CN104625348A - 一种带有多轴伺服运动机构的tig焊接机头及焊接方法 - Google Patents
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Abstract
一种带有多轴伺服运动机构的TIG焊接机头及焊接方法，行走机构安装在行走轨道上，实现所述TIG机头沿行走轨道方向移动；送丝机构安装在行走机构的侧方，用于所述TIG机头焊接时焊丝的供给；摆动机构固定在行走机构的上方，通过焊枪角度调节臂与上下调节机构的一侧连接，上下调节机构的另一侧连接前端焊接机构，实现所述TIG机头焊接时焊枪沿焊缝宽度方向往复摆动；上下调节机构实现焊枪与工件之间距离的调节；前端焊接机构实现焊丝与钨极的位置调节。本发明经济实用，结构紧凑，小型便携，便于装卡，模块化便于拆卸维修，自动化程度高，焊接时可以实现远程监视和控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种带有多轴伺服运动机构的TIG焊接机头及焊接方法，属于自动化焊接装备技术领域。
背景技术
随着核电、石化、风电等国民工业的大力发展，焊接作为一种应用最为广泛的永久性连接方法在其设备制造、安装及维修过程中被大量采用，进而能否获得优质的焊接接头直接影响着设备的工程建设及运营安全。目前，在这些设备的制造、安装及维修过程中，窄间隙焊接TIG焊技术已被广泛应用。当前，国内窄间隙自动TIG焊接设备水平在不断提高，但是技术水平与性能和国外相比仍存在差距，尤其是在实际应用方面。
窄间隙TIG焊技术与设备在国内尚处于研究阶段，目前，国内几家研制出的窄间隙TIG焊接机构要么是自动化程度较低，操作者劳动强度大，同时不能实现远程监视和控制；要么是机构复杂，笨重，体积较大，不能满足小间距管排的焊接。
发明内容
本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种带有8轴伺服运动机构的TIG焊接机头及焊接方法，经济实用，结构紧凑，小型便携，便于装卡、定位，模块化便于拆卸维修，自动化程度高，可以实现远程监视和控制，适应于小间距管排焊，使用效果好，便于推广和应用，依靠滚动摩擦驱动方式在焊接圆轨道或直轨道上运行。
为达到上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种带有多轴伺服运动机构的TIG焊接机头，包括：行走机构、摆动机构、上下调节机构、前端焊接机构、送丝机构和焊枪角度调节臂；
行走机构与安装在待焊接工件表面的行走轨道相匹配，使得所述TIG焊接机头沿行走轨道移动，行走轨道与焊缝相对应，送丝机构安装在行走机构的侧方，用于所述TIG焊接机头进行焊接时焊丝的供给，摆动机构固定在行走机构的上方，摆动机构通过焊枪角度调节臂与上下调节机构的一侧连接，上下调节机构的另一侧连接前端焊接机构；
摆动机构带动上下调节机构、焊枪角度调节臂和前端焊接机构沿焊缝宽度方向往复摆动，使得单道焊缝加宽；焊枪角度调节臂用于调节前端焊接机构中的焊枪与工件之间的夹角，上下调节机构用于调节前端焊接机构中的焊枪与工件之间的距离，前端焊接机构实现焊丝与钨极的位置调节，对工件进行焊接。
所述行走机构包括齿轮传动系统、行走基座、短滚轮轨道夹紧模块、行走滚轮、伺服驱动行走电机和长滚轮轨道夹紧模块；
