CN117206767B - 一种大型缸体全位置焊接系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大型缸体全位置焊接系统，涉及自动化焊接设备领域，包括初级调节子系统、二级调节子系统、三级调节子系统、旋转机头以及焊接子系统，本发明的初级调节子系统带动旋转机头完成初步定位，然后二级调节子系统通过多级转动调节，使得旋转机头的旋转中心与工件圆形焊缝的中心线相平行，再由三级调节子系统带动旋转机头多级平移，进而将旋转机头的旋转中心与工件圆形焊缝的中心线相重合，此时旋转机构驱动焊接子系统转动，就能够高效将对接法兰焊接在缸体的接管管口上，其不仅能够全位置焊接不同朝向的管口，且焊接效率、质量高。

Description

一种大型缸体全位置焊接系统

技术领域

本发明涉及自动化焊接设备领域，尤其涉及一种大型缸体全位置焊接系统。

背景技术

大型电站缸体通常需要通过焊接的方式将对接法兰焊接在缸体的接管管口上，焊接工艺大多为TIG焊接工艺，此类大型电站缸体的厚度非常厚，最大的厚度达到160mm，且管口的朝向变化很大，以管口的中心轴线为指定方向，包括水平、竖向以及不同倾斜角度多种不同方向，目前由于这种大型电站缸体市场规模有限，缺乏可靠的自动化焊接解决方案，通用的方式是手工氩弧焊（TIG），这种方式效率低、工作强度极大，且质量无法保证。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种大型缸体全位置焊接系统，其不仅能够全位置焊接不同朝向的管口，且焊接效率、质量高。

本发明是通过以下技术方案予以实现：

一种大型缸体全位置焊接系统，包括初级调节子系统、二级调节子系统、三级调节子系统、旋转机头以及焊接子系统，其中，

初级调节子系统带动二级调节子系统、三级调节子系统、旋转机头以及焊接子系统整体移动至工件圆形焊缝的上方，使得初级调节子系统完成对旋转机头的初步定位；

二级调节子系统带动三级调节子系统、旋转机头以及焊接子系统多级转动，使得旋转机头的旋转中心与工件圆形焊缝的中心线相平行；

三级调节子系统带动旋转机头以及焊接子系统多级整体平移，使得旋转机头的旋转中心与工件圆形焊缝的中心线相重合；

旋转机头带动焊接子系统转动，使得焊接子系统完成工件圆形焊缝的焊接工作。

可以看出，上述技术方案中，初级调节子系统带动旋转机头完成初步定位，然后二级调节子系统通过多级转动调节，使得旋转机头的旋转中心与工件圆形焊缝的中心线相平行，再由三级调节子系统带动旋转机头多级平移，进而将旋转机头的旋转中心与工件圆形焊缝的中心线相重合，此时旋转机构驱动焊接子系统转动，就能够高效将对接法兰焊接在缸体的接管管口上，其不仅能够全位置焊接不同朝向的管口，且焊接效率、质量高。

