CN106563901A

CN106563901A - 一种激光导引数控焊接机

Info

Publication number: CN106563901A
Application number: CN201510653176.1A
Authority: CN
Inventors: 许贵林; 吴庆伦; 徐�明; 孙正刚
Original assignee: Zhongsheng Construction Machinery Nanjing Heavy Industry Co Ltd
Current assignee: Zhongsheng Construction Machinery Nanjing Heavy Industry Co Ltd
Priority date: 2015-10-12
Filing date: 2015-10-12
Publication date: 2017-04-19

Abstract

一种激光导引数控焊接机，包括激光导引机构、底盘行走机构、滑板升降机构、横梁移动机构和焊接小车运动机构；底盘行走机构通过激光导引实现整机沿轨道行走和回转运动；滑板升降机构通过链式升降机构安装在机体上，其上固连横梁移动机构；横梁移动机构控制横梁水平的往复运动；激光导引机构通过一支架固接在横梁上，通过摄像机采集焊缝图像信息，用于导引焊枪沿各个方向的移动轨迹；焊接小车运动机构与横梁装配，通过齿轮-齿条传动实现小车沿横梁平行移动。本发明为低成本、高效率、高质量的焊接机，实现大型钢构件不规则焊缝的远程数字化控制，大面积、多方位、多角度，多层多道焊接，并通过激光导引以及运动副设置位置感应器实现快速精准定位。

Description

一种激光导引数控焊接机

技术领域

本发明属于自动化焊接领域，涉及一种激光导引数控焊接机。

背景技术

焊接技术已由焊接手工焊、焊接机械化的阶段，进入到焊接自动化、焊接信息化和焊接智能化时代，自动化焊接设备因节省劳力和较高的焊机质量、焊接效率而变的越来越重要。一方面，虽然我国在重型机械制造业已广泛实现了焊接自动化技术，但国内在这一领域的技术仍尚不成熟，而国外自动化焊接设备价格昂贵，且不方便售后服务和维修，存在诸多阻碍。另一方面，焊接自动化是以焊接机器人的应用为主，焊接专机的应用为辅的焊接技术；其中，焊接专机主要解决单层单道、长直焊缝的自动化焊接，但其还不能完全实现自动化焊接，存在焊接效率、质量低的缺陷；而焊接机器人针对行业产品多规格小批量的特点，主要用于异性结构件的焊接，适于长焊缝、短焊缝、直线焊缝、弧线焊缝、多层多道对接焊和角焊缝的焊接，虽作业自动化程度高，但存在不能大规模作业以及作业成本高的缺陷。

发明内容

本发明通过结合焊接专机和焊接机器人的特点，提供了一种生产成本低、工作效率高、焊接质量高的激光导引数控焊接机，实现大型钢构件不规则焊缝的远程数字化控制，大面积、多方位、多角度，通过激光导引快速精准定位，多层多道的数控焊接机。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种激光导引数控焊接机，包括激光导引机构、底盘行走机构、滑板升降机构、横梁移动机构和焊接小车运动机构；

所述底盘行走机构包括行走机构和回转支承机构，其通过激光导引实现焊接整机沿轨道行走和360°回转运动；底盘行走机构通过回转支承机构与上端的机体连接；

所述滑板升降机构通过链式升降机构安装在机体侧端，其上固连横梁移动机构，带动横梁垂直升降移动；滑板升降机构包括滑板主钢构、链式升降驱动机构及与滑板主钢构通过升降链条连接的配重块；