短滚轮轨道夹紧模块和长滚轮轨道夹紧模块固定在行走基座的两侧，短滚轮轨道夹紧模块和长滚轮轨道夹紧模块的顶部分别装有短滚轮和长滚轮；伺服驱动行走电机、齿轮传动系统和两个行走滚轮均安装在行走基座内部，齿轮传动系统安装在行走基座内部靠近长滚轮轨道夹紧模块的一侧，行走滚轮表面有滚花，且行走滚轮与行走轨道的外表面相接触，短滚轮和长滚轮均与行走轨道的内表面相接触，行走滚轮、短滚轮和长滚轮共同实现行走机构与行走轨道的匹配；伺服驱动行走电机通过齿轮传动系统带动行走滚轮转动，使得行走机构沿行走轨道移动。
所述摆动机构包括摆动框架、摆动臂、滑块、滑动电位器、传动系统；传动系统包括伺服驱动摆动电机、滚珠丝杠传动副和链轮链条传动副；
滑动电位器和传动系统固定在摆动框架内部，摆动臂的一端开有通孔，且该端伸出摆动框架，摆动臂的另一端通过滑块与滚珠丝杠传动副连接，伺服驱动摆动电机通过链轮链条传动副和滚珠丝杠传动副带动滑块运动，将滚珠丝杠的转动转化为滑块的直线运动，进而带动摆动臂沿焊缝宽度方向往复摆动，滑动电位器用于控制摆动量。
焊枪角度调节臂包括摆动延伸杆、第一L形转接块、卡紧块、方型转接块和第二L形转接块；
摆动延伸杆的一端穿过摆动臂一端的通孔，与摆动臂固定连接，摆动延伸杆的另一端通过圆形卡齿与第一L形转接块连接，第一L形转接块与第二L形转接块之间、第二L形转接块与方型转接块均通过圆形卡齿连接，方型转接块通过卡紧块与上下调节机构固定连接。
所述上下调节机构包括框架、移动块、挂板、滑块和传动系统；传动系统包括伺服驱动上下调节电机、滚珠丝杠传动副和链轮链条传动副；链轮链条传动副包括主动链轮、链条和从动链轮；滑块和传动系统固定安装在框架内部，移动块和挂板位于框架外部；
伺服驱动上下调节电机输出轴端部安装有主动链轮，主动链轮通过链条带动从动链轮转动，从动链轮设置在滚珠丝杠传动副的轴端，进而带动滚珠丝杠转动，滑块固定在滚珠丝杠传动副上，滚珠丝杠的转动转化为滑块沿滚珠丝杠轴向的直线运动，滑块上安装有移动块，移动块与挂板连接在一起，前端焊接机构固定在挂板上，从而使得伺服驱动上下调节电机带动前端焊接机构沿滚珠丝杠轴向直线运动。
所述前端焊接机构包括导丝架调节传动机构、导丝架、超声波马达镜头、气体保护机构、连接块、绝缘块和中心块；导丝架包括移动杆和送丝杆；
前端焊接机构为对称结构，中心块为导体，中心块两侧均通过连接块与导丝架调节传动机构连接，中心块与连接块之间有绝缘块；导丝架中的移动杆与导丝架调节传动机构连接，导丝架调节传动机构控制移动杆上下移动或自转，送丝杆与移动杆固定连接，焊丝从送丝杆中穿出；
气体保护机构固定在中心块下方，钨级从气体保护机构中伸出，与中心块电连通，超声波马达镜头固定安装在连接块上，超声波马达镜头朝向焊接区域；中心块内部有冷却水通道和气路输入孔，冷却水通道中通过循环水给中心块散热，保护气体从气路输入孔进入气体保护机构，用于焊接时的焊缝保护。
所述前端焊接机构还包括冷却块，冷却块为金属导体，紧密贴合在超声波马达镜头表面，用于给超声波马达镜头散热，冷却块内部有冷却水通道。
所述送丝机构包括送丝盘、矫直模块、伺服驱动送丝电机、送丝模块；
焊丝盘绕在送丝盘内，伺服驱动送丝电机驱动送丝模块，将焊丝从送丝盘中抽出，经过矫直模块进行矫直，再送入前端焊接机构中。
一种基于TIG焊接机头实现的焊接方法，步骤如下：
(1)将TIG焊接机头通过行走机构安装在待焊接工件表面的行走轨道上；
