CN111375938A - 一种用于船体外壁的焊接机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于船体外壁的焊接机构，涉及船舶制造技术领域，包括支撑架、柔性焊接座、清理机构以及冷却机构，所述支撑架连接至行走机构并可借助于行走机构在船体外壁沿着焊接接缝行走，本发明借助于导柱以及弹簧，能够保证基板与焊接面的距离保持恒定，即焊接头与焊接面的距离恒定，有效保证了不同曲率条件下的船体外壁焊接质量的稳定性，在焊接的同时，配合前后两侧的清理机构和冷却机构，一方面，能够预先与焊接面表面的锈迹进行清理，进一步提高了焊接质量，另一方面，有效利用焊接热影响区的热量，将换热管内的空气加热，并用于焊缝的初步冷却，降低了冷却速度，提高了焊接质量，三者同步进行，显著提高了焊接效率。

Description

一种用于船体外壁的焊接机构

技术领域

本发明属于船舶制造技术领域，具体涉及一种用于船体外壁的焊接机构。

背景技术

目前，船体外壁的焊接多采用人工手动焊接，对工人的技术要求很高，焊接时需要工人长时间站立操作，劳动强度大，且容易出现安全隐患，焊接质量也难以精准把控。

现有技术中也出现了一些能够自动焊接的装置，如中国专利公开号为CN103934596B的一种船体爬壁焊接装置，该装置在四根柔性纵骨和四套皮带松紧调节机构的配合下，可以在一定限度内自由伸缩和弯曲以贴合船体表面，并保持设备搭载底座的平衡姿态，从而使焊枪在稳定的姿态下进行焊接作业，高效地完成船体焊接工作。其虽然实现了焊接的自动化，但是对于大型船体来说，该装置并不能保证焊枪与焊接面的距离保持恒定，导致其在曲率变化较大的焊接面，各部位的焊接质量层次不齐；其次，由于船体外壁的焊接面裸露于环境中，难免会产生生锈现象，若不能在焊接前将锈迹清理，则对焊接质量也会造成一定的影响，传统的方式是采用人工或其他机械预先清理，效率低，且成本高；再次，由于目前的焊接场所多为室外，若遇到室外温度较低的天气，由于温度低会导致冷却速度增大，焊接后的部位容易产生较多的焊接应力，同时，也会对焊接后的组织造成不利影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于船体外壁的焊接机构，以解决上述提到的现有技术中导致的上述缺陷。

一种用于船体外壁的焊接机构，包括支撑架、柔性焊接座、清理机构以及冷却机构，所述支撑架连接至行走机构并可借助于行走机构在船体外壁沿着焊接接缝行走；

所述柔性焊接座安装于支撑架的另一端并能够实现柔性焊接座上的焊接头与焊接面保持一个恒定的焊接距离；

所述清理机构安装于柔性焊接座的前侧，并能够实现对待焊接的表面进行清理；

所述冷却机构安装于柔性焊接座的后侧并通过传动机构与清理机构连接，所述清理机构为冷却机构提供动力，以实现对焊接后的表面进行冷却处理。

优选的，所述柔性焊接座包括基板、导柱、导套以及导向轮，所述导柱固定于基板的顶面并滑动连接于支撑架上的通孔内，导柱的上端连接有限位块，所述导套固定于通孔的底部并与导柱滑动连接，导套与基板之间的导柱上套设有弹簧，所述导向轮有四个其均转动连接于基板底部的支座上，四个导向轮呈矩形阵列布置，用于焊接的焊接设备安装于基板上且焊接设备上的焊接头部分位于基板的下方。

优选的，所述清理机构包括支撑座、蜗轮、蜗杆以及刷盘，支撑座转动连接于基板的前侧并通过定位机构固定，所述蜗轮位于支撑座的下方并通过轴杆与支撑座上的轴承连接，蜗轮与蜗杆啮合，蜗杆连接于位于支撑座底部的两个导向轮之间并与导向轮固定，所述刷盘的底部设有金属丝。

