CN106342007B - 运载火箭贮箱箱底机器人变极性等离子弧焊接系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种运载火箭贮箱箱底机器人变极性等离子弧焊接系统，包括六自由度工业机器人、六自由度机器人本体3轴移动装置、变极性等离子弧焊接系统、双座式2轴变位机和运载火箭贮箱箱底焊接工艺装备，变极性等离子弧焊接系统由变极性等离子弧焊接电源控制器、变极性等离子弧焊接电源、四轮送丝机和变极性等离子弧焊枪组成。本发明能够实现运载火箭贮箱箱底变极性等离子弧焊接，提高工作效率，保证焊接质量。

Description

运载火箭贮箱箱底机器人变极性等离子弧焊接系统

技术领域

本发明涉及一种焊接系统，具体地涉及到一种用于运载火箭贮箱箱底的机器人变极性等离子弧焊接系统，它适用于运载火箭贮箱箱底的变极性等离子弧焊接。

背景技术

目前国外运载火箭贮箱主体材料采用2219铝合金，甚至2195铝锂合金，焊接工艺为变极性等离子弧焊工艺、搅拌摩擦焊等先进焊接工艺，国内CZ-2、CZ-3、CZ-4在役运载火箭贮箱仍采用2A14铝合金钨极氩弧焊工艺。运载火箭贮箱箱底为椭球底结构，由圆环(六块瓜瓣)、顶盖、型材框和法兰等零件焊接而成，难以实现自动焊接，主要采用手工操作，造成工作劳动强度大，工作环境恶劣，并且工作效率低下，焊接质量不易保证。

国内在CZ-5、CZ-六、CZ-7新一代运载火箭箭体结构中拟采用2219铝合金，但是由于2219铝合金气孔敏感性较强，因此需要采用新型的焊接工艺。变极性等离子弧焊工艺为新型焊接工艺，具有能量集中、电弧挺度大、一次穿透深度大、焊后变形及热影响区小、焊接应力相对较小、可进行穿孔立向上焊接、可实现厚板单面焊的特点，特别适合于铝合金焊接，但是变极性等离子弧焊只能采用自动焊接方式。

CZ-5、CZ-六、CZ-7新一代运载火箭贮箱箱底由顶盖、型材框和圆环焊接而成，圆环由8块瓜瓣焊接而成，焊接工艺为变极性等离子弧焊接，贮箱箱底为托球面旋转体结构，采用焊接专用设备无法实现贮箱箱底的变极性等离子弧自动焊接，为了提高工作效率，降低工人劳动强度，保证焊接质量，亟需一种能够实现运载火箭贮箱箱底变极性等离子弧焊接的系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题的在于针对上述问题，提出了一种能够实现贮箱箱底空间曲线焊缝变极性等离子弧焊接的机器人焊接系统，本发明能够实现运载火箭贮箱箱底变极性等离子弧焊接，提高工作效率，保证焊接质量。

本发明上述技术问题是基于以下技术方案得以实现的，一种运载火箭贮箱箱底机器人变极性等离子弧焊接系统，包括六自由度工业机器人、六自由度机器人本体3轴移动装置、变极性等离子弧焊接系统、双座式2轴变位机和运载火箭贮箱箱底焊接工艺装备，变极性等离子弧焊接系统由变极性等离子弧焊接电源控制器、变极性等离子弧焊接电源、四轮送丝机和变极性等离子弧焊枪组成；六自由度工业机器人通过机器人控制柜串口与变极性等离子弧焊接电源的串口实时通讯；六自由度工业机器人对双座式2轴变位机和六自由度机器人本体3轴移动装置进行协调控制；六自由度机器人本体3轴移动装置由水平导轨、可360°旋转底座、立柱和横梁组成，机器人本体安装在横梁端面上，横梁固定在立柱上，可以沿着立柱上下移动，立柱固定在底座上，可以围绕底座360°旋转，底座与导轨连接，底座沿着导轨左右移动；运载火箭贮箱箱底焊接工艺装备由环缝焊接工艺装备和纵缝焊接工艺装备组成。

优选地，本发明上述运载火箭贮箱箱底机器人变极性等离子弧焊接系统中，双座式2轴变位机实现工件的翻转和旋转，旋转机构和翻转机构采用伺服电机驱动、回转支撑和精密齿轮传动，承载能力为10t，旋转角度为±400°，翻转角度为±90°。

本发明运载火箭贮箱箱底机器人变极性等离子弧焊接系统可以实现贮箱箱底的变极性等离子弧焊接，可以实现运载火箭贮箱箱底圆环纵缝、圆环环缝的变极性等离子弧立向上焊焊接。

附图说明

图1-1是本发明运载火箭贮箱箱底结构示意图。

图1-2是图1-1的A-A剖视图。

图2是本发明运载火箭贮箱箱底变极性等离子弧焊接系统示意图。

其中：1为运载火箭贮箱箱底焊接工艺装备；2为双座式2轴变位机；3为机器人本体；4为横梁；5为立柱；6为可360°旋转底座；7为和水平导轨；8为四轮精密送丝机；9为变极性等离子弧水冷焊枪；10为机器人控制柜；11为变极性等离子弧焊接电源；12为变极性等离子弧焊接电源控制器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

