一種用于焊接相貫線焊縫的焊接裝置和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】一種用于焊接相貫線焊縫的焊接裝置，由機架、轉(zhuǎn)動系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、焊接系統(tǒng)和總控制器組成，機架包括可轉(zhuǎn)動支撐板和環(huán)狀固定圈；轉(zhuǎn)動系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)動裝置和轉(zhuǎn)動裝置控制器，轉(zhuǎn)動裝置通過齒輪傳動與機架的可轉(zhuǎn)動支撐板連接并構(gòu)成轉(zhuǎn)動軌道；升降系統(tǒng)包括升降裝置和升降裝置控制器，升降裝置為活塞桿垂直移動的氣缸并與機架的可轉(zhuǎn)動支撐板固定；焊接系統(tǒng)包括焊機、焊具和萬向節(jié)，焊具由焊槍手柄和焊槍組成，焊槍通過萬向節(jié)與氣缸的活塞桿固定；總控制器分別與轉(zhuǎn)動裝置控制器和升降裝置控制器連接。本發(fā)明的優(yōu)點是：該裝置結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便、易于控制，可在低人工成本、高自動化條件下，實現(xiàn)相貫線焊縫的一次準(zhǔn)確焊接。
【專利說明】一種用于焊接相貫線焊縫的焊接裝置和應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及復(fù)雜曲線焊縫的焊接設(shè)備，特別是一種用于焊接相貫線焊縫的焊接裝置和應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]相貫線焊縫的焊接問題在核電、軍工、汽車、造船、石油鉆井平臺、輸油/輸氣/供水管道、鋼結(jié)構(gòu)、各類容器制造、閥門制造等行業(yè)大量存在。這類空間相貫線的焊接目前在國內(nèi)廣泛采用手工方式，加工質(zhì)量和效率遠不能滿足現(xiàn)代制造業(yè)的要求。
[0003]國內(nèi)目前相貫線焊縫的自動、半自動焊接主要有兩種形式，一是采用通用的焊接機器人，二是采用專用的基于機械靠模等曲線控制技術(shù)的自動/半自動焊機。這兩種方式在焊接應(yīng)用場合或軌跡控制精度上都受到一定的限制，因此開發(fā)基于數(shù)控技術(shù)的空間相貫線焊接技術(shù)是實現(xiàn)該類相貫線自動焊接的迫切需求。
[0004]由于空間相貫線及空間曲線的復(fù)雜性，該類相貫線焊縫的焊接精度問題一直沒有得到很好的解決，而手工焊接對工人的焊接水平要求很高，尤其是承壓設(shè)備的焊接，焊工水平尤為重要。手工焊接的質(zhì)量時好時壞，效率較低，因此迫切需要一種多自由度相貫線焊縫自動/半自動焊機來解決上述問題。現(xiàn)在通用的焊接機器人成本太高，而且要求操作人員技術(shù)水平高，不易大批量使用；而采用專用的基于機械靠模等曲線控制技術(shù)的自動/半自動焊機，其準(zhǔn)確度較低是一大重要缺陷。
[0005]中國專利號CN201342565Y公開了一種名稱為“開孔接管及馬鞍形焊縫焊接設(shè)備”的實用新型專利，它主要包括:自動操作機、焊接機頭軌道、焊接機頭和筒體工件。該自動焊接裝置在使用過程中存在以下不足:1、沒有實現(xiàn)完全自動化，其自動化程度還是建立在需要手工操作焊機的基礎(chǔ)上的；2、在焊接過程中，焊接的質(zhì)量很大程度上依靠工人的操作水平，對工人焊接水平要求很高。
[0006]中國專利號CN102699586A公開了一種名稱為“相貫線的焊接裝置”的發(fā)明專利。該焊接裝置在使用過程中存在以下不足:1、在焊接大型容器時，需要建造大型的焊接設(shè)備，成本較高；2、對于其他的相貫線焊縫的焊接沒有比較好的解決辦法；3、此焊接設(shè)備的自動化程度不高。
