CN111590169B - 一种具有焊缝追踪功能的自动焊缝机及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接自动化技术领域，具体涉及一种具有焊缝追踪功能的自动焊缝机及工作方法，包括固定外壳，所述固定外壳的内部设容纳槽，还包括控制器、打磨机构、升降机构和平移机构，所述容纳槽的内部通过隔板设置有第一腔室和第二腔室，打磨机构包括打磨头、旋转轴和驱动组件，升降机构包括焊枪和推送组件，平移机构包括滑块和两个缓冲组件，所述驱动组件和推送组件与控制器均为电性连接，本发明的一种具有焊缝追踪功能的自动焊缝机及工作方法，能够根据焊缝深浅自动调节焊枪与焊缝距离，保证适合氧气环境，提升加工质量，同时在焊接前进行毛刺去除，保证焊接后工件的美观。

Description

一种具有焊缝追踪功能的自动焊缝机及工作方法

技术领域

本发明涉及焊接自动化技术领域，具体涉及一种具有焊缝追踪功能的自动焊缝机及工作方法。

背景技术

随着现代工业技术的快速发展，自动化焊接技术已广泛用于各个领域，在传统的环缝焊接领域，则一般采用专机进行焊接。其中，在对圆形工件端部与平板进行焊接时，都必须先将工件倾斜一定的角度，但是由于圆筒形焊接工件本身外形以及坡口的一致性通常会存在偏差，故旋转工件进行焊接时，焊道与焊枪的相对位置就会发生偏离，从而产生漏焊和咬边等缺陷。

我国专利申请号：CN201110127534.7；公开日：2012.11.21公开了一种焊缝机械自动跟踪装置，包括：引导轮机构，具有可自由转动的引导轮；上下调整机构，具有沿竖直方向延伸的第一线性轴承以及分设于第一线性轴承上下两侧的上弹性体和下弹性体；左右调整机构，具有沿左右方向延伸的第二线性轴承以及分设于第二线性轴承左右两侧的左弹性体和右弹性体；调整微调机构，与引导轮机构固定相连并驱使引导轮与焊缝坡口的一侧及顶部均保持紧密接触；焊枪固定机构，匹配于引导轮机构而相应与第一线性轴承或第二线性轴承相连，并端部固定有焊枪；该左右调整机构与上下调整机构相连，该引导轮机构则与第一线性轴承或第二线性轴承相连；本发明能自动适应焊缝左右、上下位置的偏移，而实现对焊缝的自动跟踪。

我国专利申请号：CN201711053652.1；公开日：2019.05.07公开了一种工业焊接机器人焊缝自动跟踪方法，其包括预跟踪阶段及自动焊缝跟踪阶段，基于坐标旋转变化及曲线拟合，本发明实现的焊缝特征点的自动跟踪。与现有技术相比，本发明消除了焊缝特征点的坐标采集时间相对于焊枪端点的坐标采集时间的延迟，从而保证了焊枪端点与焊缝之间的准确协同，实现了焊缝的自动精确跟踪。

以上两个发明的结构存在以下不足：

1.无法精确检测焊缝的深浅，因而在进行焊枪上下调节时，无法准确控制焊枪与焊缝的距离，从而无法保证焊枪工作时的有氧环境，焊枪接触氧气过少，则会导致漏焊和咬边现象，不利于提高工件的焊接质量。

2.在对焊缝进行焊接时，板材表面与工件坡口通常具有毛刺等，如果不对焊缝内的毛刺进行去除，会严重影响焊接的速度，从而降低焊接效率，同时，焊接完成后，焊接处表面不平整，工件的美观程度大大降低。

根据现有技术的不足，有必要设计一种能够根据焊缝深浅自动调节焊枪与焊缝距离，保证适合氧气环境，提升加工质量，同时在焊接前进行毛刺去除，保证焊接后工件美观的具有焊缝追踪功能的自动焊缝机及工作方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有焊缝追踪功能的自动焊缝机及工作方法。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种具有焊缝追踪功能的自动焊缝机及工作方法，包括固定外壳，所述固定外壳的内部设容纳槽，还包括控制器、打磨机构、升降机构和平移机构，所述容纳槽的内部通过隔板设置有第一腔室和第二腔室，所述控制器固定设在固定外壳的外壁上，所述打磨机构设在第一腔室的内部以用来去除坡口内的毛刺等，打磨机构包括打磨头、旋转轴和驱动组件，所述隔板的一侧外壁上固定设有“L”形支撑板，所述驱动组件通过套接柱固定设在支撑板上，所述旋转轴通过轴承可转动的设置在套接柱远离支撑板的一端，并且其顶部与“L”形支撑板的顶部铰接，所述打磨头通过连接杆可拆卸的设置在旋转轴远离支撑板的一端并穿过固定外壳，所述升降机构设在第二腔室的内部，升降机构包括焊枪和推送组件，所述推送组件设在第二腔室的内部，所述焊枪固定设在推送组件的底部并穿过固定外壳，所述平移机构设在固定外壳远离控制器的一端外壁上以用来支持固定外壳水平滑动，平移机构包括滑块和两个缓冲组件，所述滑块固定设在固定外壳的外壁上，两个缓冲组件呈对称设置在滑块的两端，所述驱动组件和推送组件与控制器均为电性连接。

