CN111958088A - 一种船舶舱壁焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船舶舱壁焊接装置，包括胎架、设置在胎架上的基板和接板、水平设置在基板或接板上的直线轨道、设置在轨道上的焊接机构，焊接机构包括支撑主体、设置在支撑主体下部且位于轨道上的移动组件、竖向固定在支撑主体上且设有竖向限位槽的支撑柱、固定在支撑柱顶端的控制箱、固定在支撑柱一侧的线盘、固定在支撑柱另一侧的焊枪、一端缠绕在线盘上且另一端插入焊枪的焊丝、设置自爱支撑主体上的升降气缸、受升降气缸驱动进行升降的升降架。该船舶舱壁焊接装置，通过焊接机构和胎架的配合，提升64000吨木屑船用槽型分段的T型接头全焊透角焊缝焊接效率及焊接质量，同时降低工人劳动强度。

Description

一种船舶舱壁焊接装置

技术领域

本发明涉及船舶制造领域，具体涉及用于64000吨木屑船制造的一种船舶舱壁焊接装置。

背景技术

在船舶设计制造过程中，底边舱、内底板、槽型舱壁等连接位置，涉及许多T型和斜T型焊接接头。特别是木屑船制造过程中，槽型舱壁制作采用T型接头全焊透角焊缝型式。由于传统手工二氧化碳保护焊的焊接效率低下，焊接质量不稳定，且工人劳动强度大。

因此有必要提供一种新的船舶舱壁焊接装置来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种船舶舱壁焊接装置能够有效提升T型接头全焊透角焊缝焊接效率及焊接质量，同时降低工人劳动强度。

为实现上述目的，本发明的技术方案是提供了一种船舶舱壁焊接装置，包括胎架、设置在胎架上的基板和接板、水平设置在基板或接板上的直线轨道、设置在轨道上的焊接机构；

所述焊接机构包括支撑主体、设置在支撑主体下部且位于轨道上的移动组件、竖向固定在支撑主体上且设有竖向限位槽的支撑柱、固定在支撑柱顶端的控制箱、固定在支撑柱一侧的线盘、固定在支撑柱另一侧的焊枪、一端缠绕在线盘上且另一端插入焊枪的焊丝、设置自爱支撑主体上的升降气缸、受升降气缸驱动进行升降的升降架，所述焊枪包括与升降架连接的进料组件和设置在进料组件下方的熔化组件。

进一步优选的技术方案，所述升降架上设有可拆卸式定位销，所述定位销为圆柱形，所述定位销穿过限位槽，所述控制箱内设有控制装置，所述控制装置与升降气缸、移动组件、进料组件和熔化组件电连接。

进一步优选的技术方案，所述移动组件包括分别设置在支撑主体两侧的前进单元和从动单元，所述前进单元包括穿过支撑主体的转轴、分别设置在转轴两端的两个前进轮、设置在转轴中部的从动齿轮、与从动齿轮啮合的驱动齿轮和驱动驱动齿轮转动的第一电机，所述从动单元包括穿过支撑主体的从动轴、分别设置在从动轴两端的两个移动轮。

进一步优选的技术方案，所述进料组件包括与升降架铰接且设有若干插孔的调节板、与调节板固定套管、固定在套管内且设有流道的调节管、设置在流道顶部内的防尘件、设置在流道底部内的上料单元，所述上料单元包括第二电机、受第二电机驱动进行转动且与焊丝接触驱动轮、与焊丝抵靠接触的从动轮。

进一步优选的技术方案，所述熔化组件包括与控制箱连接的电线、与电线连通且与焊丝接触的电刷、与电线固定且内部设有熔化室的熔化管和与熔化室连通的二氧化碳喷口。

进一步优选的技术方案，所述焊丝包括京雷二氧化碳焊丝GFL-71φ1.2mm、GFL-71φ1.4mm、大西洋埋弧焊焊丝CHW-S3φ4.0mm。

进一步优选的技术方案，所述基板与接板之间的坡口包括T型坡口和斜T型坡口，所述T型坡口为外侧82°±5°及内侧50°±5°，所述斜T型坡口为45°±5°自然坡口。

进一步优选的技术方案，所述胎架包括U型槽装配胎架、U型槽自动焊角焊胎架和槽型分段装配胎架，所述U型槽装配胎架包括支撑板和固定在支撑板两侧的肘板，所述肘板与接板抵靠且与接板抵靠的一侧为斜面，所述U型槽自动焊角焊胎架包括支撑板和固定在支撑板一侧的焊架，所述槽型分段装配胎架包括支撑板和若干设置在两个接板之间的横撑。