(2)调节摆动机构，使得前端焊接机构的气体保护机构中伸出的钨级对准待焊接接缝；
(3)通过调节焊枪角度调节臂中的圆形卡齿调节钨级与待焊接工件之间的夹角；
(4)通过上下调节机构调节钨级与待焊接工件之间的距离；
(5)通过送丝机构调节焊丝从送丝杆中伸出的长度；
(6)通过前端焊接机构中的导丝架调节传动机构进行移动杆的上下和自转调节，使得从送丝杆中伸出的焊丝末端与钨级末端相匹配；
(7)通过前端焊接机构的连接块调节超声波马达镜头与钨极末端和焊丝末端的相对位置；
(8)通过前端焊接机构的中心块上的气路输入孔，为气体保护机构提供保护气体；
(9)令中心块和冷却块中的冷却水通道通水工作；
(10)对待焊接工件进行焊接。
本发明相对于现有技术带来的有益效果：
(1)本发明包括行走机构、摆动机构、上下调节机构、前端焊接机构、送丝机构和焊枪角度调节臂，每个机构都设置了相应的自动控制系统，可以实现八轴伺服运动，分别为机头沿行走轨道方向的移动、焊枪沿焊缝宽度方向的往复摆动、焊枪与工件之间的距离调节、焊丝的送给、导丝架的上下调节和自转调节，这些机构模块化，控制灵活，工作平稳，相互协调完成接头的焊接，降低了劳动强度，提高了焊接效率。
(2)摆动机构的设计使得焊枪可以在焊缝宽度方向上循环往复摆动，焊接时焊枪摆动带来的优势有：由于电弧摆动增加了电弧的加热面积，能够显著增加熔宽的宽度，减少焊道数量，实现单道多层焊，降低焊缝宏观缺陷的发生几率；降低了焊接线能量，使得熔池温度降低，焊接热影响区变窄，焊接变形量减小，熔池在非平焊位置时不易流淌，适于全位置焊接。
(3)焊枪角度调节臂使用的圆形卡齿可以进行焊枪角度调节，调节范围宽，焊枪可以在360°范围内进行任意调节。
(4)行走机构两侧安装的长短滚轮夹紧模块相比于其它锁紧机构结构简单，操作方便，也更加可靠。
(5)行走滚轮表面滚花使得加工工艺简单，维护成本降低，节约了生产成本。
(6)超声波马达镜头可以进行焊接熔池状态和焊丝送给状态的远程监视，并可进行自调焦。
附图说明
图1为本发明总体结构示意图；
图2为本发明行走机构结构示意图；
图3为本发明短滚轮夹紧模块结构示意图；
图4为本发明长滚轮夹紧模块结构示意图；
图5为本发明焊枪角度调节臂结构示意图；
图6为本发明上下调节机构结构示意图；
图7为本发明前端焊接机构结构示意图；
图8为本发明送丝机构结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供了一种带有多轴伺服运动机构的TIG焊接机头，尤其是一种带有8轴伺服运动机构的TIG焊接机头，包括：行走机构1、摆动机构2、上下调节机构3、前端焊接机构4、送丝机构5和焊枪角度调节臂6；
行走机构1与安装在待焊接工件表面的行走轨道相匹配，使得所述TIG焊接机头沿行走轨道移动，行走轨道与焊缝相对应，送丝机构5安装在行走机构1的侧方，用于所述TIG焊接机头进行焊接时焊丝的供给，摆动机构2固定在行走机构1的上方，摆动机构2通过焊枪角度调节臂6与上下调节机构3的一侧连接，上下调节机构3的另一侧连接前端焊接机构4；
摆动机构2带动上下调节机构3、焊枪角度调节臂6和前端焊接机构4沿焊缝宽度方向往复摆动，使得单道焊缝加宽；焊枪角度调节臂6用于调节前端焊接机构4中的焊枪与工件之间的夹角，上下调节机构3用于调节前端焊接机构4中的焊枪与工件之间的距离，前端焊接机构4实现焊丝与钨极之间的位置调节，对工件进行焊接。
