CN113427163A - 一种钢板拼接焊接方法及其焊接系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢板拼接焊接方法及其焊接系统，该方法将钢板放置在夹持装置上，龙门架体滑动设置于轨道上并位于钢板的上方，龙门架体上安装有多自由度焊枪，通过将焊枪升降到钢板的上表面，通过龙门架体的移动以及龙门架体上焊枪的移动，实现钢板的横和/或纵缝焊接，在钢板的上表面焊接完成后，通过外接吊装和夹持装置配合带动钢板的翻转，翻转后再利用夹持装置的移动使得钢板达到合适的位置，从而进行第二个面的焊接。本发明具有焊接效率高，焊接效果好，省时省力的优点。

Description

一种钢板拼接焊接方法及其焊接系统
技术领域
本发明涉及焊接器械技术领域，特别涉及一种钢板拼接焊接方法及其焊接系统。
背景技术
目前，在板材的焊接时，大多数的公司采用的是人工进行焊接。特别是对于钢材板材的焊接时，当两块钢板板材需要焊接成一块板材时，往往传统做法是实用人工进行焊接。此类的焊接方式存在着缺陷：一是，人工焊接效率低下，不能很好的符合工业化生产的需要；二是，人工焊接对操作工存在着较大的风险，容易造成工伤。三是，焊接时不能很好的对需要焊接的板材进行平整，从而造成焊接质量问题，焊接好后的产品容易再次发生断裂。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种钢板拼接焊接方法及其焊接系统。本发明具有焊接效率高，焊接效果好，省时省力的优点。
本发明的技术方案：一种钢板拼接焊接方法，其特征在于：该方法将钢板放置在夹持装置上，龙门架体滑动设置于轨道上并位于钢板的上方，龙门架体上安装有多自由度焊枪，通过将焊枪升降到钢板的上表面，通过龙门架体的移动以及龙门架体上焊枪的移动，实现钢板的横缝和/或纵缝焊接，在钢板的上表面焊接完成后，通过外接吊装和夹持装置配合带动钢板的翻转，翻转后再利用夹持装置的移动使得钢板达到合适的位置，从而进行第二个面的焊接。
上述的钢板拼接焊接方法，通过外接吊装和夹持装置配合带动钢板的翻转具体是，在钢板的第一面焊接完成后，龙门架体移动退出钢板的上方，再利用龙门吊装的方式吊起钢板未被夹持装置夹持的一端，使得另一端被夹持装置夹持的钢板在吊起的会进行翻转，翻转的同时夹持装置在电机的驱动下移动，并配合龙门吊装的下降，从而实现钢板的180°翻转。
前述的钢板拼接焊接方法，具体的焊接工序为：
a、用激光探头扫描获得焊缝的截面轮廓；
b、再通过自动寻边得到基准边；
c、通过截面轮廓尺寸和焊点尺寸计算焊枪步进距离；
d、以基准边为基准，对焊缝进行多层多道焊接。
前述的钢板拼接焊接方法，步骤d中，所述的多层多道是指以基准边为基准，通过层层焊接覆盖将焊缝填满，相邻层的焊点数量互为奇偶设置。
一种钢板拼接焊接系统，包括滑动设置于轨道上的龙门架体，龙门架体上滑动设有焊接平台，焊接平台上设有焊枪；所述龙门架体的下方设有夹持装置以及多块支撑板；所述夹持装置包括一对轨道架，轨道架内滚动设置有移动块，移动块的上方设有转轴，转轴上设有钢板夹；所述轨道架的前方设有传动转杆，传动转杆的两端分别设有第一链轮，传动转杆的中部设有从轮链轮；所述轨道架的前方还设有传动电机，传动电机的输出端设有主动链轮，主动链轮与从动链轮经链条连接；所述轨道架的后方设有第二链轮；所述第一链轮和第二链轮经链条与移动块连接。
上述的钢板拼接焊接系统，所述龙门架体侧面的上下两侧分别设有第一直线滑轨，第一直线滑轨之间设有第一螺杆，第一螺杆的端部连接有第一电机；所述焊接平台的背侧设有与第一直线滑轨配合的第一滑块以及与第一螺杆螺纹配合的连接块。
