CN115319359A

CN115319359A - 一种船舶钢结构生产用焊接设备

Info

Publication number: CN115319359A
Application number: CN202211257633.1A
Authority: CN
Inventors: 顾红旗; 刘加奎; 郑维杰
Original assignee: Jiangsu Mingyang Shipping Co ltd
Current assignee: Jiangsu Mingyang Shipping Co ltd
Priority date: 2022-10-14
Filing date: 2022-10-14
Publication date: 2022-11-11

Abstract

本发明涉及船舶焊接设备技术领域，尤其涉及一种船舶钢结构生产用焊接设备，包括支撑底板，支撑底板的上表面固定连接有加工台，加工台的内部滑动连接有移动支架，移动支架的前表面固定连接有控制面板，移动支架远离控制面板的一侧固定连接有伺服电机；本发明是通过设置的对中机构和设备内部零部件之间的相互配合，解决存在的现有焊接钢板安装误差大、偏移的问题，通过夹持板和限位板对中间的焊接钢板进行横向矫正，由于力的作用是相互的，两侧的对中板对中间的焊接钢板进行对中处理，故而从纵向对焊接钢板进行矫正处理，而从横向和纵向两个方向对焊接钢板进行对中处理，故而达到对焊接钢板对中处理的效果。

Description

一种船舶钢结构生产用焊接设备

技术领域

本发明涉及船舶焊接设备技术领域，尤其涉及一种船舶钢结构生产用焊接设备。

背景技术

焊接是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术，此外无论在何处，焊接都可能给操作者带来危险，所以在进行焊接时必须采取适当的防护措施；

现有的船舶钢结构的钢板在焊接的过程中，采用人工对两块焊接钢板进行拼接，再对焊接钢板进行夹持固定；但是，通过人工安装的方式对焊接钢板进行拼接，而人工安装精度低，极易造成焊接板偏移，进而直接影响设备后续的焊接质量，存在安装偏移的问题；且在焊接的过程中，对于出现焊接异常造成焊接质量差的问题，现有的设备无法及时的做出标记，进而影响后续的焊接钢板的返工效率；

针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种船舶钢结构生产用焊接设备，去解决上述提出的技术缺陷，通过设置的对中机构和设备内部零部件之间的相互配合，解决存在的现有焊接钢板安装误差大、偏移的问题；通过公式化的计算分析，以及通过大小进行分析，从而对设备进行深层次、精确的判定，有助于及时的对焊接异常处进行标记。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种船舶钢结构生产用焊接设备，包括支撑底板，所述支撑底板的上表面固定连接有加工台，所述加工台的内部滑动连接有移动支架，所述移动支架的前表面固定连接有控制面板，所述移动支架远离控制面板的一侧固定连接有伺服电机，所述移动支架的内部插接有传动轴，且传动轴的一端与伺服电机连接，所述传动轴远离伺服电机的一端外部套接有齿轮板，所述齿轮板的外表面啮合连接有单面齿板，且单面齿板与加工台上表面呈固定连接，所述加工台的上表面一侧固定连接有限位板，所述加工台远离限位板的一侧滑动连接有夹持板；

所述移动支架的下表面固定连接有电动推杆，所述电动推杆远离移动支架的一端固定连接有平衡板，所述平衡板的下表面固定连接有焊接头，所述平衡板的两端均固定连接有对中机构。

优选的，所述对中机构包括导向滑板，所述导向滑板的下表面固定连接有空心簧，所述移动支架的下表面位于导向滑板的外部对称固定连接有导向滑轨，所述空心簧远离导向滑板的一端固定连接有下滑板，且下滑板与导向滑轨呈滑动连接，所述下滑板位于导向滑轨外部的一侧转动连接有曲柄推杆，所述曲柄推杆远离下滑板的一端转动连接有L形支架，所述导向滑轨的内部滑动连接有中空板，且中空板与L形支架呈固定连接，所述中空板远离曲柄推杆的一侧内部转动连接有滚轮。

优选的，所述L形支架的下表面固定连接有标记机构，所述标记机构包括竖直板，所述竖直板的一侧固定连接有驱动电机，所述竖直板的内部转动连接有同心轴，且同心轴的一端与驱动电机连接，所述同心轴远离驱动电机的一端外部套接有定位盘，所述定位盘远离竖直板的一侧固定连接有限位块，所述限位块的一侧内部转动连接有标记笔。

