CN212858292U - 一种u肋外焊装置及u肋焊接系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种U肋外焊装置，包括龙门架、传动组件、焊臂及安装于所述焊臂上的焊枪；所述焊臂通过所述传动组件活动安装于所述龙门架上，所述焊臂在所述传动组件的驱动下可沿竖直和水平方向上移动。该外焊装置结构简单，制造成本低，可以很好的与弧形胎架配合，并且操作简单，焊接精度及焊接质量也很高。本实用新型还提供了一种包括上述U肋外焊装置的U肋焊接系统。

Description

一种U肋外焊装置及U肋焊接系统

技术领域

本实用新型涉及U肋焊接技术领域，具体地，涉及一种用于U肋的外部角接缝焊接的U肋外焊装置。

背景技术

钢箱梁是桥梁承重结构中的重要组成部分，钢箱梁一般为正交异性钢桥面板，主要用于提供支撑，避免桥梁变形。钢箱梁一般包括顶板、底板等结构。目前，正交异性钢桥面板广泛应用于大跨度桥梁制造中，桥梁顶、底板均采用此构造，正交异性钢桥面板采用U肋与底板焊接而成。

目前，为减少U肋与底板外焊的变形量，一般采用在弧形胎架进行船位外焊，在施焊前通过弧形胎架带动U肋板单元翻转倾斜一定角度，弧形胎架可抵消在焊接中产生的角变形。因此，为了适应翻转后的待焊接U肋板单元，确保焊枪对准U肋外角焊缝的待焊接区域，现有U肋外焊设备中，通常采用悬挂焊臂进行焊接，而且安装焊臂的横梁的可以倾斜，进而调整横梁上的焊臂的高度，以适应倾斜后的U肋板单元。这种方式中，横梁需要倾斜相同的角度，对设备的整体高度有有一定要求，设备的重心较高，造成龙门架在移动焊接过程中抖动较大，大大影响焊接质量。另外，现有设备中，调节焊臂高度时，操作相对复杂，调节精度不高，也大大影响了焊接质量，不能满足U肋角焊缝全熔透的质量标准。

实用新型内容

为解决上述技术问题之一，本实用新型提供了一种U肋外焊装置，该外焊装置结构简单，制造成本低，可以很好的与弧形胎架配合，并且操作简单，焊接精度及焊接质量也很高。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种U肋外焊装置，包括龙门架、传动组件、焊臂及安装于所述焊臂上的焊枪；所述焊臂通过所述传动组件活动安装于所述龙门架上，所述焊臂在所述传动组件的驱动下可沿竖直和水平方向上移动。

进一步，所述传动组件包括横移机构、升降机构及水平滑座，所述龙门架包括横梁，所述横梁固定安装于所述龙门架上；所述水平滑座活动安装于所述横梁上，所述水平滑座通过所述横移机构沿所述横梁水平移动；所述焊臂安装在所述水平滑座上，所述焊臂在所述升降机构的驱动下沿竖直方向上下移动。

进一步，所述横移机构包括第一伺服电机、水平滑轨和齿条；所述水平滑轨和所述齿条均固定安装在所述横梁上；所述第一伺服电机安装在所述水平滑座上，所述第一伺服电机的动力输出端安装有主动齿轮，所述主动齿轮与所述齿条啮合，用于驱动所述水平滑座沿所述水平滑轨左右移动。

进一步，所述升降机构包括第二伺服电机、竖直滑轨、固定滑块、丝杆和丝杆螺母；所述第二伺服电机和所述竖直滑轨安装在所述焊臂上；所述丝杆螺母及所述固定滑块固定安装在所述水平滑座上，所述固定滑块与所述竖直滑轨配合且滑动连接；所述第二伺服电机的动力输出端与所述丝杆连接，所述丝杆与丝杆螺母相适配，在上述第二伺服电机的驱动下，所述焊臂通过所述竖直滑轨沿所述固定滑块上下移动。

进一步，所述焊枪通过微调机构安装于所述焊臂。

进一步，所述微调机构包括用于调节所述焊枪水平方向位置的水平调节模块、用于调节所述焊枪竖直方向位置的竖直调节模块及焊枪与竖直平面夹角的角度调节模块，所述水平调节模块、所述竖直调节模块及所述角度调节模块串联为一体。