如图2所示，所述行走机构1包括齿轮传动系统、行走基座11、短滚轮轨道夹紧模块12、行走滚轮13、伺服驱动行走电机14和长滚轮轨道夹紧模块15；
短滚轮轨道夹紧模块12和长滚轮轨道夹紧模块15固定在行走基座11的两侧，短滚轮轨道夹紧模块12和长滚轮轨道夹紧模块15的顶部分别装有短滚轮和长滚轮；伺服驱动行走电机14、齿轮传动系统和两个行走滚轮13均安装在行走基座11内部，齿轮传动系统安装在行走基座11内部靠近长滚轮轨道夹紧模块15的一侧，行走滚轮13表面有滚花，且行走滚轮13与行走轨道的外表面相接触，短滚轮和长滚轮的滚圈外壁均与行走轨道的内表面相接触，行走滚轮13、短滚轮和长滚轮共同实现行走机构1与行走轨道的匹配；伺服驱动行走电机14通过齿轮传动系统带动行走滚轮13转动，使得行走机构1沿行走轨道移动。
如图3所示，短滚轮轨道夹紧模块12包括转动块121、连接轴122、第一固定块123、摆臂块124、定位销125、短滚轮126和第二固定块127，第一固定块123与第二固定块127对称放置，连接轴122穿过转动块121在第一固定块123、第二固定块127上由顶丝固定，第一固定块123、第二固定块127上均开有U形槽，连接长螺钉将转动块121、摆臂块124连接，摆臂块124两侧壁的定位销125卡在第一固定块123、第二固定块127的U形槽里，短滚轮126通过螺纹与摆臂块124连接在一起，短滚轮126的滚子与焊接轨道的内壁通过调节连接长螺钉紧密贴合。
如图4所示，长滚轮轨道夹紧模块15包括转动块151、连接轴152、固定块153、摆臂块154、定位销155、长滚轮156和固定块157；组成结构与短滚轮轨道夹紧模块12类似，第一固定块153与第二固定块157对称放置，连接轴152穿过转动块151在第一固定块153、第二固定块157上由顶丝固定，第一固定块153、第二固定块157上开有U形槽，连接长螺钉将转动块151、摆臂块154连接，摆臂块154两侧壁的定位销155卡在第一固定块153、第二固定块157的U形槽里，长滚轮156通过螺纹与摆臂块154连接在一起，长滚轮156的滚子与焊接轨道的内壁通过调节连接长螺钉紧密贴合。长滚轮轨道夹紧模块15与短滚轮轨道夹紧模块12相对安装在行走基座11相对的两个侧壁上。
如图1所示，所述摆动机构2包括摆动框架21、摆动臂22、滑块、滑动电位器、传动系统；传动系统包括伺服驱动摆动电机、滚珠丝杠传动副和链轮链条传动副；
滑动电位器和传动系统固定在摆动框架21内部，摆动臂22的一端开有通孔，且该端伸出摆动框架21，摆动臂22的另一端通过滑块与滚珠丝杠传动副连接，伺服驱动摆动电机通过链轮链条传动副和滚珠丝杠传动副带动滑块运动，将滚珠丝杠的转动转化为滑块的直线运动，进而带动摆动臂22沿焊缝宽度方向往复摆动，滑动电位器用于控制摆动量。