优选的，所述加工台的上表面内部对称滑动连接有对中板，且对中板位于导向滑轨的外部，所述对中板位于加工台内部的一端一侧连接有复位簧，且复位簧远离对中板的一端与加工台内壁呈固定连接，所述对中板靠近导向滑轨的一侧内部开设有凹槽，且凹槽与导向滑轨相互配合。

优选的，所述平衡板的下表面从左到右分别固定连接有电流传感器和电压传感器，所述L形支架的下表面从左到右分别固定连接有气泡传感器和距离传感器，所述导向滑板远离平衡板的一端位于导向滑轨的内部，且导向滑板与导向滑轨呈滑动连接。

优选的，所述加工台的前后两表面内部均开设有滑槽，且滑槽与移动支架相互配合，所述定位盘与驱动电机呈固定连接，所述导向滑轨的外形呈L形，且导向滑轨的内部开设有L形导轨槽。

优选的，所述控制面板包括数据采集模块、焊接分析模块、数据库、反馈分析模块以及执行单元；

所述数据采集模块用于采集设备焊接时实时电流和实时电压，并将采集到的数据发送至焊接分析模块；焊接分析模块对设备运行状况进行分析，具体分析步骤如下：

步骤一：将焊接钢板的开始焊接到焊接结束设置为时间阈值，采集时间阈值以每十秒为间隔划分为若干个子时间段，并将子时间段标记为o，o=1，2，…，q，q为正整数，获取到个子时间段内焊接钢板的实时焊接电压和实时焊接电流，并分别标号为VSo和ISo；

步骤二：构建时间阈值内实时焊接电压集合{VS，VS，…,VSq}和实时焊接电流集合{IS，IS，…,ISq}，获取到设备焊接内焊接电压和焊接电流的最大子集和最小子集，并将其标记为VSmax和VSmin、ISmax和ISmin；通过设备运行系数计算公式获取到Ho为设备运行系数；

步骤三：立即从数据库中调取对应的预设设备运行系数进行比对计算，若设备运行系数Ho≥预设设备运行系数，则判定焊接钢板焊接异常，并生成异常焊接指令；若设备运行系数Ho＜预设设备运行系数，则判定焊接钢板焊接正常；并将生成的异常焊接指令发送至反馈分析模块；

反馈分析模块在接收到异常焊接指令后，对焊接钢板焊接异常时段进行焊接质量分析，具体分析步骤如下：

第一步：获取到各个子时间段内焊接钢板的平均焊接宽度、焊接长度和气泡面积，并分别表位PKo、HCo以及QPo；通过公式获得焊接质量系数Zo；

第二步：将获取到的焊接质量系数Zo与对应预设焊接质量系数进行比对分析，若焊接质量系数Zo≥对应预设焊接质量系数，则判定焊接质量合格；若焊接质量系数Zo＜对应预设焊接质量系数，则判定焊接质量不合格，并生成异常标记信号，并将接收到异常标记信号发送至执行单元，执行单元立即控制标记机构中的驱动电机进行工作。

本发明的有益效果如下：

（1）通过设置的对中机构和设备内部零部件之间的相互配合，解决存在的现有焊接钢板安装误差大、偏移的问题，通过夹持板和限位板的相互配合对中间的焊接钢板进行夹持，同时夹持的过程中从横向对焊接钢板进行矫正，而由于力的作用是相互的，进而使两侧的对中板对中间的焊接钢板进行对中处理，故而从纵向对焊接钢板进行矫正处理，故而从横向和纵向两个方向对焊接钢板进行对中处理，故而达到对焊接钢板对中处理的效果，有助于提高设备的焊接质量；

（2）通过采集设备的运行信息，再采集设备的焊接信息，先由浅入深的了解设备的实时工作状态及其焊接质量，同时通过公式化的计算分析，以及通过大小进行分析，从而对设备进行深层次、精确的判定，有助于及时的对焊接异常处进行标记，即通过使限位块带动标记笔进行圆周转动，进而在异常焊接处进行画线处理，对异常焊接处进行标记，方便焊接结束后及时的焊接异常处进行返工，故而达到异常焊接自动标记的效果。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明；

图1是本发明结构立体图；

图2是本发明结构侧视图；

图3是本发明对中机构的结构示意图；

图4是本发明对中板的结构示意图；

图5是本发明移动支架的结构示意图；

图6是本发明图5中A区域的放大图；

图7是本发明系统框图。

图例说明：1、支撑底板；2、加工台；3、移动支架；4、控制面板；5、伺服电机；6、传动轴；7、齿轮板；8、单面齿板；9、限位板；10、夹持板；11、电动推杆；12、平衡板；13、焊接头；14、对中机构；15、导向滑板；16、导向滑轨；17、空心簧；18、下滑板；19、曲柄推杆；20、L形支架；21、中空板；22、滚轮；23、对中板；24、复位簧；25、标记机构；26、竖直板；27、驱动电机；28、同心轴；29、定位盘；30、限位块；31、标记笔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