进一步，所述水平调节模块包括水平螺杆、水平导向杆及水平滑块；所述水平滑块上开设有与所述水平螺杆相适配的螺纹孔以及与所述水平导向杆相适配的水平导向孔；旋转所述水平螺杆，通过所述水平滑块带动焊枪在水平方向上移动。

进一步，所述竖直调节模块包括竖直螺杆、竖直导向杆及竖直滑块；所述竖直滑块上开设有与所述竖直螺杆相适配的螺纹孔以及与所述竖直导向杆相适配的竖直导向孔；旋转所述竖直螺杆，通过所述竖直滑块带动焊枪在竖直方向上移动。

进一步，所述角度调节装置包括蜗轮及蜗杆；旋转所述蜗杆，通过所述蜗轮带动所述焊枪在竖直平面内转动。

进一步，所述U肋外焊装置还包括安装于所述焊臂的焊缝跟踪机构。

进一步，所述焊缝跟踪机构包括依次连接的接触头、摆动杆、万向节和检测装置；所述接触头设置在所述焊缝跟踪机构的前端，用于接触U肋与面板接触角的焊缝边部；所述摆动杆的一端与所述接触头固定连接，随所述接触头的位移运动，另一端与所述万向节连接；所述万向节配合所述接触头的横向和纵向运动并将其位移传递到所述检测装置；所述检测装置用于检测接触头的位移，并将位移信号转化为电信号，然后将电信号传送至所述第一伺服电机、所述第二伺服电机的控制系统，用于实时调整所述焊臂在水平方向及竖直方向的相对位置。

进一步，所述焊臂为多个；每个所述焊臂均通过一个所述传动组件活动安装于所述龙门架上，每个所述焊臂均可在所述传动组件的驱动下沿竖直和水平方向上移动。

与现有技术相比，本实用新型所提供的U肋外焊装置具有如下有益技术效果：解决了现有外焊设备存在操作相对复杂，且调节精度不高，不能满足U肋角焊缝全熔透标准的问题。

具体来说，本实用新型中龙门架的横梁是固定不动的，可以显著降低移动龙门架的高度，进而降低重心，行走时稳定性大大提高，减少了龙门架在移动过程中的抖动，焊接质量大大提高。同时，采用横移机构、升降机构分别快速调节焊臂的横向位置和高度，不需要再调节横梁倾斜的角度，操作更简便。此外，在U肋外焊施工前，通过微调机构分别精确调整焊枪的水平位置、高度和/或倾斜角度，进一步的提高了U肋角焊缝的焊接质量，为实现U肋角焊缝全熔透奠定了坚实基础。

本实用新型还提供了一种U肋焊接系统，包括用于承托待焊接U肋及待焊接底板的弧形胎架，还包括如上所述的U肋外焊装置，所述弧形胎架与所述U肋外焊装置配合使用。由于上述U肋外焊装置所带来的有益技术效果，本U肋焊接系统也具有相应的有益技术效果，在此不再赘述。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。

图1为本实用新型公开的一种U肋外焊装置及焊接系统的具体实施例的正向结构示意图；

图2为图1所示一种U肋外焊装置及焊接系统的具体实施例工作状态示意图；

图3为本实用新型公开的一种U肋外焊装置的具体实施例的立体结构示意图；

图4为图3所示的一种U肋外焊装置具体实施例的另一个角度的立体结构示意图；

图5为图3所示的一种U肋外焊装置具体实施例的局部放大结构示意图；

图6至图8为本实用新型所提供的一种U肋外焊装置中焊接执行部分的具体实施例结构示意图。

其中，图中件号表示为：

1、龙门架，2、焊臂，3、焊枪，4、水平滑座，5、横梁，6、第一伺服电机，7、水平滑轨，8、齿条，9、主动齿轮，10、第二伺服电机，11、竖直滑轨，111、固定滑块，12、丝杆，13、丝杆螺母，80、微调机构，80a、水平调节模块，80b、竖直调节模块，80c、角度调节模块，801、水平螺杆，802、水平滑块，803、水平导向杆，804、竖直螺杆，805、竖直滑块，806、竖直导向杆，807、蜗轮，808、蜗杆，14、焊缝跟踪机构，141、接触头、142、摆动杆，143、万向节，144、检测装置，15、弧形胎架，16、U肋板单元。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

