CN219724915U - 一种采用等离子弧焊接围护系统主屏蔽波纹板的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种采用等离子弧焊接围护系统主屏蔽波纹板的装置，属于焊接技术领域。技术方案是：焊接小车（1）沿轨道做直线运动，带动焊枪（5）沿轨道方向前后移动，并带动转角机构（2）和调整机构（3）进行垂直方向上下运动，调整机构控制焊枪沿焊缝的左右方向运动，最终控制焊枪三维空间位置；转角电机（201）驱动摇杆一（203）转动、摇杆二随动，通过连杆一和连杆二带动连接块一转动，调整机构与转角机构中的连接块一一起移动，最终带动焊枪沿枪尖为圆心转动，改变焊枪角度。本实用新型调整精度和准确度高，尤其是在焊接主屏蔽波纹板的波纹处调整焊枪角度和焊枪姿态自动适应波纹形状，保障焊接质量良好，设备稳定性好，重量轻。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种采用等离子弧焊接围护系统主屏蔽波纹板的装置，尤其是用于MarkⅢ薄膜型围护系统主屏蔽波纹板的焊接，属于焊接技术领域。
背景技术
MARKⅢ薄膜型货物围护系统是薄膜型LNG船液货舱重要组成部分，其中主屏蔽矩形波纹板由板厚1.2mm的304L不锈钢搭接拼焊而成，直接与液化天然气进行接触，其焊接质量要求极为严格。主屏蔽波纹板焊接时对焊枪空间轨迹和姿态要求十分严格，由于波纹的存在，除需要设备能够实现空间三个方向的移动外，还需要在波纹处不断调整焊枪角度，改变姿态适应波纹形状，以确保焊接质量良好。现有焊接设备包括授权公告号为CN211052813 U的专利“一种等离子焊接机器人”公开了一种用于围护系统主屏蔽波纹板焊接的设备，其焊枪角度调节机构采用扇形齿轮传动与链轮链条传动组合的旋转分度机构；申请号为202110778378.4的专利“一种用于LNG船舶燃料舱内壁的智能焊接机”公开了一种包含智能焊接机，包含激光传感器，3D视觉跟踪系统等的机械装置。已有技术存在的问题是：现有设备调整轴多，调整精度和准确度差，特别是在焊接主屏蔽波纹板的波纹处时，焊枪姿态和角度不满足到最佳焊接工艺要求，难以保障焊接质量良好。另外，现有设备稳定性差，重量较大，不利于现场施工。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种采用等离子弧焊接围护系统主屏蔽波纹板的装置，减少电弧长度调整轴，仅通过现有各轴的轨迹合成，即可实现焊枪进行空间三个方向位置和焊枪姿态的自动调整，调整精度和准确度高，尤其是在焊接主屏蔽波纹板的波纹处调整焊枪角度和焊枪姿态自动适应波纹形状，保障焊接质量良好，设备稳定性好，重量轻，解决已有技术存在的上述技术问题。
本实用新型的技术方案是：
一种采用等离子弧焊接围护系统主屏蔽波纹板的装置，包含焊接小车、转角机构、调整机构、轨道和焊枪，轨道与工件焊接方向平行布置，轨道上安装焊接小车，焊接小车上安装转角机构，转角机构包括固定板、转角电机、摇杆一、摇杆二、连杆一和连杆二，连杆一和连杆二相互平行布置，连杆一和连杆二的上端之间通过连接板一铰接，下端之间通过连接板三铰接，中间点之间通过连接板二铰接；固定板上端安装转角电机，转角电机的电机轴与摇杆一一端连接，摇杆一另一端与连接板一铰接；固定板下端安装旋转轴，旋转轴与摇杆二一端连接，摇杆二另一端与连接板二铰接；连接板三上设有连接块一，连接块一上安装调整机构，调整机构上安装焊枪；通过控制系统进行焊枪位置和姿态控制，所述焊接小车沿轨道做直线运动，带动焊枪沿轨道方向前后移动，并带动转角机构和调整机构进行垂直方向上下运动，调整机构控制焊枪沿焊缝的左右方向运动，控制焊枪三维空间位置；所述转角电机驱动摇杆一转动、摇杆二随动，通过连杆一和连杆二带动连接块一转动，调整机构与转角机构中的连接块一一起移动，最终带动焊枪沿枪尖为圆心转动，改变焊枪角度，适应主屏蔽波纹板的波纹形状。