实施例1：

请参阅图1-7所示，本发明为一种船舶钢结构生产用焊接设备，包括支撑底板1，支撑底板1的上表面固定连接有加工台2，加工台2的内部滑动连接有移动支架3，加工台2的前后两表面内部均开设有滑槽，且滑槽与移动支架3相互配合，移动支架3的前表面固定连接有控制面板4，移动支架3远离控制面板4的一侧固定连接有伺服电机5，移动支架3的内部插接有传动轴6，且传动轴6的一端与伺服电机5连接，传动轴6远离伺服电机5的一端外部套接有齿轮板7，齿轮板7的外表面啮合连接有单面齿板8，且单面齿板8与加工台2上表面呈固定连接，其中，在使用设备时，控制伺服电机5带动传动轴6进行转动，使传动轴6带动齿轮板7进行转动，通过齿轮之间的传动，使齿轮板7在单面齿板8上进行滚动，进而使移动支架3在加工台2的内部进行滑动，使移动支架3整体位于限位板9的上方，在加工台2的上表面一侧固定连接有限位板9，加工台2远离限位板9的一侧滑动连接有夹持板10，夹持板10一侧固定连接有气动阀，移动支架3的下表面固定连接有电动推杆11，电动推杆11远离移动支架3的一端固定连接有平衡板12，平衡板12的下表面从左到右分别固定连接有电流传感器和电压传感器，平衡板12的下表面固定连接有焊接头13，平衡板12的两端均固定连接有对中机构14，在操作设备对焊接钢板进行焊接时，将待焊接钢板放置在加工台2上，焊接钢板的一端与限位板9贴合，进而保证在拼接的过程中焊接钢板的横向位移处理一条直线上，避免两块焊接钢板出现偏移，接着通过打开夹持板10一侧的气动阀，使夹持板10在加工台2的内部进行滑动，进而通过夹持板10和限位板9的相互配合对中间的焊接钢板进行夹持，同时夹持的过程中从横向对焊接钢板进行矫正；

控制电动推杆11进行工作，使电动推杆11带动平衡板12竖直向下运动，进而使平衡板12带动焊接头13向焊接钢板表面进行运动，使焊接头13移动到焊接位置处，而在焊接头13移动的过程中，使平衡板12带动对中机构14进行运动，而对中机构14包括导向滑板15，导向滑板15远离平衡板12的一端位于导向滑轨16的内部，且导向滑板15与导向滑轨16呈滑动连接，导向滑板15的下表面固定连接有空心簧17，移动支架3的下表面位于导向滑板15的外部对称固定连接有导向滑轨16，空心簧17远离导向滑板15的一端固定连接有下滑板18，且下滑板18与导向滑轨16呈滑动连接，下滑板18位于导向滑轨16外部的一侧转动连接有曲柄推杆19，曲柄推杆19远离下滑板18的一端转动连接有L形支架20，L形支架20的下表面从左到右分别固定连接有气泡传感器和距离传感器，导向滑轨16的内部滑动连接有中空板21，且中空板21与L形支架20呈固定连接，中空板21远离曲柄推杆19的一侧内部转动连接有滚轮22，在加工台2的上表面内部对称滑动连接有对中板23，且对中板23位于导向滑轨16的外部，对中板23位于加工台2内部的一端一侧连接有复位簧24，且复位簧24远离对中板23的一端与加工台2内壁呈固定连接，对中板23靠近导向滑轨16的一侧内部开设有凹槽，且凹槽与导向滑轨16相互配合，导向滑轨16的外形呈L形，且导向滑轨16的内部开设有L形导轨槽，

即在平衡板12带动导向滑板15在导向滑轨16的内部竖直向下滑动时，使导向滑轨16通过空心簧17先带动下滑板18同步在导向滑轨16内部进行竖直向下滑动，同时使下滑板18带动曲柄推杆19推动L形支架20，使L形支架20带动中空板21在导向滑轨16的内部向靠近焊接钢板的方向进行运行，使L形支架20带动标记机构25整体进行运行，同时使中空板21带动中空板21与对中板23内部接触并挤压对中板23，此时使空心簧17发生弹性形变，而由于力的作用是相互的，进而使两侧的对中板23对中间的焊接钢板进行对中处理，故而从纵向对焊接钢板进行矫正处理，故而从横向和纵向两个方向对焊接钢板进行对中处理，故而达到对焊接钢板对中处理的效果，有助于提高设备的焊接质量，解决存在的焊接钢板安装误差大、偏移的问题。

