CN104785978A - 一种u肋焊接装置及其调整机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种U肋焊接装置的调整机构，用于调整焊接装置的焊枪与U肋的角接缝的相对位置，包括焊枪、焊枪控制器、图像采集器及设置上述各部件的移动平台，图像采集器采集焊接过程中和/或焊后焊缝的图像，焊枪控制器用于根据图像调整焊枪的位置。该调整机构能够保证在U肋内部焊接时，焊枪与角接缝的对正，保证内部焊缝的焊接质量，使U肋和盖板焊接成稳固性更高的U肋单元，从而提高焊接后的U肋单元的抗疲劳度。本发明还公开了一种U肋焊接装置。

Description

一种U肋焊接装置及其调整机构
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体地，涉及一种U肋焊接装置及其调整机构。
背景技术
钢箱梁是桥梁承重结构中的重要组成部分，主要用于提供支撑，避免桥梁变形。钢箱梁一般包括顶板、底板等结构，所述顶板和底板一般由U肋和底板焊接而成。
目前，钢箱梁的U肋与底板间的角焊缝均采用外部单面焊接。从外部焊接时，为了达到设计要求的熔透深度，通常在U肋外侧开坡口或者采用大电流进行焊接。采用大电流焊接时，焊接过程中的电流、电压和焊接速度的稳定程度直接影响焊接质量，难以保证焊接质量；在U肋外侧开坡口时，加工和组装时的坡口大小、钝边、间隙难以一致，也会直接影响焊接质量。上述焊接方式往往会造成U肋内部存在未焊透、未熔合、焊瘤、熔透深度不符合要求等各种缺陷，使得U肋内部容易出现开口性缺陷，严重影响焊缝的强度。
为了提高U肋的焊缝质量，一种改进的方式是在U肋焊缝的内部和外部进行双面焊接，由于U肋内部的结构空间较小，该焊接方式很难保证焊枪与角接缝的对正。
因此，设计一种U肋焊接装置的调整机构，能够在焊接过程中保证焊枪与U肋内部角接缝对正，保证焊接质量，是本领域技术人员目前急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种U肋焊接装置的调整机构，该调整机构能够在焊接过程中保证焊枪与U肋内部角接缝对正，保证焊接质量。 本发明的另一个目的是提供一种U肋焊接装置。
为实现上述技术目的，本发明提供一种U肋焊接装置的调整机构，用于调整焊接装置的焊枪与U肋的角接缝的相对位置，包括焊枪、焊枪控制器、图像采集器及设置上述各部件的移动平台，所述图像采集器采集焊接过程中和/或焊后焊缝的图像，所述焊枪控制器用于根据所述图像调整所述焊枪的位置。
可选地，所述焊枪控制器包括夹持机构和角度调节机构，所述夹持机构夹持所述焊枪的头部，所述角度调节机构能够调整所述夹持机构的角度改变所述头部的位置。
可选地，所述夹持机构包括固定块、紧固块和连接件；所述固定块与所述紧固块的结合面具有夹持凹槽，所述连接件连接二者时能够改变所述夹持凹槽的大小。
可选地，在所述夹持凹槽的一侧，所述固定块与所述紧固块的端部铰接；在所述夹持凹槽的另一侧，所述固定块与所述紧固块均具有安装孔，所述连接件与所述安装孔配合能够改变所述夹持凹槽的大小。
可选地，所述夹持凹槽的两侧，所述固定块与所述紧固块均分别具有安装孔，两个所述连接件分别与两侧的安装孔配合。
可选地，包括两个所述图像采集器，一个所述图像采集器采集焊接过程中的图像，另一个所述图像采集器采集焊后焊缝的图像。
可选地，包括一个所述图像采集器和角度转换结构，所述角度转换结构能够切换所述图像采集器的角度，使得所述图像采集器能够分别采集焊接过程中的图像和焊后焊缝的图像。
可选地，所述调整机构还包括角接缝跟踪机构，在所述焊枪焊接时的移动方向上，所述角接缝跟踪机构位于所述焊枪的前侧；所述角接缝跟踪机构具有跟踪头，所述移动平台移动时，所述跟踪头始终沿角接缝移动，所述角接缝跟踪机构根据所述跟踪头的轨迹调整所述焊枪的位置。
可选地，所述角接缝跟踪机构还包括摆动轴和弹性件；所述跟踪头位于所述摆动轴端部，所述弹性件一端连接所述摆动轴，另一端连接所述移动平台，使得所述摆动轴端部的所述跟踪头始终抵压所述角 接缝。