焊枪沿焊缝宽度方向的循环往复摆动由直流伺服摆动电机驱动，并由直线式滑动电位计精确控制焊枪的摆动位置，其驱动流程如下：摆动电机输出轴端部安装有主动链轮，主动链轮通过链条带动从动链轮运转，从动链轮设置在滚珠丝杠传动副的轴端，进而带动滚珠丝杠的转动转为滑块的直线运动，滑块上安装有摆动壁，最终摆动电机带动摆动臂的直线运动，进而完成了焊枪的循环摆动运动；同时直线式滑动电位器的滑块与滚珠丝杠的滑块相连接，进而精确控制焊枪的摆动幅度；另外直线导轨运动副与滚珠丝杠传动副并列放置，滚珠丝杠的滑块与直线导轨的滑块固定在一起，加强了滚珠丝杠的刚度。焊接时焊枪摆动带来的优势有：由于电弧摆动增加了电弧的加热面积，能够显著增加熔宽的宽度，减少焊道数量，实现单道多层焊，降低焊缝宏观缺陷的发生几率；降低了焊接线能量，使得熔池温度降低，焊接热影响区变窄，焊接变形量减小，熔池在非平焊位置时不易流淌，适于全位置焊接。
如图5所示，焊枪角度调节臂6包括摆动延伸杆61、第一L形转接块62、卡紧块63、方型转接块64和第二L形转接块65；第一L形转接块62与第二L形转接块65的L形的夹角均为90度。
摆动延伸杆61的一端穿过摆动臂22一端的通孔，与摆动臂22固定连接，摆动延伸杆61的另一端通过圆形卡齿与第一L形转接块62连接，第一L形转接块62与第二L形转接块65之间、第二L形转接块65与方型转接块64均通过圆形卡齿连接，方型转接块64通过卡紧块63与上下调节机构3固定连接。卡紧块63在上下调节机构3上的相对位置可以进行调节；调节摆动延伸杆61伸出摆动臂22通孔的长度，可进行焊枪沿焊缝宽度方向上的位置调整，同时也加大了摆动机构2的摆动行程；通过调节相邻圆形卡齿的啮合位置可以进行焊接前焊枪与待焊接工件之间的夹角调节，调节范围大，焊枪可以360°范围内调节；另一方面圆形卡齿的存在还起到了固定连接作用，防止上下调节机构3和前端焊接机构4的扭转。
如图6所示，所述上下调节机构3包括框架31、移动块32、挂板33、滑块和传动系统；传动系统包括伺服驱动上下调节电机、滚珠丝杠传动副和链轮链条传动副；链轮链条传动副包括主动链轮、链条和从动链轮；滑块和传动系统固定安装在框架31内部，移动块32和挂板33位于框架31外部；
伺服驱动上下调节电机输出轴端部安装有主动链轮，主动链轮通过链条带动从动链轮转动，从动链轮设置在滚珠丝杠传动副的轴端，进而带动滚珠丝杠转动，滑块固定在滚珠丝杠传动副上，滚珠丝杠的转动转化为滑块沿滚珠丝杠轴向的直线运动，滑块上安装有移动块32，移动块32与挂板33连接在一起，前端焊接机构4固定在挂板33上，从而使得伺服驱动上下调节电机带动前端焊接机构4沿滚珠丝杠轴向直线运动。在摆动模块框架内平行于滚珠丝杠的两侧设置了软限位，滚珠丝杠滑块移动到两端时碰到限位器时，上下调节电机将会停止转动，保证内部传动系统没有硬损伤。挂板33上开有腰形定位孔，可以小范围内调节挂板33与移动块32的相对角度位置。
如图7所示，所述前端焊接机构4包括导丝架调节传动机构41、导丝架42、超声波马达镜头43、气体保护机构44、连接块45、绝缘块46和中心块47；导丝架42包括移动杆421和送丝杆422；
前端焊接机构4为对称结构，中心块47为导体，中心块47两侧均通过连接块45与导丝架调节传动机构41连接，中心块47与连接块45之间有绝缘块46；导丝架42中的移动杆421与导丝架调节传动机构41连接，导丝架调节传动机构41控制移动杆421上下移动或自转，送丝杆422与移动杆421固定连接，焊丝从送丝杆422中穿出；
气体保护机构44固定在中心块47下方，钨级从气体保护机构44中伸出，与中心块47电连通，超声波马达镜头43固定安装在连接块45上，超声波马达镜头43朝向焊接区域；中心块47内部有冷却水通道和气路输入孔，冷却水通道中通过循环水给中心块47散热，保护气体从气路输入孔进入气体保护机构44，用于焊接时的焊缝保护。