请参考图1至图8，图1为本实用新型公开的一种U肋外焊装置及焊接系统的具体实施例的正向结构示意图；图2为图1所示一种U肋外焊装置及焊接系统的具体实施例工作状态示意图；图3为本实用新型公开的一种U肋外焊装置的具体实施例的立体结构示意图；图4为图3所示的一种U肋外焊装置具体实施例的另一个角度的立体结构示意图；图5为图3所示的一种U肋外焊装置具体实施例的局部放大结构示意图；图6至图8为本实用新型所提供的一种U肋外焊装置中焊接执行部分的具体实施例结构示意图。

本实用新型所提供的一种U肋外焊装置的具体实施例中，包括龙门架1、传动组件、焊臂2及安装于所述焊臂2上的焊枪3；所述焊臂2通过所述传动组件活动安装于所述龙门架1上，所述焊臂2在所述传动组件的驱动下可沿竖直和水平方向上移动。可以理解的是，该传动组件包括可以使焊臂2在龙门架1上沿水平和竖直方向移动的驱动机构，这样就可以使得焊臂2活动自由，可以适应弧形胎架15翻转后，焊臂2可以自由移动到合适的位置进行U肋板单元16的外角接缝的焊接，同时，不需要龙门架1本身进行倾斜，由此可以使得设备结构简单，造价降低。

作为优选，本实用新型提供了一种传动组件的具体实施例，所述传动组件包括横移机构、升降机构及水平滑座4，所述龙门架1包括横梁5，所述横梁5固定安装于所述龙门架1上；所述水平滑座4活动安装于所述横梁5上，所述水平滑座4通过所述横移机构沿所述横梁5水平移动；所述焊臂2安装在所述水平滑座4上，所述焊臂2在所述升降机构的驱动下沿竖直方向上下移动。

具体来说，所述横移机构包括第一伺服电机6、水平滑轨7和齿条8；所述水平滑轨7和所述齿条8均固定安装在所述横梁5上；所述第一伺服电机6安装在所述水平滑座4上，所述第一伺服电机6的动力输出端安装有主动齿轮9，所述主动齿轮9与所述齿条8啮合，用于驱动所述水平滑座4沿所述水平滑轨7左右移动。

所述升降机构包括第二伺服电机10、竖直滑轨11、固定滑块111、丝杆12和丝杆螺母13；所述第二伺服电机10和所述竖直滑轨11安装在所述焊臂2上；所述丝杆螺母13及所述固定滑块111固定安装在所述水平滑座4上，所述固定滑块111与所述竖直滑轨11配合且滑动连接；所述第二伺服电机10的动力输出端与所述丝杆12连接，所述丝杆12与丝杆螺母13相适配，在上述第二伺服电机10的驱动下，所述焊臂2通过所述竖直滑轨11沿所述固定滑块111上下移动。

通过横移机构及竖直升降机构可以快速的将焊臂2移动至每一个U肋板单元16的角接缝处，但为了更好更精确的将焊枪3头定位于角接缝，焊枪3固定于焊臂2末端时，还安装有微调机构80，焊枪3通过微调机构80连接于焊臂2末端。

在微调机构80的一种优选的具体实施方式中，所述微调机构80包括用于调节所述焊枪3水平方向位置的水平调节模块80a、用于调节所述焊枪3竖直方向位置的竖直调节模块80b及焊枪3与竖直平面夹角的角度调节模块80c，所述水平调节模块80a、所述竖直调节模块80b及所述角度调节模块80c串联为一体。

具体来说，所述水平调节模块80a包括水平螺杆801、水平导向杆803及水平滑块802；所述水平滑块802上开设有与所述水平螺杆801相适配的螺纹孔以及与所述水平导向杆803相适配的水平导向孔；旋转所述水平螺杆801，利用丝杠螺母的传动原理，通过所述水平滑块802带动焊枪3在水平方向上移动。所述竖直调节模块80b包括竖直螺杆804、竖直导向杆806及竖直滑块805；所述竖直滑块805上开设有与所述竖直螺杆804相适配的螺纹孔以及与所述竖直导向杆806相适配的竖直导向孔；旋转所述竖直螺杆804，通过所述竖直滑块805带动焊枪3在竖直方向上移动。所述角度调节装置包括蜗轮807及蜗杆808；旋转所述蜗杆808，通过所述蜗轮807带动所述焊枪3在竖直平面内转动。

