CN208758839U - 一种自动化焊接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自动化焊接装置，包括移动平台、升降机构、焊接设备以及控制单元；移动平台具有X轴和Y轴两个方向上的平动自由度；升降机构置于移动平台之上，焊接设备置于升降机构上；控制单元控制移动平台、升降机构以及焊接设备的动作，通过对移动平台、升降机构以及焊接设备的控制实现空间多角度全位置自由焊接。本实用新型对于焊缝位置高、焊缝长、空间全位置焊接部位可实现自动化焊接，解决目前人工焊接工作强度高、焊接质量不稳定、效率低、成本高、焊工现场焊接工作环境差等一系列问题。

Description

一种自动化焊接装置

技术领域

本实用新型提供一种自动化焊接装置，涉及焊接设备技术领域，特别是在工地现场的自动焊接领域。

背景技术

随着机械工业的不断发展，大量的大型焊接结构件被应用于工业化生产中。包括建筑塔吊、桥梁结构、钢结构房屋、厂房场馆、船舶、飞机、航天器、输油输气管道、锅炉压力容器以及大型起重设备、海洋钻井平台等结构中都需要现场焊接。由于这些焊接结构复杂，体积较大，而且包括了多种角度的内外全位置焊缝，焊机可达性差。

在目前的焊接方法中，主要依靠现场人工焊接来进行，自动化程度较低，需通过工人先抵达焊缝附近，再对焊缝实施人工焊接，所以在具有多种空间焊缝的条件下，就需要工人不断地调整位置，再实施焊接，这就导致在整个焊接过程中，焊接效率较低，焊接质量不稳定且对工人要求较高，成本也更高，此外对于焊工长期处于热辐射、强弧光辐射、高分贝噪声、焊接烟尘和飞溅等恶劣工作环境中，即使有全面的防护措施，也无法避免对焊工身体的伤害。所以需要一种成本更低、质量更好、效率更高、更安全的自动化焊接装置和方法来实现大型结构件的焊接。

发明内容

基于此，本实用新型提供了一种自动化焊接装置，旨在满足大型焊接结构的高效率、低成本、高质量焊接。

本实用新型提供的一种自动化焊接装置，包括移动平台、升降机构、焊接设备以及控制单元；所述移动平台具有X轴和Y轴两个方向上的平动自由度；所述升降机构置于移动平台之上，所述焊接设备置于升降机构上；所述控制单元控制移动平台、升降机构以及焊接设备的动作，通过对移动平台、升降机构以及焊接设备的控制实现空间多角度全位置自由焊接。

在一个实施例中，所述移动平台为移动小车、卡车或者桁架式移动装置。

在一个实施例中，所述升降机构相对于移动平台具有X轴方向和Z轴两个方向的平动自由度，以及围绕Z轴旋转的旋转自由度。

在另一个实施例中，所述升降机构为弹簧式升降机构、千斤顶式升降机构、杠杆式升降机构、电梯式升降机构、滑轮式升降机构、剪叉式升降台、升缩柱式升降台、套筒式伸缩台、升缩臂式升降平台或折臂式升降平台。

在一个实施例中，所述焊接设备选自于熔化极气体保护焊、非熔化极气体保护焊、激光焊、电阻焊、摩擦焊、电子束焊、等离子焊、超声波焊、埋弧焊、钎焊和扩散焊的任意一种或者多种的组合。

在一个实施例中，所述焊接设备为具有至少3个自由度的焊接机器人。

在一个实施例中，所述焊接装置可完成包括平焊、横焊、立焊、仰焊等空间外部和内部全位置焊接。

在一个实施例中，所述控制单元可完成移动平台、升降机构和焊接设备的协同控制运动，进而实现对空间多角度全位置焊缝的自由焊接。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型可以实现大型结构件的自动化焊接，降低生产成本、提高效率、焊接质量更稳定可靠、改善焊工工作环境。

