CN107350651A - 用于船用柴油机腰形门框及圆法兰的自动焊接系统 - Google Patents

Abstract

一种用于船用柴油机腰形门框及圆法兰的自动焊接系统，包括两装夹装置、小车轨道、移动小车、旋转机构、伸缩调节机构、焊枪装夹机构和焊接控制系统，其中，自动焊接系统通过胀紧小车轨道下方的两装夹装置使该小车轨道固定在腰形门框或圆法兰的内侧，手动调节伸缩调节机构和焊枪装夹机构使焊枪达到理想位置，在焊接控制系统中设置腰形门框或圆法兰的规格，并且通过该焊接控制系统控制移动小车带动焊枪沿小车轨道作直线运动，完成直线段焊缝的焊接，控制旋转机构带动焊枪作旋转运动，完成圆弧段焊缝的焊接。本发明结构简单，使用方便，定位精准可靠，达到了提高生产效率和产品质量、降低工人劳动强度的有益效果，适用于不同直径腰形门框或法兰上不规则轨迹焊缝的焊接。

Description

用于船用柴油机腰形门框及圆法兰的自动焊接系统

技术领域

本发明涉及船用柴油机部件的焊接设备，具体涉及一种用于船用柴油机腰形门框及圆法兰的自动焊接系统，属于焊接技术领域。

背景技术

船用柴油机作为船舶的心脏，是经济价值最大的船舶配件，约占造船成本的10％～15％，而机架是柴油机的主要部件，在柴油机的制造中占有相当重要的地位。腰形门框及法兰作为柴油机设备安装、维护及安全防爆的重要通道，是柴油机不可或缺的重要组成部分。船用低速柴油机的门框或法兰直径为500mm～2000mm，与之配合的侧板的板厚10～40mm不等，焊接坡口为角焊缝K型坡口形式，或者为平对接K型坡口形式。

门框或法兰工件单次焊接的焊缝长，坡口形式复杂，焊缝轨迹不规则，材料板厚较厚，焊接工艺为多道多层焊接，要因而焊接的工作量十分巨大，技术难度很高，工人的劳动强度也非常高。目前门框或法兰的制造均采用手工半自动焊接，操作人员需在高温高辐射的环境下长时间从事焊接工作，对工人的身体健康和焊件的品质极为不利。因此，现有的手工半自动的焊接技术，因效率低、返修率大、焊接质量受人为因素影响大、焊接品质无法保证，所以无法适应船舶行业快速发展的需要。

经对现有技术文献检索发现，中国专利文献号CN102009275B，公开日2012-9-5，记载了“一种用于船用柴油机机架机座的自动焊接系统”，该技术描述了一种采用双枪双工位工作模式，利用激光视觉传感器在焊接过程中进行实时跟踪焊接的自动焊接方法，以取代传统的手工半自动焊接模式。虽然该专利所述系统具有焊接效率高、焊接质量好、易控制、焊接变形小、焊接质量不受人为因素影响等优点，但其只适用于直缝的机架机座焊接，而无法满足不规则焊缝轨迹的自动焊接要求。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种用于船用柴油机腰形门框及圆法兰的自动焊接系统，其结构轻便，使用方便，易于操作，以达到提高生产效率和产品质量，降低工人劳动强度的有益效果。

为了实现以上目的，本发明提供的技术方案如下：

一种用于船用柴油机腰形门框及圆法兰的自动焊接系统，包括两装夹装置、小车轨道、移动小车、旋转机构、伸缩调节机构、焊枪装夹机构和焊接控制系统，其中，两装夹装置的结构相同且位置相互平行地布置，小车轨道固定安装在两装夹装置的上面且与该两装夹装置位置交叉，移动小车在该小车轨道上行走，旋转机构和焊接控制系统安装于移动小车之上，焊枪装夹机构连接于伸缩调节机构上且与该伸缩调节机构一起安装于旋转机构上；