进一步的，所述推送组件包括长轴气缸、齿轮、齿条和升降杆，所述第二腔室的内壁上呈竖直设有固定板，所述固定板的外壁上固定设有横板，所述长轴气缸插设在横板远离固定板的一端，长轴气缸的输出端上固定设有铰接座，所述齿轮可转动的设置在铰接座上，所述齿条固定设在固定板的外壁上并位于横板的下方，所述隔板远离“L”形支撑板的一侧外壁上呈对称设置有两个套环，每个套环的内部均安装有第一直线轴承，所述升降杆插设在两个第一直线轴承的内部，并且升降板的外壁上设有若干个齿槽，齿条和若干个齿槽均与齿轮啮合连接，所述长轴气缸与控制器电连接。

进一步的，所述升降杆的底部固定连接有限位块，所述焊枪的顶部与限位块的底部固定连接，焊枪远离连接块的一端套设有防护罩，所述防护罩由耐高温材质制成，防护罩上设有可供焊枪焊接的圆形开口，并且防护罩的内部设有安装槽，所述安装槽的内部设有激光测距传感器，防护罩的外壁上设有可供激光测距传感器测距的通孔，所述激光测距传感器与控制器电连接。

进一步的，所述升降杆远离齿轮的一端外壁上固定设有安装板，所述安装板远离升降杆的一侧外壁上固定设有位移传感器，所述隔板远离第一腔室的一侧外壁上固定设有滑轨，所述滑轨上滑动设置有滑片，位移传感器的输出端与滑片固定连接，所述位移传感器与控制器电连接。

进一步的，所述打磨头为锥形结构，所述连接杆远离打磨头的一端设有螺纹，所述旋转轴靠近连接杆的一端设有活动孔，所述活动孔的内部滑动设置有柱形杆，所述柱形杆的外壁上呈对称设置有两个限位条，活动孔的内壁上呈对称设置两个限位槽，每个限位条均与一个限位槽滑动连接，并且柱形杆的内壁上设有螺纹槽，所述螺纹槽与螺纹咬合连接。

进一步的，所述柱形杆远离连接杆的一端呈对称设置有两个插杆，每个插杆远离柱形杆的一端均呈一体成型设置有柱形凸缘，旋转轴的内壁上设有可供柱形凸缘伸缩的容纳孔，所述容纳孔的内部固定设有定位杆，所述插杆的内壁上设有可供定位杆插接的插孔，并且定位杆的外壁上套设有伸缩弹簧，容纳孔远离插杆的一端和柱形凸缘远离插杆的一端分别与伸缩弹簧的两端抵触。

进一步的，所述驱动组件包括驱动电机、主动轮、从动轮和传动皮带，所述驱动电机插设在套接柱远离旋转轴的一端，所述主动轮套设在驱动电机的输出端上，所述从动轮套设在旋转轴的上半部外壁上，所述传动皮带套设在主动轮和从动轮之间，所述驱动电机与控制器电连接。

进一步的，所述固定外壳的外壁上固定设有套板，所述滑块靠近固定外壳的一端与套板固定连接，每个缓冲组件均包括第二直线轴承、导向杆和两个限位弹簧，滑块的内壁上呈对称设置有两个安装孔，每个第二直线轴承均设在一个安装孔的内壁上，所述导向杆插设在第二直线轴承的内部，两个限位弹簧呈对称套设在导向杆的两端，两个导向杆之间共设有承托板，每个第二直线轴承的一端和承托板的内壁分别与一个限位弹簧的两端抵触。

进一步的，所述容纳槽的敞开端上通过螺栓固定设置有盖板，所述盖板上设有可供升降杆的顶部和长轴气缸的顶部伸出的两个圆孔，两个圆孔的顶部设有防护外壳，所述防护外壳与盖板的顶部固定连接。

一种具有焊缝追踪功能的自动焊缝机及工作方法，包括以下步骤：

S1：焊缝的上下偏移追踪：

板材表面或工件坡口内的毛刺去除完毕，工件与板材之间形成焊缝，此时，通过控制器启动激光测距传感器，从而对焊缝的深度进行探测，探测所得的数据通过信号传递的方式实时传输至控制器的内部储存。

探测到焊缝较深时，通过控制器启动长轴气缸，从而通过其输出端带动齿轮向下伸出，由于齿条和若干个齿槽均与齿轮啮合连接，升降杆通过两个第一直线轴承与两个套环滑动连接，又因为齿条是固定设计的，因而带动升降杆向下伸出，进而带动焊枪向远离固定外壳的一端伸出，由于位移传感器通过安装板与升降杆固定连接，位移传感器的输出端与滑片固定连接，又因为滑片与滑轨滑动连接，因而通过位移传感器的滑动实时检测升降杆的下降距离，即焊枪的下降距离，控制器将其内部储存的所测焊缝的深度数据与焊枪的下降距离实施对比，当发现焊枪下降的距离比所测焊缝的深度数据略小时，通过控制器断电长轴气缸，进而停止焊枪继续向下伸出，在保证焊枪自动追踪焊缝的前提下，使焊枪与焊缝之间留有焊接空间，方便焊接点位充分接触氧气，进一步提升了工件的焊接效率与质量，焊缝变浅时则反之。

