CN114221177A - 一种用于船体分段机器人焊接的弹性接地装置 - Google Patents

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徐宝东
刘鹏
杨安海
杨帅
沈鹏
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Abstract

本发明涉及一种用于船体分段机器人焊接的弹性接地装置，包括摩擦导向浮动机构、设在摩擦导向浮动机构内的弹性预紧机构，和与摩擦导向浮动机构侧部固定连接绝缘固定机构；摩擦导向浮动机构包括U形基座和沿U形基座上下浮动的浮动导向块，浮动导向块下面链接有导电滑块；弹性预紧机构包括浮动预紧杆，浮动预紧杆的一端与浮动导向块相连，另一端与U形基座相连。使用时，导电滑块和浮动导向块在运行时会进行上下弹性浮动，保证接地装置在门架运行时不会因导轨不平而卡住，在焊接时保证充分的接地，工作时，浮动的导电滑块能完全与导轨面接触，实现在导轨上摩擦滑行的功能，焊接电源充分可靠接地的功能，保证船体分段机器人焊接系统的正常工作。

Description

一种用于船体分段机器人焊接的弹性接地装置
技术领域
本发明涉及智能焊接装备的技术领域，具体地说是一种用于船体分段机器人焊接的弹性接地装置。
背景技术
焊接是船舶建造的核心技术之一，船体建造中焊接工作量约占70％，其成本约占船体建造成本的30%-50%。近年来我国船舶行业已经进入高速发展的轨道，但是由于我国造船焊接技术水平起点低，缺乏高效率焊接生产设备，焊接作业占用船厂大量的劳动力，焊接成本也居高不下，焊接生产效率低，焊接质量控制困难，满足不了船舶建造发展的需要。
而破解这一难题的最佳出路就是采用现代高效的智能化的焊接工艺技术及装备，如船厂广泛采用的各种门架式高效拼板焊接机、中小组立门架式智能化焊接单元等焊接装备，由于把焊接电源、回收装置等设备安装在了门架上，使其随着焊接位置的变化而变化，极大地减少了人工搬运焊接设备所耗费的时间，提高了生产效率。同时，这种门架式智能化焊接系统也对焊接电源的接地可靠性提出了更高的要求。
目前，门架式高效焊接装备的接地形式有很多种。有的是单独铺设一条平行于行走导轨的导电轨道，轨道上面装有铜条，接地装置安装在门架底梁侧部，并压在导电轨道上实现焊接工作时的接地功能，这种形式的接地装置成本较高，工艺较为复杂；还有的是采用气缸推动机构，门架运动时，接地装置脱离行走导轨，门架停止并开始进行焊接工作时，接地装置在气缸推动机构的作用下，紧紧的压住行走导轨实现焊接接地功能，这种形式的接地装置机构较为复杂，维修不方便。
因此，市场上急需要一种可根据工件实际情况自动进行调整，能够保证焊接质量、提高效率、操作简便、无需专业人员，可有效提高船体分段的生产效率和质量稳定性，进而缩短船舶建造周期的接地装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改进的用于船体分段机器人焊接的弹性接地装置，通过设置摩擦导向浮动机构和弹性预紧机构，使得接地装置既能弹性上下浮动，又能保证接地功能，提高生产效率和焊接质量的稳定性。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种用于船体分段机器人焊接的弹性接地装置，其特征在于：弹性接地装置包括摩擦导向浮动机构、设在摩擦导向浮动机构内的弹性预紧机构，和与摩擦导向浮动机构侧部固定连接绝缘固定机构；摩擦导向浮动机构包括U形基座和沿U形基座上下浮动的浮动导向块，浮动导向块下面链接有导电滑块；弹性预紧机构包括浮动预紧杆，浮动预紧杆的一端与浮动导向块相连，另一端与U形基座相连。