所述自动焊接系统通过胀紧所述小车轨道下方的两装夹装置使该小车轨道固定在腰形门框或圆法兰的内侧，手动调节所述伸缩调节机构和焊枪装夹机构使焊枪达到理想位置，在所述焊接控制系统中设置腰形门框或圆法兰的规格，并且通过该焊接控制系统控制所述移动小车带动焊枪沿所述小车轨道作直线运动，完成直线段焊缝的焊接，控制所述旋转机构带动焊枪作旋转运动，完成圆弧段焊缝的焊接。

进一步地，所述的装夹装置包括有丝杠机构和连接于该丝杠机构上的两夹紧定位块，通过所述丝杠机构使两夹紧定位块同步反向运动，将所述两装夹装置分别涨紧固定于所述腰形门框或圆法兰的内壁上。

进一步地，所述的两装夹装置之间的相对距离按照所述腰形门框或圆法兰的尺寸进行调节。

进一步地，所述的小车轨道包括导轨、支座和活动安装座，该导轨的上面安装有齿条。

进一步地，所述的移动小车包括底座和驱动机构，所述底座的两侧压紧到所述小车轨道的轨道两侧，所述驱动机构采用伺服电机及减速机驱动小齿轮与所述小车轨道导轨上的齿条啮合，从而驱动所述移动小车行走。

进一步地，所述的移动小车的行走速度无级可调。

进一步地，所述的旋转机构包括有伺服电机和蜗轮蜗杆机构，该伺服电机驱动蜗轮蜗杆机构的蜗轮输出旋转运动，用于带动焊枪转动，以完成圆弧段焊缝的焊接。

进一步地，所述的伸缩调节机构包括有伸缩杆、齿轮、齿条和旋钮机构；手动所述旋钮机构带动另一端的齿轮转动且与固定在所述伸缩杆上的齿条啮合，从而驱动伸缩杆实现直线伸缩运动。

进一步地，通过所述伸缩调节机构与焊枪装夹机构相结合的共同调节，使所述自动焊接系统能够适用不同直径的腰形门框及圆法兰的焊接。

进一步地，所述的焊接控制系统是基于PLC可编程控制器的控制系统，能够根据腰形门框或圆法兰的规格设置各项焊接参数，并且和焊枪联动，控制移动小车的直线运动、旋转机构的转动和焊枪的各种焊接动作及动作急停。

与现有技术相比，本发明带来了如下技术效果：

所述用于船用柴油机腰形门框及圆法兰的自动焊接系统能够适用于不同直径的腰形门框或法兰与侧板等不规则轨迹焊缝的焊接，具有结构简单轻便、操作方便、定位精准可靠等优点，一般一名工人可同时操作2～3台设备，既提高了生产效率，又提高了产品焊接质量。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为图1的俯视图。

图3为本发明进行内角焊的工作状态示意图。

图中：1—装夹装置，2—焊枪装夹机构，3—焊接控制系统，4—伸缩调节机构，5—旋转机构，6—移动小车，7—小车轨道。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例来对本发明所述用于船用柴油机腰形门框及圆法兰的自动焊接系统作进一步详细阐述，但不能以此限制本发明的保护范围。

请结合参阅图1和图2，图示自动焊接系统包括两装夹装置1、小车轨道7、移动小车6、旋转机构5、伸缩调节机构4、焊枪装夹机构2和焊接控制系统3等。通过胀紧所述小车轨道7下方的两装夹装置1使该小车轨道7固定在腰形门框或圆法兰的内侧，手动调节所述伸缩调节机构4和焊枪装夹机构2使焊枪达到理想位置，在所述焊接控制系统3中设置腰形门框或圆法兰的规格，并且通过该焊接控制系统3控制所述移动小车6带动焊枪沿所述小车轨道7直线运动，完成直线段焊缝的焊接，控制所述旋转机构5带动焊枪旋转运动，完成圆弧段焊缝的焊接。