所述焊接小车内设置调整电机一、调整电机二和丝杠滑块组件，丝杠滑块组件与调整电机二间通过齿轮组一连接，焊接小车两侧对称设置两个导轨滑块组件，丝杠滑块组件与导轨滑块组件相匹配，调整电机二驱动滑块沿导轨上下滑动，实现焊枪沿垂直方向上下移动；调整电机一驱动焊接小车沿轨道做直线运动，实现焊枪沿轨道方向前后移动。
所述转角机构安装在焊接小车两个导轨滑块组件的滑块上。
所述转角机构的固定板两端分别与两个导轨滑块组件的滑块连接，调整电机二通过齿轮组一和丝杠滑块组件，驱动固定板沿导轨滑块组件做上下直线运动，从而带动转角机构做垂直方向上下运动，带动焊枪做垂直方向上下运动。
所述调整机构包括调整滑块、连接块二、安装块、连接块三和焊枪固定块；调整滑块包括滑块外壳、调整电机三、丝杠组件和安装滑块，滑块外壳上安装连接块二，连接块二与转角机构中的连接块一连接，丝杠组件上设置安装滑块，调整电机三与丝杠组件间通过齿轮组二连接；安装滑块下端与安装块连接，安装块上安装连接块三，连接块三下端安装焊枪固定块，焊枪固定块上安装焊枪；调整电机三通过齿轮组二驱动丝杠组件运动，带动安装滑块运动，带动焊枪沿焊缝左右方向运动。
本实用新型的积极效果：减少电弧长度调整轴，仅通过现有各轴的轨迹合成，即可实现焊枪进行空间三个方向位置和焊枪姿态的自动调整，调整精度和准确度高，尤其是在焊接主屏蔽波纹板的波纹处调整焊枪角度和焊枪姿态自动适应波纹形状，保障焊接质量良好，设备稳定性好，重量轻。
附图说明
图1为本实用新型实施例整体结构示意图；
图2为本实用新型实施例焊接小车轴视图；
图3为本实用新型实施例焊接小车立体图；
图4为本实用新型实施例转角机构示意图；
图5为本实用新型实施例转角机构原理图；
图6为本实用新型实施例调整机构轴视图；
图7为本实用新型实施例调整机构立体图；
图8为本实用新型实施例轨迹合成过程原理图；
图中：1焊接小车、2转角机构、3调整机构、4轨道、5焊枪；101外壳结构、102调整电机一、103丝杠滑块组件、104导轨滑块组件、105调整电机二、106齿轮组一、107无线信号接收器、108传感器处理器、109控制线接口、110陀螺仪、111急停按钮、201转角电机、202固定板、203摇杆一、204旋转轴、205连杆一、206连接板二、207销轴二、208连接块一、209点激光传感器、210电机轴、211摇杆二、212连杆二、213连接板一、214连接板三、215销轴一、216销轴三、301调整滑块、301-1滑块外壳、301-2调整电机三、301-3丝杠组件、301-4安装滑块、302连接块二、303激光传感器、304齿轮组二、305安装块、306连接块三、307焊枪固定块、308位移传感器、309连接块四、310连接块五。
具体实施方式
以下结合附图，通过实施例对本实用新型做进一步叙述。