进一步优选的技术方案，所述焊架包括与基板或接板抵靠的两个接触面、设置在两个接触面之间的弧形槽。

一种船舶舱壁焊接方法，包括以下步骤：

a.将肘板与支撑板固定，形成U型槽装配胎架，将基板水平放置在支撑板上，将接板沿着肘板倾斜放置在基板上；

b.取下肘板，将焊架与支撑板固定，形成U型槽自动焊角焊胎架，两个接触面分别与基板和底板抵靠，弧形槽容纳基板或接板的突出部；

c.工人将轨道固定在基板上，且轨道与待焊接缝平行设置，并将焊接机构放置在轨道上；

d.调节焊枪的角度和高度，使得焊枪与待焊接缝正对；

e.焊接机构移动，焊枪工作，焊丝熔化将基板和接板焊接，形成槽型分段，并在槽型分段的两个接板之间焊接横撑；

f.取下焊架，将槽型分段依次间隔排列在支撑板上，在槽型分段上放置基板，相邻两个槽型分段之间焊接横撑；

g.将槽型分段上方的基板与槽型分段通过焊接机构焊接成型。

本发明的优点和有益效果在于：

1、通过移动组件，可以实现对焊接速度的精准控制，保证均匀的焊接速度，保证焊道的均匀度，避免焊道出现应力积累和裂缝。

2、通过进料组件，既可以快速调节焊丝的伸出角度，以便于微调焊道的走向，使得焊缝更加致密，又可以有效地清洁焊丝，防止灰尘进入焊丝流道。

3、通过焊丝的选择和基板与接板之间坡口的选择，既提升焊接效率，又保证焊接形成的64000吨木屑船用槽型分段的强度。

4、通过焊接机构和胎架的配合，提升T型接头全焊透角焊缝焊接效率及焊接质量，同时降低工人劳动强度。

附图说明

图1是本发明的船舶舱壁焊接装置的结构示意图；

图2是本发明的船舶舱壁焊接装置的焊接机构的结构示意图；

图3是本发明的船舶舱壁焊接装置的移动组件的结构示意图；

图4是本发明的船舶舱壁焊接装置的进料组件的结构示意图；

图5是本发明的船舶舱壁焊接装置的熔化组件的结构示意图；

图6是基板与接板的焊接角度示意图；

图7是基板与接板的焊接角度示意图；

图8是本发明的船舶舱壁焊接装置的U型槽装配胎架的结构示意图；

图9是本发明的船舶舱壁焊接装置的U型槽自动焊角焊胎架的结构示意图；

图10是本发明的船舶舱壁焊接装置的槽型分段装配胎架的结构示意图；

图11是本发明的船舶舱壁焊接装置的焊架的结构示意图；

图中：1.基板，2.接板，3.轨道，4.焊接机构，40.支撑主体，41.移动组件，411.第一电机，412.驱动齿轮，413.从动齿轮，414.转轴，415.前进轮，416.从动轴，417.移动轮，42.支撑柱，43.控制箱，44.线盘，45.焊丝，46.进料组件，460.调节管，461.流道，462.防尘件，463.第二电机，464.驱动轮，465.从动轮，466.套管，467.调节板，468.插孔，47.升降气缸，48.升降架，49.定位销，50.熔化组件，501.电线，502.电刷，503.熔化管，504.熔化室，505.二氧化碳喷口，5.支撑板，6.肘板，7.焊架，8.横撑，9.接触面，10.弧形槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种船舶舱壁焊接装置，包括胎架、设置在胎架上的基板1和接板2、水平设置在基板1或接板2上的直线轨道3、设置在轨道3上的焊接机构4；

