CN104722823A - 大型结构件直焊缝铣削装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型结构件直焊缝铣削装置，是由铣削工具系统、竖直升降系统、移动小车和配重块构成，通过调整滚子支架和主轴支架的相对位置而调整铣刀的铣削深度，通过竖直轴圆柱铰链伺服气缸、水平轴圆柱铰链伺服气缸和竖直升降系统的丝杠螺母副动作调整滚子支架的初始姿态，调整工作完成后，启动主轴电机，补偿伺服气缸动作使四个滚子同时接触于焊接件平面，移动小车移动方向与焊缝方向一致，铣刀转动并进行焊缝铣削工作。本发明可自动完成长直焊缝的铣削工作，具有一定的加工柔性，工作可靠，去除效率高，为后续的焊缝打磨工作提供了均匀一致的打磨余量和高质量的待加工表面，减少了打磨磨具的磨损并减少了焊缝打磨的工作量。

Description

大型结构件直焊缝铣削装置

技术领域

本发明涉及一种铣削装置，特别涉及一种大型结构件长直焊缝铣削装置。

背景技术

焊接技术在工业中应用非常广泛，众多大型结构件如：高速列车、飞机、轮船等通过分块构件拼接后焊接的方式制造而成，许多结构件上的直焊缝都是位于焊接件平面上且焊接件平面位于竖直方向或与竖直方向有一定角度倾斜，现有技术，诸如此类的直焊缝大多数是通过工人手持焊缝打磨机、角磨机、无齿锯等工具对焊缝进行后处理，打磨机直接打磨焊缝的效率非常低，工作时间长，无齿锯片等工具虽然可以快速去除大部分焊缝余高，减少打磨余量，效率有所提高，但是去除焊缝高度需要工人实时控制，对工人技术水平要求高，操作复杂，无法保证加工质量，工人劳动强度大，处理后的焊缝表面非常不平整，加大了后续打磨工作的难度并且加快了磨具的磨损，缺少一种专门处理焊缝的装置。

发明内容

本发明的目的是要解决上述焊缝处理工具工作效率低、工作时间长、操作复杂、工人劳动强度大，加快磨具磨损，焊缝处理后表面不平整，增加后续工作难度等问题，而提供一种大型结构件长直焊缝铣削装置。

本发明包括铣削工具系统、竖直升降系统、移动小车和配重块，铣削工具系统固定设置在竖直升降系统上，竖直升降系统固定设置在移动小车上，配重块放置在移动小车上所述的竖直升降系统与铣削工具系统所组成的整体重心与移动小车的重心在水平面上的投影相重合，配重块放置在底盘上且与铣削工具系统同侧。

所述的竖直升降系统是由电机、减速器、丝杠螺母副、导轨、工作台、距离传感器和机架构成，减速器具有一个输入轴和两个输出轴，减速器两个输出轴的转速与转向相同，电机的输出轴与减速器的输入轴相连接，减速器的输出轴与丝杠螺母副相连接，电机与减速器固定设置在机架上，两个丝杠螺母副对称布置于机架上，两个导轨对称固定设置在机架上，工作台支撑在导轨上，工作台的上半部对称设置一对距离传感器，两个距离传感器的轴线与工作台表面垂直，两个距离传感器前方无零件遮挡 。

