CN104096950A - 焊接设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种焊接设备，该焊接设备包括焊枪、三维动态摆动器，以及用于夹持焊枪并连接三维动态摆动器的夹持件；三维动态摆动器包括固定座、用于改变焊枪的角度的摆动机构、带动摆动机构摆动的传动机构，以及驱动传动机构转动的驱动机构；摆动机构、传动机构和驱动机构均装设在固定座内，摆动机构经过固定座与夹持件连接，固定座与焊枪连接。本发明焊接设备的焊枪在XZ平面往复移动时，在焊枪的前后运动过程中保证焊枪的杆伸长度不变的情况下，焊枪的角度不断在变化，使得焊枪与水冷滑块不会相撞短路，避免了焊枪由于与水冷滑块相撞短路而损坏，同时提高焊件正面与背面的成型效果，保证被焊的焊件正面与背面的焊接品质。

Description

焊接设备
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种焊接设备。
背景技术
垂直气电立焊主要用于解决单层单道垂直气电立焊的工艺，垂直拼接大于30mm厚的金属板，其焊接设备主要由机头和靠永久磁铁吸附于钢板上并带齿条的铝合金导轨、水冷循环装置、半自动CO2焊接电源和送丝机构组成。焊枪和水冷滑块装在小车上，沿着由磁性固定在钢板上的齿条导轨垂直向上运行，通过摆动器的行走轨迹，随着焊件(即母材)的剖口边沿行走焊接，由于焊接时形成铁水，因此焊件的正面通常用水冷滑块冷却铁水，焊件的背面通常用水冷滑块冷却铜衬垫或陶瓷衬垫，焊件的正反面强迫一次成型。
如图1所示为焊件的结构示意图，X方向表示母材厚度方向，Y方向表示焊缝宽度方向，Z方向表示焊接方向。焊接设备在焊接时，焊枪在Z方向(即焊接方向)由下至上移动，在XZ平面(即焊接方向与母材厚度方向形成的平面)往复移动，在YZ平面(即焊接方向与焊缝宽度方向形成的平面)绕固定支点摆动，从而焊枪的枪头在三个相互垂直的方向复合运动，达到快速焊接成型目的。
然而采用上述单层单道垂直气电立焊工艺焊接方案，垂直气电立焊厚板时需按直线轨迹往复运动。拼接大于30mm厚的焊件时，焊接时只有一面(正面或背面)成型效果好而另一面(背面或正面)成型有气孔或夹渣，并且容易导致焊枪与水冷滑块或焊件相撞短路，导致焊枪损坏，同时焊件的正面与背面熔透性差，焊缝焊接质量不高。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种焊接设备，旨在解决因焊枪与水冷滑块或焊件相撞短路而导致焊枪损坏的问题，提高焊件正面与背面的成型效果。
为了达到上述目的，本发明提供一种焊接设备，该焊接设备包括焊枪、三维动态摆动器，以及用于夹持所述焊枪并连接所述三维动态摆动器的夹持件；
所述三维动态摆动器包括固定座、用于改变所述焊枪的角度的摆动机构、带动所述摆动机构摆动的传动机构，以及驱动所述传动机构转动的驱动机构；
所述摆动机构、传动机构和驱动机构均装设在所述固定座内；
所述摆动机构经过所述固定座与所述夹持件连接，所述固定座与所述焊枪连接。
优选地，所述摆动机构包括支撑板，以及与所述支撑板滑动连接的滑动板，所述固定座包括第一固定板和第二固定板；
所述滑动板经过所述第一固定板与所述夹持件连接，所述传动机构经过所述支撑板与所述滑动板连接。
优选地，所述滑动板上设置有直齿弧形齿条和导向轨，所述直齿弧形齿条的有效弧长不小于焊件的厚度；
所述支撑板上设置有与所述导向轨对应的轴组件，所述轴组件穿过所述导向轨。
优选地，所述导向轨包括第一导槽和第二导槽，所述轴组件包括第一卡持件和第二卡持件，所述第一卡持件穿过所述第一导槽，所述第二卡持件穿过所述第二导槽，所述支撑板通过所述第一卡持件和第二卡持件卡持所述滑动板。
优选地，所述第一导槽和第二导槽均呈弧状设置，所述第一导槽的弧长和所述第二导槽的弧长均与所述直齿弧形齿条的弧长相等。
优选地，所述第一固定板上设置有第一通孔；所述滑动板上设置有一连接部，所述夹持件上设置有一固定杆，所述固定杆靠近所述第一固定板的一端设置有与所述连接部适配的卡槽，所述连接部穿过所述第一通孔与所述卡槽卡接。
优选地，所述焊枪上设置有一旋转手柄，所述第一固定板上设置有第二通孔，所述旋转手柄穿过所述第二通孔与所述第一固定板卡接。