实施例2：

在操作设备对焊接钢板进行焊接时，控制伺服电机5带动传动轴6进行转动，使传动轴6带动齿轮板7进行转动，通过齿轮之间的传动，使齿轮板7在单面齿板8上进行滚动，进而使移动支架3在加工台2的内部进行滑动，使移动支架3带动焊接头13对焊接钢板进行焊接，而在移动支架3移动的过程中，使移动支架3带动L形支架20整体进行运动，同时在L形支架20移动的过程中，使滚轮22在对中板23内部凹槽中进行滚动，同时在滚动的过程中使滚轮22对对中板23进行挤压，故而达到在焊接的过程对工件进行加固的效果；

而控制面板4包括数据采集模块、焊接分析模块、数据库、反馈分析模块以及执行单元；所述数据采集模块用于采集设备焊接时实时电流和实时电压，并将采集到的数据发送至焊接分析模块；而实时电流和实时电压是由位于平衡板12上的电流传感器和电压传感器采集得到的；焊接分析模块对设备运行状况进行分析，具体分析步骤如下：

步骤二：构建时间阈值内实时焊接电压集合{VS1，VS2，…,VSq}和实时焊接电流集合{IS1，IS2，…,ISq}，获取到设备焊接内焊接电压和焊接电流的最大子集和最小子集，并将其标记为VSmax和VSmin、ISmax和ISmin，其中，VSmax和VSmin为设备焊接电压内对应电压值上限值和下限值，ISmax和ISmin为设备焊接电流内对应电流值的上限值和下限值；

通过设备运行系数计算公式：

，其中，a、b分别为电压修正因子、电流修正因子，且a＞b＞0，Ho为设备运行系数；上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；

反馈分析模块在接收到异常焊接指令后，对焊接钢板焊接异常时段进行焊接质量分析，具体分析步骤如下：平均焊接宽度、焊接长度和气泡面积是由位于L形支架20上的气泡传感器和距离传感器采集得到的；

第一步：获取到各个子时间段内焊接钢板的平均焊接宽度、焊接长度和气泡面积，并分别表位PKo、HCo以及QPo；通过公式

，获得焊接质量系数Zo，其中，f₁、f₂以及f₃均为预设比例系数，且f₁＞f₂＞f₃＞1；

第二步：将获取到的焊接质量系数Zo与对应预设焊接质量系数进行比对分析，若焊接质量系数Zo≥对应预设焊接质量系数，则判定焊接质量合格；若焊接质量系数Zo＜对应预设焊接质量系数，则判定焊接质量不合格，并生成异常标记信号，并将接收到异常标记信号发送至执行单元，执行单元立即控制标记机构25中的驱动电机27进行工作，在L形支架20的下表面固定连接有标记机构25，而标记机构25包括竖直板26，竖直板26的一侧固定连接有驱动电机27，竖直板26的内部转动连接有同心轴28，且同心轴28的一端与驱动电机27连接，同心轴28远离驱动电机27的一端外部套接有定位盘29，定位盘29与驱动电机27呈固定连接，定位盘29远离竖直板26的一侧固定连接有限位块30，限位块30的一侧内部转动连接有标记笔31，即控制驱动电机27带动同心轴28进行转动，随着同心轴28的转动，使同心轴28带动定位盘29同步进行转动，进而使定位盘29带动限位块30进行转动，使限位块30带动标记笔31进行圆周转动，进而在异常焊接处进行画线处理，对异常焊接处进行标记，方便焊接结束后及时的焊接异常处进行返工，故而达到异常焊接自动标记的效果；

通过采集设备的运行信息，再采集设备的焊接信息，先由浅入深的了解设备的实时工作状态及其焊接质量，同时通过公式化的计算分析，以及通过大小进行分析，从而对设备进行深层次、精确的判定，有助于及时的对焊接异常处进行标记。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种船舶钢结构生产用焊接设备，包括支撑底板（1），其特征在于，所述支撑底板（1）的上表面固定连接有加工台（2），所述加工台（2）的内部滑动连接有移动支架（3），所述移动支架（3）的前表面固定连接有控制面板（4），所述移动支架（3）远离控制面板（4）的一侧固定连接有伺服电机（5），所述移动支架（3）的内部插接有传动轴（6），且传动轴（6）的一端与伺服电机（5）连接，所述传动轴（6）远离伺服电机（5）的一端外部套接有齿轮板（7），所述齿轮板（7）的外表面啮合连接有单面齿板（8），且单面齿板（8）与加工台（2）上表面呈固定连接，所述加工台（2）的上表面一侧固定连接有限位板（9），所述加工台（2）远离限位板（9）的一侧滑动连接有夹持板（10）；

