CN108655539B - 龙门式盾构机焊接工件自动堆焊设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及盾构机焊接技术领域，特别涉及一种龙门式盾构机面板耐磨层自动堆焊设备及方法，该设备包含电气控制机构，移动执行机构和焊接机构，柔性平台；移动执行机构包含两个X方向直线滑块模组，Y方向直线滑块模组，和与Y方向直线滑块模组滑动连接的Z方向直线滑块模组；所述的Y方向直线滑块模组呈龙门式支架结构，该龙门式支架结构的两个底部分别与两个X方向直线滑块模组滑动连接；所述的焊接机构包含送丝机、焊枪把和药芯焊丝；Z方向直线滑块模组的下端固定有与焊枪把连接的旋转轴。本发明结构简单，设计新颖、合理，使用方便，适用于多种规格大尺寸面板的堆焊，操作简单，适用性强，提高焊接效率，具有较强的推广应用价值。

Description

龙门式盾构机焊接工件自动堆焊设备及方法

技术领域

本发明涉及盾构机焊接技术领域，特别涉及一种龙门式盾构机焊接工件自动堆焊设备及方法。

背景技术

随着地铁及地下通道增加，大型盾构机成为地下隧道挖掘不可或缺的设备。面板是盾构机重要的组成部分，其中面板在盾构机工作时，面板承受一定的压力以及固体颗粒摩擦和腐蚀，导致面板磨损。为提高面板寿命，对面板表面进行强化处理，即堆焊网格状耐磨层。

目前面板尺寸规格较大，不同盾构机面板形状相似，规格各不相同。现阶段常用方法是采用二氧化碳气体保护焊进行人工焊接，此种方案操作简单适应性强，但是生产周期长，工人劳动条件差，且焊缝外观尺寸难以保证。且目前常规的自动化焊接设备无法适应多种规格大尺寸面板的堆焊，需对每一种规格面板进行焊接路径编程存入数据库，有一定的局限性。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种龙门式盾构机焊接工件自动堆焊设备及方法，设计科学、合理，解决目前盾构机面板堆焊工作量及难度大等问题，为企业和社会创造更大的效益。

按照本发明所提供的设计方案， 一种龙门式盾构机焊接工件自动堆焊设备，包含电气控制机构，与电气控制机构连接的移动执行机构和焊接机构，及设于移动执行机构上用于夹持焊接工件的柔性平台；所述的移动执行机构包含两个X方向直线滑块模组，Y方向直线滑块模组，和与Y方向直线滑块模组滑动连接的Z方向直线滑块模组；所述的Y方向直线滑块模组呈龙门式支架结构，该龙门式支架结构的两个底部分别与两个X方向直线滑块模组滑动连接；所述的焊接机构包含送丝机、焊枪把和药芯焊丝；Z方向直线滑块模组的下端固定有与焊枪把连接的旋转轴。

上述的，所述的电气控制机构包含设于电控柜内并相互连接的运动控制器和电机驱动，分设在X方向直线滑块模组、Y方向直线滑块模组、Z方向直线滑块模组和旋转轴上且与电机驱动连接的电机，及安装在X方向直线滑块模组、Y方向直线滑块模组和Z方向直线滑块模组上的限位器；所述的限位器与运动控制器电连接。

优选的，所述的电气控制机构还包含有与运动控制器连接上位机，与上位机连接的显示器和键盘，该上位机装载有用于参数设定的焊接控制程序。

优选的，所述的限位器包含设于X方向直线滑块模组、 Y方向直线滑块模组和Z方向直线滑块模组三者滑轨侧壁上的光线传感器，及设于X方向直线滑块模组、 Y方向直线滑块模组和Z方向直线滑块模组三者滑块上的感应片。

更进一步地，所述的龙门式支架结构包含两个相互平行的垂直支撑，和连接两个垂直支撑的水平横梁；与Z方向直线滑块模组滑块匹配工作的滑轨设于水平横梁上；两个垂直支撑底部分别对应与两个X方向直线滑块模组的滑动垂直固定。