本发明还提供了一种U肋焊接装置，所述U肋焊接装置从U肋内部焊接角接缝，包括上述任一项所述的调整机构。
本发明提供的U肋焊接装置的调整机构，用于调整焊接装置的焊枪与U肋的角接缝的相对位置，包括焊枪、焊枪控制器、图像采集器及设置上述各部件的移动平台，图像采集器采集焊接过程中和/或焊后焊缝的图像，焊枪控制器用于根据图像调整焊枪的位置。
U肋焊接装置工作时，焊枪进入U肋内部焊接U肋内部的角接缝，在焊接过程中，图像采集器设置在焊枪头部的附近，采集焊接过程中的图像和/或焊后焊缝的图像，根据上述图像能够分析出焊枪的位置是否合适，如果不合适，可以通过焊枪控制器对焊枪的位置进行调整，保证焊枪与角接缝对正，从而保证焊接机构的焊接质量。
该调整机构能够在U肋内部焊接时，调整焊枪与角接缝的相对位置，保证内部焊缝的焊接质量，使U肋和盖板焊接成稳固性更高的U肋单元，从而提高焊接后的U肋单元的抗疲劳度。
本发明还提供了一种U肋焊接装置，包括上述调整机构，由于调整机构具有上述技术效果，故该U肋焊接装置也具有相应的技术效果。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。
图1为本发明所提供的U肋焊接装置的调整机构一种具体实施方式的结构示意图；
图2为图1所示的调整机构的局部放大示意图；
图3为本发明所提供的U肋焊接装置的调整机构另一种具体实施方式的结构示意图。
其中，图1至图3中的附图标记和部件名称之间的对应关系如下：
焊枪1；焊枪控制器2；夹持机构21；固定块22；紧固块23；角度调节机构24；图像采集器3；移动平台4；角接缝跟踪机构5；跟踪 头51；摆动轴52；弹性件53。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
请参考图1和图2，图1为本发明所提供的U肋焊接装置的调整机构一种具体实施方式的结构示意图，图2为图1所示的调整机构的局部放大示意图。
本发明提供了一种U肋焊接装置的调整机构，用于调整焊接装置的焊枪与U肋的角接缝的相对位置，包括焊枪1、焊枪控制器2、图像采集器3及设置上述各部件的移动平台4，图像采集器3采集焊接过程中和/或焊后焊缝的图像，焊枪控制器2用于根据图像调整焊枪1的位置。
U肋与底板焊接成U肋单元的过程中，为了提高焊接质量，一种改进的方案是在U肋的内外双面焊接角接缝，该调整机构用于进入U肋内部的焊接装置。
U肋焊接装置工作时，焊枪1进入U肋内部焊接U肋内部的角接缝，在焊接过程中，图像采集器3设置在焊枪1头部的附近，采集焊接过程中的图像和/或焊后焊缝的图像，根据上述图像分析出焊枪1的位置是否合适，如果不合适，可以通过焊枪控制器2对焊枪1的位置进行调整，保证焊枪1与角接缝的相对位置，从而保证该焊接装置焊接的U肋内部焊缝的焊接质量。
该调整机构能够在焊接装置在U肋内部焊接时，调整焊枪1与角接缝的相对位置，保证内部焊缝的焊接质量，使U肋和盖板焊接成稳固性更高的U肋单元，从而提高焊接后的U肋单元的抗疲劳度。
具体的，焊枪控制器2包括夹持机构21和角度调节机构24，夹持机构21夹持焊枪1的头部，角度调节机构24能够调整夹持机构21的角度改变焊枪1头部的位置。 
焊枪1通过夹持机构21固定，如图2所示，使焊枪1的头部朝向 移动平台4的外侧，移动平台4在U肋内部移动时，焊枪1的头部正对U肋与底板的角接缝处。角度调节机构24能够调整夹持机构21的角度，进而调节焊枪1的姿态，可以调节焊枪1的角度，使焊枪1以最佳的角度和位置对角接缝进行焊接，以获得更好的焊接效果。角度调节机构24可以设有摇杆，转动摇杆，可以调整夹持机构21的角度。
角度调节机构24通过转轴安装，可以通过转轴的转动来调整夹持机构21的角度，具体的，角度调节机构24可以直接安装在转轴的端部，也可以通过连接部件与转轴的端部连接，转轴转动时，可以控制角度调节机构24动作，使焊枪1的头部做相应的摆动。