S2：焊缝的左右偏移追踪：

焊缝的位置向左偏移时，由于滑块通过两个直线轴承与导向杆滑动连接，每个第二直线轴承的一端和承托板的内壁分别与一个限位弹簧的两端抵触，因而使得滑块于两个导向杆外壁上向左滑动，左边的两个限位弹簧受力收缩，焊缝向右偏移时则反之，在保证焊枪自动追踪焊缝进行焊接的同时，有效防止滑块脱出承托板，因而使得焊枪适用于不同位置的焊缝。

S3：焊缝内部毛刺的去除：

在焊枪进行工件的焊接前，通过控制器启动驱动电机，从而通过其输出端带动主动轮旋转，由于从动轮与旋转轴套接，主动轮和从动轮又通过传动皮带套接，因而带动旋转轴旋转，进而带动打磨头旋转，将板材或是工件坡口表面的毛刺去除，保证焊缝的平整和美观，进一步提升焊接质量。

打磨头遇到板材表面或坡口内较大的毛刺时，柱形杆受到抵触力于活动孔内上升，由于插杆与柱形杆固定连接，柱形凸缘又与插杆一体连接，因而使得柱形凸缘上升抵触两个伸缩弹簧，两个伸缩弹簧受力收缩，从而使得两个插杆于两个容纳孔内上升，进而使得打磨头具备一个向上的缓冲力，即自动避让功能，因而可满足不同大小的毛刺的打磨要求，同时将打磨头与旋转轴设计为弹性连接，对打磨头起到保护作用，防止其与板材表面或工件坡口内的坚硬位置刚性接触时而损坏，定位杆对伸缩弹簧进行限位，同时可以防止伸缩弹簧运作时变形，有利于延长伸缩弹簧的使用寿命。

本发明的有益效果：

1.本发明通过设计焊枪、激光测距传感器、位移传感器和推送组件，当焊缝的位置出现上下偏移时，首先利用激光测距传感器测出焊缝的深浅，然后利用位移传感器的滑动与推送组件的配合实时控制焊枪的升降距离，从而在实现自动追踪焊缝的同时，能够准确控制焊枪与焊缝的距离，保证焊枪工作时的有氧环境良好，焊枪充分接触空气，进而提升工件的焊接质量。

2.本发明通过设计打磨头、旋转轴和驱动组件，并通过三者相互配合，在焊缝追踪到位进行焊缝前，首先对其内部的毛刺进行去除，从而使得焊接过程更加顺畅，有利于提升焊接的效率，同时毛刺去除后，焊接完成的工件的表面更加平整，进而提升工件的美观程度。

3.本发明通过将打磨头与旋转轴通过连接杆设计成可拆卸结构，方便打磨头的更换，将打磨头与旋转轴设计为弹性连接，使得打磨头具备一个向上的缓冲力，即自动避让功能，因而可满足不同大小的毛刺的打磨要求，同时对打磨头起到保护作用，防止其与板材表面或工件坡口内的坚硬位置刚性接触时而损坏，进而提升了焊缝机的实用性。

4.本发明通过设计滑块和两个缓冲组件，焊枪能够根据焊缝位置的左右偏移，实现对焊缝的自动追踪，同时在保证焊枪自动追踪焊缝进行焊接的同时，有效防止滑块脱出承托板，因而使得焊枪适用于不同位置的焊缝。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面对本发明实施例中的附图作简单地介绍。

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的立体分解示意图；

图3为本发明固定外壳的平面剖视图；

图4为图3中的A处放大图；

图5为图3中的B处放大图；

图6为本发明防护罩的剖视图；

图7为图6中的C处放大图；

图8为本发明旋转轴的俯视图；

图9为图8中沿D-D线处的平面剖视图；

图10为图9中的E处放大图；

图中：固定外壳1，套板10，控制器2，打磨机构3，打磨头30，连接杆300，旋转轴31，柱形杆310，插杆311，柱形凸缘312，定位杆313，伸缩弹簧314，驱动组件32，驱动电机320，主动轮321，从动轮322，传动皮带323，升降机构4，焊枪40，防护罩400，激光测距传感器401，推送组件41，长轴气缸410，齿轮411，齿条412，升降杆413，第一直线轴承414，位移传感器415，平移机构5，滑块50，缓冲组件51，第二直线轴承510，导向杆511，限位弹簧512，承托板513，隔板6，滑轨60，滑片61。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸。