优选的，所述冷却机构包括风机、换热管、固定座、固定环以及排风管，所述风机安装于基板的后侧，所述换热管由三段管体组成，分别包括进气段、换热段以及出气段，进气段的进气口位于基板的上方，进气段向下延伸至基板的下方并与换热段连接，换热段为一段圆弧形管体并通过固定环固定于固定座的底面，固定座为环形并安装于基板的底面，换热段位于焊接头的外周侧并与出气段连接，出气段的另一端延伸至基板的上方并连接至风机的进气端，所述排风管连接至风机的出气端；

所述传动机构包括主动轮一、从动轮一、从动轮二以及支座，主动轮一与蜗杆同轴设置并通过传送带连接至从动轮一，从动轮一与从动轮二通过一根转轴连接固定并同步旋转，转轴转动连接于基板底部的支座上，从动轮二通过传送带连接至风机的动力输入端。

优选的，所述定位机构包括定位块和插板，所述定位块固定于基板的顶面，定位块上设有一横向贯通的插孔一，支撑座的顶面设有一立板，立板上设有一横向贯通的插孔二并与插孔一配合，所述插板穿过插孔一与插孔二并将支撑座进行横向定位。

优选的，所述定位块的顶部还设有一弹性的压板。

优选的，所述排风管的末端连接有扁平状的分流管。

本发明的优点在于：

(1)本发明借助于导柱以及弹簧，能够保证基板与焊接面的距离保持恒定，即焊接头与焊接面的距离恒定，有效保证了不同曲率条件下的船体外壁焊接质量的稳定性。

(2)本发明在焊接的同时，配合前后两侧的清理机构和冷却机构，一方面，能够预先与焊接面表面的锈迹进行清理，进一步提高了焊接质量，另一方面，有效利用焊接热影响区的热量，将换热管内的空气加热，并用于焊缝的初步冷却，降低了冷却速度，提高了焊接质量，三者同步进行，显著提高了焊接效率。

(3)本发明中的清理机构可以借助于定位机构收起，能够适用于多种工况下的焊接处理，且本发明中清理机构及冷却机构均采用了纯机械的运动方式，省去了采用电气设备而产生的相关线路布置，更适合高处的船体外壁表面焊接工作。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2、图3为本发明中清理机构、冷却机构及基板部分不同视角的结构示意图。

图4为本发明中清理机构收起时的示意图。

其中，1-支撑架，2-柔性焊接座，21-基板，22-导柱，23-导套，24-导向轮，25-限位块，26-弹簧，3-清理机构，31-支撑座，32-蜗轮，33-蜗杆，34-刷盘，35-轴承，36-金属丝，4-冷却机构，41-风机，42-换热管，420-进气段，421-换热段，422-出气段，43-固定座，44-固定环，45-排风管，5-传动机构，51-主动轮一，52-从动轮一，53-从动轮二，54-支座，6-定位机构，61-定位块，62-插板，63-插孔一，64-插孔二，65-立板，66-压板，7-分流管。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图4所示，一种用于船体外壁的焊接机构，包括支撑架1、柔性焊接座2、清理机构3以及冷却机构4，所述支撑架1连接至行走机构并可借助于行走机构在船体外壁沿着焊接接缝行走，该行走机构可以是柔性的自行走小车或其他具有行走功能的装置；

所述柔性焊接座2安装于支撑架1的另一端并能够实现柔性焊接座2上的焊接头与焊接面保持一个恒定的焊接距离；

所述清理机构3安装于柔性焊接座2的前侧，并能够实现对待焊接的表面进行清理；

所述冷却机构4安装于柔性焊接座2的后侧并通过传动机构5与清理机构3连接，所述清理机构3为冷却机构4提供动力，以实现对焊接后的表面进行冷却处理。

在本实施例中，所述柔性焊接座2包括基板21、导柱22、导套23以及导向轮24，所述导柱22固定于基板21的顶面并滑动连接于支撑架1上的通孔内，导柱22的上端连接有限位块25，所述导套23固定于通孔的底部并与导柱22滑动连接，导套23与基板21之间的导柱22上套设有弹簧26，所述导向轮24有四个其均转动连接于基板21底部的支座上，四个导向轮24呈矩形阵列布置，用于焊接的焊接设备安装于基板21上且焊接设备上的焊接头部分位于基板21的下方。