所述两装夹装置1的结构相同，位于底部的安装座上，并且位置相互平行地布置。每一装夹装置1包括有丝杠机构和连接于该丝杠机构上的两夹紧定位块，通过所述丝杠机构使两夹紧定位块同步反向运动，将所述两装夹装置1分别涨紧固定于工件(腰形门框或圆法兰)的内壁上，同时确保所述自动焊接系统位于该工件的中心位置。两装夹装置1之间的相对距离可以按照工件(腰形门框或圆法兰)的尺寸通过定位孔进行调节。

所述小车轨道7通过预置定位孔固定安装在两装夹装置1的上面，并且与该两装夹装置1交叉。该小车轨道7由导轨、支座和活动安装座等组成，该导轨采用铝合金冷拔导轨，上面安装有齿条，该支座采用钢板折弯制作而成，既能减轻重量，也能保证结构刚度，所述支座的上、下两面分别连接在所述导轨和所述活动安装座上。

所述移动小车6安装于小车轨道7上且能够在该小车轨道7上行走。该移动小车6由底座和驱动机构组成，所述底座两侧的靠轮机构通过旋钮调节，压紧到所述小车轨道7的轨道两侧；所述驱动机构采用伺服电机及减速机驱动小齿轮与小车轨道7导轨上的齿条啮合，从而驱动所述移动小车6行走，行走速度可无级可调。

所述旋转机构5安装于所述移动小车6之上，用于带动焊枪转动，以完成圆弧部分焊缝的焊接。所述旋转机构5包括有伺服电机和蜗轮蜗杆机构，该伺服电机驱动蜗轮蜗杆机构的蜗轮输出旋转运动，从而实现焊枪围绕旋转中心转动，完成圆弧段焊缝的焊接。

所述伸缩调节机构4安装于所述旋转机构5之上，该伸缩调节机构4由伸缩杆、齿轮、齿条、旋钮机构等组成；通过手动转动旋钮，带动旋钮机构另一端的齿轮转动，齿轮与固定在伸缩杆上的齿条啮合，从而驱动伸缩杆实现直线伸缩运动，调整到位后可手动进行锁紧。通过调节所述伸缩调节机构4，使所述自动焊接系统能够适用不同直径的腰形门框及圆法兰的焊接。

所述焊枪装夹机构2用于装夹焊枪，连接于所述伸缩调节机构4上且与该伸缩调节机构4一起安装于所述旋转机构5之上；该焊枪装夹机构2可以实现手动改变焊枪的装夹高度、装夹方向及装夹角度。通过所述伸缩调节机构4与焊枪装夹机构2相结合的共同调节，能够调整控制焊枪与焊缝之间的相对位置，以形成最佳焊接位置。

所述焊接控制系统3采用控制柜的模式，安装在所述移动小车6上。所述焊接控制系统3是基于PLC可编程控制器的控制系统，可以根据腰形门框或圆法兰的规格设置各项焊接参数，并且和焊枪联动,实现焊接的开/关，控制移动小车6的直线运动、旋转机构5的转动、焊枪的各种焊接动作及动作急停。

本发明所述自动焊接系统的具体工作过程如下：

请参阅图3对腰形门框工件进行焊接的状态图，首先通过胀紧小车轨道7底部的夹紧定位块使小车轨道7固定到腰形门框的内侧，之后手工调节伸缩调节机构4及焊枪装夹机构2，使焊枪与腰形门框的直线焊缝形成最佳焊接位置，固定住该伸缩调节机构4及焊枪装夹机构2；调节移动小车6和旋转机构5，使焊枪与腰形门框顶端的焊缝保持最佳焊接位置，通过焊接控制系统3记录移动小车6位置，形成旋转机构5的自动旋转点；然后在焊接控制系统3内设置腰形门框的规格，启动自动焊接系统，焊接控制系统3控制移动小车6带动焊枪沿小车轨道7直线运动，完成腰型门框直线段焊缝的焊接，焊接控制系统3控制旋转机构5带动焊枪转动，完成腰形门框圆弧段焊缝的焊接。