前述的钢板拼接焊接系统，所述焊接平台上设有安装架，安装架左右两侧分别设有第二直线滑轨，第二直线滑轨之间设有第二螺杆，第二螺杆的端部连接有从动带轮；所述安装架的一侧设有第二电机，第二电机的输出端设有主动带轮，主动带轮与从动带轮经传动带连接；所述第二直线滑轨上设有第二滑块，第二滑块的中部与第二螺杆螺纹配合；所述第二滑块上设有安装柱，安装柱上设有联轴器，联轴器的下端连接有角度调节电机，联轴器的侧面设有角度调节块；所述焊枪设置在角度调节块上。
前述的钢板拼接焊接系统，所述的轨道架包括呈倒U形的第一轨道以及与第一轨道呈镜像设置的第二轨道；所述移动块的两侧经轴连接有滚轮，滚轮分别对应设置在第一轨道和第二轨道内。
前述的钢板拼接焊接系统，所述支撑板的上表面设有多个阵列分布的支撑柱，支撑柱的顶端设有球形的接触部。
前述的钢板拼接焊接系统，所述龙门架体的底端分别设有滚动脚架，滚动脚架内部设有多个轨道滚轮，其中一个轨道滚轮的转动轴上设有从动齿轮；所述滚动脚架上设有第三电机，第三电机的输出端设有与从动齿轮相啮合的主动齿轮。
与现有技术相比，本发明将通过将待焊接的钢板放置于支撑板上，利用龙门架体的移动和焊接平台的移动使得焊枪可以对待焊接钢板进行横缝、纵横的焊接，焊接效果好，省时省力；同时对于需要焊接两面的钢板来说，可以利用钢板夹对钢板的夹持作用，在钢板的一个面焊接好后，通过外接吊装和夹持装置配合带动钢板的翻转，翻转后在利用夹持装置的移动使得钢板达到合适的位置，从而进行第二个面的焊接，由此本发明大大的提高了钢板拼接焊接的工作效果。此外，本发明的焊接平台移动是通过第一电机带动第一螺杆转动使得连接块进行位移，配合第一滑块在第一直线滑轨的滑动从而形成焊接平台的平稳有效位移；本发明在焊接平台上设置安装架，安装架上的第二电机带动第二螺杆转动使得第二滑块在第二直线滑轨上上下移动，从而可以较为精密的调节焊枪与待焊接钢板的焊接位置的距离，并通过角度调节电机和角度调节块来调整焊枪与待焊接钢板的焊接角度，从而实现焊枪在距离和角度上均达到焊接的要求。进一步地，本发明进一步的优化了轨道架的结构，通过镜像设置第一轨道和第二轨道，再在移动块的两侧分别设置滚轮，通过将滚轮分别滚动设置在第一轨道和第二轨道，从而实现对移动块的两侧位置限制，具有良好的滚动稳定性，提高了焊接效果。本发明还在龙门架体的底端分别设置滚动脚架，利用滚动脚架内轨道滚轮与轨道的配合，通过第三电机的驱动进行龙门架体的整体移动，使其移动方便快捷。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是夹持装置和支撑板的结构示意图；
图3是轨道架的局部结构示意图；
图4是龙门架体的结构示意图；
图5是焊接平台的结构示意图；
图6是滚动脚架的结构示意图。
附图标记
1、龙门架体；2、焊接平台；3、焊枪；4、夹持装置；5、支撑板；6、轨道架；7、移动块；8、转轴；9、钢板夹；10、传动转杆；11、第一链轮；12、从动链轮；13、传动电机；14、主动链轮；15、第二链轮；16、第一直线滑轨；17、第一螺杆；18、第一滑块；19、连接块；20、安装架；21、第二直线滑轨；22、第二螺杆；23、从动带轮；24、第二电机；25、主动带轮；26、第二滑块；27、安装柱；28、联轴器；29、角度调节电机；30、角度调节块；31、第一轨道；32、第二轨道；33、滚轮；34、支撑柱；35、接触部；36、滚动脚架；37、轨道滚轮；38、从动齿轮；39、第三电机；40、主动齿轮。