如图2所示，所述焊接机构4包括支撑主体40、设置在支撑主体40下部且位于轨道3上的移动组件41、竖向固定在支撑主体40上且设有竖向限位槽的支撑柱42、固定在支撑柱42顶端的控制箱43、固定在支撑柱42一侧的线盘44、固定在支撑柱42另一侧的焊枪、一端缠绕在线盘44上且另一端插入焊枪的焊丝45、设置自爱支撑主体40上的升降气缸47、受升降气缸47驱动进行升降的升降架48，所述焊枪包括与升降架48连接的进料组件46和设置在进料组件46下方的熔化组件50。

进一步优选的技术方案，所述升降架48上设有可拆卸式定位销49，所述定位销49为圆柱形，所述定位销49穿过限位槽，所述控制箱43内设有控制装置，所述控制装置与升降气缸47、移动组件41、进料组件46和熔化组件50电连接。

圆柱形定位销49可以方便定位销49在限位槽内移动，定位销49可拆卸可以便于焊枪的更换。

如图3所示，所述移动组件41包括分别设置在支撑主体40两侧的前进单元和从动单元，所述前进单元包括穿过支撑主体40的转轴414、分别设置在转轴414两端的两个前进轮415、设置在转轴414中部的从动齿轮413、与从动齿轮413啮合的驱动齿轮412和驱动驱动齿轮412转动的第一电机411，所述从动单元包括穿过支撑主体40的从动轴416、分别设置在从动轴416两端的两个移动轮417。

前进单元工作，第一电机411驱动驱动齿轮412转动，带动从动齿轮413转动，实现转轴414和前进轮415的转动，配合移动轮417和从动轴416，使得支撑主体40能够沿着轨道3移动，从而实现焊接机构4的移动。

如图4所示，所述进料组件46包括与升降架48铰接且设有若干插孔468的调节板467、与调节板467固定套管466、固定在套管466内且设有流道461的调节管460、设置在流道461顶部内的防尘件462、设置在流道461底部内的上料单元，所述上料单元包括第二电机463、受第二电机463驱动进行转动且与焊丝45接触驱动轮464、与焊丝45抵靠接触的从动轮465。

调节板467上的插孔468配有插销，转动调节板467，通过插销可以使得调节板467与升降架48固定，既保证了调节板467在焊接时不会错位，又使得调节板467可以进行角度调节，以便于焊枪角度的调节。

上料单元工作，第二电机463驱动驱动轮464转动，带动焊丝45向下移动，从动轮465的作用是引导焊丝45向下移动，并保证焊丝45位于流道461中心位置。

如图5所示，所述熔化组件50包括与控制箱43连接的电线501、与电线501连通且与焊丝45接触的电刷502、与电线501固定且内部设有熔化室504的熔化管503和与熔化室504连通的二氧化碳喷口505。

电弧焊，是指以电弧作为热源，利用空气放电的物理现象，将电能转换为焊接所需的热能和机械能，从而达到连接金属的目的。

进一步优选的技术方案，所述焊丝45包括京雷二氧化碳焊丝45GFL-71φ1.2mm、GFL-71φ1.4mm、大西洋埋弧焊焊丝45CHW-S3φ4.0mm。

如图6-7所示，所述基板1与接板2之间的坡口包括T型坡口和斜T型坡口，所述T型坡口为外侧82°±5°及内侧50°±5°，所述斜T型坡口为45°±5°自然坡口。

如图8-10所示，所述胎架包括U型槽装配胎架、U型槽自动焊角焊胎架和槽型分段装配胎架，所述U型槽装配胎架包括支撑板5和固定在支撑板5两侧的肘板6，所述肘板6与接板2抵靠且与接板2抵靠的一侧为斜面，所述U型槽自动焊角焊胎架包括支撑板5和固定在支撑板5一侧的焊架7，所述槽型分段装配胎架包括支撑板5和若干设置在两个接板2之间的横撑8。

