CN115255573A - 一种高效气体保护焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效气体保护焊接装置，属于焊接设备领域。该装置包括气体保护焊接设备，包括：安装架，安装架上设置有一滑轨；焊接摆动部，其包括第一驱动电机、第一摆杆、摆动齿轮、固定齿圈、第二摆杆和焊接滑块；第一驱动电机固定设置在安装架上，第一摆杆的一端驱动连接至第一驱动电机的输出端、另一端铰接至摆动齿轮一侧的轴心处；摆动齿轮的齿数小于固定齿圈的齿数，摆动齿轮位于固定齿圈内且与固定齿圈相啮合；第二摆杆的一端固定连接至摆动齿轮另一侧的轴心处、另一端铰接至焊接滑块，焊接滑块可滑动地设置在滑轨上，焊接滑块用于固定安装焊接头。本发明可以在满足焊接需要的同时可以有效提高焊接速度，进而提高焊接效率。

Description

一种高效气体保护焊接装置

技术领域

本发明涉及焊接设备领域，特别涉及一种高效气体保护焊接装置。

背景技术

在工业生产中，焊接作为一种常见的机械加工方式，应用极为广泛。随着钢结构在项目施工中应用范围的不断扩大，对构件之间的连接强度和连接效率要求不断提高，特别是在关键的承重构件上，要求焊接连接区域能够承受巨大的应力冲击，为了提高焊接效率、避免焊口氧化，长采用气体保护焊，二氧化碳气体保护焊作为气体保护焊的一种，因焊接成本低、焊接质量好、生产率高等优点得到广泛应用。

在较厚的钢板焊接时，一般需要在钢板上开设焊接坡口，为了确保焊接的连续性，焊弧应该稳定在坡口的底面，采用锯齿形的摆动方式，在摆动的时候还需要在坡口的两边进行约2s的停留，确保焊接区域的坡口彻底熔透。由于锯齿形摆动需要焊接人员手持焊枪保持稳定，而二氧化碳气体保护焊的焊丝由焊盘提供，焊丝在输送过程中具有一定的应力，需要保持稳定、均匀的摆动幅度较为困难，而在坡口两边的停留时间过长，会容易导致焊穿，而停留过短，又会导致无法熔透，这些细节的参数要求，往往对焊接人员有着极大的技术考验，一般对于一些较重要的焊接操作，需要经验极为丰富的焊接师傅来操作才能够达到要求。

采用机械手的焊接机器人在一定程度上可以解决该类问题，通过编程的方式方便控制焊接时间和摆动轨迹及幅度。但焊接机器人价格昂贵，编程复杂，技术要求高，且维护困难，不利于降低生产成本。对于一些批量的定制化作业，通过设计专用设备往往可以降低生产成本。

发明内容

本发明提供一种高效气体保护焊接装置，可以解决现有技术中人工焊接要求高、质量不稳定，焊接机械手成本较高、维护困难的问题。

一种高效气体保护焊接装置，包括气体保护焊接设备，包括：

安装架，所述安装架上设置有一滑轨；

焊接摆动部，其包括第一电机、第一摆杆、摆动齿轮、固定齿圈、第二摆杆和焊接滑块；

所述第一电机固定设置在所述安装架上，所述第一摆杆的一端驱动连接至所述第一电机的输出端、另一端铰接至所述摆动齿轮一侧的轴心处；

所述摆动齿轮的齿数小于所述固定齿圈的齿数，所述摆动齿轮位于所述固定齿圈内且与所述固定齿圈相啮合；

所述第二摆杆的一端固定连接至所述摆动齿轮另一侧的轴心处、另一端铰接至所述焊接滑块，所述焊接滑块可滑动地设置在所述滑轨上，所述焊接滑块用于固定安装焊接头。

更优地，还包括移动部，所述移动部包括第二电机、驱动螺杆和支撑滑杆，所述驱动螺杆与所述支撑滑杆平行布置，所述安装架上开设有驱动螺孔和导向孔，所述支撑滑杆可滑动地设置在所述导向孔内，所述驱动螺杆与所述驱动螺孔相配合，所述第二电机驱动连接至所述驱动螺杆。