在本实施例中，所述清理机构3包括支撑座31、蜗轮32、蜗杆33以及刷盘34，支撑座31转动连接于基板21的前侧并通过定位机构6固定，所述蜗轮32位于支撑座31的下方并通过轴杆与支撑座31上的轴承35连接，蜗轮32与蜗杆33啮合，蜗杆33连接于位于支撑座31底部的两个导向轮24之间并与导向轮24固定，所述刷盘34的底部设有金属丝36。

在本实施例中，所述冷却机构4包括风机41、换热管42、固定座43、固定环44以及排风管45，所述风机41安装于基板21的后侧，所述换热管42由三段管体组成，分别包括进气段420、换热段421以及出气段422，进气段420的进气口位于基板21的上方，进气段420向下延伸至基板21的下方并与换热段421连接，换热段421为一段圆弧形管体并通过固定环44固定于固定座43的底面，固定座43为环形并安装于基板21的底面，换热段421位于焊接头的外周侧并与出气段422连接，出气段422的另一端延伸至基板21的上方并连接至风机41的进气端，所述排风管45连接至风机41的出气端；

所述传动机构5包括主动轮一51、从动轮一52、从动轮二53以及支座54，主动轮一51与蜗杆33同轴设置并通过传送带连接至从动轮一52，从动轮一52与从动轮二53通过一根转轴连接固定并同步旋转，转轴转动连接于基板21底部的支座54上，从动轮二53通过传送带连接至风机41的动力输入端(即输入端皮带轮)，上述主动轮一51、从动轮一52、从动轮二53均采用皮带轮，且从动轮二53的外径大于风机的输入端皮带轮的外径，从而实现大速度比的动力传输。基板21上设有供传送带穿过的矩形孔。

在本实施例中，所述定位机构6包括定位块61和插板62，所述定位块61固定于基板21的顶面，定位块61上设有一横向贯通的插孔一63，支撑座的顶面设有一立板65，立板65上设有一横向贯通的插孔二64并与插孔一63配合，所述插板62穿过插孔一63与插孔二64并将支撑座进行横向定位，插板62与插孔一63或插孔二64为过盈配合。

在本实施例中，所述定位块61的顶部还设有一弹性的压板66，其目的在于，当清理机构3不使用时，可将支撑座31向上翻转90度，立板65处于水平状态，此时旋转压板66，将其压在立板65上，从而实现清理机构3的固定。该压板65也能够实现对插板62的压紧定位。

在本实施例中，所述排风管45的末端连接有扁平状的分流管7，用于将排出的冷却风分散成扁平状，扩大散热面积。

工作过程及原理：首先，借助于升降平台将该装置连同行走机构移动至工作位置，然后人工调整行走机构(图中仅作示意)至合适的位置，启动行走机构上的电磁铁，行走机构被紧紧吸附贴合在船体外壁表面，并位于焊接接缝的上方，此时的支撑架1位于行走机构的一侧，接着行走机构开始沿着焊接接缝的轨迹行走，带动整个支撑架1移动，与此同时，启动柔性焊接座2上的焊接设备，焊接头对准焊接面进行焊接作业，由于弹簧26的作用，其会挤压基板21，导向轮24紧贴在船体外壁上，并随着支撑架2的移动而行走；

在焊接时，位于基板21前侧的导向轮24之间连接有与其一起转动的蜗杆33，其会驱动蜗轮32转动，进而实现刷盘34的转动，借助于金属丝36对焊接接缝上的锈迹提前进行清理，保证焊接质量。与此同时，与蜗杆33同轴设置的主动轮一51也随之转动，并带动从动轮一52、从动轮二53以及风机的动力输入端一同转动，实现风机的旋转，焊接头附近产生的热量会对换热管42内的空气加热，风机41运转产生的抽吸作用将换热管42中的热风送至排风管45，最终通过分流管7排出，吹在焊接后的焊缝上，从而对焊缝进行初步冷却，避免环境温度过低造成冷却速度过大而产生的焊接质量缺陷。

本发明中，将清理机构3与基板21之间设计成了可转动的连接方式，目的在于，对于一些没有清理和冷却要求的焊接情形，可以将清理机构3向上翻转90度并通过压板7压紧固定，收起来，与此同时，拆掉主动轮一51与从动轮一52之间的传送带，即可关闭冷却机构4的冷却功能。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (7)

