CN107553027A - 一种用于弧形工件加工的自动化焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于弧形工件加工的自动化焊接设备，包括焊接部(2)和遥控装置，所述遥控装置通过无线信号控制焊接部(2)工作，焊接部(2)上设置有控制系统(3)和电源装置(4)；所述焊接部(2)包括底板(2.1)和设置在底板(2.1)四角的磁轮箱(2.2)，磁轮箱(2.2)内设有磁轮(2.3)；所述控制系统(3)包括运动控制系统(3.1)、焊枪控制系统(3.2)和焊缝检测系统(3.3)；所述运动控制系统(3.1)控制磁轮(2.3)运动；所述焊枪控制系统(3.2)包括焊枪(3.2.1)、焊枪夹(3.2.2)、焊枪横向调节机构(3.2.4)、焊枪高低调节机构(3.2.3)、焊枪角度调节机构(3.2.5)。本发明用于弧形工件加工的自动化焊接设备能在钢制球罐、储罐、船体等大型弧面设备上自动进行焊接作业，节约了人工成本，提高了焊接精度。

Description

一种用于弧形工件加工的自动化焊接设备

技术领域

本发明涉及焊接工具技术领域，具体涉及一种用于弧形工件加工的自动化焊接设备。

背景技术

目前，工业生产中存在大量使用焊接工艺的地方，焊接的质量决定了生产的成败。随着焊接技术与机器人技术的发展，越来越多的工业焊接机器人得到应用，减少了人力和物力的消耗。在某些特殊行业的生产中，由于工作环境及生产要求的特殊性，以及体积、质量等方面的局限性，现有的焊接机器人只能在一定的角度区域内工作，对于特殊的角度场合不能进行全方位的焊接，这就限制了焊接机器人的使用场合。因此，工业焊接机器人还未得到广泛的应用。

现有技术中，对钢制球罐、储罐、船体等大型弧面设备进行焊接，通常都是采用人工方式进行的，需要借助爬梯、吊绳等工具，通过肉眼观察，经过经验判断焊接环境，需要多名工人合作完成，且对焊接工的技术水平要求高。工人劳动强度大，工作环境危险、恶劣，且焊接精度不稳定。

现有专利文献中，一篇名称为：一种多角度自动焊接用机器人(CN201420182766)的专利文献公开的焊接机器人，可以对焊件进行全方位的转动焊接。但由于其采用工作臂和固定底座的形式来实现全方位焊接，往往需要将焊接工件进行移动、旋转，适用于体积较小的焊接工件。对于大型焊接工件，由于移动不便，该款机器人并不能很好的进行焊接作业。

现有专利文献中，另一篇名称为：一种壳体焊接生产设备(CN201510540375.1)的专利文献公开的壳体焊接生产设备，虽然能对弧面工件进行焊接，但其仍然是需要将工件进行移动传送，往往只适用于小型弧面焊接工件，无法对钢制球罐、储罐、船体等大型弧面设备进行焊接作业。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术焊接机器人无法对钢制球罐、储罐、船体等大型弧面设备进行焊接作业，而人工进行大型工件弧面焊接作业时，往往需要采用爬梯、吊绳等登高作业工具，工作量大，危险系数高，焊接精度不稳定的问题，提供一种用于弧形工件加工的自动化焊接设备，能在操作员的控制下，在大型弧面焊接工件表面自动行走，进行全方位的弧面焊接作业。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于弧形工件加工的自动化焊接设备，包括焊接部和遥控装置，焊接部上设置有控制系统和电源装置，所述遥控装置通过无线信号控制焊接部工作；所述焊接部包括底板和设置在底板四角的磁轮箱，磁轮箱内设有磁轮；所述控制系统包括运动控制系统、焊枪控制系统和焊缝检测系统；所述运动控制系统控制磁轮运动；

所述焊枪控制系统包括焊枪、焊枪夹、焊枪横向调节机构、焊枪高低调节机构、焊枪角度调节机构。

作为优选，所述焊枪横向调节机构和焊枪高低调节机构均包括摆动电机、丝杠和滑块导轨，滑块导轨与焊枪夹连接，调节焊枪的位置。

作为优选，所述焊缝检测系统包括焊缝自动跟踪机构和焊缝自动对准机构；所述焊缝自动跟踪机构包括激光跟踪传感器，激光跟踪传感器与焊枪横向调节机构连接，所述激光跟踪传感器能检测传感器中心与焊缝轨迹线的偏差；所述焊缝自动对准机构包括弹簧、内角度调节环、外角度调节环和定位杆件，所述弹簧一端安装在焊枪夹上，另一端与定位杆件连接，定位杆件接触到焊接工件的表面上。