更优地，所述滑轨穿过所述固定齿圈的圆心，所述第一摆杆的长度与所述第二摆杆的长度相等，所述第一电机的转动中心至所述摆动齿轮的中心的距离与所述第一摆杆的长度相等。

更优地，还包括控制系统，其包括处理器和两个行程开关，所述行程开关、所述第一电机和所述第二电机均信号连接至所述处理器；两个所述行程开关分别固定设置在所述滑轨的两端且位于所述焊接滑块沿所述滑轨移动的最大行程处。

更优地，所述焊接滑块上设置有横截面为T字形的连接部，所述滑轨上开设有T字形的滑槽，所述连接部与所述滑槽相配合。

本发明提供一种高效气体保护焊接装置，通过第一电机带动第一摆杆转动，第一摆杆转动时带动摆动齿轮沿固定齿圈的延伸方向做周向转动，由于摆动齿轮和固定齿圈啮合，因此摆动齿轮做周向公转的同时会产生自转，摆动齿轮周向转动时，会通过第二摆杆拉动焊接滑块移动，使焊接滑块沿滑轨的延伸方向往复滑动。如此可以实现焊接头的往复移动，结合沿焊接轨迹方向上的移动，即可实现锯齿形的焊接轨迹，操作人员只需控制沿焊接延伸方向的进给，而横向进给则可以实现自动移动。

由于焊接头在坡口两边的位置处需要停留的时间较长，以便能够确保熔透，而在两个坡口之间移动的过程为空行程，需速度较快，以便提高焊接效率，而本发明中，焊接滑块在靠近两端的位置时沿滑轨延伸方向的进给速度较慢，而在中间段的进给速度较快，且焊接滑块在靠近两端的位置的移动过程中，第二摆杆存在相反的两个行程段，使焊接滑块形成缓慢的往复运动过程，而在该运动过程中焊接滑块的移动距离较小，停留时间较长，可以保证焊接头有足够的停留时间，而在两端相互移动的中间段则快速移动，从而使得焊接头在坡口两侧时间较长、而在中间段时间较短，在满足焊接需要的同时可以有效提高焊接速度，进而提高焊接效率。

附图说明

图1为本发明提供的一种高效气体保护焊接装置的结构示意图一；

图2为本发明提供的一种高效气体保护焊接装置的结构示意图二；

图3为本发明提供的一种高效气体保护焊接装置的工作状态示意图一；

图4为本发明提供的一种高效气体保护焊接装置的工作状态示意图二；

图5为本发明提供的一种高效气体保护焊接装置的工作状态示意图三；

图6为本发明提供的一种高效气体保护焊接装置的工作状态示意图四；

图7为本发明提供的一种高效气体保护焊接装置的工作状态示意图五；

图8为图1的主视图；

图9为本发明提供的另一实施例的高效气体保护焊接装置的结构示意图；

图10为本发明提供的高效气体保护焊接装置的系统原理图。

附图标记说明：

10 安装架；11 滑轨；20 支撑滑杆；21 驱动螺杆；30 第一电机；31 第一摆杆；32摆动齿轮；33 固定齿圈；34 第二摆杆；35 焊接滑块；40 焊接头；50 行程开关。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

实施例一：

如图1和图2所示，本发明实施例提供的一种高效气体保护焊接装置，包括气体保护焊接设备，该气体保护焊接设备与现有技术中的气体保护焊接设备相同，如二氧化碳气体保护焊机，还包括安装架10和焊接摆动部。

安装架10上设置有一滑轨11，焊接摆动部包括第一电机30、第一摆杆31、摆动齿轮32、固定齿圈33、第二摆杆34和焊接滑块35；第一电机30固定设置在安装架10上，第一摆杆31位于摆动齿轮32的一侧，第二摆杆34位于摆动齿轮32的另一侧。第一摆杆31的一端驱动连接至第一电机30的输出端、另一端铰接至摆动齿轮32一侧的轴心处，也即第一摆杆31的另一端铰接至摆动齿轮32的中心处，第一电机30转动时，带动第一摆杆31转动。