如图7所示，所述前端焊接机构4还包括冷却块48，冷却块48为金属导体，紧密贴合在超声波马达镜头43表面，用于给超声波马达镜头43散热，冷却块48内部有冷却水通道。
如图8所示，所述送丝机构5包括送丝盘51、矫直模块52、伺服驱动送丝电机53、送丝模块54；
焊丝盘绕在送丝盘51内，伺服驱动送丝电机53驱动送丝模块54，将力传递给焊丝，使焊丝从送丝盘51中抽出，经过矫直模块52进行矫直，再送入前端焊接机构4中。送丝模块内设有驱动送丝轮和从动送丝轮，两送丝轮间的压紧力可以根据所用焊丝直径及焊丝种类进行调节，送丝轮外表面上有V形沟槽，驱动送丝轮与伺服驱动送丝电机输出轴相连接。矫直模块内有三个滚轮，两个导向轮，一个矫直轮，三轮布置呈一个等腰三角形，矫直轮位于顶角位置，两个导向轮分别位于底角位置，矫直轮的位置可以进行调节，两送丝轮的外表面带有V形沟槽。送丝轮及导向轮前后均设有输入输出导向嘴，使焊丝能够准确地对准导向轮及送丝轮的沟槽，防止焊丝跑偏。
本发明焊接机头中实现了8轴伺服运动的调节，包括：行走机构1沿轨道运行、摆动机构2的往复摆动、上下调节机构3的上下移动调节、前端焊接机构4中的两个导丝架调节传动机构41，每个导丝架调节传动机构41中实现导丝架42的上下移动调节和旋转调节、送丝机构5的焊丝伸出长短调节。
基于上述TIG焊接机头，本发明还提供了一种焊接方法，步骤如下：
(1)将TIG焊接机头通过行走机构1安装在待焊接工件表面的行走轨道上；
(2)调节摆动机构2，使得前端焊接机构4的气体保护机构44中伸出的钨级对准待焊接接缝；
(3)通过调节焊枪角度调节臂6中的圆形卡齿调节钨级与待焊接工件之间的夹角；
(4)通过上下调节机构3调节钨级与待焊接工件之间的距离；
(5)通过送丝机构5调节焊丝从送丝杆422中伸出的长度；
(6)通过前端焊接机构4中的导丝架调节传动机构41进行移动杆421的上下和自转调节，使得从送丝杆422中伸出的焊丝末端与钨级末端相匹配；
(7)通过前端焊接机构4的连接块45调节超声波马达镜头43与钨极末端和焊丝末端的相对位置；
(8)通过前端焊接机构4的中心块47上的气路输入孔，为气体保护机构(44)提供保护气体；
(9)令中心块47和冷却块48中的冷却水通道通水工作；
(10)对待焊接工件进行焊接。
综上所述本发明具有经济实用，结构紧凑，小型便携，便于装卡、定位，模块化便于拆卸维修，自动化程度高，焊接时可以实现远程监视和控制，使用效果好，便于推广和应用。
Claims (9)
1.一种带有多轴伺服运动机构的TIG焊接机头，其特征在于包括：行走机构(1)、摆动机构(2)、上下调节机构(3)、前端焊接机构(4)、送丝机构(5)和焊枪角度调节臂(6)；
行走机构(1)与安装在待焊接工件表面的行走轨道相匹配，使得所述TIG焊接机头沿行走轨道移动，行走轨道与焊缝相对应，送丝机构(5)安装在行走机构(1)的侧方，用于所述TIG焊接机头进行焊接时焊丝的供给，摆动机构(2)固定在行走机构(1)的上方，摆动机构(2)通过焊枪角度调节臂(6)与上下调节机构(3)的一侧连接，上下调节机构(3)的另一侧连接前端焊接机构(4)；