上述水平调节模块80a、竖直调节模块80b、角度调节模块80c，分别在水平、竖直及摆角三个自由度内对焊枪3的运动进行控制，进而可以通过这三个模块的共同作用，对焊枪3的枪头进行精确的定位及调节，以适应不同焊接工艺下的焊接距离需求，调节精度很高，甚至可以达到微米级。上述三个模块结构简单，在焊臂2底部的狭小空间内可以非常节省空间，而且容易实施。另外，可以理解的是，三个模块之间串联为一体，但是顺序可以相互调换。

为了更进一步的提高焊接精度，所述U肋外焊装置还包括安装于所述焊臂2的焊缝跟踪机构14。本实施例中，焊缝跟踪机构14可以跟微调机构80安装在一起，结构紧凑。

具体来说，所述焊缝跟踪机构14包括依次连接的接触头141、摆动杆142、万向节143和检测装置144；所述接触头141设置在所述焊缝跟踪机构14的前端，用于接触U肋与面板接触角的焊缝边部；所述摆动杆142的一端与所述接触头141固定连接，随所述接触头141的位移运动，另一端与所述万向节143连接；所述万向节143配合所述接触头141的横向和纵向运动并将其位移传递到所述检测装置144；所述检测装置144用于检测接触头141的位移，并将位移信号转化为电信号，然后将电信号传送至所述第一伺服电机6、所述第二伺服电机10的控制系统，用于实时调整所述焊臂2在水平方向及竖直方向的相对位置。

在U肋板单元16的焊接中，为了提高效率，所述焊臂2可以并排设置多个(一般为6个)；每个所述焊臂2均通过一个所述传动组件活动安装于所述龙门架1上，每个所述焊臂2均可在所述传动组件的驱动下沿竖直和水平方向上移动。多个焊臂2可以共用同一个水平滑轨7以及齿条8，，因为有些情况下，弧形胎架15上的U肋板单元16，各U肋之间的距离及高度并不一致，利用本实用新型所提供的焊接装置，可以分别调节每个焊枪3的高度位置及水平位置，再通过微调机构80，更进一步的精确调节焊接位置。

因此，本实用新型所提供的外焊装置，摒弃了传统方式下，为了适应弧形胎架15的翻转，需要把横梁5进行倾斜的繁琐方式，因此横梁5的高度会非常高，造成了中心高，焊接过程中易抖动，进而严重影响焊接质量。而本实用新型中的外焊装置中，移动龙门架1的横梁5是固定不动的，因此可以显著降低移动龙门架1的高度，减少龙门架1在移动过程中的抖动，有利于提高焊接质量。同时，采用横移机构、升降机构分别快速调节焊臂2的横向位置和高度，不需要再调节横梁5倾斜的角度，操作更简便。此外，在U肋外焊施工前，通过微调机构80分别精确调整焊枪3的水平位置、高度和/或倾斜角度，提高U肋角焊缝的焊接质量，为实现U肋角焊缝全熔透奠定了坚实基础。

本实用新型还提供了一种U肋焊接系统，如图1、图2所示的具体实施例中，该焊接系统包括上述的U肋外焊装置，还包括用于承托待焊接U肋及待焊接底板的弧形胎架15，所述弧形胎架15与所述U肋外焊装置配合使用。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“周向”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (13)