如图1所示，摆动齿圈的直径大于摆动齿轮32的直径，摆动齿轮32的齿数小于固定齿圈33的齿数，摆动齿轮32位于固定齿圈33内且与固定齿圈33相啮合，摆动齿轮32在第一摆杆31的带动下能够沿固定齿圈33的轴心公转，同时由于摆动齿轮32公转时，与固定齿圈33啮合，在与固定齿圈33的配合下，摆动齿轮32还会发生自转。

第二摆杆34的一端固定连接至摆动齿轮32另一侧的轴心处、另一端铰接至焊接滑块35，也即第二摆杆34的端部固定连接至摆动齿轮32的中心位置，如图8所示，焊接滑块35可滑动地设置在滑轨11上，焊接滑块35可以沿滑轨11往复滑动，焊接滑块35用于固定安装焊接头40，焊接滑块35移动时，带动焊接头40同步移动。

进一步地，滑轨11穿过固定齿圈33的圆心，使滑轨11位于固定齿圈33的直径路径上，第一摆杆31的长度与第二摆杆34的长度相等，第一电机30的转动中心至摆动齿轮32的中心的距离与第一摆杆31的长度相等。

进一步地，焊接滑块35上设置有横截面为T字形的连接部，滑轨11上开设有T字形的滑槽，连接部与滑槽相配合。

工作时，第一电机30转动，带动第一摆杆31转动，第一摆杆31转动时带动摆动齿轮32沿固定齿圈33公转，摆动齿轮32在公转时，由于和固定齿圈33啮合，摆动齿轮32会发生自转，摆动齿轮32公转时会通过第二摆杆34带动焊接滑块35沿滑轨11移动，同时摆动齿轮32自转时会带动第二摆杆34同步转动。

如图3至图7，展示了焊接滑块35带动焊接头40实现往复运动过程的示意图。如图3所示，此时以第一电机30带动第一摆杆31逆时针转动为例。第一摆杆31逆时针转动，带动摆动齿轮32沿固定齿圈33逆时针公转，同时摆动齿轮32自转，固定齿圈33向右下方移动，通过第二摆杆34拉动焊接滑块35移动，由于焊接滑块35受到滑轨11的限位作用，会沿着滑轨11的延伸方向滑动且使焊接滑块35的姿态不会发生改变，而摆动齿轮32转动时，同步带动第二摆杆34转动。如图4所示，图4展示了当摆动齿轮32移动到正下方时的示意图，由于此时摆动齿轮32自转，会带动第二摆杆34转动，而第二摆杆34驱使焊接滑块35向右移动，图5至图7展示了后续移动的状态示意图，如图6所示，当摆动齿轮32移动至上方位置时，摆动齿轮32向左上方移动，带动焊接滑块35向左移动，后续工作原理和前述过程相似，最终驱使焊接滑块35在左极限端和右极限端两个端点之间往复滑动，由于焊接滑块35上固定安装焊接头40，焊接头40会与焊接滑块35同步移动，最终实现焊接头40的左右往复摆动，辅以沿焊缝延伸方向的移动（左右往复摆动的方向与焊缝延伸方向垂直），从而实现锯齿形的焊接轨迹。

通过图5和图6两个工作状态示意图可以看出，由图5运动至图6所示位置过程中，焊接滑块35沿滑轨11移动的位移量较小，在两端附近停留的时间大于在中段（左极限端和右极限端之间的一段行程）移动的时间，从而保证焊接滑块35（焊接头40）在两端（对应焊接坡口的位置）停留时间较长，进而保证焊接效果，避免坡口未熔透。而在中段的时间（此段为空行程）相对在两端的时间较短，从而保证了焊接效率。