该焊枪控制器2还可以设调整旋钮，调整旋钮能够控制转轴转动。调整旋钮可以单独设置，操作调整旋钮能够控制转轴转动，进而控制焊枪1的头部摆动；调整旋钮可以与图像采集器3的显示器设置在一起，操作人员可以边观察焊接情况，边操作调整旋钮，方便工人的操作。
进一步具体的实施方式中，夹持机构21包括固定块22、紧固块23和连接件；固定件22与紧固块23的结合面具有夹持凹槽，连接件连接二者时能够改变夹持凹槽的大小。
请参考图2，图2中未示出连接件，图2中只是夹持机构21的一种实施方式，其中固定块22固定在角度调节机构24上，紧固块23与固定块22配合，夹持住焊枪1，再通过连接件紧固，将焊枪1夹紧。具体的，夹持机构可以有多种形式。
一种具体的实施方式中，在夹持凹槽的一侧，固定块22与紧固块23的端部铰接；在夹持凹槽的另一侧，固定块22与紧固块23均具有安装孔，连接件与安装孔配合能够改变夹持凹槽的大小。
夹持焊枪1时，拆下连接件，先转动紧固块23，打开夹持凹槽，将焊枪1放入夹持凹槽；再转动紧固块23，夹持住焊枪1；连接件与二者的安装孔配合，将焊枪1夹紧。
另一种具体的实施方式中，夹持凹槽的两侧，固定块22与紧固块23均分别具有安装孔，两个连接件分别与两侧的安装孔配合。
请参考图2，夹持焊枪1时，拆下连接件后，先取下紧固块23， 将焊枪1放入固定块22的凹槽；再使紧固块23与固定块22配合，将连接件分别与紧固凹槽两侧的安装孔配合，将焊枪1夹紧。
上述各实施方式中，包括两个图像采集器3，一个图像采集器3采集焊接过程中的图像，另一个图像采集器3采集焊后焊缝的图像。
根据一个图像采集器3采集的焊接过程中的图像和/或视频，工作人员可以通过焊枪控制器2实时对焊枪1的位置和状态进行调整，避免出现焊接不良，获得更好的焊接效果；根据另一个图像采集器3采集的图像和/或视频，工作人员可以对焊缝的焊接效果进行评估，根据焊缝情况决定是否调整焊枪1的位置。
上述各实施方式中，包括一个图像采集器3和角度转换结构，角度转换结构能够切换图像采集器的角度，使得图像采集器3能够分别采集焊接过程中的图像和焊后焊缝的图像。
角度转换结构用于切换图像采集器3的角度，使图像采集器3在第一状态下，采集焊枪1对U肋的角接缝处进行焊接时的图像和/或视频，以及在第二状态下，采集U肋的已焊接的焊缝的图像和/或视频。图像采集器3可以交替显示上述两个图像，根据焊接过程和焊后焊缝，通过焊枪控制器4调整焊枪1的位置。
根据图像采集器3采集的图像，工作人员可以确定焊枪1当前的焊接姿态，在需要对焊枪1的焊接姿态进行调整时，通过焊枪控制器2进行调整。
请参考图3，图3为本发明所提供的U肋焊接装置的调整机构另一种具体实施方式的结构示意图。其中，图3中未视出图像采集器3。
上述各实施方式中，调整机构还包括角接缝跟踪机构5，在焊枪1焊接时的移动方向上，角接缝跟踪机构5位于焊枪1的前侧；角接缝跟踪机构5具有跟踪头51，移动平台4移动时，跟踪头51始终沿角接缝移动，角接缝跟踪机构5根据跟踪头51的轨迹调整焊枪1的位置。
焊接过程中，角接缝跟踪机构5的跟踪头51先沿着角接缝移动，焊枪1再对角接缝进行焊接。跟踪头33在前面跟踪角接缝的位置，然后根据角接缝的位置调整焊枪1的位置，保证焊枪1与角接缝始终对正，保证焊接机构的焊接质量。
具体的，角接缝跟踪机构5和焊枪控制器2可以配合使用，在开始焊接前，先通过焊枪控制器2手动调节焊枪1的位置和角度，使得焊丝对正焊接位置；焊接开始后，由角接缝跟踪机构5自动跟踪自动调节焊枪1的角度。另外，在焊接过程中，如果角接缝跟踪机构5出现偏差，可以通过焊枪控制器人为的调节焊枪1，保证焊接质量。
进一步优选的实施方式中，角接缝跟踪机构5还包括摆动轴52和弹性件53；跟踪头51位于摆动轴52端部，弹性件53一端连接摆动轴52，另一端连接移动平台4，使得摆动轴52端部的跟踪头51始终抵压角接缝。