如图1-1、图1-2和图2所示，本发明优选实施例提供的运载火箭贮箱箱底机器人变极性等离子弧焊接系统，包括六自由度工业机器人、六自由度机器人本体3轴移动装置、变极性等离子弧焊接系统、双座式2轴变位机、运载火箭贮箱箱底焊接工艺装备，其中：

六自由度工业机器人通过机器人控制柜10的串口与变极性等离子弧焊接电源控制柜12的串口实时通讯，确定机器人运动时序和变极性等离子弧焊接时序。

双座式2轴变位机2实现工件的翻转和旋转，旋转机构和翻转机构采用伺服电机驱动、回转支撑和精密齿轮传动，承载能力为10t，旋转角度为±400°，翻转角度为±90°。

六自由度机器人本体3轴移动装置由横梁4、立柱5、可360°旋转底座六、和水平导轨7组成。机器人本体3安装在横梁4端面上，采用墙壁安装方式。横梁4固定在立柱5上，可以沿着立柱5上下移动，横梁移动采用伺服电机驱动，采用精磨丝杠传动，可以实现精确定位，悬臂梁的滑鞍与立柱的接触处设有防悬臂梁坠落的装置。立柱5通过回转支撑与可360°旋转底座六相连，采用伺服电机驱动，可以围绕底座360°旋转。可360°旋转底座六与水平导轨7连接，采用伺服电机驱动，可360°旋转底座六沿着导轨7左右移动。

运载火箭贮箱箱底焊接工艺装备1由圆环与顶盖环缝焊接工艺装备、圆环与型材框环缝焊接工艺装备和圆环瓜瓣纵缝焊接工艺装备组成。纵缝焊接工装采用刚性模胎与曲面形琴键式柔性压紧装置组成。圆环与顶盖环缝焊接工艺装备采用刚性模胎与环形琴键式柔性压紧装置组成。圆环与型材框环缝焊接工艺装备采用气囊式内撑与刚性圆环组成。

变极性等离子弧焊接系统由变极性等离子弧焊接电源控制器12、变极性等离子弧焊接电源11、四轮精密送丝机8、变极性等离子弧水冷焊枪9组成。变极性等离子弧焊接电源的额定电流范围为：10～500A。

Claims (2)

1.一种运载火箭贮箱箱底机器人变极性等离子弧焊接系统，其特征在于：包括六自由度工业机器人、六自由度机器人本体3轴移动装置、变极性等离子弧焊接系统、双座式2轴变位机和运载火箭贮箱箱底焊接工艺装备，变极性等离子弧焊接系统由变极性等离子弧焊接电源控制器、变极性等离子弧焊接电源、四轮送丝机和变极性等离子弧焊枪组成；六自由度工业机器人通过控制柜上的串口与变极性等离子弧焊接电源实时通讯；六自由度工业机器人通过控制柜里面的5个伺服电机驱动器对双座式2轴变位机和六自由度机器人本体3轴移动装置进行协调控制；六自由度机器人本体3轴移动装置由水平导轨、可360°旋转底座、立柱和横梁组成，六自由度机器人本体通过4个螺栓安装在横梁端面上，横梁由电机带动蜗轮蜗杆减速机及链轮链条，链条一端连接横梁导向装置，另一端固定在立柱内的平衡铁上，通过链条上下运动实现横梁的升降运动，导向座上下左右装有八组滑轮座，滑轮座采用偏心轴结构，导向轮和横梁、立柱上的导轨为三面接触，导向轮偏心可调，能保证横梁的水平伸缩和垂直升降都能运行平稳，无抖动的现象；立柱和底座由单排球回转支承连接，蜗轮减速机带动齿轮副工作，使立柱在±180°范围内回转，蜗轮减速机本身具有自锁功能，能保证回转停止时较准确的定位；另有两套回转锁紧机构，保证焊接时回转部分固定不动；底座通过卡箍与导轨连接，底座沿着导轨左右移动；运载火箭贮箱箱底焊接工艺装备包括环缝焊接工艺装备和纵缝焊接工艺装备组成，可以分别通过8个螺栓与变位机的工作台面连接；变极性等离子弧焊接电源和变极性等离子弧焊接电源控制器直接放置在地面上，四轮送丝机通过4个螺栓固定在横梁上，变极性等离子弧焊枪通过夹紧装置安装在机器人的末关节上。

2.根据权利要求1所述的运载火箭贮箱箱底机器人变极性等离子弧焊接系统，其特征在于：双座式2轴变位机实现工件的翻转和旋转，旋转机构和翻转机构采用伺服电机驱动、回转支撑和精密齿轮传动，承载能力为10t，旋转角度为±400°，翻转角度为±90°。