所述横梁移动机构包括横梁和横梁驱动机构，横梁与所述滑板主钢构固连，横梁驱动机构通过齿轮-齿条传动，实现横梁的水平往复运动；

所述激光导引机构通过一支架固接在横梁上，由激光发生器、摄像机和控制器组成，通过摄像机采集焊缝图像信息，用于准确导引焊枪沿各个方向的移动轨迹；

所述焊接小车运动机构与横梁装配，通过齿轮-齿条传动实现小车沿横梁平行移动，包括焊接小车水平移动机构和焊枪升降机构。

作为本发明的优化方案，所述底盘行走机构、滑板升降机构、横梁移动机构和焊接小车运动机构均设有位置感应器，位置感应器通过传输线与控制器连接。

作为本发明的优化方案，所述滑板升降机构设有保险防脱装置，保险防脱装置通过销轴与升降链条链接。

作为本发明的优化方案，所述滑板主钢构与机体之间通过纵向导向轮组件连接，以保证滑板主钢构在机体上平稳移动。

作为本发明的优化方案，所述横梁与滑板主钢构之间通过横向导向轮组件连接，以保证横梁在滑板主钢构上平稳移动。

作为本发明的优化方案，所述行走机构包括前后设置的多个行走轮和行走驱动机构，行走驱动机构驱动行走轮沿轨道移动，根据工件大小可调整焊接范围。

作为本发明的优化方案，所述回转支承机构包括回转驱动机构和回转支承，回转驱动机构与回转支撑通过齿轮啮合传动，实现焊接整机的360°回转；所述回转支承底部与行走机构固连，上部通过一底盘与机体固连。

作为本发明的优化方案，所述行走驱动机构、回转驱动机构、链式升降驱动机构、横梁驱动机构均采用伺服系统驱动。

作为本发明的优化方案，所述焊接小车水平移动机构由伺服电机通过齿轮-齿条传动，实现焊接小车沿横梁平行移动；焊枪升降机构由伺服电机通过丝杠副的螺旋传动实现焊枪的升降运动。

作为本发明的优化方案，所述丝杠副的丝杠末端设有一挂板，该挂板上设置有跟踪器，跟踪器与摆动器固连，焊枪通过夹装装置安装在该摆动器上；所述夹装装置采用三维微调夹装装置，可实现焊枪上下左右及旋转运动。

本发明的有益效果是：

1、本发明提供了一种低成本、高效率、高质量的焊接机，实现大型钢构件不规则焊缝的远程数字化控制，大面积、多方位、多角度，多层多道焊接，并通过激光导引以及运动副设置位置感应器实现快速精准定位，可以识别不同类型的焊缝类型，具有广泛的适应性；

2、本发明的运动机构均采用伺服系统驱动，能根据不同作业需求能自动调节焊接电流和焊接速度，同时保证了焊接的平稳性和连续性；

3、具有防坠落的保险防脱装置，当横梁发生意外坠落时，能有效防止横梁坠落引发事故，具有良好的安全防护作用；

4、立柱和横梁结构合理、刚性好，横梁伸缩的扰度小，使横梁在处于高位且伸缩长度最大时仍能进行长时间稳定的焊接，不会出现振动；

5、焊接范围大，可多枪同时焊接，自动化程度高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中底盘行走机构结构示意图；

图3为本发明中滑板升降机构结构示意图；

图4为本发明中链式升降机构结构示意图；

图5为本发明中横梁移动机构结构示意图；

图6为本发明中焊接小车运动机构结构示意图；

图7为本发明的总装图；

图中：I-激光导引机构，II-底盘行走机构，III-滑板升降机构，IV-横梁移动机构，V-焊接小车运动机构，Ⅵ-机体，1-行走轮，2-行走驱动机构，3-回转驱动机构，4-回转支承，5-配重快，6-滑板主钢构，7-纵向导向轮组件， 8-横梁驱动机构、9-焊接小车水平移动机构，10-焊枪升降机构，11-保险防脱装置，12-链式升降机构，13-升降驱动机构，14-升降链条，15-横梁驱动伺服电机，16-横梁驱动减速机，17-横梁驱动齿轮、18-横向导向轮组件，19-横梁，20-小车导向轮，21-丝杠副，22-焊枪驱动减速机，23-焊枪驱动伺服电机，24-小车驱动伺服电机，25-小车驱动减速机，26-小车驱动齿轮，27-焊枪，28-丝杠，29-挂板，30-跟踪器，31-摆动器，A-行走机构，B-回转支承机构。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明及其效果作进一步阐述。

如图1、7所示，一种激光导引数控焊接机，包括激光导引机构I、底盘行走机构II、滑板升降机构III、横梁移动机构IV、焊接小车运动机构V和机体Ⅵ；

如图2所示，底盘行走机构II 包括行走机构A和回转支承机构B，其能通过激光导引实现焊接整机沿轨道行走和360°回转运动，用于控制焊枪27在X轴方向上的位置；其中，行走机构A包括前后设置的多个行走轮1和行走驱动机构2，行走驱动机构2驱动行走轮1沿轨道运动；回转支承机构B包括回转驱动机构3和回转支承4，回转驱动机构3与回转支撑4通过齿轮啮合传动，实现焊接整机的360°回转；回转支承4底部与行走机构A固连，上部与机体Ⅵ固连；可根据工件大小快速调整焊接范围。