优选地，所述传动机构包括第一传动件和第二传动件，所述驱动机构包括第一电机和第二电机；所述第一电机连接所述第一传动件，所述第一传动件经过所述支撑板与所述滑动板连接；所述第二传动件与所述第二电机连接，且与所述第二固定板连接。
优选地，所述第一传动件一端套上设有第一伞齿轮和，所述第一传动件另一端贯穿所述支撑板，且套设有与所述直齿弧形齿条啮合的第一直齿轮，所述第一电机上套设有第二伞齿轮，所述第一伞齿轮与所述第二伞齿轮啮合。
优选地，所述第二传动件上设置有直齿扇形齿条，所述第二电机上套设有第二直齿轮，所述第二直齿轮与所述直齿扇形齿条啮合。
本发明提出的焊接设备，通过驱动机构驱动传动机构转动，传动机构转动时带动摆动机构摆动，驱动机构按正反两个方向交替转动，驱动传动机构也按正反两个方向交替转动，从而带动摆动机构做复合运动，并改变焊枪的角度，从而焊枪在XZ平面往复移动时，在焊枪的前后运动过程中保证焊枪的杆伸长度不变的情况下，焊枪的角度不断在变化，使得焊枪与水冷滑块或焊件不会相撞短路，避免了焊枪由于与水冷滑块或焊件相撞短路而损坏，同时提高了焊件正面与背面的成型效果，保证被焊的焊件正面与背面的焊接品质。
附图说明
图1为焊件的结构示意图；
图2为本发明焊接设备较佳实施例的结构示意图；
图3为本发明焊接设备较佳实施例的应用示例图；
图4为本发明焊接设备较佳实施例的爆炸图；
图5为本发明焊接设备较佳实施例的局部爆炸图；
图6为本发明焊接设备较佳实施例中焊枪在XZ平面移动的示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本发明的技术方案。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图2至图6，图2为本发明焊接设备较佳实施例的结构示意图；图3为本发明焊接设备较佳实施例的应用示例图；图4为本发明焊接设备较佳实施例的爆炸图；图5为本发明焊接设备较佳实施例的局部爆炸图；图6为本发明焊接设备较佳实施例中焊枪在XZ平面移动的示意图。图3中，X方向表示母材厚度方向(即焊件40的厚度方向)，Y方向表示焊缝宽度方向，Z方向表示焊接方向。图6中，状态A、状态B和状态C表示焊枪10在XZ平面移动时的其中三种状态，长度d表示焊枪10的杆伸长度。
本发明较佳实施例中，焊接设备包括焊枪10、三维动态摆动器20和夹持件30，该夹持件30用于夹持焊枪10并连接三维动态摆动器20。三维动态摆动器20包括摆动机构、传动机构、驱动机构和固定座。摆动机构用于改变焊枪10的角度，传动机构与摆动机构连接，且用于带动摆动机构摆动，驱动机构与摆动机构连接，且用于驱动传动机构转动，摆动机构、传动机构和驱动机构均装设在固定座内，摆动机构经过固定座与夹持件30连接，固定座与焊枪10连接。
在本实施例中，三维动态摆动器20的摆动机构、传动机构和驱动机构设置在固定座内，固定座将摆动机构、传动机构和驱动机构固定在其中，当驱动机构转动时，驱动与驱动机构连接的传动机构，传动机构跟随传动机构转动，传动机构转动后带动摆动机构摆动，由于夹持件30与摆动机构连接，焊枪10与固定座连接，因此摆动机构摆动时，固定座、夹持件30、焊枪10都跟着摆动机构摆动，即三维动态摆动器20摆动时，带动夹持件30、焊枪10摆动，而且焊枪10在XZ平面移动时改变焊枪10的角度。本实施例中，驱动机构按正反两个方向交替转动，传动机构跟随驱动机构也按正反两个方向交替转动，从而带动摆动机构做复合运动，并改变焊枪10在XZ平面移动时的角度，使得焊枪10在Z方向从下至上单向移动，在YZ平面绕固定座往复摆动(钟摆)，在XZ平面做前后往复移动和转角摆动，如图6所示，焊枪10在XZ平面移动时，焊枪10的角度在不断变化，焊枪10的枪头做前后往复移动，焊枪10的尾部做转角摆动，从而焊枪10与水冷滑块50不会相撞。
相对于现有技术，本发明提出的焊接设备通过驱动机构驱动传动机构转动，传动机构转动时带动摆动机构摆动，驱动机构按正反两个方向交替转动，驱动传动机构也按正反两个方向交替转动，从而带动摆动机构做复合运动，并改变焊枪10的角度，如图3和图6所示，焊枪10在XZ平面往复移动时，在焊枪的前后运动过程中保证焊枪的杆伸长度不变的情况下，焊枪10的角度不断在变化，使得焊枪10与水冷滑块50不会相撞短路，避免了焊枪10由于与水冷滑块50相撞短路而损坏，同时提高焊件40正面与背面的成型效果，保证被焊的焊件40正面与背面的焊接品质。