参照图1至图10所示的一种具有焊缝追踪功能的自动焊缝机及工作方法，包括固定外壳1，所述固定外壳1的内部设容纳槽，还包括控制器2、打磨机构3、升降机构4和平移机构5，所述容纳槽的内部通过隔板6设置有第一腔室和第二腔室，所述控制器2固定设在固定外壳1的外壁上，所述打磨机构3设在第一腔室的内部以用来去除坡口内的毛刺等，打磨机构3包括打磨头30、旋转轴31和驱动组件32，所述隔板6的一侧外壁上固定设有“L”形支撑板，所述驱动组件32通过套接柱固定设在支撑板上，所述旋转轴31通过轴承可转动的设置在套接柱远离支撑板的一端，并且其顶部与“L”形支撑板的顶部铰接，所述打磨头30通过连接杆300可拆卸的设置在旋转轴31远离支撑板的一端并穿过固定外壳1，所述升降机构4设在第二腔室的内部，升降机构4包括焊枪40和推送组件41，所述推送组件41设在第二腔室的内部，所述焊枪40固定设在推送组件41的底部并穿过固定外壳1，所述平移机构5设在固定外壳1远离控制器2的一端外壁上以用来支持固定外壳1水平滑动，平移机构5包括滑块50和两个缓冲组件51，所述滑块50固定设在固定外壳1的外壁上，两个缓冲组件51呈对称设置在滑块50的两端，所述驱动组件32和推送组件41与控制器2均为电性连接。

所述推送组件41包括长轴气缸410、齿轮411、齿条412和升降杆413，所述第二腔室的内壁上呈竖直设有固定板，所述固定板的外壁上固定设有横板，所述长轴气缸410插设在横板远离固定板的一端，长轴气缸410的输出端上固定设有铰接座，所述齿轮411可转动的设置在铰接座上，所述齿条412固定设在固定板的外壁上并位于横板的下方，所述隔板6远离“L”形支撑板的一侧外壁上呈对称设置有两个套环，每个套环的内部均安装有第一直线轴承414，所述升降杆413插设在两个第一直线轴承414的内部，并且升降板的外壁上设有若干个齿槽，齿条412和若干个齿槽均与齿轮411啮合连接，所述长轴气缸410与控制器2电连接，当探测到焊缝较深时，通过控制器2启动长轴气缸410，从而通过其输出端带动齿轮411向下伸出，由于齿条412和若干个齿槽均与齿轮411啮合连接，升降杆413通过两个第一直线轴承414与两个套环滑动连接，又因为齿条412是固定设计的，因而带动升降杆413向下伸出，进而带动焊枪40向远离固定外壳1的一端伸出。

所述升降杆413的底部固定连接有限位块，所述焊枪40的顶部与限位块的底部固定连接，焊枪40远离连接块的一端套设有防护罩400，所述防护罩400由耐高温材质制成，防护罩400上设有可供焊枪40焊接的圆形开口，并且防护罩400的内部设有安装槽，所述安装槽的内部设有激光测距传感器401，防护罩400的外壁上设有可供激光测距传感器401测距的通孔，所述激光测距传感器401与控制器2电连接，当板材表面或工件坡口内的毛刺去除完毕，工件与板材之间形成焊缝，此时，通过控制器2启动激光测距传感器401，从而对焊缝的深度进行探测，探测所得的数据通过信号传递的方式实时传输至控制器2的内部储存，耐高温材质制成的防护罩400对其内部安装的激光测距传感器401起到保护作用，防止焊枪40表面温度过高而烫坏激光测距传感器401。

所述升降杆413远离齿轮411的一端外壁上固定设有安装板，所述安装板远离升降杆413的一侧外壁上固定设有位移传感器415，所述隔板6远离第一腔室的一侧外壁上固定设有滑轨60，所述滑轨60上滑动设置有滑片61，位移传感器415的输出端与滑片61固定连接，所述位移传感器415与控制器2电连接，当焊枪40向远离固定外壳1的一端伸出时，由于位移传感器415通过安装板与升降杆413固定连接，位移传感器415的输出端与滑片61固定连接，又因为滑片61与滑轨60滑动连接，因而通过位移传感器415的滑动实时检测升降杆413的下降距离，即焊枪40的下降距离，控制器2将其内部储存的所测焊缝的深度数据与焊枪40的下降距离实施对比，当发现焊枪40下降的距离比所测焊缝的深度数据略小时，通过控制器2断电长轴气缸410，进而停止焊枪40继续向下伸出，在保证焊枪40自动追踪焊缝的前提下，使焊枪40与焊缝之间留有焊接空间，方便焊接点位充分接触氧气，进一步提升了工件的焊接效率与质量，焊缝变浅时则反之。

所述打磨头30为锥形结构，所述连接杆300远离打磨头30的一端设有螺纹，所述旋转轴31靠近连接杆300的一端设有活动孔，所述活动孔的内部滑动设置有柱形杆310，所述柱形杆310的外壁上呈对称设置有两个限位条，活动孔的内壁上呈对称设置两个限位槽，每个限位条均与一个限位槽滑动连接，并且柱形杆310的内壁上设有螺纹槽，所述螺纹槽与螺纹咬合连接，连接杆300的一端与打磨头30固定连接，其另一端通过螺纹与柱形杆310固定连接，在打磨头30损坏时，只需将连接杆300旋下，拆卸十分方便，因而方便打磨头30的更换，提升了焊缝机的实用性，限位条与限位槽的配合保证了柱形杆310在活动孔内的平稳滑动。