1.一种U肋外焊装置，其特征在于，包括龙门架、传动组件、焊臂及安装于所述焊臂上的焊枪；

所述焊臂通过所述传动组件活动安装于所述龙门架上，所述焊臂在所述传动组件的驱动下可沿竖直和水平方向上移动。

2.根据权利要求1所述的一种U肋外焊装置，其特征在于，所述传动组件包括横移机构、升降机构及水平滑座，所述龙门架包括横梁，所述横梁固定安装于所述龙门架上；

所述水平滑座活动安装于所述横梁上，所述水平滑座通过所述横移机构沿所述横梁水平移动；

所述焊臂安装在所述水平滑座上，所述焊臂在所述升降机构的驱动下沿竖直方向上下移动。

3.根据权利要求2所述的一种U肋外焊装置，其特征在于，

所述横移机构包括第一伺服电机、水平滑轨和齿条；

所述水平滑轨和所述齿条均固定安装在所述横梁上；

所述第一伺服电机安装在所述水平滑座上，所述第一伺服电机的动力输出端安装有主动齿轮，所述主动齿轮与所述齿条啮合，用于驱动所述水平滑座沿所述水平滑轨左右移动。

4.根据权利要求3所述的一种U肋外焊装置，其特征在于，

所述升降机构包括第二伺服电机、竖直滑轨、固定滑块、丝杆和丝杆螺母；

所述第二伺服电机和所述竖直滑轨安装在所述焊臂上；

所述丝杆螺母及所述固定滑块固定安装在所述水平滑座上，所述固定滑块与所述竖直滑轨配合且滑动连接；

所述第二伺服电机的动力输出端与所述丝杆连接，所述丝杆与丝杆螺母相适配，在上述第二伺服电机的驱动下，所述焊臂通过所述竖直滑轨沿所述固定滑块上下移动。

5.根据权利要求1所述的一种U肋外焊装置，其特征在于，所述焊枪通过微调机构安装于所述焊臂。

6.根据权利要求5所述的一种U肋外焊装置，其特征在于，所述微调机构包括用于调节所述焊枪水平方向位置的水平调节模块、用于调节所述焊枪竖直方向位置的竖直调节模块及焊枪与竖直平面夹角的角度调节模块，所述水平调节模块、所述竖直调节模块及所述角度调节模块串联为一体。

7.根据权利要求6所述的一种U肋外焊装置，其特征在于，所述水平调节模块包括水平螺杆、水平导向杆及水平滑块；所述水平滑块上开设有与所述水平螺杆相适配的螺纹孔以及与所述水平导向杆相适配的水平导向孔；

旋转所述水平螺杆，通过所述水平滑块带动焊枪在水平方向上移动。

8.根据权利要求6所述的一种U肋外焊装置，其特征在于，所述竖直调节模块包括竖直螺杆、竖直导向杆及竖直滑块；所述竖直滑块上开设有与所述竖直螺杆相适配的螺纹孔以及与所述竖直导向杆相适配的竖直导向孔；

旋转所述竖直螺杆，通过所述竖直滑块带动焊枪在竖直方向上移动。

9.根据权利要求6所述的一种U肋外焊装置，其特征在于，所述角度调节模块包括蜗轮及蜗杆；

旋转所述蜗杆，通过所述蜗轮带动所述焊枪在竖直平面内转动。

10.根据权利要求4所述的一种U肋外焊装置，其特征在于，所述U肋外焊装置还包括安装于所述焊臂的焊缝跟踪机构。

11.根据权利要求10所述的一种U肋外焊装置，其特征在于，所述焊缝跟踪机构包括依次连接的接触头、摆动杆、万向节和检测装置；

所述接触头设置在所述焊缝跟踪机构的前端，用于接触U肋与面板接触角的焊缝边部；所述摆动杆的一端与所述接触头固定连接，随所述接触头的位移运动，另一端与所述万向节连接；所述万向节配合所述接触头的横向和纵向运动并将其位移传递到所述检测装置；

所述检测装置用于检测接触头的位移，并将位移信号转化为电信号，然后将电信号传送至所述第一伺服电机、所述第二伺服电机的控制系统，用于实时调整所述焊臂在水平方向及竖直方向的相对位置。

12.根据权利要求1至9任一项所述的一种U肋外焊装置，其特征在于，所述焊臂为多个；每个所述焊臂均通过一个所述传动组件活动安装于所述龙门架上，每个所述焊臂均可在所述传动组件的驱动下沿竖直和水平方向上移动。

13.一种U肋焊接系统，包括用于承托待焊接U肋及待焊接底板的弧形胎架，其特征在于，还包括如权利要求1至12任一项所述的U肋外焊装置，所述弧形胎架与所述U肋外焊装置配合使用。

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