1.一种用于船体外壁的焊接机构，其特征在于，包括支撑架(1)、柔性焊接座(2)、清理机构(3)以及冷却机构(4)，所述支撑架(1)连接至行走机构并可借助于行走机构在船体外壁沿着焊接接缝行走；

所述柔性焊接座(2)安装于支撑架(1)的另一端并能够实现柔性焊接座(2)上的焊接头与焊接面保持一个恒定的焊接距离；

所述清理机构(3)安装于柔性焊接座(2)的前侧，并能够实现对待焊接的表面进行清理；

所述冷却机构(4)安装于柔性焊接座(2)的后侧并通过传动机构(5)与清理机构(3)连接，所述清理机构(3)为冷却机构(4)提供动力，以实现对焊接后的表面进行冷却处理。

2.根据权利要求1所述的一种用于船体外壁的焊接机构，其特征在于：所述柔性焊接座(2)包括基板(21)、导柱(22)、导套(23)以及导向轮(24)，所述导柱(22)固定于基板(21)的顶面并滑动连接于支撑架(1)上的通孔内，导柱(22)的上端连接有限位块(25)，所述导套(23)固定于通孔的底部并与导柱(22)滑动连接，导套(23)与基板(21)之间的导柱(22)上套设有弹簧(26)，所述导向轮(24)有四个其均转动连接于基板(21)底部的支座上，四个导向轮(24)呈矩形阵列布置，用于焊接的焊接设备安装于基板(21)上且焊接设备上的焊接头部分位于基板(21)的下方。

3.根据权利要求2所述的一种用于船体外壁的焊接机构，其特征在于：所述清理机构(3)包括支撑座(31)、蜗轮(32)、蜗杆(33)以及刷盘(34)，支撑座(31)转动连接于基板(21)的前侧并通过定位机构(6)固定，所述蜗轮(32)位于支撑座(31)的下方并通过轴杆与支撑座(31)上的轴承(35)连接，蜗轮(32)与蜗杆(33)啮合，蜗杆(33)连接于位于支撑座(31)底部的两个导向轮(24)之间并与导向轮(24)固定，所述刷盘(34)的底部设有金属丝(36)。

4.根据权利要求3所述的一种用于船体外壁的焊接机构，其特征在于：所述冷却机构(4)包括风机(41)、换热管(42)、固定座(43)、固定环(44)以及排风管(45)，所述风机(41)安装于基板(21)的后侧，所述换热管(42)由三段管体组成，分别包括进气段(420)、换热段(421)以及出气段(422)，进气段(420)的进气口位于基板(21)的上方，进气段(420)向下延伸至基板(21)的下方并与换热段(421)连接，换热段(421)为一段圆弧形管体并通过固定环(44)固定于固定座(43)的底面，固定座(43)为环形并安装于基板(21)的底面，换热段(421)位于焊接头的外周侧并与出气段(422)连接，出气段(422)的另一端延伸至基板(21)的上方并连接至风机(41)的进气端，所述排风管(45)连接至风机(41)的出气端；

所述传动机构(5)包括主动轮一(51)、从动轮一(52)、从动轮二(53)以及支座(54)，主动轮一(51)与蜗杆(33)同轴设置并通过传送带连接至从动轮一(52)，从动轮一(52)与从动轮二(53)通过一根转轴连接固定并同步旋转，转轴转动连接于基板(21)底部的支座(54)上，从动轮二(53)通过传送带连接至风机(41)的动力输入端。

5.根据权利要求3所述的一种用于船体外壁的焊接机构，其特征在于：所述定位机构(6)包括定位块(61)和插板(62)，所述定位块(61)固定于基板(21)的顶面，定位块(61)上设有一横向贯通的插孔一(63)，支撑座的顶面设有一立板(65)，立板(65)上设有一横向贯通的插孔二(64)并与插孔一(63)配合，所述插板(62)穿过插孔一(63)与插孔二(64)并将支撑座进行横向定位。

6.根据权利要求6所述的一种用于船体外壁的焊接机构，其特征在于：所述定位块(61)的顶部还设有一弹性的压板(66)。

7.根据权利要求4所述的一种用于船体外壁的焊接机构，其特征在于：所述排风管(45)的末端连接有扁平状的分流管(7)。

Images