所述柱形杆310远离连接杆300的一端呈对称设置有两个插杆311，每个插杆311远离柱形杆310的一端均呈一体成型设置有柱形凸缘312，旋转轴31的内壁上设有可供柱形凸缘312伸缩的容纳孔，所述容纳孔的内部固定设有定位杆313，所述插杆311的内壁上设有可供定位杆313插接的插孔，并且定位杆313的外壁上套设有伸缩弹簧314，容纳孔远离插杆311的一端和柱形凸缘312远离插杆311的一端分别与伸缩弹簧314的两端抵触，当打磨头30遇到板材表面或坡口内较大的毛刺时，柱形杆310受到抵触力于活动孔内上升，由于插杆311与柱形杆310固定连接，柱形凸缘312又与插杆311一体连接，因而使得柱形凸缘312上升抵触两个伸缩弹簧314，两个伸缩弹簧314受力收缩，从而使得两个插杆311于两个容纳孔内上升，进而使得打磨头30具备一个向上的缓冲力，即自动避让功能，因而可满足不同大小的毛刺的打磨要求，同时将打磨头30与旋转轴31设计为弹性连接，对打磨头30起到保护作用，防止其与板材表面或工件坡口内的坚硬位置刚性接触时而损坏，定位杆313对伸缩弹簧314进行限位，同时可以防止伸缩弹簧314运作时变形，有利于延长伸缩弹簧314的使用寿命。

所述驱动组件32包括驱动电机320、主动轮321、从动轮322和传动皮带323，所述驱动电机320插设在套接柱远离旋转轴31的一端，所述主动轮321套设在驱动电机320的输出端上，所述从动轮322套设在旋转轴31的上半部外壁上，所述传动皮带323套设在主动轮321和从动轮322之间，所述驱动电机320与控制器2电连接，在焊枪40进行工件的焊接前，通过控制器2启动驱动电机320，从而通过其输出端带动主动轮321旋转，由于从动轮322与旋转轴31套接，主动轮321和从动轮322又通过传动皮带323套接，因而带动旋转轴31旋转，进而带动打磨头30旋转，将板材或是工件坡口表面的毛刺去除，保证焊缝的平整和美观，进一步提升焊接质量。

所述固定外壳1的外壁上固定设有套板10，所述滑块50靠近固定外壳1的一端与套板10固定连接，每个缓冲组件51均包括第二直线轴承510、导向杆511和两个限位弹簧512，滑块50的内壁上呈对称设置有两个安装孔，每个第二直线轴承510均设在一个安装孔的内壁上，所述导向杆511插设在第二直线轴承510的内部，两个限位弹簧512呈对称套设在导向杆511的两端，两个导向杆511之间固定连接有承托板513，每个第二直线轴承510的一端和承托板513的内壁分别与一个限位弹簧512的两端抵触，当焊缝的位置向左偏移时，由于滑块50通过两个直线轴承与导向杆511滑动连接，每个第二直线轴承510的一端和承托板513的内壁分别与一个限位弹簧512的两端抵触，因而使得滑块50于两个导向杆511外壁上向左滑动，左边的两个限位弹簧512受力收缩，当焊缝向右偏移时则反之，在保证焊枪40自动追踪焊缝进行焊接的同时，有效防止滑块50脱出承托板513，因而使得焊枪40适用于不同位置的焊缝。

所述容纳槽的敞开端上通过螺栓固定设置有盖板，所述盖板上设有可供升降杆413的顶部和长轴气缸410的顶部伸出的两个圆孔，两个圆孔的顶部设有防护外壳，所述防护外壳与盖板的顶部固定连接，盖板起到防尘和保护固定外壳1内部零部件的作用，防护外壳起到保护升降杆413和长轴气缸410的作用。

一种具有焊缝追踪功能的自动焊缝机及工作方法，包括以下步骤：

S1：焊缝的上下偏移追踪：

板材表面或工件坡口内的毛刺去除完毕，工件与板材之间形成焊缝，此时，通过控制器2启动激光测距传感器401，从而对焊缝的深度进行探测，探测所得的数据通过信号传递的方式实时传输至控制器2的内部储存。

探测到焊缝较深时，通过控制器2启动长轴气缸410，从而通过其输出端带动齿轮411向下伸出，由于齿条412和若干个齿槽均与齿轮411啮合连接，升降杆413通过两个第一直线轴承414与两个套环滑动连接，又因为齿条412是固定设计的，因而带动升降杆413向下伸出，进而带动焊枪40向远离固定外壳1的一端伸出，由于位移传感器415通过安装板与升降杆413固定连接，位移传感器415的输出端与滑片61固定连接，又因为滑片61与滑轨60滑动连接，因而通过位移传感器415的滑动实时检测升降杆413的下降距离，即焊枪40的下降距离，控制器2将其内部储存的所测焊缝的深度数据与焊枪40的下降距离实施对比，当发现焊枪40下降的距离比所测焊缝的深度数据略小时，通过控制器2断电长轴气缸410，进而停止焊枪40继续向下伸出，在保证焊枪40自动追踪焊缝的前提下，使焊枪40与焊缝之间留有焊接空间，方便焊接点位充分接触氧气，进一步提升了工件的焊接效率与质量，焊缝变浅时则反之。