优选的，浮动导向块呈H型，浮动导向块的两端设有导向条，U形基座的两侧壁设有与导向条配合的导向槽，导电滑块通过一组导电滑块连接螺钉与浮动导向块固定连接。
进一步，浮动导向块上设有一组对称设置的浮动预紧杆，浮动预紧杆的顶部通过弹簧预紧螺母与U形基座形成连接，浮动预紧杆上套设有压缩弹簧。
更进一步，绝缘固定机构包括基座板，基座板的一侧设有船体分段底梁端板，基座板与船体分段底梁端板之间设有绝缘垫板，基座板、绝缘垫板和船体分段底梁端板之间通过基座板固定螺钉进行固定，基座板固定螺钉外部套设有绝缘套。
相对于现有技术，本发明的技术方案除了整体技术方案的改进，还包括很多细节方面的改进，具体而言，具有以下有益效果：
1、本发明所述的改进方案，摩擦导向浮动机构包括U形基座和沿U形基座上下浮动的浮动导向块，浮动导向块下面链接有导电滑块，导电滑块和浮动导向块在运行时会进行上下弹性浮动，保证了接地装置在门架运行时不会因导轨不平而卡住，又能在焊接时保证充分的接地；
2、本发明的技术方案的中，弹性预紧机构包括浮动预紧杆，浮动预紧杆的一端与浮动导向块相连，另一端与U形基座相连，通过调节浮动预紧杆，来调节导电滑块施压在导轨上的预紧力，使得导电滑块有效压紧在导轨上，保证焊接电源正常接地功能，提高焊缝的焊接质量；
3、本发明的结构中，浮动的导电滑块能够完全充分的与导轨面接触，即实现了在导轨上摩擦滑行的功能，又实现了焊接电源充分可靠接地的功能，从而保证了船体分段机器人焊接系统的正常工作；
4、本发明结构简单，便于模块化生产和加工，可直接安装在门架底梁端部，连接上接地线即可投入使用，整个装置即利于现场安装，又利于调整维护，便于推广和利用。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为图1的A向结构示意图。
图3为图1的B向结构示意图。
图4为本发明实施例中导电滑块浮动前的使用状态参考图。
图5为本发明实施例中导电滑块浮动后的使用状态参考图。
附图标记：
1导电滑块、2浮动导向块、3浮动预紧杆、4 U形基座、5压缩弹簧、6弹簧预紧螺母、7基座板、8绝缘垫板、9绝缘套、10 U形基座固定螺钉；
11接地线固定螺栓、12基座板固定螺钉、13导电滑块连接螺钉。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种用于船体分段机器人焊接的弹性接地装置，具体参见图1，其与现有技术的区别在于：弹性接地装置包括摩擦导向浮动机构、设在摩擦导向浮动机构内的弹性预紧机构，和与摩擦导向浮动机构侧部固定连接绝缘固定机构；摩擦导向浮动机构包括U形基座和沿U形基座上下浮动的浮动导向块，浮动导向块下面链接有导电滑块；弹性预紧机构包括浮动预紧杆，浮动预紧杆的一端与浮动导向块相连，另一端与U形基座相连。
实施中，导电滑块两侧与焊接电源线的接线端相连，导电滑块在浮动导向块的带动下可以沿着U形基座上下进行浮动，使得接地装置在门架运行时不会因导轨或者地面不平而被卡主，保持焊接时的充分接地。同时，由于浮动预紧杆上套设有压缩弹簧，通过调节压缩弹簧的刚性，进而调节导电滑块对于导轨的预紧力，保证在工作时焊接电源的接地功能可靠安全。
实施例1
弹性接地装置包括摩擦导向浮动机构、设在摩擦导向浮动机构内的弹性预紧机构，和与摩擦导向浮动机构侧部固定连接的绝缘固定机构。摩擦导向浮动机构包括U形基座和设在U形基座内并且可以沿U形基座上下浮动的浮动导向块，浮动导向块下面链接有导电滑块，因此浮动导向块在浮动过程中会带动导电滑块一起上下弹性运动，这种弹性运动使得导电滑块在导轨上运行时不会被卡主，使得导电滑块可以适合各种情况下铺设的导轨。进一步，弹性预紧机构包括一组浮动预紧杆，浮动预紧杆的一端与浮动导向块相连，另一端与U形基座相连。