一种采用等离子弧焊接围护系统主屏蔽波纹板的装置，包含焊接小车1、转角机构2、调整机构3、轨道4和焊枪5，轨道4与工件焊接方向平行布置，轨道4上安装焊接小车1，焊接小车1上安装转角机构2，转角机构2包括固定板202、转角电机201、摇杆一203、摇杆二211、连杆一205和连杆二212，连杆一205和连杆二212相互平行布置，连杆一205和连杆二212的上端之间通过连接板一213铰接，下端之间通过连接板三214铰接，中间点之间通过连接板二206铰接；固定板202上端安装转角电机201，转角电机201的电机轴210与摇杆一203一端连接，摇杆一203另一端与连接板一213铰接；固定板202下端安装旋转轴204，旋转轴204与摇杆二211一端连接，摇杆二211另一端与连接板二206铰接；连接板三214上设有连接块一208，连接块一208上安装调整机构3，调整机构3上安装焊枪5；所述转角电机201驱动摇杆一203转动、摇杆二211随动，通过连杆一205和连杆二212带动连接块一208转动，调整机构3与转角机构2中的连接块一208一起移动，带动焊枪5沿枪尖为圆心转动，改变焊枪5角度，适应主屏蔽波纹板的波纹形状。
所述焊接小车1内设置调整电机一102、调整电机二105和丝杠滑块组件103，丝杠滑块组件103与调整电机二105间通过齿轮组一106连接，焊接小车1两侧对称设置两个导轨滑块组件104，丝杠滑块组件103与导轨滑块组件104相匹配，调整电机二105驱动滑块沿导轨上下滑动，最终实现焊枪5沿垂直方向上下移动；调整电机一102驱动焊接小车1沿轨道做直线运动，最终实现焊枪5沿轨道方向前后移动。
所述转角机构2安装在焊接小车1两个导轨滑块组件104的滑块上。
所述转角机构2的固定板202两端分别与两个导轨滑块组件104的滑块连接，调整电机二105通过齿轮组一106和丝杠滑块组件103，驱动固定板202沿导轨滑块组件104做上下直线运动，从而带动转角机构2做垂直方向上下运动，最终实现焊枪5做垂直方向上下运动。
所述调整机构3包括调整滑块301、连接块二302、安装块305、连接块三306和焊枪固定块307；调整滑块301包括滑块外壳301-1、调整电机三301-2、丝杠组件301-3和安装滑块301-4，滑块外壳301-1上安装连接块二302，连接块二302与转角机构2中的连接块一208连接，丝杠组件301-3上设置安装滑块301-4，调整电机三301-2与丝杠组件301-3间通过齿轮组二304连接；安装滑块301-4下端与安装块305连接，安装块305上安装连接块三306，连接块三306下端安装焊枪固定块307，焊枪固定块307上安装焊枪5。调整电机三301-2通过齿轮组二304驱动丝杠组件301-3运动，带动安装滑块301-4运动，最终带动焊枪5沿焊缝左右方向运动。
所述焊接小车1沿轨道做直线运动，带动焊枪5沿轨道方向前后移动，并带动转角机构2和调整机构3进行垂直方向上下运动，调整机构3控制焊枪5沿焊缝的左右方向运动，最终控制焊枪5三维空间位置。
在实施例中，所述连接块一208上安装点激光传感器209，与焊枪5位置相匹配；所述调整机构3安装位移传感器308和激光传感器303，通过点激光传感器209、位移传感器308和激光传感器303检测波纹位置、焊接电弧长度和跟踪焊枪位置。
所述连杆一205和连杆二212的上端分别通过两个销轴一215与连接板一213两端铰接，摇杆一203另一端也通过两个销轴一215分别与连接板一213两端铰接，每个销轴一215都同时铰接三个部件：连杆一或连杆二、摇杆一和连接板一。
所述连杆一205和连杆二212的中间点分别通过两个销轴二207与连接板二206两端铰接，摇杆二211另一端也通过两个销轴二207分别与连接板二206两端铰接，每个销轴二207都同时铰接三个部件：连杆一或连杆二、摇杆二和连接板二。