实施例二：

在实施例一的基础上，为了实现沿焊缝方向的自动移动，如图1所示，本实施例还包括移动部，移动部包括第二电机、驱动螺杆21和支撑滑杆20，第二电机设置在支架上，如焊接支架等用于起到支撑结构的装置，驱动螺杆21与支撑滑杆20平行布置，安装架10上开设有驱动螺孔和导向孔，支撑滑杆20可滑动地设置在导向孔内，驱动螺杆21与驱动螺孔相配合，第二电机驱动连接至驱动螺杆21。当第二电机带动驱动螺杆21转动时，驱动螺杆21通过与驱动螺纹的配合，带动焊接装置移动，从而实现进给方向的自动移动。通过控制第二电机的转速，可以控制进给速度的调节。

实施例三：

在实施例二的基础上，为了更加精准、方便的控制焊接头40在两侧坡口位置时的停留时间（不同的板厚和材质所需停留的时间需求不同），本实施例中，如图9所示，还包括控制系统，其包括处理器和两个行程开关50，行程开关50、第一电机30和第二电机均信号连接至处理器，处理器可采用现有技术中的单片机、PLC等可编程控制部件；两个行程开关50分别固定设置在滑轨11的两端且位于焊接滑块35沿滑轨11移动的最大行程处。

当焊接滑块35运动至左极限端或右极限端（最大行程处）时，焊接滑块35触碰行程开关50，行程开关50发送信号至处理器，处理器控制第一电机30和第二电机停止转动，焊接头40持续焊接烧融，当停留到预设时长后，处理器控制第一电机30和第二电机转动，焊接滑块35继续移动，离开最大行程处，向对侧滑动。当运动至相对一侧的极限端时，工作过程和上述过程相同，从而保证了焊接头40在两端（对应坡口位置）停留时间的精确控制。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种高效气体保护焊接装置，包括气体保护焊接设备，其特征在于，包括：

安装架(10)，所述安装架(10)上设置有一滑轨(11)；

焊接摆动部，其包括第一电机(30)、第一摆杆(31)、摆动齿轮(32)、固定齿圈(33)、第二摆杆(34)和焊接滑块(35)；

所述第一电机(30)固定设置在所述安装架(10)上，所述第一摆杆(31)的一端驱动连接至所述第一电机(30)的输出端、另一端铰接至所述摆动齿轮(32)一侧的轴心处；

所述摆动齿轮(32)的齿数小于所述固定齿圈(33)的齿数，所述摆动齿轮(32)位于所述固定齿圈(33)内且与所述固定齿圈(33)相啮合；

所述第二摆杆(34)的一端固定连接至所述摆动齿轮(32)另一侧的轴心处、另一端铰接至所述焊接滑块(35)，所述焊接滑块(35)可滑动地设置在所述滑轨(11)上，所述焊接滑块(35)用于固定安装焊接头(40)。

2.如权利要求1所述的一种高效气体保护焊接装置，其特征在于，还包括移动部，所述移动部包括第二电机、驱动螺杆(21)和支撑滑杆(20)，所述驱动螺杆(21)与所述支撑滑杆(20)平行布置，所述安装架(10)上开设有驱动螺孔和导向孔，所述支撑滑杆(20)可滑动地设置在所述导向孔内，所述驱动螺杆(21)与所述驱动螺孔相配合，所述第二电机驱动连接至所述驱动螺杆(21)。

3.如权利要求1所述的一种高效气体保护焊接装置，其特征在于，所述滑轨(11)穿过所述固定齿圈(33)的圆心，所述第一摆杆(31)的长度与所述第二摆杆(34)的长度相等，所述第一电机(30)的转动中心至所述摆动齿轮(32)的中心的距离与所述第一摆杆(31)的长度相等。

4.如权利要求2所述的一种高效气体保护焊接装置，其特征在于，还包括控制系统，其包括处理器和两个行程开关(50)，所述行程开关(50)、所述第一电机和所述第二电机均信号连接至所述处理器；两个所述行程开关(50)分别固定设置在所述滑轨(11)的两端且位于所述焊接滑块(35)沿所述滑轨(11)移动的最大行程处。

5.如权利要求1所述的一种高效气体保护焊接装置，其特征在于，所述焊接滑块(35)上设置有横截面为T字形的连接部，所述滑轨(11)上开设有T字形的滑槽，所述连接部与所述滑槽相配合。

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