优选的，所述的送丝机固定于垂直支撑端部。

一种龙门式盾构机焊接工件自动堆焊方法，采用上述的龙门式盾构机焊接工件自动堆焊设备实现，该实现过程包含如下内容：

步骤1、采集待焊接工件的外观尺寸参数，通过柔性平台进行夹持固定；

步骤2、通过电气控制机构依次调节两个X方向直线滑块模组、Y方向直线滑块模组和Z方向直线滑块模组的滑块，使得焊枪在该面板工件的正上方；

步骤3、打开焊枪，并电气控制机构控制XYZ三个方向的移动速度，进行自动堆焊；

步骤4、焊接结束，关闭焊枪及电气控制机构。

本发明的有益效果：

本发明结构简单，设计新颖、合理，使用方便，替代现有采用二氧化碳气体进行人工保护焊接，可通过采集待焊接工件尺寸参数进行XZY方向距离调控，适用于多种规格大尺寸面板的堆焊，操作简单，适用性强，提高焊接效率，具有较强的推广应用价值。

附图说明：

图1为本发明的设备结构示意图；

图2为实施例中焊接工件一堆焊状态示意图；

图3为实施例中焊接工件二堆焊状态示意图。

具体实施方式：

图中标号，标号1代表X方向直线滑块模组，标号2代表Y方向直线滑块模组，标号21、22代表龙门式支架结构，标号3代表Z方向直线滑块模组，标号4代表旋转轴，标号5代表送丝机，标号6代表电控柜，标号7代表显示器，标号8代表焊接工件，标号9代表柔性平台。

下面结合附图和技术方案对本发明作进一步详细的说明，并通过优选的实施例详细说明本发明的实施方式，但本发明的实施方式并不限于此。

本发明实施例，参见图1所示，提供一种龙门式盾构机焊接工件自动堆焊设备，包含电气控制机构，与电气控制机构连接的移动执行机构和焊接机构，及设于移动执行机构上用于夹持焊接工件的柔性平台；所述的移动执行机构包含两个X方向直线滑块模组，Y方向直线滑块模组，和与Y方向直线滑块模组滑动连接的Z方向直线滑块模组；所述的Y方向直线滑块模组呈龙门式支架结构，该龙门式支架结构的两个底部分别与两个X方向直线滑块模组滑动连接；所述的焊接机构包含送丝机、焊枪把和药芯焊丝；Z方向直线滑块模组的下端固定有与焊枪把连接的旋转轴。替代现有采用二氧化碳气体进行人工保护焊接，可通过采集待焊接工件面板尺寸参数进行XZY方向距离调控，大大降低了人工焊接的工作强度，适用于多种规格大尺寸工件的堆焊，操作简单，适用性强。

本发明实施例中，电气控制机构包含设于电控柜内并相互连接的运动控制器和电机驱动，分设在X方向直线滑块模组、Y方向直线滑块模组、Z方向直线滑块模组和旋转轴上且与电机驱动连接的电机，及安装在X方向直线滑块模组、Y方向直线滑块模组和Z方向直线滑块模组上的限位器；所述的限位器与运动控制器电连接。通过运动控制器和电机驱动来调节XYZ三个方向上的位移方向，进而对焊接工件进行精准焊接，自动化程度高。

优选的，所述的电气控制机构还包含有与运动控制器连接上位机，与上位机连接的显示器和键盘，该上位机装载有用于参数设定的焊接控制程序。实现通过输入面板工件部分外观尺寸参数，自动生成焊接路径程序发送给运动控制器。

优选的，所述的限位器包含设于X方向直线滑块模组、 Y方向直线滑块模组和Z方向直线滑块模组三者滑轨侧壁上的光线传感器，及设于X方向直线滑块模组、 Y方向直线滑块模组和Z方向直线滑块模组三者滑块上的感应片。光线传感器和感应片配合工作，并将信号反馈至运动控制器，实现对XYZ三个方向的安全限位控制。

更进一步地，所述的龙门式支架结构包含两个相互平行的垂直支撑，和连接两个垂直支撑的水平横梁，如图1中，水平横梁22和垂直横梁21组成龙门式支架结构，结构简单，使用方便，性能稳固可靠；与Z方向直线滑块模组滑块匹配工作的滑轨设于水平横梁上；两个垂直支撑底部分别对应与两个X方向直线滑块模组的滑动垂直固定。

