊缝位置信息发送给控制器，即在焊接的过程中，无论焊缝的位置如何变化，该焊缝位置探测装置实时探测焊缝位置，使驱动装置在控制器的控制下驱动焊枪移动到探测的焊缝位置进行准确的焊接。即该焊接设备可以根据焊缝位置的变化实时调整焊接的位置，焊接位置准确度高，焊接质量高。

其中，如图3所示，焊缝位置探测装置具体包括编码器305、第一电机304、反光镜306、激光发射器和传感器。

该编码器305与第一电机304连接，用于控制第一电机104的第一转轴303在预设转动角度范围内正反向转动。即在该编码器305内预先设置编码程序，第一电机304在编码器305的控制下会在预设转动角度范围内正反向转动。例如第一电机304可以正向转动20°，然后反向转动40°，再正向转动40°，依此循环。

另外反光镜306设置在第一电机304的第一转轴303上并随第一电机304的第一转轴303转动。具体地，第一电机304的第一转轴在正反向转动的过程中，反光镜306设置在第一电机304的第一转轴303上，则反光镜306会随着第一电机304的转动正反向转动。为了避免灰尘进入后附着在反光镜306上，影响反光镜306的反光作用，还可以设置有玻璃镜307，该玻璃镜307可以避免灰尘进入后附着在反光镜306上，提高反光镜306的光洁度，提高焊缝位置探测的精确度。

与此同时，如图7所示，激光发射器发出的激光经反光镜的反射后投射到波纹腹板H型钢上，且该激光随着反光镜的转动在波纹腹板H型钢的翼板701与腹板702之间往复移动。具体地，激光发射器发出激光照射到反光镜上，并被反光镜反射后投射到波纹腹板H型钢上，由于反光镜随着第一电机的转轴正反向转动，则反射到波纹腹板H型钢上的激光会在翼板701与腹板702之间往复移动。其中移动的方向可以垂直于焊缝，当然也可以不垂直于焊缝，但激光移动的方向不可以与焊缝的方向平行。若激光移动的方向与焊缝的方向平行，则激光在移动过程中不可能经过焊缝，也就是不可能探测到焊缝的位置。

其中传感器用于实时检测该激光在波纹腹板H型钢的翼板701与腹板702上的空间坐标信息，并将该空间坐标信息发送给控制器；控制器还根据激光在波纹腹板H型钢的翼板上的空间坐标信息拟合出第一直线；控制器还根据激光在波纹腹板H型钢的腹板上的空间坐标信息拟合出第二直线；控制器根据第一直线及第二直线得到两条直线的交点的空间坐标；该交点的空间坐标为焊缝位置信息。具体地，如图8所示，激光在波纹腹板H型钢的翼板与腹板上移动时，传感器将实时检测该激光的位置，由于翼板为一个平面且激光在腹板上移动的区域也是一个平面，则激光在腹板上的位置点803可以拟合成一条直线，激光在翼板上的位置点801可以拟合成另一条直线，这两条直线存在一个交点802，该交点802所处的位置即为焊缝位置。而现有技术中，在预先扫描焊缝位置时，仅仅是扫描腹板，通过腹板的形状来确定焊缝的位置，而这种方式得到的焊缝信息只是一维坐标，并非本发明实施例得到的焊缝的三维空间坐标，即本发明实施例的焊接设备得到的焊缝位置相对比现有技术来说，准确度高。

其中对于焊缝位置探测装置的具体结构，该焊缝位置探测装置还包括护罩302，在护罩302内设置有电机座，第一电机304安装在该电机座上，该电机座上还设置有连接座，编码器305安装在连接座上且编码器305与第一电机304之间可以通过连接套连接。

为了扫描整条焊缝的位置，该焊缝位置探测装置还包括移动部件，如图2和图3所示，该移动部件包括气缸201、丝杆203、直线导轨204、滑座301。其中气缸201固定在气缸座内且气缸201与丝杆203通过浮动接头202连接，气缸201带动丝杆203转动，而滑座301与丝杆203及直线导轨204配合，则转动的丝杆203推动滑座移动，而滑座与护罩固定连接，则护罩会随着滑座的移动而移动，从而实现该该焊缝位置探测装置的移动，使焊缝位置探测装置在移动的过程中扫描完整的焊缝。

对于驱动装置，该驱动装置具体包括X轴驱动部件、Y轴驱动部件和Z轴驱动部件；控制器根据焊缝位置信息中的X轴坐标、Y轴坐标及Z轴坐标，分别控制X轴驱动部件、Y轴驱动部件和Z轴驱动部件运行；X轴驱动部件、Y轴驱动部件和Z轴驱动部件的联动将焊枪的焊尖移动到波纹腹板H型钢的焊缝位置。即得到的焊缝位置信息中包含焊缝位置的X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标，而在该焊接设备上预存有零点坐标，则控制器会控制X轴驱动部件移动到该焊缝位置的X轴坐标处，Y轴驱动部件会移动到该焊缝位置的Y轴坐标处，Z轴驱动部件会移动到该焊缝位置的Z轴坐标处。