摆动机构(2)带动上下调节机构(3)、焊枪角度调节臂(6)和前端焊接机构(4)沿焊缝宽度方向往复摆动，使得单道焊缝加宽；焊枪角度调节臂(6)用于调节前端焊接机构(4)中的焊枪与工件之间的夹角，上下调节机构(3)用于调节前端焊接机构(4)中的焊枪与工件之间的距离，前端焊接机构(4)实现焊丝与钨极的位置调节，对工件进行焊接。
2.根据权利要求1所述的一种带有多轴伺服运动机构的TIG焊接机头，其特征在于：所述行走机构(1)包括齿轮传动系统、行走基座(11)、短滚轮轨道夹紧模块(12)、行走滚轮(13)、伺服驱动行走电机(14)和长滚轮轨道夹紧模块(15)；
短滚轮轨道夹紧模块(12)和长滚轮轨道夹紧模块(15)固定在行走基座(11)的两侧，短滚轮轨道夹紧模块(12)和长滚轮轨道夹紧模块(15)的顶部分别装有短滚轮和长滚轮；伺服驱动行走电机(14)、齿轮传动系统和两个行走滚轮(13)均安装在行走基座(11)内部，齿轮传动系统安装在行走基座(11)内部靠近长滚轮轨道夹紧模块(15)的一侧，行走滚轮(13)表面有滚花，且行走滚轮(13)与行走轨道的外表面相接触，短滚轮和长滚轮均与行走轨道的内表面相接触，行走滚轮(13)、短滚轮和长滚轮共同实现行走机构(1)与行走轨道的匹配；伺服驱动行走电机(14)通过齿轮传动系统带动行走滚轮(13)转动，使得行走机构(1)沿行走轨道移动。
3.根据权利要求1所述的一种带有多轴伺服运动机构的TIG焊接机头，其特征在于：所述摆动机构(2)包括摆动框架(21)、摆动臂(22)、滑块、滑动电位器、传动系统；传动系统包括伺服驱动摆动电机、滚珠丝杠传动副和链轮链条传动副；
滑动电位器和传动系统固定在摆动框架(21)内部，摆动臂(22)的一端开有通孔，且该端伸出摆动框架(21)，摆动臂(22)的另一端通过滑块与滚珠丝杠传动副连接，伺服驱动摆动电机通过链轮链条传动副和滚珠丝杠传动副带动滑块运动，将滚珠丝杠的转动转化为滑块的直线运动，进而带动摆动臂(22)沿焊缝宽度方向往复摆动，滑动电位器用于控制摆动量。
4.根据权利要求3所述的一种带有多轴伺服运动机构的TIG焊接机头，其特征在于：焊枪角度调节臂(6)包括摆动延伸杆(61)、第一L形转接块(62)、卡紧块(63)、方型转接块(64)和第二L形转接块(65)；
摆动延伸杆(61)的一端穿过摆动臂(22)一端的通孔，与摆动臂(22)固定连接，摆动延伸杆(61)的另一端通过圆形卡齿与第一L形转接块(62)连接，第一L形转接块(62)与第二L形转接块(65)之间、第二L形转接块(65)与方型转接块(64)均通过圆形卡齿连接，方型转接块(64)通过卡紧块(63)与上下调节机构(3)固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种带有多轴伺服运动机构的TIG焊接机头，其特征在于：所述上下调节机构(3)包括框架(31)、移动块(32)、挂板(33)、滑块和传动系统；传动系统包括伺服驱动上下调节电机、滚珠丝杠传动副和链轮链条传动副；链轮链条传动副包括主动链轮、链条和从动链轮；滑块和传动系统固定安装在框架(31)内部，移动块(32)和挂板(33)位于框架(31)外部；
伺服驱动上下调节电机输出轴端部安装有主动链轮，主动链轮通过链条带动从动链轮转动，从动链轮设置在滚珠丝杠传动副的轴端，进而带动滚珠丝杠转动，滑块固定在滚珠丝杠传动副上，滚珠丝杠的转动转化为滑块沿滚珠丝杠轴向的直线运动，滑块上安装有移动块(32)，移动块(32)与挂板(33)连接在一起，前端焊接机构(4)固定在挂板(33)上，从而使得伺服驱动上下调节电机带动前端焊接机构(4)沿滚珠丝杠轴向直线运动。