附图说明

图1所示为本实用新型实施例1的焊接装置的轴侧示意图；

图2为图1焊接装置的俯视图；

图3为图1焊接装置的侧视图；

图4为图1焊接装置的正视图；

图5为本实用新型中实施例1焊接装置的另一个示意轴测图；

图6所示为本实用新型实施例2的焊接装置的轴侧示意图；

图7为图6焊接装置的俯视图；

图8为图6焊接装置的侧视图；

图9为图6焊接装置的正视图；

图10所示为本实用新型实施例3的焊接装置的示意轴侧图；

图11为图6焊接装置的俯视图；

图12为图6焊接装置的侧视图；

图13为图6焊接装置的正视图；

图14所示为本实用新型所指升降机构6的一个的实施例；

图15所示为本实用新型中升降机构6的另一个实施方式。

附图标记：1、1a、1b、2、2a、2b、2c、2d、3、3a、3b、3c、3d、4—焊接工件，5—移动平台，6—升降机构，61—升降机构的底座，62、63—升降机构的升降部分，64—升降机构的顶端平台，7—焊接设备，8—控制单元，121、122、123、124—焊接工件1和2后形成的焊缝，131—焊接工件1和3后形成的焊缝，141—焊接工件1和4后形成的焊缝，23、231、232—焊接工件2和3形成的焊缝，241—焊接工件2和4后形成的焊缝，341—焊接工件3和4后形成的焊缝。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

实施例1

如图1、2、3、4、5所示为本实施例自动化激光焊接装置及所要焊接工件的示意图，本实施例的自动化激光焊接装置，包括：移动平台5、升降机构6、焊接设备7以及控制单元8；所述移动平台5具有X轴和Y轴两个方向上的平动自由度；所述升降机构6置于移动平台5之上，所述焊接设备7置于升降机构6上；所述控制单元8控制移动平台5、升降机构6以及焊接设备7的动作，通过对移动平台5、升降机构6以及焊接设备7的控制实现空间多角度的自由焊接。

在另一优选例中，所述升降机构6相对于移动平台5具有X轴和Z轴两个方向上的平动自由度，以及围绕Z轴旋转的旋转自由度。

在另一优选例中，所述移动平台5为移动小车、卡车或者桁架式移动装置。

在另一优选例中，所述升降机构6为千斤顶式升降机构(如图14所示)、弹簧式升降机构(如图15所示)、杠杆式升降机构、电梯式升降机构、滑轮式升降机构、剪叉式升降台、升缩柱式升降台、套筒式伸缩台、升缩臂式升降平台、折臂式升降平台等升降平台。

需要说明的是，升降机构6不只包括以上所述机构还包括其他可实现自由移动的装置结构，另外，升降机构6和焊接设备7可包括具有围绕Z轴自由旋转的功能，特别是当需要进行多工位作业时，可灵活调整焊接装置，实现多工位、空间多角度焊接，移动平台5、升降机构6和焊接设备7的动力模式可以为气动式、液压式、电动式或其他动力模式。

如图所示焊接工件1、2、3为输油、输气管道，焊缝121、122为管道1和2之间的外侧纵向焊缝；焊缝123、124为管道1和2之间的内部纵向焊缝；焊缝23为管道1和2焊接完成后与管道3进行焊接后的焊缝。

使用本实施例自动化激光焊接装置对焊缝121、122进行焊接时，通过控制单元8首先控制移动平台5沿Y轴方向运动到工件1和2焊缝起始点附近处，然后使升降系统6在X轴和Z轴方向到达距离焊缝处合适位置，最后使焊接设备7上的激光束到达待焊焊缝起始点，执行焊接命令实施自动化焊接，需要注意的是在执行焊接命令前需要调整激光头焊接期间的间距及焊接参数，另外，在焊接过程中通过控制移动平台5的移动速度和移动距离来控制焊接的速度和距离。

如图5所示，在对内部纵焊缝123、124进行焊接时，通过控制单元8首先控制移动平台5沿Y轴方向运动到距离待焊工件1、2合适距离处，然后使升降机构6和焊接设备7运动至Z轴方向合适位置处，最后使激光束达到焊缝起始点，调整焊接期间激光头间距及焊接参数，执行焊接命令从而实施自动化焊接，在焊接过程中通过控制升降机构6和焊接设备7在X轴方向的协同运动，来控制焊接的速度和焊缝的长度。

同样地，对纵焊缝23进行焊接时，通过控制单元8先使移动平台5运动至焊缝附近，然后使焊接设备7上的激光束到达焊缝起点，对焊缝实施焊接，整个过程可通过控制升降机构6和焊接设备7在三维空间上的协同运动，达到焊接整个环焊缝的目的。

实施例2

如图6、7、8、9所示为本实施例的自动化焊接装置及焊接工件示意图，在该实施例中，待焊工件为1、2、3、4，所需焊接焊缝包括了平焊缝121、131、231、横焊缝141、241、341、立焊缝132、232且分布于空间多个角度位置。同样地，与实施例1的焊接方法相同，在焊接平焊缝和横焊缝时，通过控制平台8先使整个焊接装置运动到焊接起始点并调整升降机构6至合适高度，然后通过控制移动平台5和焊接设备7的协同运动来实现整个焊缝的焊接。而立焊缝的焊接，先控制整个焊接装置至焊缝附近，再精确控制焊接设备7上的激光束到达焊接工艺要求的起始位置，通过控制升降机构6和焊接设备7在Z轴方向的协同运动，实现焊接。