所述的铣削工具系统是由滚子支架、主轴支架、主轴座、主轴电机、竖直轴圆柱铰链伺服气缸、水平轴圆柱铰链支座、圆柱直线导轨座、圆柱直线导轨、连接板、补偿伺服气缸、水平轴圆柱铰链、竖直轴圆柱铰链支架、竖直轴圆柱铰链、铣刀、主轴、滚子支架导向销、铣削深度调整机构和水平轴圆柱铰链伺服气缸，滚子支架的四周设有个支腿，在每个支腿的底部固定设置相同的滚子，四个滚子的轴线位于同一平面且该平面与铣刀轴线相垂直，在上部的两个支腿的外侧分别装有接近开关，上部支腿上滚子位于两个接近开关之间，滚子支架的四周装有四个滚子支架直线轴承，滚子支架直线轴承与滚子支架导向销相连接，滚子支架导向销安装于主轴支架的四周，铣刀固定安装于主轴的下端，铣刀直径大于焊缝宽度，主轴固定设置于主轴座内，主轴电机固定设置在主轴座上端，主轴电机的电机轴与主轴上端相连接，主轴座固定设置在主轴支架上，铣削深度调整机构是由电机和丝杠螺母副组成的，铣削深度调整机构丝杠采用一端固定方式，铣削深度调整机构固定设置在主轴支架上，铣削深度调整机构的螺母与滚子支架相连接，主轴支架通过上下两个竖直轴圆柱铰链与竖直轴圆柱铰链支架相连接，竖直轴圆柱铰链伺服气缸缸体铰接于竖直轴圆柱铰链支架，竖直轴圆柱铰链伺服气缸的气缸杆铰接于主轴支架，竖直轴圆柱铰链伺服气缸伸缩而使主轴支架绕竖直轴转动，竖直轴圆柱铰链支座与水平轴圆柱铰链支座通过水平轴圆柱铰链相连接，水平轴圆柱铰链伺服气缸缸体铰接于水平轴圆柱铰链支座，水平轴圆柱铰链伺服气缸的气缸杆铰接于竖直轴圆柱铰链支座，水平轴圆柱铰链伺服气缸伸缩而使竖直轴圆柱铰链支座绕水平轴转动，水平轴圆柱铰链支座四周固定设置直线导轨座，连接板四周固定设置四个圆柱直线导轨，水平轴圆柱铰链支座与连接板通过由圆柱直线导轨座和圆柱直线导轨组成的移动副相连接，补偿伺服气缸的缸体固定设置在连接板中心位置，补偿伺服气缸的缸杆铰接于水平轴圆柱铰链支座中心，连接板固定设置在竖直升降系统的工作台上。

所述的移动小车是由底盘、万向球轮和驱动轮总成构成，驱动轮总成包括驱动轮、驱动轴、驱动轮支座、总成减速器和驱动电机，驱动轴固定设置在驱动轮支座内，驱动轴的一端固定设置驱动轮而驱动动轴的另一端与总成减速器输出轴相连接，总成减速器固定设置在驱动轮支架上，驱动电机固定设置在总成减速器上，驱动电机轴与总成减速器输入轴相连接，驱动轮支架固定设置在底盘上。

所述的竖直升降系统与铣削工具系统所组成的整体重心与移动小车的重心在水平面上的投影相重合，配重块放置在底盘上且与铣削工具系统同侧。

本发明的工作原理和过程：

本发明放置在焊接件平面的一侧，调整移动小车使得工作台与焊缝方向平行并调整工作台与焊接件平面的距离，竖直轴圆柱铰链伺服气缸与水平轴圆柱铰链伺服气缸动作使得移动支架的四个滚子轴线所在平面与焊接件平面平行，根据焊缝位置通过竖直升降系统调整铣削工具系统的竖直位置使得铣刀轴线位于焊缝的对称平面内，通过铣削深度调整机构调整滚子支架与主轴支架的相对位置而调整了铣刀的铣削深度，启动主轴电机，补偿伺服气缸动作而推动水平铰链支座向焊接件平面移动而使得四个滚子同时接触在焊接件平面上，此时铣刀已经切入焊缝，焊接件平面遮挡住了接近开关，然后本发明将沿着焊缝进行铣削工作。

在焊缝铣削工作中，补偿伺服气缸一直通气工作，使四个滚子可靠的接触在焊接件平面上并移动，当移动小车开始移动后竖直轴圆柱铰链伺服气缸停止通气且其缸杆可以自由伸缩，水平轴圆柱铰链伺服气缸在焊缝铣削工作中一直通气。

在焊缝铣削工作中，移动小车沿着焊缝方向行走，小车移动方向调整是通过调整两个驱动轮的转速来完成的，当两驱动轮的转速相同，移动小车沿直线行走，当两驱动轮有转速差时移动小车将进行转弯，根据两个距离传感器测出的焊接件平面与距离传感器之间的距离来控制移动小车的行走，工作台与焊缝之间距离的变化范围小于补偿气缸缸杆的行程。

当位于前方的接近开关离开焊接件平面而不被遮挡时，移动小车停止移动，补偿气缸杠杆全部缩回，主轴电机停止转动，完成焊缝铣削工作。

本发明的有效益果：

1.本发明可自动完成大型结构件水平直焊缝余高的铣削工作，工作可靠，去除效率高，为后续的焊缝打磨工作提供了均匀一致的打磨余量和高质量的待加工表面，减少了打磨磨具的磨损和大大减少了焊缝打磨的工作量。

2.本发明的焊缝余高去除加工具有一定的柔性，可加工竖直平面内的水平直焊缝，也可以加工具有一定倾斜角度平面内的水平直焊缝，对位于工作台升降范围内的直焊缝具有加工能力。