[0007]本發(fā)明為一種相貫線焊縫自動/半自動焊機，是在曲線自動焊接四軸聯(lián)動插補算法的基礎(chǔ)上設(shè)計完成的。本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、合理、緊湊，使用方便、準(zhǔn)確、可靠，使用壽命長；本焊接設(shè)備自動化程度高，能焊接大型相貫線焊縫，參見附圖1，并具有焊縫成形易于控制，焊縫較美觀，對焊接工人技術(shù)水平要求低等優(yōu)勢，可在低人工成本、高自動化條件下，實現(xiàn)相貫線焊縫的360° —次準(zhǔn)確焊接。本焊接設(shè)備在考慮焊接變形時，可兩臺焊機對稱焊接，減小焊接變形，參見圖2。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足，提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、低人工成本、高自動化的用于焊接相貫線焊縫的焊接裝置。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案:
一種用于焊接相貫線焊縫的焊接裝置，由機架、轉(zhuǎn)動系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、焊接系統(tǒng)和總控制器組成，機架包括可轉(zhuǎn)動支撐板和環(huán)狀固定圈，可轉(zhuǎn)動支撐板與環(huán)狀固定圈固定連接，機架通過環(huán)狀固定圈與容器筒體的人孔接管固定；轉(zhuǎn)動系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)動裝置和轉(zhuǎn)動裝置控制器，轉(zhuǎn)動裝置通過齒輪傳動與機架的可轉(zhuǎn)動支撐板連接并構(gòu)成轉(zhuǎn)動軌道，轉(zhuǎn)動裝置通過導(dǎo)線與轉(zhuǎn)動裝置控制器連接；升降系統(tǒng)包括升降裝置和升降裝置控制器，升降裝置為活塞桿垂直移動的氣缸并與機架的可轉(zhuǎn)動支撐板固定，升降裝置通過導(dǎo)線與升降裝置控制器連接；焊接系統(tǒng)包括焊機、焊具和萬向節(jié)，焊具由焊槍手柄和焊槍組成，焊具通過導(dǎo)線與焊機連接，焊槍通過萬向節(jié)與氣缸的活塞桿固定，焊槍的工作端位于容器筒體與人孔接管的焊縫處；總控制器通過導(dǎo)線分別與轉(zhuǎn)動裝置控制器和升降裝置控制器連接。
[0010]一種所述用于焊接相貫線焊縫的焊接裝置的應(yīng)用，采用兩臺對稱設(shè)置的焊接裝置用于焊接相貫線焊縫以減小焊接變形。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點是:該裝置基于曲線自動焊接四軸聯(lián)動插補算法設(shè)計而成，結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、合理緊湊、易于控制、操作方便，能焊接大型相貫線焊縫，對焊接工人技術(shù)水平要求低等優(yōu)勢，可在低人工成本、高自動化條件下，實現(xiàn)相貫線焊縫的360° —次準(zhǔn)確焊接。本焊接設(shè)備在考慮焊接變形時，可兩臺焊機對稱焊接，減小焊接變形。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為該焊接裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為兩臺焊接裝置同時焊接壓力容器人孔相貫線焊縫工作時示意圖。
[0014]圖中:1.容器筒體 2.人孔接管 3.環(huán)狀固定圈 4.轉(zhuǎn)動裝置
5.轉(zhuǎn)動裝置控制器 6.總控制器 7.升降裝置8.焊槍 9.升降裝置控制器
10.焊機 11.相貫線焊縫 12.可轉(zhuǎn)動支撐板 13.焊槍手柄14.萬向節(jié)。

【具體實施方式】
[0015]實施例:
一種用于焊接相貫線焊縫的焊接裝置，如圖1所示，由機架、轉(zhuǎn)動系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、焊接系統(tǒng)和總控制器組成，機架包括可轉(zhuǎn)動支撐板12和環(huán)狀固定圈3，可轉(zhuǎn)動支撐板12與環(huán)狀固定圈3固定連接，機架通過環(huán)狀固定圈3與容器筒體1的人孔接管2固定；轉(zhuǎn)動系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)動裝置4和轉(zhuǎn)動裝置控制器5，轉(zhuǎn)動裝置4通過齒輪傳動與機架的可轉(