6.根据权利要求1所述的一种带有多轴伺服运动机构的TIG焊接机头，其特征在于：所述前端焊接机构(4)包括导丝架调节传动机构(41)、导丝架(42)、超声波马达镜头(43)、气体保护机构(44)、连接块(45)、绝缘块(46)和中心块(47)；导丝架(42)包括移动杆(421)和送丝杆(422)；
前端焊接机构(4)为对称结构，中心块(47)为导体，中心块(47)两侧均通过连接块(45)与导丝架调节传动机构(41)连接，中心块(47)与连接块(45)之间有绝缘块(46)；导丝架(42)中的移动杆(421)与导丝架调节传动机构(41)连接，导丝架调节传动机构(41)控制移动杆(421)上下移动或自转，送丝杆(422)与移动杆(421)固定连接，焊丝从送丝杆(422)中穿出；
气体保护机构(44)固定在中心块(47)下方，钨级从气体保护机构(44)中伸出，与中心块(47)电连通，超声波马达镜头(43)固定安装在连接块(45)上，超声波马达镜头(43)朝向焊接区域；中心块(47)内部有冷却水通道和气路输入孔，冷却水通道中通过循环水给中心块(47)散热，保护气体从气路输入孔进入气体保护机构(44)，用于焊接时的焊缝保护。
7.根据权利要求6所述的一种带有多轴伺服运动机构的TIG焊接机头，其特征在于：所述前端焊接机构(4)还包括冷却块(48)，冷却块(48)为金属导体，紧密贴合在超声波马达镜头(43)表面，用于给超声波马达镜头(43)散热，冷却块(48)内部有冷却水通道。
8.根据权利要求1所述的一种带有多轴伺服运动机构的TIG焊接机头，其特征在于：所述送丝机构(5)包括送丝盘(51)、矫直模块(52)、伺服驱动送丝电机(53)、送丝模块(54)；
焊丝盘绕在送丝盘(51)内，伺服驱动送丝电机(53)驱动送丝模块(54)，将焊丝从送丝盘(51)中抽出，经过矫直模块(52)进行矫直，再送入前端焊接机构(4)中。
9.一种基于权利要求1所述的TIG焊接机头实现的焊接方法，其特征在于步骤如下：
(1)将TIG焊接机头通过行走机构(1)安装在待焊接工件表面的行走轨道上；
(2)调节摆动机构(2)，使得前端焊接机构(4)的气体保护机构(44)中伸出的钨级对准待焊接接缝；
(3)通过调节焊枪角度调节臂(6)中的圆形卡齿调节钨级与待焊接工件之间的夹角；
(4)通过上下调节机构(3)调节钨级与待焊接工件之间的距离；
(5)通过送丝机构(5)调节焊丝从送丝杆(422)中伸出的长度；
(6)通过前端焊接机构(4)中的导丝架调节传动机构(41)进行移动杆(421)的上下和自转调节，使得从送丝杆(422)中伸出的焊丝末端与钨级末端相匹配；
(7)通过前端焊接机构(4)的连接块(45)调节超声波马达镜头(43)与钨极末端和焊丝末端的相对位置；
(8)通过前端焊接机构(4)的中心块(47)上的气路输入孔，为气体保护机构(44)提供保护气体；
(9)令中心块(47)和冷却块(48)中的冷却水通道通水工作；
(10)对待焊接工件进行焊接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| TR01 | Transfer of patent right |