附图说明

图1是本发明的立体示意图。

图2是本发明竖直升降系统的立体示意图。

图3是本发明铣削工具系统的立体示意图。

图4是本发明铣削工具系统的俯视图。

图5是本发明铣削工具系统的主视图。

图6是本发明移动小车的立体示意图。

图7是本发明移动小车的左视图。

图8是本发明移动小车的主视图。

图9是本发明工作中的立体示意图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明包括铣削工具系统1、竖直升降系统4、移动小车5和配重块6，铣削工具系统1固定设置在竖直升降系统4上，竖直升降系统4固定设置在移动小车5上，配重块6放置在移动小车5上，所述的竖直升降系统4与铣削工具系统1所组成的整体重心与移动小车5的重心在水平面上的投影相重合，配重块6放置在底盘51上且与铣削工具系统1同侧。

请参阅图2所示，所述的竖直升降系统4是由电机41、减速器42、丝杠螺母副43、导轨44、工作台45、距离传感器46和机架47构成，减速器42具有一个输入轴和两个输出轴，减速器42两个输出轴的转速与转向相同，电机41的输出轴与减速器42的输入轴相连接，减速器的输出轴与丝杠螺母副43相连接，电机41与减速器42固定设置在机架47上，两个丝杠螺母副43对称布置于机架上，两个导轨44对称固定设置在机架47上，工作台45支撑在导轨44上，工作台45的上半部对称设置一对距离传感器46，两个距离传感器46的轴线与工作台45表面垂直，两个距离传感器46前方无零件遮挡 。

请参阅图3、图4和图5所示，所述的铣削工具系统1是由滚子支架11、主轴支架12、主轴座13、主轴电机14、竖直轴圆柱铰链伺服气缸15、水平轴圆柱铰链支座16、圆柱直线导轨座17、圆柱直线导轨18、连接板19、补偿伺服气缸20、水平轴圆柱铰链21、竖直轴圆柱铰链支架22、竖直轴圆柱铰链23、铣刀24、主轴25、滚子支架导向销26、铣削深度调整机构27和水平轴圆柱铰链伺服气缸28，滚子支架11的四周设有4个支腿114，在每个支腿114的底部固定设置相同的滚子112，四个滚子112的轴线位于同一平面且该平面与铣刀24轴线相垂直，在上部的两个支腿114的外侧分别装有接近开关111，上部支腿114上滚子112位于两个接近开关111之间，滚子支架11的四周装有四个滚子支架直线轴承113，滚子支架直线轴承113与滚子支架导向销26相连接，滚子支架导向销26安装于主轴支架12的四周，铣刀24固定安装于主轴25的下端，铣刀24直径大于焊缝62宽度，主轴25固定设置于主轴座13内，主轴电机14固定设置在主轴座13上端，主轴电机14的电机轴与主轴25上端相连接，主轴座13固定设置在主轴支架12上，铣削深度调整机构27是由电机和丝杠螺母副组成的，铣削深度调整机构27丝杠采用一端固定方式，铣削深度调整机构27固定设置在主轴支架12上，铣削深度调整机构27的螺母与滚子支架11相连接，主轴支架12通过上下两个竖直轴圆柱铰链23与竖直轴圆柱铰链支架22相连接，竖直轴圆柱铰链伺服气缸15缸体铰接于竖直轴圆柱铰链支架22，竖直轴圆柱铰链伺服气缸15的气缸杆铰接于主轴支架12，竖直轴圆柱铰链伺服气缸15伸缩而使主轴支架12绕竖直轴转动，竖直轴圆柱铰链支座22与水平轴圆柱铰链支座16通过水平轴圆柱铰链21相连接，水平轴圆柱铰链伺服气缸28缸体铰接于水平轴圆柱铰链支座16，水平轴圆柱铰链伺服气缸28的气缸杆铰接于竖直轴圆柱铰链支座22，水平轴圆柱铰链伺服气缸28伸缩而使竖直轴圆柱铰链支座22绕水平轴转动，水平轴圆柱铰链支座16四周固定设置直线导轨座17，连接板19四周固定设置四个圆柱直线导轨18，水平轴圆柱铰链支座16与连接板19通过由圆柱直线导轨座17和圆柱直线导轨18组成的移动副相连接，补偿伺服气缸20的缸体固定设置在连接板19中心位置，补偿伺服气缸20的缸杆铰接于水平轴圆柱铰链支座16中心，连接板19固定设置在竖直升降系统4的工作台45上。