如图3所示，滑板升降机构III通过链式升降机构12安装在机体Ⅵ侧端，其上固连横梁移动机构IV，带动横梁19垂直升降移动，用于控制焊枪27在Z轴方向上的位置；滑板升降机构III包括滑板主钢构6、链式升降驱动机构13及与滑板主钢构6通过升降链条14连接的配重块5；其中，如图4所示链式升降机构12包括链式升降驱动机构13和升降链条14，通过齿轮-齿条传动实现滑板主钢构6的垂直升降运动；滑板主钢构6与机体Ⅵ之间通过纵向导向轮组件7连接，以保证滑板主钢构6在机体Ⅵ上平稳移动。所述滑板升降机构III设有保险防脱装置11，保险防脱装置11通过销轴与升降链条14链接。其由防脱梁、挂钩、张紧弹簧和安装在滑板机构Ⅲ上的平衡梁组成，升降链条14与挂钩之间通过张紧弹簧连接，当升降链条14发生断裂时挂钩被平衡梁压下挂到机体上的防脱梁上；保险防脱装置11可有效防治横梁19下坠，消除了安全隐患，具有良好的安全防护作用。

如图5所示，横梁移动机构IV包括横梁19和横梁驱动机构8，所述横梁19与滑板主钢构6之间通过横向导向轮组件18固连，以保证横梁19在滑板主钢构6上平稳移动，横向导向轮组件18通过螺栓与滑板主钢构连接；横梁驱动机构8包括依次连接的横梁驱动伺服电机15、横梁驱动减速机16和横梁驱动齿轮17，通过传动精度高、无爬行、无抖动的齿轮-齿条传动，实现横梁19的水平往复运动，进而控制焊枪27在Y轴方向上的位置。所述的电机为无极伺服电机，其调速范围宽，运行平稳，有过压、过流、过载和过热多重保护。

激光导引机构I通过一支架固接在横梁19上，由激光发生器、摄像机和控制器组成，激光发生器和摄像机整体固连于支架上并通过传输线与控制器连接，由摄像机采集焊缝图像信息经控制器处理，用于准确导引焊枪27沿各个方向的移动轨迹。

如图6所示，焊接小车运动机构V安装在横梁19，通过齿轮-齿条传动实现小车沿横梁19平行移动，包括焊接小车水平移动机构9和焊枪升降机构10，用于微调焊枪27在Y轴和Z轴方向上的位置。焊接小车水平移动机构9包括小车驱动伺服电机24、小车驱动减速机25、小车驱动齿轮26，通过齿轮-齿条传动，实现小车导向轮20沿横梁19平稳移动；焊枪升降机构10包括焊枪驱动伺服电机23、焊枪驱动减速机22、丝杠副21，由伺服电机通过丝杠副21的螺旋传动实现焊枪27的升降运动；丝杠副21的丝杠28末端设有一挂板29，该挂板29上设置有跟踪器30，跟踪器30与摆动器31固连，焊枪27通过夹装装置安装在该摆动器31上；所述夹装装置采用三维微调夹装装置，实现焊枪27上下左右及旋转运动。

底盘行走机构II、滑板升降机构III、横梁移动机构IV和焊接小车运动机构V均设有位置感应器，位置感应器通过传输线与控制器连接，由控制器处理位置信息，进而发出指令来调控焊枪的精确位置，能够实现对焊缝准确、全方位定位，可以识别不同类型的焊缝类型，焊接作业范围大，可多枪同时焊接，自动化程度高，具有广泛的适应性。

本发明中行走驱动机构2、回转驱动机构3、链式升降驱动机构13、横梁驱动机构8均采用伺服系统驱动，能根据不同作业需求实现不同的焊接速度，同时保证了焊接的平稳性和连续性。

在使用时将焊接工件固定安装在焊接范围区域内，同过行走机构A、回转支撑B及横梁驱动机构8来调节横梁相对工件的前后左右的位置关系，再通过链式升降机构12带动滑板升降机构Ⅲ匀速升降运动，当焊枪27接近待焊位置时可以暂停此操作，通过焊接小车V上的焊枪升降机构10来无线遥控微调焊枪27与待焊工件焊缝的上下相对位置关系，通过本发明提供的焊接机可解决单弧面焊接时，对面看不到焊缝时，可以通过无线遥控手柄到对面来调节焊枪与焊缝的位置关系，最终完成复杂的焊接工艺。在一个待焊工件焊接完成后，行走机构A继续往前走，到下一个待焊工件，不需要再对行走横梁进行横向调整，操作方便，定位迅速，工作效率高，焊接适应性强，稳定性能好。