U型槽装配胎架用于基板1与接板2的装配，并可以通过安装保型横撑8和防变形肘板6控制后期焊接变形，U型槽自动焊角焊胎架用于基板1与接板2角的内外侧焊接，槽型分段装配胎架用于槽型分段与基板1内、外侧的角焊缝焊接。

如图11所示，所述焊架7包括与基板1或接板2抵靠的两个接触面9、设置在两个接触面9之间的弧形槽10。

该船舶舱壁焊接装置的工作原理：

将肘板6与支撑板5固定，形成U型槽装配胎架，将基板1水平放置在支撑板5上，将接板2沿着肘板6倾斜放置在基板1上；取下肘板6，将焊架7与支撑板5固定，形成U型槽自动焊角焊胎架，两个接触面9分别与基板1和底板抵靠，弧形槽10容纳基板1或接板2的突出部；工人将轨道3固定在基板1上，且轨道3与待焊接缝平行设置，并将焊接机构4放置在轨道3上；调节焊枪的角度和高度，使得焊枪与待焊接缝正对；移动组件41工作，焊接机构4移动，进料组件46和熔化组件50配合运行，焊枪工作，焊丝45熔化将基板1和接板2焊接，形成槽型分段，并在槽型分段的两个接板2之间焊接横撑8；取下焊架7，将槽型分段依次间隔排列在支撑板5上，在槽型分段上放置基板1，相邻两个槽型分段之间焊接横撑8；在槽型分段上固定轨道3和焊接机构4，将槽型分段上方的基板1与槽型分段通过焊接机构4焊接成型。

上图中项目编号1-3均为人工焊接，项目编号4为使用本焊接机构4，其中FCAW是Fluxed－baicoredarcwelding的缩写，中文译为：药芯焊丝45电弧焊。它是使du用药芯焊丝45作为焊zhi接材料的一dao种熔化极气体保护焊或自保护焊法，SAW是SubmergedARCWelding的缩写，指的是埋弧焊。

从表中数据可以看出，采用埋弧焊与焊接机构4配合的方式焊接，道数较少，效率提升明显。另外φ1.2mm与φ1.4mm焊丝45焊接效率区别不是很大。

从上表可以计算出完成一个U型槽焊接时间：

二氧化碳手工焊：70(分钟)×21÷60×2＝49(小时)(正面16道，反面5道)

本发明提供的焊接机构4：45×17÷60×2＝25.5(小时)(正面12道，反面5道)

埋弧焊与本发明提供的焊接机构4配合焊接：[4+45×5÷60]×2＝15.5(小时)(正面6道，反面5道)

由以上计算数据得出完成一个U型槽用埋弧焊配合焊接机构4焊接方式的效率是手工焊接效率的3倍，而单独使用本发明提供的焊接机构4的效率是手工焊接效率2倍。同时也大大降低了焊接作业人员的劳动强度，提高了焊接质量。

该船舶舱壁焊接装置的优点和有益效果在于：

1、通过移动组件41，可以实现对焊接速度的精准控制，保证均匀的焊接速度，保证焊道的均匀度，避免焊道出现应力积累和裂缝。

2、通过进料组件46，既可以快速调节焊丝45的伸出角度，以便于微调焊道的走向，使得焊缝更加致密，又可以有效地清洁焊丝45，防止灰尘进入流道461。

3、通过焊丝45的选择和基板1与接板2之间坡口的选择，既提升焊接效率，又保证焊接形成的64000吨木屑船用槽型分段的强度。

4、通过焊接机构4和胎架的配合，提升T型接头全焊透角焊缝焊接效率及焊接质量，同时降低工人劳动强度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种船舶舱壁焊接装置，其特征在于，包括胎架、设置在胎架上的基板和接板、水平设置在基板或接板上的直线轨道、设置在轨道上的焊接机构；

