CN204413439U - 一种船舶肋板纵桁垂直摆动自动化焊接装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种船舶肋板纵桁垂直摆动自动化焊接装置，包括可移动门架、升降臂、控制系统，回转支撑。在升降臂的末端伸缩杆的端部安装摆动焊接装置，升降臂的伸缩杆在伸缩时能够带动摆动装置上的焊枪一起运动。摆动装置上配置有三只测距传感器，通过控制系统使焊枪自动寻找焊缝起点、终点和跟踪焊缝。该装置将焊接机器人摆动自动化焊接技术与垂直焊接工艺相结合，适应宽和狭窄空间的垂直自动焊接，提高焊接的搭桥能力，满足我国船舶分段流水线建造和大型网格箱型结构件垂直焊缝自动焊接的需求。

Description

一种船舶肋板纵桁垂直摆动自动化焊接装置

技术领域

本申请涉及焊接领域，特别是一种船舶肋板纵桁垂直摆动自动化焊接装置。

背景技术

在船舶结构中肋板纵桁数量众多，需要大量应用平面分段垂直焊接技术，其焊接工艺复杂，国内一直采用手工焊接的生产方式，造成生产效率低、工人作业环境差，难以满足平面分段生产流水线的建设要求，急需开发高效率自动化平面分段垂直焊接方法。

船舶结构中肋板纵桁所形成的多方格箱体具有尺寸大、结构不一致和空间结构复杂等特点，焊枪在狭窄空间可达性以及焊接搭桥能力是实现船舶平面分段垂直自动化焊接需要解决的关键问题。国外主要通过提高船体构件加工精度和大尺寸焊接机器人来解决；而国内由于加工车间空间高度限制、待焊接结构装配精度低，相关的研究仍停留在焊接工艺研发方面，缺乏适合我国国情的船舶平面分段垂直自动化焊接方法和焊接装备。

发明内容

本申请要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供了一种船舶肋板纵桁垂直摆动自动化焊接装置，该装置将焊接机器人摆动自动化焊接技术与垂直焊接工艺相结合，适应宽和狭窄空间的焊接，提高焊接的搭桥能力，满足我国船舶分段流水线建造和大型网格箱型结构件垂直焊缝自动焊接的需求。

为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案是：

一种船舶肋板纵桁垂直摆动自动化焊接装置，包括可移动门架，可移动门架的横梁上水平设置有导轨，导轨上卡设有滑块，滑块底部安装有回转支撑，回转支撑的外侧安装有升降臂，回转支撑上安装有旋转驱动电机，旋转驱动电机带动回转支撑连同升降臂一起转动；所述升降臂顶端固定安装有升降驱动电机，升降臂包括依次通过直线导轨副连接的第一级伸缩杆、第二级伸缩杆、第三级伸缩杆，第一级伸缩杆上安装有第一驱动电机，第二级伸缩杆上安装有第二驱动电机，第三级伸缩杆上安装有第三驱动电机，第一驱动电机、第二驱动电机和第三驱动电机驱动对应的伸缩杆作纵向运动；所述第三级伸缩杆的末端安装摆动装置，摆动装置上依次安装有摆动驱动电机和焊枪。

所述升降臂伸缩范围为3~9m，三级伸缩杆的伸缩速度一致。

所述第一级伸缩杆、第二级伸缩杆、第三级伸缩杆的长度均为3m。

所述摆动装置上配置有用于测量焊枪到工件距离的第一测距传感器、第二测距传感器、第三测距传感器。

所述可移动门架的鞍腿上安装有控制系统，所述控制系统分别与旋转驱动电机、升降驱动电机、第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机、摆动驱动电机、第一测距传感器、第二测距传感器、第三测距传感器通过导线连接。

本申请提供的带有测距传感器和摆动装置的自动化焊接装置具有明显的效果：

1、本申请所述船舶肋板纵桁垂直摆动自动化焊接装置，制作工艺简单，可操作性高，生产成本低，经济实惠。 

2、本申请所述船舶肋板纵桁垂直摆动自动化焊接装置，该装置将焊接机器人摆动自动化焊接技术与垂直焊接工艺相结合，适应宽和狭窄空间的焊接，提高焊接的搭桥能力，满足我国船舶分段流水线建造和大型网格箱型结构件垂直焊缝自动焊接的需求。 