根据上述技术方案，优选地，初级调节子系统包括龙门行走机构、小车平移机构以及竖向升降机构，其中，

龙门行走机构带动小车平移机构以及竖向升降机构沿X方向移动，龙门行走机构包括两组平行设置的地轨以及龙门架，龙门架的两端通过平移组件与地轨滑动连接；

小车平移机构带动竖向升降机构沿Y方向移动，小车平移机构包括移动小车，移动小车通过平移组件与龙门架水平滑动连接；

竖向升降机构包括竖向滑台和丝杠组件，竖向滑台通过丝杠组件与移动小车滑动连接，竖向滑台沿Z方向移动。

可以看出，上述技术方案中，龙门行走机构沿X方向移动，小车平移机构沿Y方向移动，而竖向升降机构沿Z方向移动，进而实现了对焊接子系统全方位的粗调节。

根据上述技术方案，优选地，二级调节子系统包括初级旋转机构和二级旋转机构，初级旋转机构与二级旋转机构的旋转中心线相垂直，其中，

初级旋转机构的固定部与初级调节子系统的移动端固定连接，初级旋转机构的转动盘通过第一连接架与二级旋转机构的固定部固定连接；

二级旋转机构的转动盘与三级调节子系统固定连接。

可以看出，上述技术方案中，初级旋转机构与二级旋转机构的旋转中心线相垂直，初级旋转机构与二级旋转机构相配合能够将旋转机头的旋转中心与工件圆形焊缝的中心线相平行。

根据上述技术方案，优选地，三级调节子系统包括初级定心滑台机构和二级定心滑台机构，初级定心滑台机构和二级定心滑台机构的滑动调节方向相垂直，其中，

初级定心滑台机构包括第一基座和第一滑台，第一基座与二级旋转机构的转动盘固定连接，第一滑台通过丝杠机构与第一基座滑动连接；

二级定心滑台机构包括第二基座和第二滑台，第二滑台通过第二连接架与初级定心滑台机构的第一滑台固定连接，第二基座的端部与旋转机头的侧面垂直固定连接，第二滑台通过丝杠机构与第二基座滑动连接。

可以看出，上述技术方案中，初级定心滑台机构和二级定心滑台机构的滑动调节方向相垂直，进而在第一滑台和第二滑台的调节作用下，可使得旋转机头的旋转中心与工件圆形焊缝的中心线相重合。

根据上述技术方案，优选地，焊接子系统包括径向滑板机构、轴向滑板机构以及焊枪单元，其中，

径向滑板机构带动轴向滑板机构和焊枪单元沿工件圆形焊缝的径向方向移动，径向滑板机构的固定部与旋转机头的转盘固定连接；

径向滑板机构的滑动部通过第三连接架与轴向滑板机构的滑动部固定连接，轴向滑板机构的固定部通过第四连接架与焊枪单元固定连接。

可以看出，上述技术方案中，焊接过程中旋转机头位置固定，而径向滑板机构和轴向滑板机构用于进一步调整焊枪单元的位置，能够实现自动多层多道的焊接工艺，进而通过旋转机头的一次定位可以实现一条焊缝多层多道的自动焊接过程，大大提高了焊接效率。

根据上述技术方案，优选地，平移组件包括第一电机、主动齿轮和条形齿板，第一电机驱动主动齿轮转动，主动齿轮与条形齿板啮合传动。

根据上述技术方案，优选地，丝杠机构包括第二电机和丝杠单元，电机驱动丝杠单元。

本发明的有益效果是：本发明的初级调节子系统带动旋转机头完成初步定位，然后二级调节子系统通过多级转动调节，使得旋转机头的旋转中心与工件圆形焊缝的中心线相平行，再由三级调节子系统带动旋转机头多级平移，进而将旋转机头的旋转中心与工件圆形焊缝的中心线相重合，此时旋转机构驱动焊接子系统转动，就能够高效将对接法兰焊接在缸体的接管管口上，其不仅能够全位置焊接不同朝向的管口，且焊接效率、质量高。

附图说明

图1示出了本发明的等轴侧结构示意图；

图2示出了本发明的正视结构示意图；

图3示出了本发明中二级调节子系统、三级调节子系统、旋转机头以及焊接子系统的等轴侧结构示意图；

图4示出了本发明中二级调节子系统、三级调节子系统、旋转机头以及焊接子系统的另一等轴侧结构示意图；

图5示出了本发明中二级调节子系统、三级调节子系统、旋转机头以及焊接子系统的正视结构示意图；

附图标记说明：

1、初级调节子系统；2、二级调节子系统；3、三级调节子系统；4、旋转机头；5、焊接子系统；6、龙门行走机构；7、小车平移机构；8、竖向升降机构；9、地轨；10、龙门架；11、平移组件；12、竖向滑台；13、初级旋转机构；14、二级旋转机构；15、第一连接架；16、初级定心滑台机构；17、二级定心滑台机构；18、第一基座；19、第一滑台；20、丝杠机构；21、第二基座；22、第二滑台；23、第二连接架；24、第一电机；25、第二电机；26、径向滑板机构；27、轴向滑板机构；28、焊枪单元；29、第三连接架。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。基于发明中的实施例，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，都属于发明保护的范围。