请参阅图6、图7和图8所示，所述的移动小车5是由底盘51、万向球轮52和驱动轮总成53构成，驱动轮总成53包括驱动轮531、驱动轴532、驱动轮支座533、总成减速器534和驱动电机535，驱动轴532固定设置在驱动轮支座533内，驱动轴532的一端固定设置驱动轮531而驱动动轴532的另一端与总成减速器534输出轴相连接，总成减速器534固定设置在驱动轮支架533上，驱动电机535固定设置在总成减速器上534，驱动电机535轴与总成减速器534输入轴相连接，驱动轮支架533固定设置在底盘51上。

本实施例的工作原理和过程：

请参阅图9所示，本实施例放置在焊接件平面61的一侧，调整移动小车5使得工作台45与焊缝62方向平行并调整工作台45与焊接件平面61的距离，竖直轴圆柱铰链伺服气缸15与水平轴圆柱铰链伺服气缸28动作使得移动支架的四个滚子112轴线所在平面与焊接件平面62平行，根据焊缝62位置通过竖直升降系统4调整铣削工具系统1的竖直位置使得铣刀24轴线位于焊缝62的对称平面内，通过铣削深度调整机构27调整滚子支架11与主轴支架12的相对位置而调整了铣刀24的铣削深度，启动主轴电机14，补偿伺服气缸20动作而推动水平铰链支座16向焊接件平面62移动而使得四个滚子112同时接触在焊接件平面62上，此时铣刀24已经切入焊缝62，焊接件平面遮挡住了接近开关，然后本发明将沿着焊缝62进行铣削工作。

在焊缝铣削工作中，补偿伺服气缸20一直通气工作，使四个滚子112可靠的接触在焊接件平面62上并移动，当移动小车5开始移动后竖直轴圆柱铰链伺服气缸15停止通气且其缸杆可以自由伸缩，水平轴圆柱铰链伺服气缸28在焊缝铣削工作中一直通气。

在焊缝铣削工作中，移动小车5沿着焊缝62方向行走，小车5移动方向调整是通过调整两个驱动轮531的转速来完成的，当两驱动轮531的转速相同，移动小车5沿直线行走，当两驱动轮531有转速差时移动小车将进行转弯，根据两个距离传感器46测出的焊接件平面61与距离传感器46之间的距离来控制移动小车5的行走，工作台45与焊缝62之间距离的变化范围小于补偿气缸20缸杆的行程。

当位于前方的接近开关111离开焊接件平面62而不被遮挡时，移动小车5停止移动，补偿气缸杠杆20全部缩回，主轴电机14停止转动，完成焊缝铣削工作。

Claims (6)

1.一种大型结构件直焊缝铣削装置，其特征在于：包括有具系统（1）、竖直升降系统（4）、移动小车（5）和配重块（6），铣削工具系统（1）固定设置在竖直升降系统（4）上，竖直升降系统（4）固定设置在移动小车（5）上，配重块（6）放置在移动小车（5）上。

2.根据权利要求1所述的一种大型结构件直焊缝铣削装置，其特征在于：所述的竖直升降系统（4）是由电机（41）、减速器（42）、丝杠螺母副（43）、导轨（44）、工作台（45）、距离传感器（46）和机架（47）构成，减速器（42）具有一个输入轴和两个输出轴，减速器（42）两个输出轴的转速与转向相同，电机（41）的输出轴与减速器（42）的输入轴相连接，减速器（42）的输出轴与丝杠螺母副（43）相连接，电机（41）与减速器（42）固定设置在机架（47）上，两个丝杠螺母副（43）对称布置于机架（47）上，两个导轨（44）对称固定设置在机架（47）上，工作台（45）支撑在导轨（44）上，工作台（45）的上半部对称设置一对距离传感器（46），两个距离传感器（46）的轴线与工作台（45）表面垂直，两个距离传感器（46）前方无零件遮挡 。