3、本申请所述船舶肋板纵桁垂直摆动自动化焊接装置，结构紧凑，使用方便，安全可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1显示了本申请所述一种船舶肋板纵桁垂直摆动自动化焊接装置结构示意图；

图2显示了升降臂伸展时的结构示意图；

图3显示了升降臂焊接时的结构示意图；

图4显示了摆动焊接装置的正视图；

图5显示了摆动焊接装置的俯视图；

其中有：1.纵向驱动电机；2.横向驱动电机；3.旋转驱动电机；4.升降驱动电机；5.回转支撑；6.导轨；7.升降臂；8.控制系统；9.第一驱动电机；10. 第二驱动电机；11.第三驱动电机；12.摆动装置；13.焊枪；14.摆动驱动电机；15.第一测距传感器；16.第二测距传感器；17.第三测距传感器；18.可移动门架；19.第一级伸缩杆；20.第二级伸缩杆；21.第三极伸缩杆；D1为第二测距传感器到工件Y方向的垂直距离，D2为第一测距传感器到工件X方向的垂直距离；D3.第三测距传感器到工件Z方向的垂直距离。

具体实施方式

为使本申请的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本申请实施例对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，一种船舶肋板纵桁垂直摆动自动化焊接装置，包括可移动门架18、升降臂7、控制系统8，工件摆放在可移动门架18内，可移动门架18的横梁上水平设置有导轨6，导轨6上卡设有滑块，滑块底部安装有回转支撑5，回转支撑5的外侧安装有升降臂7，回转支撑5上安装有旋转驱动电机3，旋转驱动电机3带动回转支撑5连同升降臂7一起转动；所述升降臂7顶端固定安装有升降驱动电机4，升降臂7包括第一级伸缩杆19、第二级伸缩杆20、第三级伸缩杆21三级伸缩杆，每一级伸缩杆之间通过直线导轨副连接，第一级伸缩杆19上安装有第一驱动电机9，第二级伸缩杆20上安装有第二驱动电机10，第三级伸缩杆21上安装有第三驱动电机11，通过三级伸缩杆对应的驱动电机带动伸缩杆纵向运动，实现升降臂7的伸展和收缩；所述升降臂7的第三级伸缩杆21的末端安装摆动装置12，摆动装置12上安装有焊枪13和摆动驱动电机14，升降臂7在伸缩时能够带动焊枪13一起作同步纵向运动，焊枪13通过摆动驱动电机14在横向上作来回摆动。

所述升降臂7伸缩范围为3~9m，三级伸缩杆的伸缩速度一致。

所述第一级伸缩杆19、第二级伸缩杆20、第三级伸缩杆21的长度均为3m。

所述摆动装置12上配置有用于测量焊枪13到工件距离的第一测距传感器15、第二测距传感器16、第三测距传感器17。

所述可移动门架18的鞍腿上安装有控制系统8，所述控制系统8分别与纵向驱动电机1、横向驱动电机2、旋转驱动电机3、升降驱动电机4、第一驱动电机9、第二驱动电机10、第三驱动电机11、摆动驱动电机14、第一测距传感器15、第二测距传感器16、第三测距传感器17通过导线连接。

当需要进行焊接时，可移动门架18由纵向驱动电机1驱动，使可移动门架18沿x方向移动，回转支撑5和升降臂7由横向驱动电机2驱动，沿导轨6作y方向的移动，升降驱动电机4驱动升降臂7沿z方向移动，使工件摆放在可移动门架18内。如图2、3所示，升降驱动电机4驱动升降臂7整体升降，调整整个升降臂7使第一级伸缩杆19、第二级伸缩杆20、第三级伸缩杆21全处于收缩状态时，第三级伸缩杆21的下端与工件上端的距离，保证升降臂7在进行x和y方向位置移动时不与工件上端相碰。