弹性件53连接移动平台4和摆动轴52，使摆动轴52具有向外摆动的趋势，使得跟踪头51始终抵靠U肋的边沿，U肋的边沿与底板形成角接缝，抵压角接缝。U肋边沿的形状或位置变化时，角接缝的位置将发生变化，弹性件53能够使得摆动轴52根据角接缝的位置变化做相应的摆动调整，使得跟踪头51始终与U肋的边沿保持接触，保证跟踪头51能够始终沿着角接缝移动。
角接缝跟踪机构5可以通过设置连接件，使得焊枪1的头部与摆动轴52同步动作。跟踪头51沿着角接缝移动时，跟踪头51将根据角接缝的位置使摆动轴52做相应的摆动，同时带动焊枪1的头部做相应的摆动，保证焊枪1的头部与角接缝的对正。
除了上述U肋焊接装置的调整机构，本发明还提供了一种U肋焊接装置，所述U肋焊接装置从U肋内部焊接角接缝，包括上述各实施方式所述的调整机构。
由于调整机构具有上述技术效果，故该U肋焊接装置也具有相应的技术效果，该U肋焊接装置的其他结构请参考现有技术，本文不再赘述。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种U肋焊接装置的调整机构，用于调整焊接装置的焊枪与U肋的角接缝的相对位置，其特征在于，包括焊枪(1)、焊枪控制器(2)、图像采集器(3)及设置上述各部件的移动平台(4)，所述图像采集器(3)采集焊接过程中和/或焊后焊缝的图像，所述焊枪控制器(2)用于根据所述图像调整所述焊枪(1)的位置。
2.如权利要求1所述的U肋焊接装置的调整机构，其特征在于，所述焊枪控制器(2)包括夹持机构(21)和角度调节机构(24)，所述夹持机构(21)夹持所述焊枪(1)的头部，所述角度调节机构(24)能够调整所述夹持机构(21)的角度改变所述头部的位置。
3.如权利要求2所述的U肋焊接装置的调整机构，其特征在于，所述夹持机构(21)包括固定块(22)、紧固块(23)和连接件；所述固定块(22)与所述紧固块(23)的结合面具有夹持凹槽，所述连接件连接二者时能够改变所述夹持凹槽的大小。
4.如权利要求3所述的U肋焊接装置的调整机构，其特征在于，在所述夹持凹槽的一侧，所述固定块(22)与所述紧固块(23)的端部铰接；在所述夹持凹槽的另一侧，所述固定块(22)与所述紧固块(23)均具有安装孔，所述连接件与所述安装孔配合能够改变所述夹持凹槽的大小。
5.如权利要求3所述的U肋焊接装置的调整机构，其特征在于，所述夹持凹槽的两侧，所述固定块(22)与所述紧固块(23)均分别具有安装孔，两个所述连接件分别与两侧的安装孔配合。
6.如权利要求1至5任一项所述的U肋焊接装置的调整机构，其特征在于，包括两个所述图像采集器(3)，一个所述图像采集器(3)采集焊接过程中的图像，另一个所述图像采集器(3)采集焊后焊缝的图像。
7.如权利要求1至5任一项所述的U肋焊接装置的调整机构，其特征在于，包括一个所述图像采集器(3)和角度转换结构，所述角度转换结构能够切换所述图像采集器的角度，使得所述图像采集器(3)能够分别采集焊接过程中的图像和焊后焊缝的图像。
8.如权利要求1至5任一项所述的U肋焊接装置的调整机构，其特征在于，所述调整机构还包括角接缝跟踪机构(5)，在所述焊枪(1)焊接时的移动方向上，所述角接缝跟踪机构(5)位于所述焊枪(1)的前侧；所述角接缝跟踪机构(5)具有跟踪头(51)，所述移动平台(4)移动时，所述跟踪头(51)始终沿角接缝移动，所述角接缝跟踪机构(5)根据所述跟踪头(51)的轨迹调整所述焊枪(1)的位置。
9.如权利要求8所述的U肋焊接装置的调整机构，其特征在于，所述角接缝跟踪机构(5)还包括摆动轴(52)和弹性件(53)；所述跟踪头(51)位于所述摆动轴(52)端部，所述弹性件(53)一端连接所述摆动轴(52)，另一端连接所述移动平台(4)，使得所述摆动轴(52)端部的所述跟踪头(51)始终抵压所述角接缝。
10.一种U肋焊接装置，所述U肋焊接装置从U肋内部焊接角接缝，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的调整机构。
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