專利名稱：曲型板自動(dòng)焊接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域，尤其是用于船舶曲面外板對(duì)接焊縫、強(qiáng)肋骨與曲面板 角焊縫焊接的一種曲型板自動(dòng)焊接裝置。
背景技術(shù)：
在船體建造中，焊接是質(zhì)量關(guān)鍵和支撐技術(shù)。研究開發(fā)機(jī)械化、自動(dòng)化的高效曲面 板焊接技術(shù)是提高造船質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率的有效技術(shù)途徑。目前采用的焊接方法有手 工電弧焊、埋弧自動(dòng)焊、CO2氣體保護(hù)焊等，其中埋弧自動(dòng)焊是船舶建造中使用最廣泛的一 種機(jī)械化焊接方法，以MZ-1000型直流埋弧焊機(jī)為例，焊機(jī)主要包括焊接電源、焊接小車、 小車軌道等。工作時(shí)，焊接小車在與焊縫平行的軌道上行走并對(duì)板件進(jìn)行焊接，取得了焊接 生產(chǎn)率高，焊接質(zhì)量好的效果。但存在的問題是，由于受到埋弧自動(dòng)焊工作原理的制約，該 方式只是應(yīng)用在板件為平面的分段制造流水線上，即適用于水平面上的長直焊縫，而對(duì)板 件為曲面的曲型分段，即焊縫為不在平面內(nèi)的曲線、且形狀不規(guī)則、曲率又是變化的曲線焊 縫，目前只能采用手工的方法予以焊接。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供的一種曲型板自動(dòng)焊接裝置，本發(fā)明 用于板件為曲面的曲型分段的自動(dòng)化焊接，可有效地提高曲面船板的焊接質(zhì)量、提高生產(chǎn) 效率。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術(shù)方案是一種曲型板自動(dòng)焊接裝置，該裝置包括a) 一個(gè)由底座、軸座、支撐滾輪、鏈輪組成的滾輪座，其中底座為一箱形鋼架，軸 座按其軸線為兩條平行線設(shè)置于底座的四個(gè)角上，軸座上設(shè)有支撐軸，支撐滾輪及鏈輪同 軸設(shè)于支撐軸上、且支撐滾輪與支撐軸鉸接、鏈輪與支撐軸鍵連接；b) 一個(gè)由焊接平臺(tái)及圓弧軌道組成的旋轉(zhuǎn)胎架，其中焊接平臺(tái)為一矩形平面鋼 架，圓弧軌道為兩個(gè)扇形圓弧并列固定于焊接平臺(tái)底部，圓弧軌道上沿圓弧設(shè)有滾子鏈；c) 一個(gè)由伺服電機(jī)、減速機(jī)、傳動(dòng)軸組成的驅(qū)動(dòng)裝置，其中伺服電機(jī)、減速機(jī)設(shè) 于底座中部，減速機(jī)經(jīng)傳動(dòng)軸連接軸座上的支撐軸；d) 一個(gè)設(shè)于曲型板上的焊接小車；e) 一個(gè)由監(jiān)控跟蹤器、可編程控制器組成的控制系統(tǒng)，其中監(jiān)控跟蹤器設(shè)在焊 接小車上，監(jiān)控跟蹤器由絕對(duì)值編碼器及電子水平儀組成，絕對(duì)值編碼器上設(shè)有重錘板；所述旋轉(zhuǎn)胎架經(jīng)兩圓弧軌道相切于滾輪座的支撐滾輪外徑，滾輪座的鏈輪與旋轉(zhuǎn)胎架的滾子鏈嚙合，控制系統(tǒng)由可編程控制器連接監(jiān)控跟蹤器及伺服電機(jī)。所述的焊接平臺(tái)上按行和列的形式設(shè)置數(shù)個(gè)活絡(luò)胎具。所述的底座上且軸座兩側(cè)分別設(shè)有導(dǎo)向輪。本發(fā)明可使曲型分段的焊縫在焊接過程中始終處于水平狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)曲面板的自動(dòng)化焊接，明顯提高船板的焊接質(zhì)量，有效地提高造船業(yè)的生產(chǎn)效率。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意2為圖1的側(cè)視3為圖2中A處局部結(jié)構(gòu)放大4為本發(fā)明使用狀態(tài)示意5為本發(fā)明焊接小車的結(jié)構(gòu)示意6為本發(fā)明的又一使用狀態(tài)示意7為本發(fā)明控制系統(tǒng)的方框圖