本实施例中，三维动态摆动器20的摆动机构包括支撑板21，以及与支撑板21滑动连接的滑动板22，三维动态摆动器20的固定座包括第一固定板27和第二固定板28；滑动板22经过第一固定板27与夹持件30连接，传动机构经过支撑板21与滑动板22连接。
传动机构在转动时，滑动板22在支撑板21的作用下跟着传动机构平稳滑动，由于夹持焊枪10的夹持件30与滑动板22连接，在滑动板22滑动过程中，焊枪10会跟着移动。
具体地，滑动板22上设置有直齿弧形齿条221和导向轨，直齿弧形齿条221的有效弧长不小于焊件40的厚度，使得焊枪10能够充分地对焊件40的边缘进行焊接，避免漏焊、断焊。支撑板21上设置有与导向轨对应的轴组件，轴组件穿过导向轨，滑动板22在支撑板21上的轴组件的作用下，按照导向轨的轨迹相对于支撑板21滑动。
具体地，滑动板22上的导向轨包括第一导槽222和第二导槽223，轴组件包括第一卡持件211和第二卡持件212，第一卡持件211穿过第一导槽222，第二卡持件212穿过第二导槽223，支撑板21通过第一卡持件211和第二卡持件212卡持滑动板22。
通过设置第一导槽222和第二导槽223两个导槽，且两个导槽的轨迹一致，使得滑动板22在第一卡持件211和第二卡持件212的作用下，按照第一导槽222和第二导槽223相对于支撑板21滑动的过程中，滑动板22不会晃动，确保焊枪10不晃动，能够在指定位置进行焊接。
具体地，第一导槽222和第二导槽223均呈弧状设置，第一导槽222的弧长和第二导槽223的弧长均与直齿弧形齿条221的弧长相等。使得传动结构带动通过直齿弧形齿条221带动滑动板22滑动时，滑动板22能够按照第一导槽222和第二导槽223的轨迹滑动，传动结构按正反两个方向转动时，滑动板22按照第一导槽222和第二导槽223的轨迹往复滑动。
本实施例中，第一固定板27上设置有第一通孔271；滑动板22上设置有一连接部224，夹持件30上设置有一固定杆31，固定杆31靠近第一固定板27的一端设置有与连接部224适配的卡槽311，连接部224穿过第一通孔271与卡槽311卡接。
在安装焊接设备时，滑动板22的连接部224穿过第一通孔271与固定杆31上的卡槽311卡接，将支撑板21、滑动板22、第一固定板27、夹持件30一起连接固定。
另外，焊枪10上设置有一旋转手柄11，第一固定板27上设置有第二通孔272，旋转手柄11穿过第二通孔272与第一固定板27卡接。焊枪10上旋转手柄11穿过第一固定板27上的第二通孔272与第一固定板27卡接，将焊枪10与第一固定板27固定。在将焊枪10固定时，通过夹持件30夹持焊枪10，将旋转手柄11穿过第一固定板27上的第二通孔272，按照一时针方向(如逆时针方向)旋转该旋转手柄11，使得旋转手柄11与第一固定板27卡接；在将焊枪10卸下时，按照另一时针方向(如顺时针方向)旋转上述旋转手柄11，将旋转手柄11从第一固定板27上的第二通孔272处取出。
本实施例中，三维动态摆动器20的传动机构包括第一传动件23和第二传动件24，三维动态摆动器20的驱动机构包括第一电机25和第二电机26；第一电机25连接第一传动件23，第一传动件23经过支撑板21与滑动板22连接；第二传动件24与第二电机26连接，且与第二固定板28连接。
在本实施例中，第一电机25连接第一传动件23，驱动第一传动件23转动，进而驱动滑动板22按照第一导槽222的轨迹滑动，以控制焊枪10在XZ平面上的移动。第二电机26连接第二传动件24，驱动第二传动件24转动，以控制焊枪10在YZ平面上的移动。
具体地，第一传动件23一端套设有第一伞齿轮231，第一传动件23另一端贯穿支撑板21，且套设有与直齿弧形齿条221啮合的第一直齿轮232，第一电机25上设置有第二伞齿轮251，第一伞齿轮231与第二伞齿轮251啮合。