在发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。

实施例1

如图1-5所示，本发明提供了一种大型缸体全位置焊接系统，包括初级调节子系统1、二级调节子系统2、三级调节子系统3、旋转机头4以及焊接子系统5，其中，

初级调节子系统1带动二级调节子系统2、三级调节子系统3、旋转机头4以及焊接子系统5整体移动至工件圆形焊缝的上方，使得初级调节子系统1完成对旋转机头4的初步定位，而初级调节子系统1包括龙门行走机构6、小车平移机构7以及竖向升降机构8，其中龙门行走机构6带动小车平移机构7以及竖向升降机构8沿X方向移动，而龙门行走机构6包括两组平行设置的地轨9以及龙门架10，龙门架10的两端通过平移组件11与地轨9滑动连接，小车平移机构7带动竖向升降机构8沿Y方向移动，而小车平移机构7包括移动小车，移动小车通过平移组件11与龙门架10水平滑动连接，另外竖向升降机构8包括竖向滑台12和丝杠组件，竖向滑台12通过丝杠组件与移动小车滑动连接，竖向滑台12沿Z方向移动，初级调节子系统1的龙门行走机构6沿X方向移动，小车平移机构7沿Y方向移动，而竖向升降机构8沿Z方向移动，进而实现了对焊接子系统5全方位的初步调节；

二级调节子系统2带动三级调节子系统3、旋转机头4以及焊接子系统5多级转动，使得旋转机头4的旋转中心与工件圆形焊缝的中心线相平行，而二级调节子系统2包括初级旋转机构13和二级旋转机构14，初级旋转机构13与二级旋转机构14的旋转中心线相垂直，初级旋转机构13的固定部与初级调节子系统1的移动端固定连接，初级旋转机构13的转动盘通过第一连接架15与二级旋转机构14的固定部固定连接，二级旋转机构14的转动盘与三级调节子系统3固定连接；

三级调节子系统3带动旋转机头4以及焊接子系统5多级整体平移，使得旋转机头4的旋转中心与工件圆形焊缝的中心线相重合，而三级调节子系统3包括初级定心滑台机构16和二级定心滑台机构17，初级定心滑台机构16和二级定心滑台机构17的滑动调节方向相垂直，初级定心滑台机构16包括第一基座18和第一滑台19，第一基座18与二级旋转机构14的转动盘固定连接，第一滑台19通过丝杠机构20与第一基座18滑动连接，二级定心滑台机构17包括第二基座21和第二滑台22，第二滑台22通过第二连接架23与初级定心滑台机构16的第一滑台19固定连接，第二基座21的端部与旋转机头4的侧面垂直固定连接，第二滑台22通过丝杠机构20与第二基座21滑动连接，初级定心滑台机构16和二级定心滑台机构17的滑动调节方向相垂直，进而在第一滑台19和第二滑台22的调节作用下，可使得旋转机头4的旋转中心与工件圆形焊缝的中心线相重合；

另外旋转机头4带动焊接子系统5转动，使得焊接子系统5完成工件圆形焊缝的焊接工作。

工作过程：

上述的初级调节子系统1带动旋转机头4完成初步定位，即初级调节子系统1的龙门行走机构6沿X方向移动，小车平移机构7沿Y方向移动，而竖向升降机构8沿Z方向移动，进而实现了对焊接子系统5全方位的初步调节；

然后二级调节子系统2通过多级转动调节，使得旋转机头4的旋转中心与工件圆形焊缝的中心线相平行，即初级旋转机构13的转动盘通过第一连接架15与二级旋转机构14的固定部固定连接，二级旋转机构14的转动盘与三级调节子系统3固定连接，初级旋转机构13实现首次转动调节，而二级旋转机构14实现二级转动调节；

再由三级调节子系统3带动旋转机头4多级平移，进而将旋转机头4的旋转中心与工件圆形焊缝的中心线相重合，在第一滑台19和第二滑台22的调节作用下，可使得旋转机头4的旋转中心与工件圆形焊缝的中心线相重合；