优选的，所述的送丝机固定于垂直支撑端部。

基于上述设备，本发明实施例还提供一种龙门式盾构机焊接工件自动堆焊方法，包含如下内容：

步骤1、采集待焊接工件的外观尺寸参数，通过柔性平台进行夹持固定；

步骤2、通过电气控制机构依次调节两个X方向直线滑块模组、Y方向直线滑块模组和Z方向直线滑块模组的滑块，使得焊枪在该面板工件的正上方；

步骤3、打开焊枪，并电气控制机构控制XYZ三个方向的移动速度，进行自动堆焊；

步骤4、焊接结束，关闭焊枪及电气控制机构。

本发明中，参见图2和3所示，图2中焊接工件为刀盘，图3中焊接工件为面板耐磨层。移动执行机构包括2个X方向直线滑块模组，1个Y方向直线滑块模组，1个Z方向直线滑块模组，垂直于XZ平面的旋转轴；Y方向模组由一个龙门式支架连接在两个X模组的两个滑块上，Z模组垂直于XY平面并连接在Y模组的滑块上，旋转轴连接在Z模组的下端；焊接机构的焊枪固定于旋转轴的连接板上。柔性平台可通过两套可拆卸柔性工装，实现快速加持不同规格面板工件。焊枪在面板工件正上方。运动控制器和电机驱动安置在电控柜里，通过数据线连接实现运动控制器对电机驱动的控制，电机驱动通过电机电源线驱动电机，电机分别安置在2个X方向直线模组，1个Y方向直线模组和Z方向直线模组的一端，以及旋转轴的一端。光线传感器分别安置于XYZ模组的侧壁两端，通过ＸＹＺ模组滑块上面的感应片，反馈信号给运动控制器，实现对XYZ三个方向的安全限位控制。上位机上可通过装有专用于面板或刀盘堆焊的焊接控制程序，实现通过输入面板工件部分外观尺寸参数，自动生成焊接路径程序发送给运动控制器，从而提高面板或刀盘工件的自动化堆焊，节省人力成本，焊接效率高，质量好，适用性强，应用灵活。

本发明不局限于上述具体实施方式，本领域技术人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或者类似的变化都应涵盖在本发明权利要求的范围内。

Claims (4)

1.一种龙门式盾构机焊接工件自动堆焊设备，其特征在于，包含电气控制机构，与电气控制机构连接的移动执行机构和焊接机构，及设于移动执行机构上用于夹持焊接工件的柔性平台；所述的移动执行机构包含两个X方向直线滑块模组，Y方向直线滑块模组，和与Y方向直线滑块模组滑动连接的Z方向直线滑块模组；所述的Y方向直线滑块模组呈龙门式支架结构，该龙门式支架结构的两个底部分别与两个X方向直线滑块模组滑动连接；所述的焊接机构包含送丝机、焊枪把和药芯焊丝；Z方向直线滑块模组的下端固定有与焊枪把连接的旋转轴；

所述的电气控制机构包含设于电控柜内并相互连接的运动控制器和电机驱动，分设在X方向直线滑块模组、Y方向直线滑块模组、Z方向直线滑块模组和旋转轴上且与电机驱动连接的电机，安装在X方向直线滑块模组、Y方向直线滑块模组和Z方向直线滑块模组上的限位器，与运动控制器连接的上位机，与上位机连接的显示器和键盘，该上位机装载有用于参数设定的焊接控制程序，利用上位机接收输入的待焊接工件外观尺寸参数并自动生成待焊接工件网格状焊接路径程序，以使运动控制器依据网格状焊接路径程序控制电机驱动实现待焊接工件面板网格状耐磨层的自动堆焊；所述的限位器与运动控制器电连接；所述的限位器包含设于X方向直线滑块模组、Y方向直线滑块模组和Z方向直线滑块模组三者滑轨侧壁上的光线传感器，及设于X方向直线滑块模组、 Y方向直线滑块模组和Z方向直线滑块模组三者滑块上的感应片。

2.根据权利要求1所述的龙门式盾构机焊接工件自动堆焊设备，其特征在于，所述的龙门式支架结构包含两个相互平行的垂直支撑，和连接两个垂直支撑的水平横梁；与Z方向直线滑块模组滑块匹配工作的滑轨设于水平横梁上；两个垂直支撑底部分别对应与两个X方向直线滑块模组的滑动垂直固定。

3.根据权利要求2所述的龙门式盾构机焊接工件自动堆焊设备，其特征在于，所述的送丝机固定于垂直支撑端部。

4.一种龙门式盾构机焊接工件自动堆焊方法，其特征在于，采用权利要求1所述的龙门式盾构机焊接工件自动堆焊设备实现，该实现过程包含如下内容：

步骤1、采集待焊接工件的外观尺寸参数，通过柔性平台进行夹持固定；

步骤2、通过电气控制机构依次调节两个X方向直线滑块模组、Y方向直线滑块模组和Z方向直线滑块模组的滑块，使得焊枪在该面板工件的正上方；

步骤3、打开焊枪，并电气控制机构控制XYZ三个方向的移动速度，进行自动堆焊；

步骤4、焊接结束，关闭焊枪及电气控制机构。