具体而言，浮动导向块呈H型，浮动导向块的两端设有导向条，U形基座的两侧壁设有与导向条配合的导向槽，导电滑块通过一组导电滑块连接螺钉与浮动导向块固定连接。导电滑块采用耐磨导电材料制成，导电滑块的两端通过铜螺栓与焊接电源接地线的接线端相连。导电滑块的下半部为逐步缩小的结构，导电滑块的下半部纵向截面呈倒梯形结构，其材质为金属石墨，既具有良好的耐磨性能，又具有良好的导电性能，工作时如图4、5所示，可以随着H型浮动导向块上下弹性浮动，同时在导轨上滑动接触以保证电流通过导电滑块和导轨充分接地。
进一步，H型浮动导向块在弹性上浮过程中与前后的U型基座之间存在间隙，间隙大小为2mm,同时，为了避免H型浮动导向块在上下弹性浮动过程中由于底部受力不均匀而发生上浮偏转，H型浮动导向块与U型基座之间的左右间隙为0.5mm，确保弹性浮动顺畅。
浮动导向块上设有一组对称设置的浮动预紧杆，浮动预紧杆的底部嵌入浮动导向块内并与浮动导向块之间形成固定连接，底部嵌入的深度为浮动导向块厚度的1/2-5/6。浮动预紧杆的顶部通过弹簧预紧螺母与U形基座形成连接，浮动预紧杆上套设有压缩弹簧，可通过旋紧或放松弹簧预紧螺母来调节压缩弹簧的刚性，从而调节装置的导电滑块压在导轨上预紧力。进一步，这里的一组浮动预紧杆分别设置在浮动导向块长度方向的三等分处，保证施压的稳定性和有效性。
更进一步，绝缘固定机构包括基座板，基座板的一侧设有船体分段底梁端板，基座板与船体分段底梁端板之间设有绝缘垫板，基座板、绝缘垫板和船体分段底梁端板之间通过基座板固定螺钉进行固定，基座板固定螺钉外部套设有绝缘套。
相对于现有的焊接电源接地装置，本发明的技术方案具有完全独特的一面，彻底改变了焊接电源只有在固定不动时进行接地从而展开焊接工作的理念，具体而言，具有以下有益效果：
（1）本发明所述的技术方案中，浮动的导电滑块能够完全充分的与导轨面接触，即实现了在导轨上摩擦滑行的功能，又实现了焊接电源充分可靠接地的功能，从而保证了船体分段机器人焊接系统的正常工作。
（2）本发明的技术方案中，设置了弹性预紧机构，通过预紧螺母可以调节导电滑块的压紧力，因而使得导电滑块可靠的紧压在导轨上，保证焊接电源正常接地功能，极大的提高了焊缝的焊接质量。
（3）本发明的结构简单，便于模块化生产和加工，可直接安装在门架底梁端部，连接上接地线即可投入使用，整个装置即利于现场安装，又利于调整维护。
实施例2
摩擦导向浮动机构主要设有导电滑块1，导电滑块两侧与焊接电源接地线的接线端相连，导电滑块上部与H形浮动导向块2相连，并跟随H形浮动导向块一同在U形基座上下浮动；所述的弹性预紧机构主要设有浮动预紧杆3，浮动预紧杆底部与H形浮动导向块相连，浮动预紧杆顶部通过弹簧预紧螺母6与U形基座相连，中部贯穿圆柱形压缩弹簧5，可通过旋紧或放松弹簧预紧螺母来调节圆柱形压缩弹簧的刚性，从而调节装置的导电滑块压在导轨上预紧力；所述的基座板绝缘固定机构主要设有基座板7，基座板一端与U形基座相连，另一端通过绝缘垫板8和绝缘套9与船体分段门架底梁端部牢固连接，同时充分保证整个接地装置与门架的绝缘性。从而保证了船体分段机器人焊接系统在焊接过程中的稳定性和可靠性，极大的提高了焊缝的焊接质量。
所述的摩擦导向浮动机构主要包括导电滑块、H形浮动导向块、U形基座、接地线固定螺栓和导电滑块连接螺钉。该机构实现了导电滑块在底部工字导轨上摩擦滑动，同时随着H形浮动导向块可进行上下弹性浮动。保证了接地装置在门架运行时不会因导轨不平而卡住，同时又能在焊接时保证充分的接地。
所述的弹性预紧机构主要包括浮动预紧杆、圆柱形压缩弹簧、H形浮动导向块、弹簧预紧螺母和U形基座。该机构实现了导电滑块可靠的紧压在导轨上，保证焊接电源正常接地功能，极大的提高了焊缝的焊接质量。