此时旋转机构驱动焊接子系统5转动，就能够高效将对接法兰焊接在缸体的接管管口上。

进一步的，平移组件11包括第一电机24、主动齿轮和条形齿板，第一电机24驱动主动齿轮转动，主动齿轮与条形齿板啮合传动。

进一步的，丝杠机构20包括第二电机25和丝杠单元，电机驱动丝杠单元。

实施例2

如图1-5所示，在实施例1的基础上，焊接子系统5包括径向滑板机构26、轴向滑板机构27以及焊枪单元28，径向滑板机构26带动轴向滑板机构27和焊枪单元28沿工件圆形焊缝的径向方向移动，径向滑板机构26的固定部与旋转机头4的转盘固定连接，径向滑板机构26的滑动部通过第三连接架29与轴向滑板机构27的滑动部固定连接，轴向滑板机构27的固定部通过第四连接架与焊枪单元28固定连接，焊接过程中旋转机头4位置固定，而径向滑板机构26和轴向滑板机构27用于进一步调整焊枪单元28的位置，能够实现自动多层多道的焊接工艺，进而通过旋转机头4的一次定位可以实现一条焊缝多层多道的自动焊接过程，大大提高了焊接效率。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (4)

1.一种大型缸体全位置焊接系统，其特征在于，包括初级调节子系统、二级调节子系统、三级调节子系统、旋转机头以及焊接子系统，其中，

所述初级调节子系统带动二级调节子系统、三级调节子系统、旋转机头以及焊接子系统整体移动至工件圆形焊缝的上方，使得所述初级调节子系统完成对旋转机头的初步定位；

所述二级调节子系统带动三级调节子系统、旋转机头以及焊接子系统多级转动，使得旋转机头的旋转中心与工件圆形焊缝的中心线相平行；

所述三级调节子系统带动旋转机头以及焊接子系统多级整体平移，使得旋转机头的旋转中心与工件圆形焊缝的中心线相重合；

所述旋转机头带动焊接子系统转动，使得焊接子系统完成工件圆形焊缝的焊接工作；

所述二级调节子系统包括初级旋转机构和二级旋转机构，所述初级旋转机构与二级旋转机构的旋转中心线相垂直，其中，

所述初级旋转机构的固定部与所述初级调节子系统的移动端固定连接，所述初级旋转机构的转动盘通过第一连接架与所述二级旋转机构的固定部固定连接；

所述二级旋转机构的转动盘与所述三级调节子系统固定连接；

所述三级调节子系统包括初级定心滑台机构和二级定心滑台机构，所述初级定心滑台机构和二级定心滑台机构的滑动调节方向相垂直，其中，

所述初级定心滑台机构包括第一基座和第一滑台，所述第一基座与所述二级旋转机构的转动盘固定连接，所述第一滑台通过丝杠机构与所述第一基座滑动连接；

所述二级定心滑台机构包括第二基座和第二滑台，所述第二滑台通过第二连接架与所述初级定心滑台机构的第一滑台固定连接，所述第二基座的端部与所述旋转机头的侧面垂直固定连接，所述第二滑台通过丝杠机构与所述第二基座滑动连接；

所述焊接子系统包括径向滑板机构、轴向滑板机构以及焊枪单元，其中，

所述径向滑板机构带动轴向滑板机构和焊枪单元沿工件圆形焊缝的径向方向移动，所述径向滑板机构的固定部与所述旋转机头的转盘固定连接；

所述径向滑板机构的滑动部通过第三连接架与所述轴向滑板机构的滑动部固定连接，所述轴向滑板机构的固定部通过第四连接架与所述焊枪单元固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种大型缸体全位置焊接系统，其特征在于，所述初级调节子系统包括龙门行走机构、小车平移机构以及竖向升降机构，其中，

所述龙门行走机构带动小车平移机构以及竖向升降机构沿X方向移动，所述龙门行走机构包括两组平行设置的地轨以及龙门架，所述龙门架的两端通过平移组件与所述地轨滑动连接；

所述小车平移机构带动竖向升降机构沿Y方向移动，所述小车平移机构包括移动小车，所述移动小车通过平移组件与所述龙门架水平滑动连接；

所述竖向升降机构包括竖向滑台和丝杠组件，所述竖向滑台通过丝杠组件与所述移动小车滑动连接，所述竖向滑台沿Z方向移动。

3.根据权利要求2所述的一种大型缸体全位置焊接系统，其特征在于，所述平移组件包括第一电机、主动齿轮和条形齿板，所述第一电机驱动所述主动齿轮转动，所述主动齿轮与所述条形齿板啮合传动。

4.根据权利要求1所述的一种大型缸体全位置焊接系统，其特征在于，所述丝杠机构包括第二电机和丝杠单元，所述第二电机驱动所述丝杠单元。