如图4所示，对于X轴驱动部件，该X轴驱动部件具体包括第二电机401、减速箱403、齿轮404和齿条405；第二电机401的输出轴与减速箱403的输入轴通过法兰402连接；第二电机401在控制器的控制下运行；齿轮404固定在减速箱的输出轴上且与齿条405配合；齿条405与Y轴驱动部件固定。

如图5所示，对于Y轴驱动部件，该Y轴驱动部件具体包括第三壳体和位于壳体内的第三电机501、第三滚珠螺杆502、第三滚珠螺杆滑座503、第三滑块504和第三导轨505；第三壳体与齿条405固定连接；第三电机501在控制器的控制下运行且第三电机501的输出轴与第三滚珠螺杆502转动连接；第三滚珠螺杆502与第三导轨505平行设置；第三滚珠螺杆滑座503与第三滚珠螺杆502配合且第三滚珠螺杆滑座503与第三滑块504固定连接；第三滑块504与第三导轨滑动配合。

如图6所示，对于Z轴驱动部件，该Z轴驱动部件包括第四壳体和位于第四壳体内的第四电机601、第四滚珠螺杆603、第四滚珠螺杆滑座604、第四滑块605和第四导轨609；第四壳体与第三滑块固定连接；第四电机601在控制器的控制下运行且第四电机601的输出轴与第四滚珠螺杆603转动连接；第四滚珠螺杆603与第四导轨609平行设置；第四滚珠螺杆滑座604与第四滚珠螺杆603配合且第四滚珠螺杆滑座604与第四滑块605固定连接；第四滑块605与第四导轨609滑动配合；焊枪固定设置在第四滑块605上。其中第四电机601的输出轴与第四滚珠螺杆603通过同步带602连接。

如图6所示，该焊枪具体包括焊枪支架606、旋转座、夹具607及焊枪本体608；焊枪支架606固定在第四滑块605上；旋转座与焊枪支架606转动连接；夹具607用于夹持焊枪本体608且固定在旋转座上。

进一步，该焊接设备还包括机架101；其中焊缝位置探测装置103、控制器、驱动装置102和焊枪105均位于机架101上。

该焊接设备包括机架、和位于机架上的焊缝位置探测装置、控制器、驱动装置和焊枪。使用该焊接设备对波纹腹板H型钢进行焊接时，焊缝位置探测装置在机架上移动并扫描得到焊缝位置，与此同时，位于机架上的驱动装置在控制器的控制下驱动焊枪沿着焊缝移动，从而能够根据焊缝位置实时调整焊接点。其中控制器可以集成在电控箱内，该电控箱位于机架上。另外，在机架上还可以有电源、控制面板。电源为该焊接设备提供电能。控制面板可以显示、输入各种设备信息。

另外，本实施例还提供一种使用上述的焊接设备的焊接方法，如图9所示，包括如下步骤：

S901，使用焊缝位置探测装置实时探测波纹腹板H型钢的焊缝位置，并将得到的焊缝位置信息发送给控制器；

S902，控制器根据焊缝位置信息控制驱动装置运行；

S903，驱动装置根据控制器的控制，将焊枪的焊尖移动到波纹腹板H型钢的焊缝位置。

其中，实时探测波纹腹板H型钢的焊缝位置，如图10所示，具体包括如下步骤：

S1001，使用编码器控制第一电机的转轴在预设转动角度范围内正反向转动；

S1002，将反光镜设置在第一电机的转轴上并使反光镜随第一电机的转轴转动；

S1003，使用激光发射器发出的激光经反光镜的反射后投射到波纹腹板H型钢上，且使该激光随着反光镜的转动在波纹腹板H型钢的翼板与腹板之间往复移动；

S1004，使用传感器实时检测该激光在波纹腹板H型钢的翼板与腹板上的空间坐标信息，并将该空间坐标信息发送给控制器；

S1005，控制器根据激光在波纹腹板H型钢的翼板上的空间坐标信息拟合出第一直线；控制器根据激光在波纹腹板H型钢的腹板上的空间坐标信息拟合出第二直线；控制器根据第一直线及第二直线得到两条直线的交点；该交点为焊缝位置。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种焊接设备，其特征在于，包括焊缝位置探测装置、控制器、驱动装置和焊枪；