本发明可以根据腰形门框及圆法兰的不同直径，调节相应的安装尺寸及焊接速度，能够用于不同焊接位置的焊接。

以上为本发明的较佳实施例，对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的等同或等效改动，都应当被认为包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于船用柴油机腰形门框及圆法兰的自动焊接系统，其特征在于，所述自动焊接系统包括两装夹装置、小车轨道、移动小车、旋转机构、伸缩调节机构、焊枪装夹机构和焊接控制系统，其中，两装夹装置的结构相同且位置相互平行地布置，小车轨道固定安装在两装夹装置的上面且与该两装夹装置位置交叉，移动小车在该小车轨道上行走，旋转机构和焊接控制系统安装于移动小车之上，焊枪装夹机构连接于伸缩调节机构上且与该伸缩调节机构一起安装于旋转机构上；

所述自动焊接系统通过胀紧所述小车轨道下方的两装夹装置使该小车轨道固定在腰形门框或圆法兰的内侧，手动调节所述伸缩调节机构和焊枪装夹机构使焊枪达到理想位置，在所述焊接控制系统中设置腰形门框或圆法兰的规格，并且通过该焊接控制系统控制所述移动小车带动焊枪沿所述小车轨道作直线运动，完成直线段焊缝的焊接，控制所述旋转机构带动焊枪作旋转运动，完成圆弧段焊缝的焊接。

2.根据权利要求1所述的用于船用柴油机腰形门框及圆法兰的自动焊接系统，其特征在于，所述的装夹装置包括有丝杠机构和连接于该丝杠机构上的两夹紧定位块，通过所述丝杠机构使两夹紧定位块同步反向运动，将所述两装夹装置分别涨紧固定于所述腰形门框或圆法兰的内壁上。

3.根据权利要求1所述的用于船用柴油机腰形门框及圆法兰的自动焊接系统，其特征在于，所述的两装夹装置之间的相对距离按照所述腰形门框或圆法兰的尺寸进行调节。

4.根据权利要求1所述的用于船用柴油机腰形门框及圆法兰的自动焊接系统，其特征在于，所述的小车轨道包括导轨、支座和活动安装座，该导轨的上面安装有齿条。

5.根据权利要求2所述的用于船用柴油机腰形门框及圆法兰的自动焊接系统，其特征在于，所述的移动小车包括底座和驱动机构，所述底座的两侧压紧到所述小车轨道的轨道两侧，所述驱动机构采用伺服电机及减速机驱动小齿轮与所述小车轨道导轨上的齿条啮合，从而驱动所述移动小车行走。

6.根据权利要求1所述的用于船用柴油机腰形门框及圆法兰的自动焊接系统，其特征在于，所述的移动小车的行走速度无级可调。

7.根据权利要求1所述的用于船用柴油机腰形门框及圆法兰的自动焊接系统，其特征在于，所述的旋转机构包括有伺服电机和蜗轮蜗杆机构，该伺服电机驱动蜗轮蜗杆机构的蜗轮输出旋转运动，用于带动焊枪转动，以完成圆弧段焊缝的焊接。

8.根据权利要求1所述的用于船用柴油机腰形门框及圆法兰的自动焊接系统，其特征在于，所述的伸缩调节机构包括有伸缩杆、齿轮、齿条和旋钮机构；手动所述旋钮机构带动另一端的齿轮转动且与固定在所述伸缩杆上的齿条啮合，从而驱动伸缩杆实现直线伸缩运动。

9.根据权利要求1所述的用于船用柴油机腰形门框及圆法兰的自动焊接系统，其特征在于，通过所述伸缩调节机构与焊枪装夹机构相结合的共同调节，使所述自动焊接系统能够适用不同直径的腰形门框及圆法兰的焊接。

10.根据权利要求1所述的用于船用柴油机腰形门框及圆法兰的自动焊接系统，其特征在于，所述的焊接控制系统是基于PLC可编程控制器的控制系统，能够根据腰形门框或圆法兰的规格设置各项焊接参数，并且和焊枪联动，控制移动小车的直线运动、旋转机构的转动和焊枪的各种焊接动作及动作急停。