实施例3

如图10、11、12、13所示为本实施例的自动化焊接装置及焊接工件示意图，在该实施例中，待焊工件1、1a、1b、2、2a、2b、2c、2d、3、3a、3b、3c、3d、4为大型机械结构的结构件件，同样地，如实施例1和实施2所描述的焊接方法，待焊工件可通过控制单元8来使焊接装置抵达焊缝处，实现所有待焊处的自动化焊接。

在目前的焊接方法中，在焊接如实施例1中121、122焊缝时需要焊接工人先利用工具到达管道顶部，然后再进行手工焊接；在焊接内部焊缝123、124时需要焊接工人先抵达管道内部，再进行手工焊接，而且焊缝124为高度较高、长度较长的仰焊焊缝，所以对于工人的操作水平要求较高，需要分段进行焊接；对于圆周焊缝23(包括内外焊缝)的焊接也需要工人每焊接一段再调整自身高度焊接下一段如此往复焊接。这些焊缝的焊接就导致焊接效率较低、成本较高、对工人操作要求较高、而且现场焊接对焊工身体危害较大。

同样，对于实施例2和3的焊接工件人工进行焊接时，也存在效率低、成本高、对工人的身体伤害大的问题，本专利的焊接装置可实现全自动焊接，解决了人工焊接存在的问题，提高了焊接效率，节省了成本，也减少了对工人身体的危害。

需要说明的是，本实用新型所指的焊接设备不只是以上实施例所描述的激光焊，还包括熔化极气体保护焊、非熔化极气体保护焊、激光焊、电阻焊、摩擦焊、电子束焊、等离子焊、超声波焊、埋弧焊、钎焊和扩散焊的任意一种或者多种的组合，另外，所述焊接设备为具有至少3个自由度的焊接机器人。

值得注意的是，在本实用新型中，焊接装置可实现全空间自动焊接，例如平焊、横焊、立焊、仰焊，并且能实现任意焊缝形式的焊接，例如直线焊缝、点焊、曲线焊缝等三维远距离、大高度焊接结构的现场自动焊接。

另外，该焊接装置也可实现人工焊接，即工人位于升降机构内，执行焊接任务。

需要说明的是，本实用新型中所述的焊接装置和方法可用于所有的大型结构、容器等的焊接中，例如建筑塔吊、桥梁结构、钢结构房屋、厂房场馆、船舶、飞机、航天器、输油输气管道、锅炉压力容器以及大型起重设备、海洋钻井平台等需要现场焊接的工程应用。

上述的实例仅用于说明本实用新型的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本实用新型的内容并据以实施，不能仅以本实例来限定本实用新型的专利范围，即凡本实用新型所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本实用新型的专利范围内。

Claims (6)

1.一种自动化焊接装置，其特征在于，包括：

移动平台、升降机构、焊接设备以及控制单元；

所述移动平台具有X轴和Y轴两个方向上的平动自由度；

所述升降机构置于所述移动平台之上，所述焊接设备置于所述升降机构上；

所述控制单元控制所述移动平台、所述升降机构以及所述焊接设备的动作，通过对所述移动平台、所述升降机构以及所述焊接设备的控制实现空间多角度的自由焊接。

2.如权利要求1所述的自动化焊接装置，其特征在于，所述移动平台为移动小车、卡车或者桁架式移动装置。

3.如权利要求1所述的自动化焊接装置，其特征在于，所述升降机构相对于所述移动平台具有X轴和Z轴两个方向上的平动自由度，以及围绕Z轴旋转的旋转自由度。

4.如权利要求1所述的自动化焊接装置，其特征在于，所述升降机构为弹簧式升降机构、千斤顶式升降机构、杠杆式升降机构、电梯式升降机构、滑轮式升降机构、剪叉式升降台、升缩柱式升降台、套筒式伸缩台、升缩臂式升降平台或折臂式升降平台。

5.如权利要求1所述的自动化焊接装置，其特征在于，所述焊接设备选自于熔化极气体保护焊、非熔化极气体保护焊、激光焊、电阻焊、摩擦焊、电子束焊、等离子焊、超声波焊、埋弧焊、钎焊和扩散焊的任意一种或者多种的组合。

6.如权利要求1所述的自动化焊接装置，其特征在于，所述焊接设备为具有至少3个自由度的焊接机器人。