所述焊缝位置探测装置用于实时探测波纹腹板H型钢的焊缝位置，并将得到的焊缝位置信息发送给所述控制器；

所述控制器用于根据所述焊缝位置信息控制所述驱动装置运行；

所述驱动装置根据所述控制器的控制，将所述焊枪的焊尖移动到所述波纹腹板H型钢的焊缝位置；

所述焊缝位置探测装置包括编码器、第一电机、反光镜、激光发射器和传感器；

所述编码器与所述第一电机连接，用于控制所述第一电机的第一转轴在预设转动角度范围内正反向转动；

所述反光镜设置在所述第一电机的第一转轴上并随所述第一电机的第一转轴转动；

所述激光发射器发出的激光经所述反光镜的反射后投射到所述波纹腹板H型钢上，且该激光随着反光镜的转动在波纹腹板H型钢的翼板与腹板之间往复移动；

所述传感器用于实时检测该激光在波纹腹板H型钢的翼板与腹板上的空间坐标信息，并将该空间坐标信息发送给所述控制器；

所述控制器还根据激光在波纹腹板H型钢的翼板上的空间坐标信息拟合出第一直线；所述控制器还根据激光在波纹腹板H型钢的腹板上的空间坐标信息拟合出第二直线；所述控制器根据所述第一直线及所述第二直线得到两条直线的交点的空间坐标；该交点的空间坐标为所述焊缝位置信息；

所述翼板为平板；

还包括机架；

所述焊缝位置探测装置、控制器、驱动装置和焊枪均位于所述机架上。

2.根据权利要求1所述的焊接设备，其特征在于，所述驱动装置包括X轴驱动部件、Y轴驱动部件和Z轴驱动部件；

所述控制器根据所述焊缝位置信息中的X轴坐标、Y轴坐标及Z轴坐标，分别控制所述X轴驱动部件、Y轴驱动部件和Z轴驱动部件运行；

所述X轴驱动部件、Y轴驱动部件和Z轴驱动部件的联动将所述焊枪的焊尖移动到所述波纹腹板H型钢的焊缝位置。

3.根据权利要求2所述的焊接设备，其特征在于，所述X轴驱动部件包括第二电机、减速箱、齿轮和齿条；

所述第二电机的输出轴与所述减速箱的输入轴通过法兰连接；所述第二电机在所述控制器的控制下运行；

所述齿轮固定在所述减速箱的输出轴上且与所述齿条配合；

所述齿条与所述Y轴驱动部件固定。

4.根据权利要求3所述的焊接设备，其特征在于，所述Y轴驱动部件包括第三壳体和位于所述第三壳体内的第三电机、第三滚珠螺杆、第三滚珠螺杆滑座、第三滑块和第三导轨；

所述第三壳体与所述齿条固定连接；

所述第三电机在所述控制器的控制下运行且所述第三电机的输出轴与所述第三滚珠螺杆转动连接；

所述第三滚珠螺杆与所述第三导轨平行设置；所述第三滚珠螺杆滑座与所述第三滚珠螺杆配合且所述第三滚珠螺杆滑座与所述第三滑块固定连接；所述第三滑块与所述第三导轨滑动配合。

5.根据权利要求4所述的焊接设备，其特征在于，所述Z轴驱动部件包括第四壳体和位于所述第四壳体内的第四电机、第四滚珠螺杆、第四滚珠螺杆滑座、第四滑块和第四导轨；

所述第四壳体与所述第三滑块固定连接；

所述第四电机在所述控制器的控制下运行且所述第四电机的输出轴与所述第四滚珠螺杆转动连接；

所述第四滚珠螺杆与所述第四导轨平行设置；所述第四滚珠螺杆滑座与所述第四滚珠螺杆配合且所述第四滚珠螺杆滑座与所述第四滑块固定连接；所述第四滑块与所述第四导轨滑动配合；

所述焊枪固定设置在所述第四滑块上。

6.根据权利要求5所述的焊接设备，其特征在于，所述焊枪包括焊枪支架、旋转座、夹具及焊枪本体；

所述焊枪支架固定在所述第四滑块上；

所述旋转座与所述焊枪支架转动连接；所述夹具用于夹持所述焊枪本体且固定在所述旋转座上。

7.一种使用如权利要求1-6中任一项所述的焊接设备的焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：

使用焊缝位置探测装置实时探测波纹腹板H型钢的焊缝位置，并将得到的焊缝位置信息发送给控制器；

所述控制器根据所述焊缝位置信息控制驱动装置运行；

所述驱动装置根据所述控制器的控制，将所述焊枪的焊尖移动到所述波纹腹板H型钢的焊缝位置；

所述实时探测波纹腹板H型钢的焊缝位置，包括如下步骤：

使用编码器控制第一电机的转轴在预设转动角度范围内正反向转动；

将反光镜设置在所述第一电机的转轴上并使反光镜随所述第一电机的转轴转动；

使用激光发射器发出的激光经所述反光镜的反射后投射到所述波纹腹板H型钢上，且使该激光随着反光镜的转动在波纹腹板H型钢的翼板与腹板之间往复移动；

使用传感器实时检测该激光在波纹腹板H型钢的翼板与腹板上的空间坐标信息，并将该空间坐标信息发送给所述控制器；

所述控制器根据激光在波纹腹板H型钢的翼板上的空间坐标信息拟合出第一直线；所述控制器根据激光在波纹腹板H型钢的腹板上的空间坐标信息拟合出第二直线；所述控制器根据所述第一直线及所述第二直线得到两条直线的交点；该交点为所述焊缝位置。