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例：一种钢板拼接焊接方法，该方法将钢板放置在夹持装置上，龙门架体滑动设置于轨道上并位于钢板的上方，龙门架体上安装有多自由度焊枪，通过将焊枪升降到钢板的上表面，通过龙门架体的移动以及龙门架体上焊枪的移动，实现钢板的横缝和/或纵缝焊接，在钢板的上表面焊接完成后，通过外接吊装和夹持装置配合带动钢板的翻转，其中通过外接吊装和夹持装置配合带动钢板的翻转具体是，在钢板的第一面焊接完成后，龙门架体移动退出钢板的上方，再利用龙门吊装的方式吊起钢板未被夹持装置夹持的一端，使得另一端被夹持装置夹持的钢板在吊起的会进行翻转，翻转的同时夹持装置在电机的驱动下移动至合适位置，并配合龙门吊装的下降，从而实现钢板的180°翻转，从而进行第二个面的焊接。
其中，对于钢板的横或纵缝焊接的具体的焊接工序如下：
a、用激光探头扫描获得焊缝的截面轮廓，该激光探头可以通过市售获得，属于本领域技术人员所熟知的；
b、再通过自动寻边得到基准边，该基准边即为焊缝的基准，用于作为焊枪焊接时的路径指引，自动寻边功能通过计算机/单片机的控制系统进行控制并实现；
c、通过截面轮廓尺寸和焊点尺寸计算焊枪步进距离，焊枪的步进距离通过控制系统进行控制；
d、以基准边为基准，对焊缝进行多层多道焊接；所述的多层多道是指以基准边为基准，通过层层焊接覆盖将焊缝填满，相邻层的焊点数量互为奇偶设置，即第一层的焊点若为奇数，相邻的第二层即为偶数，反之亦然；
本实施例中，在龙门架体的上设置激光探测器，激光探测器实现监测焊缝的位置，当焊缝位置发生变化时，通过龙门架体的焊接部进行焊枪的随动补偿，用于进行进一步的优化焊接的效果。
一种钢板拼接焊接系统，如图1所示，包括滑动设置于轨道上的龙门架体1，龙门架体1上滑动设有焊接平台2，焊接平台2上设有焊枪3，焊枪3可通过市售获得；所述龙门架体1的下方设有夹持装置4以及3块支撑板5，如图2所示，夹持装置4分别位于相邻的两块支撑板5之间；如图3所示，所述支撑板5的上表面设有多个阵列分布的支撑柱34，支撑柱34的顶端设有半球形的接触部35，该接触部35为圆形的滚珠，在钢板放置后可以利用滚珠一方面获取支撑，另一方面在钢板的移动上可以减小移动的摩擦。所述夹持装置4包括一对轨道架6，轨道架6内滚动设置有移动块7；本实施例中，所述的轨道架6包括呈倒U形的第一轨道31以及与第一轨道31呈镜像设置的第二轨道32，倒U形为90°的倾倒；所述移动块7的两侧经轴连接有滚轮33，滚轮33分别对应设置在第一轨道31和第二轨道32内，通过将滚轮33分别滚动设置在第一轨道31和第二轨道32，从而实现对移动块7的两侧位置限制，具有良好的滚动稳定性，提高了焊接效果；所述移动块7的上方通过轴承块连接有转轴8，转轴8上设有钢板夹9，钢板夹9用于夹持钢板，本实施例中转轴8可以通过与电机连接进行钢板夹9的翻转，也可以是钢板在被钢板夹9夹持后人工翻转；所述轨道架6的前方设有传动转杆10，传动转杆10的两端分别设有第一链轮11，传动转杆10的中部设有从轮链轮；所述轨道架6的前方还设有传动电机13，传动电机13的输出端设有主动链轮14，主动链轮14与从动链轮12经链条连接；所述轨道架6的后方设有第二链轮15；所述第一链轮11和第二链轮15经链条与移动块7连接。本发明将通过将待焊接的钢板放置于支撑板5上，利用龙门架体1的移动和焊接平台2的移动使得焊枪3可以对待焊接钢板进行横缝、纵横以及斜缝的焊接，焊接效果好，省时省力；同时对于需要焊接两面的钢板来说，可以利用钢板夹9对钢板的夹持作用，在钢板的一个面焊接好后，通过钢板夹9带动对钢板的翻转，翻转后在利用移动块7的移动使得钢板达到合适的位置，从而进行第二个面的焊接，由此本发明大大的提高了钢板拼接焊接的工作效果。