zhuǎn)動支撐板12連接并構(gòu)成轉(zhuǎn)動軌道，轉(zhuǎn)動裝置4通過導(dǎo)線與轉(zhuǎn)動裝置控制器5連接；升降系統(tǒng)包括升降裝置7和升降裝置控制器9，升降裝置7為活塞桿垂直移動的氣缸并與機架的可轉(zhuǎn)動支撐板15固定，升降裝置7通過導(dǎo)線與升降裝置控制器9連接；焊接系統(tǒng)包括焊機10、焊具和萬向節(jié)14，焊具由焊槍手柄13和焊槍8組成，焊具通過導(dǎo)線與焊機10連接，焊槍8通過萬向節(jié)14與氣缸的活塞桿固定，焊槍8的工作端位于容器筒體1與人孔接管2的焊縫處；總控制器6通過導(dǎo)線分別與轉(zhuǎn)動裝置控制器5和升降裝置控制器9連接。
[0016]本發(fā)明的工作方法:
將機架轉(zhuǎn)動軌道安裝到壓力容器人孔接管上，啟動自動焊接工作狀態(tài)，在轉(zhuǎn)動裝置控制器上設(shè)定轉(zhuǎn)動速度V，然后在升降裝置控制器上調(diào)節(jié)焊絲的位置使焊絲處于合適的位置，啟動焊機，按下轉(zhuǎn)動控制器啟動按鈕開始焊接。當(dāng)焊絲位置發(fā)生變化時，按下微調(diào)按鈕，通過上升、下降按鈕調(diào)節(jié)焊絲位置；當(dāng)焊接結(jié)束時，按下轉(zhuǎn)動裝置控制器的停止按鈕，關(guān)閉焊機，焊接結(jié)束。
[0017]所述升降裝置由升降器控制裝置控制滑動氣缸來調(diào)節(jié)，目的是調(diào)節(jié)焊槍高度，升降器控制裝置設(shè)置高度微調(diào)按鈕，以實現(xiàn)對焊槍高度微調(diào)，從而提高焊接準(zhǔn)確度。通過轉(zhuǎn)動裝置控制器和升降裝置控制器分別控制轉(zhuǎn)動裝置和升降裝置，調(diào)節(jié)焊槍的位置，也可通過總控制器調(diào)節(jié)焊槍位置，使焊槍實現(xiàn)多自由度變化的聯(lián)動焊接以及不同尺寸的相貫線焊縫及其他曲線焊縫的自動焊接?？偪刂破魃暇哂行D(zhuǎn)裝置控制器、升降裝置控制器、焊機的所有功能，操作人員只需操作總控制器，就能夠完成所有焊前準(zhǔn)備及焊接動作，方便、快捷。
[0018]該裝置在使用過程中，為防止出現(xiàn)焊接變形，采用兩臺焊接裝置沿焊縫對稱方向旋轉(zhuǎn)焊接，以免出現(xiàn)焊接變形，如圖2所示。
【權(quán)利要求】
1.一種用于焊接相貫線焊縫的焊接裝置，其特征在于:由機架、轉(zhuǎn)動系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、焊接系統(tǒng)和總控制器組成，機架包括可轉(zhuǎn)動支撐板和環(huán)狀固定圈，可轉(zhuǎn)動支撐板與環(huán)狀固定圈固定連接，機架通過環(huán)狀固定圈與容器筒體的人孔接管固定；轉(zhuǎn)動系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)動裝置和轉(zhuǎn)動裝置控制器，轉(zhuǎn)動裝置通過齒輪傳動與機架的可轉(zhuǎn)動支撐板連接并構(gòu)成轉(zhuǎn)動軌道，轉(zhuǎn)動裝置通過導(dǎo)線與轉(zhuǎn)動裝置控制器連接；升降系統(tǒng)包括升降裝置和升降裝置控制器，升降裝置為活塞桿垂直移動的氣缸并與機架的可轉(zhuǎn)動支撐板固定，升降裝置通過導(dǎo)線與升降裝置控制器連接；焊接系統(tǒng)包括焊機、焊具和萬向節(jié)，焊具由焊槍手柄和焊槍組成，焊具通過導(dǎo)線與焊機連接，焊槍通過萬向節(jié)與氣缸的活塞桿固定，焊槍的工作端位于容器筒體與人孔接管的焊縫處；總控制器通過導(dǎo)線分別與轉(zhuǎn)動裝置控制器和升降裝置控制器連接。
2.一種如權(quán)利要求1所述用于焊接相貫線焊縫的焊接裝置的應(yīng)用，其特征在于:采用兩臺對稱設(shè)置的焊接裝置用于焊接相貫線焊縫以減小焊接變形。
【文檔編號】B23K9/28GK104384663SQ201410678293
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月24日
【發(fā)明者】李云濤, 周世杰, 王謙, 李耀榮, 王學(xué)蘭, 紀(jì)東生 申請人:天津理工大學(xué)