所述连杆一205和连杆二212的下端分别通过两个销轴三216与连接板三214两端铰接，连接块一208也通过两个销轴三216分别与连接板三214两端铰接，每个销轴三216都同时铰接三个部件：连杆一或连杆二、连接块一和连接板三。
所述电机轴210与旋转轴204平行布置，电机轴210是主动轴，旋转轴204是从动轴。
所述摇杆一203和摇杆二211的摇杆半径相等。
通过点激光传感器209、位移传感器308和激光传感器303检测波纹位置、焊接电弧长度和跟踪焊枪位置；通过控制系统进行控制，焊接小车1沿轨道做直线运动，带动焊枪5沿轨道方向前后移动，并进行垂直方向上下运动，控制系统控制焊枪5沿焊缝的左右方向运动，最终控制焊枪5三维空间位置；所述转角机构2带动焊枪5沿枪尖为圆心转动，控制焊枪5姿态，适应主屏蔽波纹板的波纹形状；通过检测电弧长度变化，并反馈给控制系统，实时调整焊枪位置和姿态，使得电弧长度保持不变。
所述点激光传感器209检测主屏蔽波纹板的波纹，在焊接主屏蔽波纹板的波纹处，转角电机201驱动转角机构2按设定参数运动，实现焊枪5以枪尖为圆心旋转以适应波纹形状。
所述控制系统通过焊枪轨迹合成实现电弧长度的调整。
在焊接主屏蔽波纹板过程中，由于工件自身形状发生改变等因素，实际焊接过程中电弧长度会发生变化，本实用新型检测电弧长度变化，并反馈给控制系统实时调整焊枪位置，确保电弧长度保持不变。参照附图8，为本技术方案的轨迹合成过程原理图，当任意位置电弧长度发生变化△hn时，其在X方向(沿轨道方向)和Y方向(垂直方向)的变化分量分别为△xn＝-sinR*△hn和△yn＝-cosR*△hn，分别将△xn和△yn增加至调整电机一102的目标位置Xn和调整电机二105的目标位置Yn上，得出新的目标位置x′n＝xn+Δxn、y′n＝yn+Δyn，从而通过轨迹合成实现电弧长度的调整。
所述焊接小车1内安装无线信号接收器107和传感器处理器108。
所述焊接小车1内设置陀螺仪110。
所述焊接小车1外侧设置急停按钮111，焊接小车1后侧设置控制线接口109。
所述连接块一208下端安装点激光传感器209；安装块305上安装连接块四309，连接块四309上安装激光传感器303；焊枪固定块307上安装连接块五310，连接块五310上安装两个位移传感器308，两个位移传感器308分别朝向焊缝两侧。
所述转角电机201的减速器为谐波传动减速器。
在实施例应用中，将待焊波纹板安装时焊接平台上，设置焊枪枪头与工件之间的电弧长度为h，启动焊接，通过激光传感器303和两个位移传感器308检测焊枪沿焊缝的左右位置和电弧长度h的变化；调整电机三301-2带动焊枪5沿焊缝的左右方向运动，实现电弧左右跟踪；点激光传感器209检测主屏蔽波纹板的波纹，在焊接主屏蔽波纹板的波纹处，转角电机201驱动转角机构2按设定参数运动，实现焊枪5以枪尖为圆心旋转以适应波纹形状；调整电机一102驱动焊接小车1沿轨道按设定参数直线运动，调整电机二105按设定参数带动焊枪5做垂直方向运动，用电弧长度变化量△h的分量△xn和△yn修正调整电机一102和调整电机二105的目标位置，通过轨迹合成实现焊枪5按波纹板轨迹运动的同时，实现电弧长度跟踪，保证整个焊接过程中电弧长度一致，满足焊接要求。
Claims (5)