S2：焊缝的左右偏移追踪：

焊缝的位置向左偏移时，由于滑块50通过两个直线轴承与导向杆511滑动连接，每个第二直线轴承510的一端和承托板513的内壁分别与一个限位弹簧512的两端抵触，因而使得滑块50于两个导向杆511外壁上向左滑动，左边的两个限位弹簧512受力收缩，焊缝向右偏移时则反之，在保证焊枪40自动追踪焊缝进行焊接的同时，有效防止滑块50脱出承托板513，因而使得焊枪40适用于不同位置的焊缝。

S3：焊缝内部毛刺的去除：

在焊枪40进行工件的焊接前，通过控制器2启动驱动电机320，从而通过其输出端带动主动轮321旋转，由于从动轮322与旋转轴31套接，主动轮321和从动轮322又通过传动皮带323套接，因而带动旋转轴31旋转，进而带动打磨头30旋转，将板材或是工件坡口表面的毛刺去除，保证焊缝的平整和美观，进一步提升焊接质量。

打磨头30遇到板材表面或坡口内较大的毛刺时，柱形杆310受到抵触力于活动孔内上升，由于插杆311与柱形杆310固定连接，柱形凸缘312又与插杆311一体连接，因而使得柱形凸缘312上升抵触两个伸缩弹簧314，两个伸缩弹簧314受力收缩，从而使得两个插杆311于两个容纳孔内上升，进而使得打磨头30具备一个向上的缓冲力，即自动避让功能，因而可满足不同大小的毛刺的打磨要求，同时将打磨头30与旋转轴31设计为弹性连接，对打磨头30起到保护作用，防止其与板材表面或工件坡口内的坚硬位置刚性接触时而损坏，定位杆313对伸缩弹簧314进行限位，同时可以防止伸缩弹簧314运作时变形，有利于延长伸缩弹簧314的使用寿命。

本发明的工作原理：当板材表面或工件坡口内的毛刺去除完毕，工件与板材之间形成焊缝，此时，通过控制器2启动激光测距传感器401，从而对焊缝的深度进行探测，探测所得的数据通过信号传递的方式实时传输至控制器2的内部储存。

当探测到焊缝较深时，通过控制器2启动长轴气缸410，从而通过其输出端带动齿轮411向下伸出，由于齿条412和若干个齿槽均与齿轮411啮合连接，升降杆413通过两个第一直线轴承414与两个套环滑动连接，又因为齿条412是固定设计的，因而带动升降杆413向下伸出，进而带动焊枪40向远离固定外壳1的一端伸出，由于位移传感器415通过安装板与升降杆413固定连接，位移传感器415的输出端与滑片61固定连接，又因为滑片61与滑轨60滑动连接，因而通过位移传感器415的滑动实时检测升降杆413的下降距离，即焊枪40的下降距离，控制器2将其内部储存的所测焊缝的深度数据与焊枪40的下降距离实施对比，当发现焊枪40下降的距离比所测焊缝的深度数据略小时，通过控制器2断电长轴气缸410，进而停止焊枪40继续向下伸出，在保证焊枪40自动追踪焊缝的前提下，使焊枪40与焊缝之间留有焊接空间，方便焊接点位充分接触氧气，进一步提升了工件的焊接效率与质量，焊缝变浅时则反之。

当焊缝的位置向左偏移时，由于滑块50通过两个直线轴承与导向杆511滑动连接，每个第二直线轴承510的一端和承托板513的内壁分别与一个限位弹簧512的两端抵触，因而使得滑块50于两个导向杆511外壁上向左滑动，左边的两个限位弹簧512受力收缩，焊缝向右偏移时则反之，在保证焊枪40自动追踪焊缝进行焊接的同时，有效防止滑块50脱出承托板513，因而使得焊枪40适用于不同位置的焊缝。

在焊枪40进行工件的焊接前，通过控制器2启动驱动电机320，从而通过其输出端带动主动轮321旋转，由于从动轮322与旋转轴31套接，主动轮321和从动轮322又通过传动皮带323套接，因而带动旋转轴31旋转，进而带动打磨头30旋转，将板材或是工件坡口表面的毛刺去除，保证焊缝的平整和美观，进一步提升焊接质量。

当打磨头30遇到板材表面或坡口内较大的毛刺时，柱形杆310受到抵触力于活动孔内上升，由于插杆311与柱形杆310固定连接，柱形凸缘312又与插杆311一体连接，因而使得柱形凸缘312上升抵触两个伸缩弹簧314，两个伸缩弹簧314受力收缩，从而使得两个插杆311于两个容纳孔内上升，进而使得打磨头30具备一个向上的缓冲力，即自动避让功能，因而可满足不同大小的毛刺的打磨要求，同时将打磨头30与旋转轴31设计为弹性连接，对打磨头30起到保护作用，防止其与板材表面或工件坡口内的坚硬位置刚性接触时而损坏，定位杆313对伸缩弹簧314进行限位，同时可以防止伸缩弹簧314运作时变形，有利于延长伸缩弹簧314的使用寿命。

盖板起到防尘和保护固定外壳1内部零部件的作用，防护外壳起到保护升降杆413和长轴气缸410的作用。

Claims (7)