如图4所示，通过控制系统8设定D1、D2的值，从而控制焊枪13对准垂直焊缝的进入角度并跟踪垂直焊缝，结合测距传感器第一测距传感器15、第二测距传感器16、第三测距传感器17的测量值和反馈的工作状态信息确定垂直焊缝的起点和终点，设定和调整D3确定焊缝起点。进一步调节焊枪13的位置，横向驱动电机2带动设置在导轨6的滑块将升降臂7移动到待焊接位置的上方，升降臂7伸展使焊枪13自动到达焊接的起始位置并对准焊缝。焊接开始后，焊枪13在横向上以一定的频率和摆幅左右摆动并自动跟踪焊缝，同时升降臂7以一定的速度在纵向上移动。焊接结束后，焊枪13停止摆动，升降臂7收缩，导轨6将升降臂7移动到下一个待焊接的位置。

本申请提供具体实施例焊接参数如下：

利用该船舶肋板纵桁垂直摆动自动化焊接装置配一元化数字焊接电源，对板厚10mm、长4m的垂直焊缝进行自动化焊接，焊接参数为：

1、摆幅3mm、前后驻留时间同为0.2s、焊接电流145A、焊接速度143mm/min；

2、摆幅2mm、前后驻留时间同为0.1s、焊接电流250A、焊接速度510mm/min。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

本申请中所述的“内、外”的含义指的是相对于设备本身而言，指向设备内部的方向为内，反之为外。

本申请中所述的“左、右”的含义指的是阅读者正对附图时，阅读者的左边即为左，阅读者的右边即为右。

本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

以上述依据本申请的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种船舶肋板纵桁垂直摆动自动化焊接装置，其特征在于，包括可移动门架（18），可移动门架（18）的横梁上水平设置有导轨（6），导轨（6）上卡设有滑块，滑块底部安装有回转支撑（5），回转支撑（5）的外侧安装有升降臂（7），回转支撑（5）上安装有旋转驱动电机（3），旋转驱动电机（3）带动回转支撑（5）连同升降臂（7）一起转动；所述升降臂（7）顶端固定安装有升降驱动电机（4），升降臂（7）包括依次通过直线导轨副连接的第一级伸缩杆（19）、第二级伸缩杆（20）、第三级伸缩杆（21），第一级伸缩杆（19）上安装有第一驱动电机（9），第二级伸缩杆（20）上安装有第二驱动电机（10），第三级伸缩杆（21）上安装有第三驱动电机（11），第一驱动电机（9）、第二驱动电机（10）和第三驱动电机（11）驱动对应的伸缩杆作纵向运动；所述第三级伸缩杆（21）的末端安装摆动装置（12），摆动装置（12）上依次安装有摆动驱动电机（14）和焊枪（13）。

2.如权利要求1所述的船舶肋板纵桁垂直摆动自动化焊接装置，其特征在于，所述升降臂（7）伸缩范围为3~9m，第一级伸缩杆（19）、第二级伸缩杆（20）、第三级伸缩杆（21）的伸缩速度一致。

3.如权利要求1所述的船舶肋板纵桁垂直摆动自动化焊接装置，其特征在于，所述第一级伸缩杆（19）、第二级伸缩杆（20）、第三级伸缩杆（21）的长度均为3m。

4. 如权利要求1所述的船舶肋板纵桁垂直摆动自动化焊接装置，其特征在于，所述摆动装置（12）上安装有用于测量焊枪（13）到工件距离的第一测距传感器（15）、第二测距传感器（16）、第三测距传感器（17）。

5. 如权利要求4所述的船舶肋板纵桁垂直摆动自动化焊接装置，其特征在于，所述可移动门架（18）的鞍腿上安装有控制系统（8），所述控制系统（8）分别与旋转驱动电机（3）、升降驱动电机（4）、第一驱动电机（9）、第二驱动电机（10）、第三驱动电机（11）、摆动驱动电机（14）、第一测距传感器（15）、第二测距传感器（16）、第三测距传感器（17）通过导线连接。