1.一种采用等离子弧焊接围护系统主屏蔽波纹板的装置，其特征在于：包含焊接小车（1）、转角机构（2）、调整机构（3）、轨道（4）和焊枪（5），轨道（4）与工件焊接方向平行布置，轨道（4）上安装焊接小车（1），焊接小车（1）上安装转角机构（2），转角机构（2）包括固定板（202）、转角电机（201）、摇杆一（203）、摇杆二（211）、连杆一（205）和连杆二（212），连杆一（205）和连杆二（212）相互平行布置，连杆一（205）和连杆二（212）的上端之间通过连接板一（213）铰接，下端之间通过连接板三（214）铰接，中间点之间通过连接板二（206）铰接；固定板（202）上端安装转角电机（201），转角电机（201）的电机轴（210）与摇杆一（203）一端连接，摇杆一（203）另一端与连接板一（213）铰接；固定板（202）下端安装旋转轴（204），旋转轴（204）与摇杆二（211）一端连接，摇杆二（211）另一端与连接板二（206）铰接；连接板三（214）上设有连接块一（208），连接块一（208）上安装调整机构（3），调整机构（3）上安装焊枪（5）；所述转角电机（201）驱动摇杆一（203）转动、摇杆二（211）随动，通过连杆一（205）和连杆二（212）带动连接块一（208）转动，调整机构（3）与转角机构（2）中的连接块一（208）一起移动，最终带动焊枪（5）沿枪尖为圆心转动，改变焊枪（5）角度。
2.根据权利要求1所述的一种采用等离子弧焊接围护系统主屏蔽波纹板的装置，其特征在于：所述焊接小车（1）内设置调整电机一（102）、调整电机二（105）和丝杠滑块组件（103），丝杠滑块组件（103）与调整电机二（105）间通过齿轮组一（106）连接，焊接小车（1）两侧对称设置两个导轨滑块组件（104），丝杠滑块组件（103）与导轨滑块组件（104）相匹配，调整电机二（105）驱动滑块沿导轨上下滑动，实现焊枪（5）沿垂直方向上下移动；调整电机一（102）驱动焊接小车（1）沿轨道做直线运动，实现焊枪（5）沿轨道方向前后移动。
3.根据权利要求2所述的一种采用等离子弧焊接围护系统主屏蔽波纹板的装置，其特征在于：所述转角机构（2）安装在焊接小车（1）两个导轨滑块组件（104）的滑块上。
4.根据权利要求3所述的一种采用等离子弧焊接围护系统主屏蔽波纹板的装置，其特征在于：所述转角机构（2）的固定板（202）两端分别与两个导轨滑块组件（104）的滑块连接，调整电机二（105）通过齿轮组一（106）和丝杠滑块组件（103）驱动固定板（202）沿导轨滑块组件（104）做上下直线运动，带动转角机构（2）做垂直方向上下运动，实现焊枪（5）做垂直方向上下运动。
5.根据权利要求1或2所述的一种采用等离子弧焊接围护系统主屏蔽波纹板的装置，其特征在于：所述调整机构（3）包括调整滑块（301）、连接块二（302）、安装块（305）、连接块三（306）和焊枪固定块（307）；调整滑块（301）包括滑块外壳（301-1）、调整电机三（301-2）、丝杠组件（301-3）和安装滑块（301-4），滑块外壳（301-1）上安装连接块二（302），连接块二（302）与转角机构（2）中的连接块一（208）连接，丝杠组件（301-3）上设置安装滑块（301-4），调整电机三（301-2）与丝杠组件（301-3）间通过齿轮组二（304）连接；安装滑块（301-4）下端与安装块（305）连接，安装块（305）上安装连接块三（306），连接块三（306）下端安装焊枪固定块（307），焊枪固定块（307）上安装焊枪（5）；调整电机三（301-2）通过齿轮组二（304）驱动丝杠组件（301-3）运动，带动安装滑块（301-4）运动，带动焊枪（5）沿焊缝左右方向运动。
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