当第一电机25转动时，第一电机25上的第二伞齿轮251转动，由于第一传动件23上的第一伞齿轮231与第一电机25上的第二伞齿轮251啮合，因此第一电机25上的第二伞齿轮251转动时，第一传动件23上的第一伞齿轮231转动。第一传动件23上的第一直齿轮232与第一伞齿轮231同在第一传动件23上，第一传动件23上的第一直齿轮232跟着第一伞齿轮231，而由于第一传动件23上的第一直齿轮232与滑动板22上的直齿弧形齿条221啮合，第一传动件23上的第一直齿轮232转动时，滑动板22在第一直齿轮232的带动按照第一导槽222和第二导槽223的轨迹滑动，由于第一电机25按照正反两个方向转动，因此第一直齿轮232与跟随第一电机25按照正反两个方向转动，从而滑动板22按照第一导槽222和第二导槽223的轨迹往复地滑动，进而焊枪10在XZ平面上做往复移动，且由于第一导槽222和第二导槽223的导向作用，焊枪10在XZ平面上焊接时，焊枪10的角度改变，使得焊枪10不会与水冷滑块50相撞。
具体地，第二传动件24上设置有直齿扇形齿条241，第二电机26上套设有第二直齿轮261，第二直齿轮261与直齿扇形齿条241啮合。
当第二电机26转动时，第二电机26上的第二直齿轮261转动，由于第二电机26上的第二直齿轮261与第二传动件24上的直齿扇形齿条241啮合，因此在第二直齿轮261的带动下，第二传动件24跟着第二直齿轮261转动，第二传动件24固定在第二固定板28上，从而固定座也跟着第二传动件24摆动，进而焊枪10在YZ平面上焊接时，焊枪10绕固定座往复摆动。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种焊接设备，其特征在于，包括焊枪、三维动态摆动器，以及用于夹持所述焊枪并连接所述三维动态摆动器的夹持件；
所述三维动态摆动器包括固定座、用于改变所述焊枪的角度的摆动机构、带动所述摆动机构摆动的传动机构，以及驱动所述传动机构转动的驱动机构；
所述摆动机构、传动机构和驱动机构均装设在所述固定座内；
所述摆动机构经过所述固定座与所述夹持件连接，所述固定座与所述焊枪连接。
2.如权利要求1所述的焊接设备，其特征在于，所述摆动机构包括支撑板，以及与所述支撑板滑动连接的滑动板，所述固定座包括第一固定板和第二固定板；
所述滑动板经过所述第一固定板与所述夹持件连接，所述传动机构经过所述支撑板与所述滑动板连接。
3.如权利要求2所述的焊接设备，其特征在于，所述滑动板上设置有直齿弧形齿条和导向轨，所述直齿弧形齿条的有效弧长不小于焊件的厚度；
所述支撑板上设置有与所述导向轨对应的轴组件，所述轴组件穿过所述导向轨。
4.如权利要求3所述的焊接设备，其特征在于，所述导向轨包括第一导槽和第二导槽，所述轴组件包括第一卡持件和第二卡持件，所述第一卡持件穿过所述第一导槽，所述第二卡持件穿过所述第二导槽，所述支撑板通过所述第一卡持件和第二卡持件卡持所述滑动板。
5.如权利要求4所述的焊接设备，其特征在于，所述第一导槽和第二导槽均呈弧状设置，所述第一导槽的弧长和所述第二导槽的弧长均与所述直齿弧形齿条的弧长相等。
6.如权利要求2至5中任意一项所述的焊接设备，其特征在于，所述第一固定板上设置有第一通孔；所述滑动板上设置有一连接部，所述夹持件上设置有一固定杆，所述固定杆靠近所述第一固定板的一端设置有与所述连接部适配的卡槽，所述连接部穿过所述第一通孔与所述卡槽卡接。
7.如权利要求6所述的焊接设备，其特征在于，所述焊枪上设置有一旋转手柄，所述第一固定板上设置有第二通孔，所述旋转手柄穿过所述第二通孔与所述第一固定板卡接。
8.如权利要求7所述的焊接设备，其特征在于，所述传动机构包括第一传动件和第二传动件，所述驱动机构包括第一电机和第二电机；所述第一电机连接所述第一传动件，所述第一传动件经过所述支撑板与所述滑动板连接；所述第二传动件与所述第二电机连接，且与所述第二固定板连接。
9.如权利要求8所述的焊接设备，其特征在于，所述第一传动件一端套设有第一伞齿轮，所述第一传动件另一端贯穿所述支撑板，且套设有与所述直齿弧形齿条啮合的第一直齿轮，所述第一电机上套设有第二伞齿轮，所述第一伞齿轮与所述第二伞齿轮啮合。
10.如权利要求8所述的焊接设备，其特征在于，所述第二传动件上设置有直齿扇形齿条，所述第二电机上套设有第二直齿轮，所述第二直齿轮与所述直齿扇形齿条啮合。
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