作为优选，所述运动控制系统包括步进电机和减速器，所述步进电机通过减速器驱动磁轮运动。

作为优选，所述底板与左右两侧磁轮箱通过铰链机构柔性连接，所述磁轮箱能相对偏转，磁轮均为主动轮。

作为优选，所述电源装置包括运动控制电源、焊接电源和电源控制接口，所述电源控制接口可控制外部电源的电流、电压。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明用于弧形工件加工的自动化焊接设备能在钢制球罐、储罐、船体等大型弧面设备上自动进行焊接作业，节约了人工成本，提高了焊接精度。

2、本发明的焊枪控制系统能对焊枪的角度进行调节，满足不同角度、位置的焊接作业要求。

3、本发明的摆动电机能在机器人运行到不同方位时，将焊枪带动到相适应的位置，提高了用于弧形工件加工的自动化焊接设备的摆动焊接能力。

4、本发明的焊缝检测系统可检测出传感器中心与焊缝轨迹线的偏差，并据此实时控制焊枪横向调节机构，使焊枪精确跟踪焊缝。

5、本发明的焊缝自动对准机构，其弹簧一端安装在底板上，另一端与定位杆件连接，定位杆件接触到焊接工件的表面上，通过内外调节环保障焊枪中心与焊接点的法线方向重合，使焊接位置更加准确。

6、本发明的底板与左右两侧磁轮箱通过铰链机构柔性连接，使得磁轮箱能相对偏转，自动保证各个磁轮能同时接触吸附在焊件表面，提高了用于弧形工件加工的自动化焊接设备行走的稳定性。

7、本发明的磁轮均为主动轮，磁轮可进行差动工作，实现左右转弯，进一步提高了用于弧形工件加工的自动化焊接设备行走的稳定性。

8、本发明的电源控制接口可控制外部电源的电流、电压，从而实现运动控制电源与焊接电源的成套化，达到优化结构的目的。

附图说明

图1是本发明用于弧形工件加工的自动化焊接设备工作示意图；

图2是本发明用于弧形工件加工的自动化焊接设备爆炸图；

图3是本发明的焊枪控制系统放大图；

图4是本发明的焊缝自动对准机构放大图；

图5是本发明的运动控制系统放大图。

图中标记：1-弧面焊接工件；2-焊接部；3-控制系统；4-电源装置；2.1-底板；2.2-磁轮箱；2.3-磁轮；3.1-运动控制系统；3.2-焊枪控制系统；3.3-焊缝检测系统；

3.1.1-步进电机；3.1.2-减速器；3.2.1-焊枪；3.2.2-焊枪夹；3.2.3-焊枪横向调节机构； 3.2.4-焊枪高低调节机构；3.2.5-焊枪角度调节机构；3.2.6-摆动电机；3.2.7-丝杠；3.2.8- 滑块导轨；3.3.1-焊缝自动跟踪机构；3.3.2-焊缝自动对准机构；3.3.2.1-弹簧；3.3.2.2- 内角度调节环；3.3.2.3-外角度调节环；3.3.2.4-定位杆件。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1、图2、图3、图4和图5对本发明作详细说明。

实施例1，一种用于弧形工件加工的自动化焊接设备，包括焊接部2和遥控装置，所述遥控装置通过无线信号控制焊接部2工作，焊接部2上设置有控制系统3和电源装置4；所述焊接部2包括底板2.1和设置在底板2.1四角的磁轮箱2.2，磁轮箱2.2内设有磁轮2.3；所述控制系统3包括运动控制系统3.1、焊枪控制系统3.2和焊缝检测系统3.3；所述运动控制系统3.1控制磁轮2.3运动。

本实施例的焊枪控制系统3.2包括焊枪3.2.1、焊枪夹3.2.2、焊枪横向调节机构3.2.3、焊枪高低调节机构3.2.4、焊枪角度调节机构3.2.5。

本实施例的焊枪横向调节机构3.2.3和焊枪高低调节机构3.2.4均包括摆动电机3.2.6、丝杠3.2.7和滑块导轨3.2.8，滑块导轨3.2.8与焊枪夹3.2.2连接，调节焊枪3.2.1的位置。

本实施例的焊缝检测系统3.3包括焊缝自动跟踪机构3.3.1和焊缝自动对准机构3.3.2；所述焊缝自动跟踪机构3.3.1包括激光跟踪传感器，激光跟踪传感器与焊枪横向调节机构 3.2.3连接，所述激光跟踪传感器能检测传感器中心与焊缝轨迹线的偏差。

本实施例在工作时，无需将弧面焊接工件1进行任何移动、翻转，磁轮箱2.2内的磁轮2.3吸附在弧面焊接工件1，当运动到焊接位置时，焊枪控制系统3.2开始工作，在焊枪横向调节机构3.2.3、焊枪高低调节机构3.2.4、焊枪角度调节机构3.2.5的协同配合下，将焊枪夹3.2.2上的焊枪3.2.1调整到合适位置，进行焊接作业，与此同时，焊缝检测系统3.3的焊缝自动跟踪机构3.3.1和焊缝自动对准机构3.3.2对焊接部位进行实时检测，反馈焊接情况到焊枪控制系统3.2，以便其实时作出调整，防止出现偏差。