所述焊接机构包括支撑主体、设置在支撑主体下部且位于轨道上的移动组件、竖向固定在支撑主体上且设有竖向限位槽的支撑柱、固定在支撑柱顶端的控制箱、固定在支撑柱一侧的线盘、固定在支撑柱另一侧的焊枪、一端缠绕在线盘上且另一端插入焊枪的焊丝、设置自爱支撑主体上的升降气缸、受升降气缸驱动进行升降的升降架，所述焊枪包括与升降架连接的进料组件和设置在进料组件下方的熔化组件。

2.如权利要求1所述一种船舶舱壁焊接装置，其特征在于，所述升降架上设有可拆卸式定位销，所述定位销为圆柱形，所述定位销穿过限位槽，所述控制箱内设有控制装置，所述控制装置与升降气缸、移动组件、进料组件和熔化组件电连接。

3.如权利要求1所述一种船舶舱壁焊接装置，其特征在于，所述移动组件包括分别设置在支撑主体两侧的前进单元和从动单元，所述前进单元包括穿过支撑主体的转轴、分别设置在转轴两端的两个前进轮、设置在转轴中部的从动齿轮、与从动齿轮啮合的驱动齿轮和驱动驱动齿轮转动的第一电机，所述从动单元包括穿过支撑主体的从动轴、分别设置在从动轴两端的两个移动轮。

4.如权利要求1所述一种船舶舱壁焊接装置，其特征在于，所述进料组件包括与升降架铰接且设有若干插孔的调节板、与调节板固定套管、固定在套管内且设有流道的调节管、设置在流道顶部内的防尘件、设置在流道底部内的上料单元，所述上料单元包括第二电机、受第二电机驱动进行转动且与焊丝接触驱动轮、与焊丝抵靠接触的从动轮。

5.如权利要求1所述一种船舶舱壁焊接装置，其特征在于，所述熔化组件包括与控制箱连接的电线、与电线连通且与焊丝接触的电刷、与电线固定且内部设有熔化室的熔化管和与熔化室连通的二氧化碳喷口。

6.如权利要求1所述一种船舶舱壁焊接装置，其特征在于，所述焊丝包括京雷二氧化碳焊丝GFL-71φ1.2mm、GFL-71φ1.4mm、大西洋埋弧焊焊丝CHW-S3φ4.0mm。

7.如权利要求1所述一种船舶舱壁焊接装置，其特征在于，所述基板与接板之间的坡口包括T型坡口和斜T型坡口，所述T型坡口为外侧82°±5°及内侧50°±5°，所述斜T型坡口为45°±5°自然坡口。

8.如权利要求1所述一种船舶舱壁焊接装置，其特征在于，所述胎架包括U型槽装配胎架、U型槽自动焊角焊胎架和槽型分段装配胎架，所述U型槽装配胎架包括支撑板和固定在支撑板两侧的肘板，所述肘板与接板抵靠且与接板抵靠的一侧为斜面，所述U型槽自动焊角焊胎架包括支撑板和固定在支撑板一侧的焊架，所述槽型分段装配胎架包括支撑板和若干设置在两个接板之间的横撑。

9.如权利要求8所述一种船舶舱壁焊接装置，其特征在于，所述焊架包括与基板或接板抵靠的两个接触面、设置在两个接触面之间的弧形槽。

10.一种船舶舱壁焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.将肘板与支撑板固定，形成U型槽装配胎架，将基板水平放置在支撑板上，将接板沿着肘板倾斜放置在基板上；

b.取下肘板，将焊架与支撑板固定，形成U型槽自动焊角焊胎架，两个接触面分别与基板和底板抵靠，弧形槽容纳基板或接板的突出部；

c.工人将轨道固定在基板上，且轨道与待焊接缝平行设置，并将焊接机构放置在轨道上；

d.调节焊枪的角度和高度，使得焊枪与待焊接缝正对；

e.焊接机构移动，焊枪工作，焊丝熔化将基板和接板焊接，形成槽型分段，并在槽型分段的两个接板之间焊接横撑；

f.取下焊架，将槽型分段依次间隔排列在支撑板上，在槽型分段上放置基板，相邻两个槽型分段之间焊接横撑；

g.将槽型分段上方的基板与槽型分段通过焊接机构焊接成型。

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