所述移动支架（3）的下表面固定连接有电动推杆（11），所述电动推杆（11）远离移动支架（3）的一端固定连接有平衡板（12），所述平衡板（12）的下表面固定连接有焊接头（13），所述平衡板（12）的两端均固定连接有对中机构（14）。

2.根据权利要求1所述的一种船舶钢结构生产用焊接设备，其特征在于，所述对中机构（14）包括导向滑板（15），所述导向滑板（15）的下表面固定连接有空心簧（17），所述移动支架（3）的下表面位于导向滑板（15）的外部对称固定连接有导向滑轨（16），所述空心簧（17）远离导向滑板（15）的一端固定连接有下滑板（18），且下滑板（18）与导向滑轨（16）呈滑动连接，所述下滑板（18）位于导向滑轨（16）外部的一侧转动连接有曲柄推杆（19），所述曲柄推杆（19）远离下滑板（18）的一端转动连接有L形支架（20），所述导向滑轨（16）的内部滑动连接有中空板（21），且中空板（21）与L形支架（20）呈固定连接，所述中空板（21）远离曲柄推杆（19）的一侧内部转动连接有滚轮（22）。

3.根据权利要求2所述的一种船舶钢结构生产用焊接设备，其特征在于，所述L形支架（20）的下表面固定连接有标记机构（25），所述标记机构（25）包括竖直板（26），所述竖直板（26）的一侧固定连接有驱动电机（27），所述竖直板（26）的内部转动连接有同心轴（28），且同心轴（28）的一端与驱动电机（27）连接，所述同心轴（28）远离驱动电机（27）的一端外部套接有定位盘（29），所述定位盘（29）远离竖直板（26）的一侧固定连接有限位块（30），所述限位块（30）的一侧内部转动连接有标记笔（31）。

4.根据权利要求2所述的一种船舶钢结构生产用焊接设备，其特征在于，所述加工台（2）的上表面内部对称滑动连接有对中板（23），且对中板（23）位于导向滑轨（16）的外部，所述对中板（23）位于加工台（2）内部的一端一侧连接有复位簧（24），且复位簧（24）远离对中板（23）的一端与加工台（2）内壁呈固定连接，所述对中板（23）靠近导向滑轨（16）的一侧内部开设有凹槽，且凹槽与导向滑轨（16）相互配合。

5.根据权利要求2所述的一种船舶钢结构生产用焊接设备，其特征在于，所述平衡板（12）的下表面从左到右分别固定连接有电流传感器和电压传感器，所述L形支架（20）的下表面从左到右分别固定连接有气泡传感器和距离传感器，所述导向滑板（15）远离平衡板（12）的一端位于导向滑轨（16）的内部，且导向滑板（15）与导向滑轨（16）呈滑动连接。

6.根据权利要求3所述的一种船舶钢结构生产用焊接设备，其特征在于，所述加工台（2）的前后两表面内部均开设有滑槽，且滑槽与移动支架（3）相互配合，所述定位盘（29）与驱动电机（27）呈固定连接，所述导向滑轨（16）的外形呈L形，且导向滑轨（16）的内部开设有L形导轨槽。

7.根据权利要求1所述的一种船舶钢结构生产用焊接设备，其特征在于，所述控制面板（4）包括数据采集模块、焊接分析模块、数据库、反馈分析模块以及执行单元；

步骤二：构建时间阈值内实时焊接电压集合{VS1，VS2，…,VSq}和实时焊接电流集合{IS1，IS2，…,ISq}，获取到设备焊接内焊接电压和焊接电流的最大子集和最小子集，并将其标记为VSmax和VSmin、ISmax和ISmin；通过设备运行系数计算公式获取到Ho为设备运行系数；

第二步：将获取到的焊接质量系数Zo与对应预设焊接质量系数进行比对分析，若焊接质量系数Zo≥对应预设焊接质量系数，则判定焊接质量合格；若焊接质量系数Zo＜对应预设焊接质量系数，则判定焊接质量不合格，并生成异常标记信号，并将接收到异常标记信号发送至执行单元，执行单元立即控制标记机构（25）中的驱动电机（27）进行工作。