本实施例的焊缝自动对准机构3.3.2包括弹簧3.3.2.1、内角度调节环3.3.2.2、外角度调节环3.3.2.3和定位杆件3.3.2.4，所述弹簧3.3.2.1一端安装在焊枪夹3.2.2上，另一端与定位杆件3.3.2.4连接，定位杆件3.3.2.4接触到弧面焊接工件1的表面上。定位杆件3.3.2.4能实时定位焊枪3.2.1与焊接工件表面的相对位置关系，一旦其偏离有效范围时，内角度调节环3.3.2.2和外角度调节环3.3.2.3便可以及时调整角度，保障焊枪3.2.1 中心与焊接点的法线方向重合，使焊接位置更加准确。

实施例2，本实施例在实施例1的基础上，作了以下优化：运动控制系统3.1包括步进电机3.1.1和减速器3.1.2，所述步进电机3.1.1通过减速器3.1.2驱动磁轮2.3运动；底板2.1与左右两侧磁轮箱2.2通过铰链机构柔性连接，所述磁轮箱2.2能相对偏转，磁轮 2.3均为主动轮。

本实施例的磁轮箱2.2能相对偏转，自动保证各个磁轮2.3能在弧面焊接工件1上同时接触吸附焊件表面，同时，本实施例的磁轮2.3均为主动轮，其可进行差动工作，以实现转弯运动，提高用于弧形工件加工的自动化焊接设备行走的稳定性。

实施例3，本实施例在实施例1的基础上，作了以下优化：电源装置4包括运动控制电源、焊接电源和电源控制接口，所述电源控制接口可控制外部电源的电流、电压。本实施例将运动控制电源与焊接电源成套化设置，达到优化结构的目的。

如上所述即为本发明的实施例。本发明不局限于上述实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于弧形工件加工的自动化焊接设备，其特征在于，包括焊接部(2)和遥控装置，所述遥控装置通过无线信号控制焊接部(2)工作，焊接部(2)上设置有控制系统(3)和电源装置(4)；

所述焊接部(2)包括底板(2.1)和设置在底板(2.1)四角的磁轮箱(2.2)，磁轮箱(2.2)内设有磁轮(2.3)；所述控制系统(3)包括运动控制系统(3.1)、焊枪控制系统(3.2)和焊缝检测系统(3.3)；所述运动控制系统(3.1)控制磁轮(2.3)运动；

所述焊枪控制系统(3.2)包括焊枪(3.2.1)、焊枪夹(3.2.2)、焊枪横向调节机构(3.2.4)、焊枪高低调节机构(3.2.3)、焊枪角度调节机构(3.2.5)。

2.如权利要求1所述的用于弧形工件加工的自动化焊接设备，其特征在于，所述焊枪横向调节机构(3.2.4)和焊枪高低调节机构(3.2.3)均包括摆动电机(3.2.6)、丝杠(3.2.7)和滑块导轨(3.2.8)，滑块导轨(3.2.8)与焊枪夹(3.2.2)连接，调节焊枪(3.2.1)的位置。

3.如权利要求1所述的用于弧形工件加工的自动化焊接设备，其特征在于，所述焊缝检测系统(3.3)包括焊缝自动跟踪机构(3.3.1)和焊缝自动对准机构(3.3.2)；

所述焊缝自动跟踪机构(3.3.1)包括激光跟踪传感器，激光跟踪传感器与焊枪横向调节机构(3.2.4)连接，所述激光跟踪传感器能检测传感器中心与焊缝轨迹线的偏差；

所述焊缝自动对准机构(3.3.2)包括弹簧(3.3.2.1)、内角度调节环(3.3.2.2)、外角度调节环(3.3.2.3)和定位杆件(3.3.2.4)，所述弹簧(3.3.2.1)一端安装在焊枪夹(3.2.2)上，另一端与定位杆件(3.3.2.4)连接，定位杆件(3.3.2.4)接触到弧面焊接工件(1)的表面上。

4.如权利要求1-3任一所述的用于弧形工件加工的自动化焊接设备，其特征在于，所述运动控制系统(3.1)包括步进电机(3.1.1)和减速器(3.1.2)，所述步进电机(3.1.1)通过减速器(3.1.2)驱动磁轮(2.3)运动。

5.如权利要求4所述的用于弧形工件加工的自动化焊接设备，其特征在于，所述底板(2.1)与左右两侧磁轮箱(2.2)通过铰链机构柔性连接，所述磁轮箱(2.2)能相对偏转，磁轮(2.3)均为主动轮。

6.如权利要求4所述的用于弧形工件加工的自动化焊接设备，其特征在于，所述电源装置(4)包括运动控制电源、焊接电源和电源控制接口，所述电源控制接口可控制外部电源的电流、电压。