1.一种具有焊缝追踪功能的自动焊缝机，包括固定外壳（1），所述固定外壳（1）的内部设容纳槽，其特征在于:还包括控制器（2）、打磨机构（3）、升降机构（4）和平移机构（5），所述容纳槽的内部通过隔板（6）设置有第一腔室和第二腔室，所述控制器（2）固定设在固定外壳（1）的外壁上，所述打磨机构（3）设在第一腔室的内部以用来去除工件坡口内的毛刺，打磨机构（3）包括打磨头（30）、旋转轴（31）和驱动组件（32），所述隔板（6）的一侧外壁上固定设有“L”形支撑板，所述驱动组件（32）通过套接柱固定设在支撑板上，所述旋转轴（31）通过轴承可转动的设置在套接柱远离支撑板的一端，并且其顶部与“L”形支撑板的顶部铰接，所述打磨头（30）通过连接杆（300）可拆卸的设置在旋转轴（31）远离支撑板的一端并穿过固定外壳（1），所述升降机构（4）设在第二腔室的内部，升降机构（4）包括焊枪（40）和推送组件（41），所述推送组件（41）设在第二腔室的内部，所述焊枪（40）固定设在推送组件（41）的底部并穿过固定外壳（1），所述平移机构（5）设在固定外壳（1）远离控制器（2）的一端外壁上以用来支持固定外壳（1）水平滑动，平移机构（5）包括滑块（50）和两个缓冲组件（51），所述滑块（50）固定设在固定外壳（1）的外壁上，两个缓冲组件（51）呈对称设置在滑块（50）的两端，所述驱动组件（32）和推送组件（41）与控制器（2）均为电性连接；所述推送组件（41）包括长轴气缸（410）、齿轮（411）、齿条（412）和升降杆（413），所述第二腔室的内壁上呈竖直设有固定板，所述固定板的外壁上固定设有横板，所述长轴气缸（410）插设在横板远离固定板的一端，长轴气缸（410）的输出端上固定设有铰接座，所述齿轮（411）可转动的设置在铰接座上，所述齿条（412）固定设在固定板的外壁上并位于横板的下方，所述隔板（6）远离“L”形支撑板的一侧外壁上呈对称设置有两个套环，每个套环的内部均安装有第一直线轴承（414），所述升降杆（413）插设在两个第一直线轴承（414）的内部，并且升降板的外壁上设有若干个齿槽，齿条（412）和若干个齿槽均与齿轮（411）啮合连接，所述长轴气缸（410）与控制器（2）电连接；所述升降杆（413）的底部固定连接有限位块，所述焊枪（40）的顶部与限位块的底部固定连接，焊枪（40）远离连接块的一端套设有防护罩（400），所述防护罩（400）由耐高温材质制成，防护罩（400）上设有可供焊枪（40）焊接的圆形开口，并且防护罩（400）的内部设有安装槽，所述安装槽的内部设有激光测距传感器（401），防护罩（400）的外壁上设有可供激光测距传感器（401）测距的通孔，所述激光测距传感器（401）与控制器（2）电连接；所述升降杆（413）远离齿轮（411）的一端外壁上固定设有安装板，所述安装板远离升降杆（413）的一侧外壁上固定设有位移传感器（415），所述隔板（6）远离第一腔室的一侧外壁上固定设有滑轨（60），所述滑轨（60）上滑动设置有滑片（61），位移传感器（415）的输出端与滑片（61）固定连接，所述位移传感器（415）与控制器（2）电连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有焊缝追踪功能的自动焊缝机，其特征在于：所述打磨头（30）为锥形结构，所述连接杆（300）远离打磨头（30）的一端设有螺纹，所述旋转轴（31）靠近连接杆（300）的一端设有活动孔，所述活动孔的内部滑动设置有柱形杆（310），所述柱形杆（310）的外壁上呈对称设置有两个限位条，活动孔的内壁上呈对称设置两个限位槽，每个限位条均与一个限位槽滑动连接，并且柱形杆（310）的内壁上设有螺纹槽，所述螺纹槽与螺纹咬合连接。

3.根据权利要求2所述的一种具有焊缝追踪功能的自动焊缝机，其特征在于：所述柱形杆（310）远离连接杆（300）的一端呈对称设置有两个插杆（311），每个插杆（311）远离柱形杆（310）的一端均呈一体成型设置有柱形凸缘（312），旋转轴（31）的内壁上设有可供柱形凸缘（312）伸缩的容纳孔，所述容纳孔的内部固定设有定位杆（313），所述插杆（311）的内壁上设有可供定位杆（313）插接的插孔，并且定位杆（313）的外壁上套设有伸缩弹簧（314），容纳孔远离插杆（311）的一端和柱形凸缘（312）远离插杆（311）的一端分别与伸缩弹簧（314）的两端抵触。

4.根据权利要求3所述的一种具有焊缝追踪功能的自动焊缝机，其特征在于：所述驱动组件（32）包括驱动电机（320）、主动轮（321）、从动轮（322）和传动皮带（323），所述驱动电机（320）插设在套接柱远离旋转轴（31）的一端，所述主动轮（321）套设在驱动电机（320）的输出端上，所述从动轮（322）套设在旋转轴（31）的上半部外壁上，所述传动皮带（323）套设在主动轮（321）和从动轮（322）之间，所述驱动电机（320）与控制器（2）电连接。