优选的，如图4所示，所述龙门架体1侧面的上下两侧分别设有第一直线滑轨16，第一直线滑轨16之间设有第一螺杆17，第一螺杆17的端部连接有第一电机；所述焊接平台2的背侧设有与第一直线滑轨16配合的第一滑块18以及与第一螺杆17螺纹配合的连接块19。本发明的焊接平台2移动是通过第一电机带动第一螺杆17转动使得连接块19进行位移，配合第一滑块18在第一直线滑轨16的滑动从而形成焊接平台2的平稳有效位移。
优选的，如图5所示，所述焊接平台2上设有安装架20，安装架20左右两侧分别设有第二直线滑轨21，第二直线滑轨21之间设有第二螺杆22，第二螺杆22的端部连接有从动带轮23；所述安装架20的一侧设有第二电机24，第二电机24的输出端设有主动带轮25，主动带轮25与从动带轮23经传动带连接；所述第二直线滑轨21上设有第二滑块26，第二滑块26的中部与第二螺杆22螺纹配合；所述第二滑块26上设有安装柱27，安装柱27上设有联轴器28，联轴器28的下端连接有角度调节电机29，联轴器28的侧面设有角度调节块30；所述焊枪3设置在角度调节块30上。本发明在焊接平台2上设置安装架20，安装架20上的第二电机24带动第二螺杆22转动使得第二滑块26在第二直线滑轨21上上下移动，从而可以较为精密的调节焊枪3与待焊接钢板的焊接位置的距离，并通过角度调节电机29和角度调节块30来调整焊枪3与待焊接钢板的焊接角度，从而实现焊枪3在距离和角度上均达到焊接的要求。
优选的，如图6所示，所述龙门架体1的底端分别设有滚动脚架36，滚动脚架36内部设有多个轨道滚轮3733，其中一个轨道滚轮3733的转动轴上设有从动齿轮38；所述滚动脚架36上设有第三电机39，第三电机39的输出端设有与从动齿轮38相啮合的主动齿轮40。利用滚动脚架36内轨道滚轮3733与轨道的配合，通过第三电机39的驱动进行龙门架体1的整体移动，使其移动方便快捷。
工作原理
本发明将通过将待焊接的钢板放置于支撑板5上，利用龙门架体1的移动和焊接平台2的移动使得焊枪3可以对待焊接钢板进行横缝、纵横以及斜缝的焊接，焊接效果好，省时省力；同时对于需要焊接两面的钢板来说，可以利用钢板夹9对钢板的夹持作用，在钢板的一个面焊接好后，通过钢板夹9带动对钢板的翻转，翻转后在利用移动块7的移动使得钢板达到合适的位置，从而进行第二个面的焊接，由此本发明大大的提高了钢板拼接焊接的工作效果。

Claims (10)

1.一种钢板拼接焊接方法，其特征在于：该方法将钢板放置在夹持装置上，龙门架体滑动设置于轨道上并位于钢板的上方，龙门架体上安装有多自由度焊枪，通过将焊枪升降到钢板的上表面，通过龙门架体的移动以及龙门架体上焊枪的移动，实现钢板的横缝和/或纵缝焊接，在钢板的上表面焊接完成后，通过外接吊装和夹持装置配合带动钢板的翻转，翻转后再利用夹持装置的移动使得钢板达到合适的位置，从而进行第二个面的焊接。
2.根据权利要求1所述的钢板拼接焊接方法，其特征在于：通过外接吊装和夹持装置配合带动钢板的翻转具体是，在钢板的第一面焊接完成后，龙门架体移动退出钢板的上方，再利用龙门吊装的方式吊起钢板未被夹持装置夹持的一端，使得另一端被夹持装置夹持的钢板在吊起的会进行翻转，翻转的同时夹持装置在电机的驱动下移动，并配合龙门吊装的下降，从而实现钢板的180°翻转。