所述的基座板绝缘固定机构主要包括基座板、绝缘垫板、绝缘套、U形基座固定螺钉、基座板固定螺钉。该机构充分保证了整套接地装置与门架的绝缘性。
如图1所示，该装置安装在船体分段门架系统的底梁端部，焊接电源接地线的接线端固定在导电滑块1上，门架运行时，导电滑块1在地面导轨上摩擦滑行，可以保证焊接电源在行进中的充分接地功能；同时导电滑块1通过导电滑块连接螺钉13固定连接在H形浮动导向块2的底部，使得导电滑块1和H形浮动导向块2共同沿着U形基座4的导向臂上下浮动，可以保证导电滑块1在运动的过程中不会滑出导轨；H形浮动导向块2上部与两个浮动预紧杆3相连，浮动预紧杆3上部穿过弹簧预紧螺母6，弹簧预紧螺母6螺纹连接在U形基座4上，浮动预紧杆3中部设置了圆柱形压缩弹簧5，可通过旋紧或放松弹簧预紧螺母来调节圆柱形压缩弹簧的刚性，来调节装置的导电滑块压在导轨上预紧力，保证了焊接电源接地的可靠性，从而保证了焊接电源运动时焊缝的焊接质量。最后，还需保证整套接地装置与船体分段门架的充分绝缘，将绝缘垫板8衬垫在基座板7与船体分段底梁端板之间，并同8根基座板固定螺钉12固定在底梁端板上，同时为保证基座板固定螺钉12的绝缘，如图3所示，基座板固定螺钉12通过绝缘套9对基座板7进行固定，从而彻底保证了整套接地装置与船体分段门架的绝缘性能。
该种用于保证船体分段机器人焊接系统实施焊接工作的滑动式弹性接地装置具有以下特点：该装置结构简单，便于模块化生产和加工，即利于现场安装，又利于调整维护；浮动的导电滑块能够完全充分的与导轨面接触，即实现了在导轨上摩擦滑行的功能，又实现了焊接电源充分可靠接地的功能；通过预紧螺母可以调节导电滑块的压紧力，因而使得导电滑块可靠的紧压在导轨上，保证焊接电源正常接地功能，极大的提高了焊缝的焊接质量。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于船体分段机器人焊接的弹性接地装置，其特征在于：弹性接地装置包括摩擦导向浮动机构、设在摩擦导向浮动机构内的弹性预紧机构，和与摩擦导向浮动机构侧部固定连接绝缘固定机构；摩擦导向浮动机构包括U形基座和沿U形基座上下浮动的浮动导向块，浮动导向块下面链接有导电滑块；弹性预紧机构包括浮动预紧杆，浮动预紧杆的一端与浮动导向块相连，另一端与U形基座相连。
2.根据权利要求1所述的一种用于船体分段机器人焊接的弹性接地装置，其特征在于：浮动导向块呈H型，浮动导向块的两端设有导向条，U形基座的两侧壁设有与导向条配合的导向槽，导电滑块通过一组导电滑块连接螺钉与浮动导向块固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于船体分段机器人焊接的弹性接地装置，其特征在于：导电滑块的下半部为逐步缩小的结构，导电滑块的下半部纵向截面呈倒梯形结构。
4.根据权利要求1所述的一种用于船体分段机器人焊接的弹性接地装置，其特征在于：浮动导向块上设有一组对称设置的浮动预紧杆，浮动预紧杆的顶部通过弹簧预紧螺母与U形基座形成连接，浮动预紧杆上套设有压缩弹簧。
5.根据权利要求1所述的一种管子自动对中定位装置，其特征在于：绝缘固定机构包括基座板，基座板的一侧设有船体分段底梁端板，基座板与船体分段底梁端板之间设有绝缘垫板，基座板、绝缘垫板和船体分段底梁端板之间通过基座板固定螺钉进行固定，基座板固定螺钉外部套设有绝缘套。
6.根据权利要求1所述的一种管子自动对中定位装置，其特征在于：导电滑块采用耐磨导电材料金属石墨制成，导电滑块的两端通过铜螺栓与焊接电源接地线的接线端相连。
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