以上实施例仅是示例性的，并不会局限本发明，应当指出对于本领域的技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，所做出的其它等同变型和改进，均应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种激光导引数控焊接机，其特征在于：包括激光导引机构(I)、底盘行走机构(II)、滑板升降机构(III)、横梁移动机构(IV)和焊接小车运动机构(V)；

所述底盘行走机构(II) 包括行走机构（A）和回转支承机构（B），其通过激光导引实现焊接整机沿轨道行走和360°回转运动；底盘行走机构(II)通过回转支承机构（B）与上端的机体（Ⅵ）连接；

所述滑板升降机构(III)通过链式升降机构（12）安装在机体（Ⅵ）侧端，其上固连横梁移动机构(IV)，带动横梁（19）垂直升降移动，滑板升降机构(III)包括滑板主钢构（6）、链式升降驱动机构（13）及与滑板主钢构（6）通过升降链条（14）连接的配重块（5）；

所述横梁移动机构(IV)包括横梁（19）和横梁驱动机构（8），横梁（19）与所述滑板主钢构（6）固连，横梁驱动机构（8）通过齿轮-齿条传动，实现横梁（19）的水平往复运动；

所述激光导引机构(I)通过一支架固接在横梁（19）上，由激光发生器、摄像机和控制器组成，通过摄像机采集焊缝图像信息，用于准确导引焊枪（27）沿各个方向的移动轨迹；

所述焊接小车运动机构(V)与横梁（19）装配，通过齿轮-齿条传动实现小车沿横梁（19）平行移动，包括焊接小车水平移动机构（9）和焊枪升降机构（10）。

2.根据权利要求1所述的一种激光导引数控焊接机，其特征在于：所述底盘行走机构(II)、滑板升降机构(III)、横梁移动机构(IV)和焊接小车运动机构(V)均设有位置感应器，位置感应器通过传输线与控制器连接。

3.根据权利要求1所述的一种激光导引数控焊接机，其特征在于：所述滑板升降机构(III)设有保险防脱装置（11），保险防脱装置（11）通过销轴与升降链条（14）链接。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种激光导引数控焊接机，其特征在于：所述滑板主钢构（6）与机体（Ⅵ）之间通过纵向导向轮组件（7）连接，以保证滑板主钢构（6）在机体（Ⅵ）上平稳移动。

5.根据权利要求1-3任一所述的一种激光导引数控焊接机，其特征在于：所述横梁（19）与滑板主钢构（6）之间通过横向导向轮组件（18）连接，以保证横梁（19）在滑板主钢构（6）上平稳移动。

6.根据权利要求1所述的一种激光导引数控焊接机，其特征在于：所述行走机构（A）包括前后设置的多个行走轮（1）和行走驱动机构（2），行走驱动机构（2）驱动行走轮（1）沿轨道移动，根据工件大小可调整焊接范围。

7.根据权利要求1所述的一种激光导引数控焊接机，其特征在于：所述回转支承机构（B）包括回转驱动机构（3）和回转支承（4），回转驱动机构（3）与回转支撑（4）通过齿轮啮合传动，实现焊接整机的360°回转；所述回转支承（4）底部与行走机构（A）固连，上部通过一底盘与机体（Ⅵ）固连。

8.根据权利要求6或7所述的一种激光导引数控焊接机，其特征在于：所述行走驱动机构（2）、回转驱动机构（3）、链式升降驱动机构（13）、横梁驱动机构（8）均采用伺服系统驱动。

9.根据权利要求1所述的一种激光导引数控焊接机，其特征在于：所述焊接小车水平移动机构（9）由伺服电机通过齿轮-齿条传动，实现焊接小车沿横梁（19）平行移动；焊枪升降机构（10）由伺服电机通过丝杠副（21）的螺旋传动实现焊枪（27）的升降运动。

10.根据权利要求9所述的一种激光导引数控焊接机，其特征在于：所述丝杠副21的丝杠（28）末端设有一挂板（29），该挂板（29）上设置有跟踪器（30），跟踪器（30）与摆动器（31）固连，焊枪（27）通过夹装装置安装在该摆动器（31）上；所述夹装装置采用三维微调夹装装置，可实现焊枪（27）上下左右及旋转运动。