3.根据权利要求1所述的钢板拼接焊接方法，其特征在于：具体的焊接工序为：
a、用激光探头扫描获得焊缝的截面轮廓；
b、再通过自动寻边得到基准边；
c、通过截面轮廓尺寸和焊点尺寸计算焊枪步进距离；
d、以基准边为基准，对焊缝进行多层多道焊接。
4.根据权利要求1所述的钢板拼接焊接方法，其特征在于：步骤d中，所述的多层多道是指以基准边为基准，通过层层焊接覆盖将焊缝填满，相邻层的焊点数量互为奇偶设置。
5.一种钢板拼接焊接系统，其特征在于：包括滑动设置于轨道上的龙门架体(1)，龙门架体(1)上滑动设有焊接平台(2)，焊接平台(2)上设有焊枪(3)；所述龙门架体(1)的下方设有夹持装置(4)以及多块支撑板(5)；所述夹持装置(4)包括一对轨道架(6)，轨道架(6)内滚动设置有移动块(7)，移动块(7)的上方设有转轴(8)，转轴(8)上设有钢板夹(9)；所述轨道架(6)的前方设有传动转杆(10)，传动转杆(10)的两端分别设有第一链轮(11)，传动转杆(10)的中部设有从轮链轮(12)；所述轨道架(6)的前方还设有传动电机(13)，传动电机(13)的输出端设有主动链轮(14)，主动链轮(14)与从动链轮(12)经链条连接；所述轨道架(6)的后方设有第二链轮(15)；所述第一链轮(11)和第二链轮(15)经链条与移动块(7)连接。
6.根据权利要求1所述的钢板拼接焊接系统，其特征在于：所述龙门架体(1)侧面的上下两侧分别设有第一直线滑轨(16)，第一直线滑轨(16)之间设有第一螺杆(17)，第一螺杆(17)的端部连接有第一电机(18)；所述焊接平台(2)的背侧设有与第一直线滑轨(16)配合的第一滑块(18)以及与第一螺杆(17)螺纹配合的连接块(19)。
7.根据权利要求1所述的钢板拼接焊接系统，其特征在于：所述焊接平台(2)上设有安装架(20)，安装架(20)左右两侧分别设有第二直线滑轨(21)，第二直线滑轨(21)之间设有第二螺杆(22)，第二螺杆(22)的端部连接有从动带轮(23)；所述安装架(20)的一侧设有第二电机(24)，第二电机(24)的输出端设有主动带轮(25)，主动带轮(25)与从动带轮(23)经传动带连接；所述第二直线滑轨(21)上设有第二滑块(26)，第二滑块(26)的中部与第二螺杆(22)螺纹配合；所述第二滑块(26)上设有安装柱(27)，安装柱(27)上设有联轴器(28)，联轴器(28)的下端连接有角度调节电机(29)，联轴器(28)的侧面设有角度调节块(30)；所述焊枪(3)设置在角度调节块(30)上。
8.根据权利要求1所述的钢板拼接焊接系统，其特征在于：所述的轨道架(6)包括呈倒U形的第一轨道(31)以及与第一轨道(31)呈镜像设置的第二轨道(32)；所述移动块(7)的两侧经轴连接有滚轮(33)，滚轮(33)分别对应设置在第一轨道(31)和第二轨道(32)内。
9.根据权利要求1所述的钢板拼接焊接系统，其特征在于：所述支撑板(5)的上表面设有多个阵列分布的支撑柱(34)，支撑柱(34)的顶端设有球形的接触部(35)。
10.根据权利要求1所述的钢板拼接焊接系统，其特征在于：所述龙门架体(1)的底端分别设有滚动脚架(36)，滚动脚架(36)内部设有多个轨道滚轮(37)，其中一个轨道滚轮(37)的转动轴上设有从动齿轮(38)；所述滚动脚架(36)上设有第三电机(39)，第三电机(39)的输出端设有与从动齿轮(38)相啮合的主动齿轮(40)。
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