3.根据权利要求1所述的一种大型结构件长直焊缝铣削装置，其特征在于：所述的铣削工具系统（1）是由滚子支架（11）、主轴支架（12）、主轴座（13）、主轴电机（14）、竖直轴圆柱铰链伺服气缸（15）、水平轴圆柱铰链支座（16）、圆柱直线导轨座（17）、圆柱直线导轨（18）、连接板（19）、补偿伺服气缸（20）、水平轴圆柱铰链（21）、竖直轴圆柱铰链支架（22）、竖直轴圆柱铰链（23）、铣刀（24）、主轴（25）、滚子支架导向销（26）、铣削深度调整机构（27）和水平轴圆柱铰链气缸（28），滚子支架（11）的四周设有4个支腿（114），在每个支腿（114）的底部固定设置相同的滚子（112），四个滚子（112）的轴线位于同一平面且该平面与铣刀（24）轴线相垂直，在上部的两个支腿（114）的外侧分别装有接近开关（111），上部支腿（114）上滚子（112）位于两个接近开关（111）之间，滚子支架（11）的四周装有四个滚子支架直线轴承（113），滚子支架直线轴承（113）与滚子支架导向销（26）相连接，滚子支架导向销（26）安装于主轴支架（12）的四周，铣刀（24）固定安装于主轴（25）的下端，铣刀（24）直径大于焊缝（62）的宽度，主轴（25）固定设置于主轴座（13）内，主轴电机（14）固定设置在主轴座（13）上端，主轴电机（14）的电机轴与主轴（25）上端相连接，主轴座（13）固定设置在主轴支架（12）上，铣削深度调整机构（27）是由电机和丝杠螺母副组成的，铣削深度调整机构（27）丝杠采用一端固定方式，铣削深度调整机构（27）固定设置在主轴支架（12）上，铣削深度调整机构（27）的螺母与滚子支架（11）相连接，主轴支架（12）通过上下两个竖直轴圆柱铰链（23）与竖直轴圆柱铰链支架（22）相连接，竖直轴圆柱铰链伺服气缸（15）缸体铰接于竖直轴圆柱铰链支架（22），竖直轴圆柱铰链伺服气缸（15）的缸杆铰接于主轴支架（12），竖直轴圆柱铰链支座（22）与水平轴圆柱铰链支座（16）通过水平轴圆柱铰链（21）相连接，水平轴圆柱铰链伺服气缸（28）缸体铰接于水平轴圆柱铰链支座（16），水平轴圆柱铰链伺服气缸（28）的缸杆铰接于竖直轴圆柱铰链支座（22），水平轴圆柱铰链支座（16）四周固定设置四个圆柱直线导轨座（17），连接板（19）四周固定设置四个圆柱直线导轨（18），水平轴圆柱铰链支座（16）与连接板（19）通过由圆柱直线导轨座（17）和圆柱直线导轨（18）组成的移动副相连接，补偿伺服气缸（20）的缸体固定设置在连接板（19）中心位置，补偿伺服气缸（20）的缸杆铰接于水平轴圆柱铰链支座（16）中心位置，连接板（19）固定设置在竖直升降系统（4）的工作台（45）上。

4.根据权利要求3所述的一种大型结构件长直焊缝铣削装置，其特征在于：竖直轴圆柱铰链伺服气缸（15）提供了主轴支架（12）绕竖直轴转动，水平轴圆柱铰链伺服气缸（28）提供竖直轴圆柱铰链支座（22）绕水平轴转动，补偿伺服气缸（20）提供水平轴圆柱铰链支座（16）垂直于工作台（45）方向的直线运动，竖直轴圆柱铰链伺服气缸（15）、水平轴圆柱铰链伺服气缸（28）和补偿伺服气缸（20）保证了在铣削工作中四个滚子（112）同时可靠地接触与焊接件平面（61）上。

5.根据权利要求1所述的一种大型结构件长直焊缝铣削装置，其特征在于：所述的移动小车（5）是由底盘（51）、万向球轮（52）和驱动轮总成（53）构成，驱动轮总成（53）包括驱动轮（531）、驱动轴（532）、驱动轮支座（533）、总成减速器（534）和驱动电机（535），驱动轴（532）固定设置在驱动轮支座（533）内，驱动轴（532）的一端固定设置驱动轮（531）而驱动轴（532）的另一端与总成减速器（534）输出轴相连接，总成减速器（534）固定设置在驱动轮支架（533）上，驱动电机（535）固定设置在总成减速器上（534），驱动电机（535）轴与总成减速器（534）输入轴相连接，驱动轮支架（533）固定设置在底盘（51）上。

6.根据权利要求1所述的一种大型结构件长直焊缝铣削装置，其特征在于：所述的竖直升降系统（4）与铣削工具系统（1）所组成的整体重心与移动小车（5）的重心在水平面上的投影相重合，配重块放置在移动小车（5）的底盘（51）上且与铣削工具系统（1）同侧。