5.根据权利要求4所述的一种具有焊缝追踪功能的自动焊缝机，其特征在于：所述固定外壳（1）的外壁上固定设有套板（10），所述滑块（50）靠近固定外壳（1）的一端与套板（10）固定连接，每个缓冲组件（51）均包括第二直线轴承（510）、导向杆（511）和两个限位弹簧（512），滑块（50）的内壁上呈对称设置有两个安装孔，每个第二直线轴承（510）均设在一个安装孔的内壁上，所述导向杆（511）插设在第二直线轴承（510）的内部，两个限位弹簧（512）呈对称套设在导向杆（511）的两端，两个导向杆（511）之间固定连接有承托板（513），每个第二直线轴承（510）的一端和承托板（513）的内壁分别与一个限位弹簧（512）的两端抵触。

6.根据权利要求5所述的一种具有焊缝追踪功能的自动焊缝机，其特征在于：所述容纳槽的敞开端上通过螺栓固定设置有盖板，所述盖板上设有可供升降杆（413）的顶部和长轴气缸（410）的顶部伸出的两个圆孔，两个圆孔的顶部设有防护外壳，所述防护外壳与盖板的顶部固定连接。

7.一种如权利要求6所述的具有焊缝追踪功能的自动焊缝机的工作方法，包括以下步骤：

S1：焊缝的上下偏移追踪：

板材表面或工件坡口内的毛刺去除完毕，工件与板材之间形成焊缝，此时，通过控制器（2）启动激光测距传感器（401），从而对焊缝的深度进行探测，探测所得的数据通过信号传递的方式实时传输至控制器（2）的内部储存；

探测到焊缝较深时，通过控制器（2）启动长轴气缸（410），从而通过其输出端带动齿轮（411）向下伸出，由于齿条（412）和若干个齿槽均与齿轮（411）啮合连接，升降杆（413）通过两个第一直线轴承（414）与两个套环滑动连接，又因为齿条（412）是固定设计的，因而带动升降杆（413）向下伸出，进而带动焊枪（40）向远离固定外壳（1）的一端伸出，由于位移传感器（415）通过安装板与升降杆（413）固定连接，位移传感器（415）的输出端与滑片（61）固定连接，又因为滑片（61）与滑轨（60）滑动连接，因而通过位移传感器（415）的滑动实时检测升降杆（413）的下降距离，即焊枪（40）的下降距离，控制器（2）将其内部储存的所测焊缝的深度数据与焊枪（40）的下降距离实施对比，当发现焊枪（40）下降的距离比所测焊缝的深度数据略小时，通过控制器（2）断电长轴气缸（410），进而停止焊枪（40）继续向下伸出，在保证焊枪（40）自动追踪焊缝的前提下，使焊枪（40）与焊缝之间留有焊接空间，方便焊接点位充分接触氧气，进一步提升了工件的焊接效率与质量，焊缝变浅时则反之；

S2：焊缝的左右偏移追踪：

焊缝的位置向左偏移时，由于滑块（50）通过两个直线轴承与导向杆（511）滑动连接，每个第二直线轴承（510）的一端和承托板（513）的内壁分别与一个限位弹簧（512）的两端抵触，因而使得滑块（50）于两个导向杆（511）外壁上向左滑动，左边的两个限位弹簧（512）受力收缩，焊缝向右偏移时则反之，在保证焊枪（40）自动追踪焊缝进行焊接的同时，有效防止滑块（50）脱出承托板（513），因而使得焊枪（40）适用于不同位置的焊缝；

S3：焊缝内部毛刺的去除：

在焊枪（40）进行工件的焊接前，通过控制器（2）启动驱动电机（320），从而通过其输出端带动主动轮（321）旋转，由于从动轮（322）与旋转轴（31）套接，主动轮（321）和从动轮（322）又通过传动皮带（323）套接，因而带动旋转轴（31）旋转，进而带动打磨头（30）旋转，将板材或是工件坡口表面的毛刺去除，保证焊缝的平整和美观，进一步提升焊接质量；

打磨头（30）遇到板材表面或坡口内较大的毛刺时，柱形杆（310）受到抵触力于活动孔内上升，由于插杆（311）与柱形杆（310）固定连接，柱形凸缘（312）又与插杆（311）一体连接，因而使得柱形凸缘（312）上升抵触两个伸缩弹簧（314），两个伸缩弹簧（314）受力收缩，从而使得两个插杆（311）于两个容纳孔内上升，进而使得打磨头（30）具备一个向上的缓冲力，即自动避让功能，因而可满足不同大小的毛刺的打磨要求，同时将打磨头（30）与旋转轴（31）设计为弹性连接，对打磨头（30）起到保护作用，防止其与板材表面或工件坡口内的坚硬位置刚性接触时而损坏，定位杆（313）对伸缩弹簧（314）进行限位，同时可以防止伸缩弹簧（314）运作时变形，有利于延长伸缩弹簧（314）的使用寿命。

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