具體實(shí)施例方式參閱圖1、圖2及圖3，本發(fā)明包括a) 一個(gè)由底座11、軸座12、支撐滾輪13、鏈輪14組成的滾輪座1，其中底座11為 一箱形鋼架，軸座12按其軸線為兩條平行線設(shè)置于底座11的四個(gè)角上，軸座12上設(shè)有支 撐軸16，支撐滾輪13及鏈輪14同軸設(shè)于支撐軸16上、且支撐滾輪13與支撐軸16鉸接、鏈 輪14與支撐軸16鍵連接；b) 一個(gè)由焊接平臺(tái)21及圓弧軌道22組成的旋轉(zhuǎn)胎架2，其中焊接平臺(tái)21為一 矩形平面鋼架，圓弧軌道22為兩個(gè)扇形圓弧并列固定于焊接平臺(tái)21底部，圓弧軌道22上 沿圓弧設(shè)有滾子鏈24;c) 一個(gè)由伺服電機(jī)31、減速機(jī)32、傳動(dòng)軸34組成的驅(qū)動(dòng)裝置3，其中伺服電機(jī) 31、減速機(jī)32設(shè)于底座11中部，減速機(jī)32經(jīng)傳動(dòng)軸34連接軸座12上的支撐軸16 ；d) 一個(gè)設(shè)于曲型板上的焊接小車4 ；e) 一個(gè)由監(jiān)控跟蹤器42、可編程控制器46組成的控制系統(tǒng)6，其中監(jiān)控跟蹤器 42設(shè)在焊接小車4上，監(jiān)控跟蹤器42由絕對(duì)值編碼器43及電子水平儀45組成，絕對(duì)值編 碼器43上設(shè)有重錘板44 ；所述旋轉(zhuǎn)胎架2經(jīng)兩圓弧軌道22相切于滾輪座1的支撐滾輪13外徑，滾輪座1 的鏈輪14與旋轉(zhuǎn)胎架2的滾子鏈24嚙合，控制系統(tǒng)6由可編程控制器46連接監(jiān)控跟蹤器 42及伺服電機(jī)31。所述的焊接平臺(tái)21上按行和列的形式設(shè)置數(shù)個(gè)活絡(luò)胎具23。所述的底座11上且軸座12兩側(cè)分別設(shè)有導(dǎo)向輪15。本發(fā)明是這樣工作的本發(fā)明適合單曲型分段，即曲面船板的橫向焊縫為曲線、縱向焊縫為直線的曲型分段的自動(dòng)化焊接。為便于敘述將支撐滾輪13的軸向定義為縱向、兩支撐滾輪13軸心的 連線定義為橫向。安裝工件參閱圖1及圖2，將曲面船板置于焊接平臺(tái)21上方的數(shù)個(gè)活絡(luò)胎具23 上，使兩塊曲面船板為曲線的焊縫沿橫向放置、通過調(diào)整活絡(luò)胎具23高度使兩曲面船板的 橫向焊縫對(duì)齊、并采用點(diǎn)焊或拉桿的方式使曲面船板與所支撐的活絡(luò)胎具23固定；參閱圖 6，為便于工人操作，在本裝置旁設(shè)置活動(dòng)扶梯5 ；曲型分段工件的安裝完成。
安裝自動(dòng)焊小車參閱圖1、圖4及圖5，與兩塊曲面船板的橫向焊縫平行設(shè)置曲線 軌道41，將焊接小車4置于曲線軌道41上，推動(dòng)焊接小車4沿曲線軌道41往復(fù)運(yùn)行，調(diào)整 曲線軌道41與橫向焊縫的相對(duì)位置，保證焊槍頭與焊縫軌跡吻合；焊接小車4安裝完成。調(diào)節(jié)焊縫的起點(diǎn)位置參閱圖3、圖4及圖5，將曲面船板橫向焊縫的起點(diǎn)設(shè)置為水 平狀態(tài)。其調(diào)節(jié)方法如下采用手動(dòng)設(shè)定，將焊接小車4置于起始點(diǎn)，用焊接小車4上的監(jiān) 控跟蹤器42中的電子水平儀45測(cè)定偏角，點(diǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置3，通過伺服電機(jī)31、減速機(jī)32經(jīng) 傳動(dòng)軸34帶動(dòng)鏈輪14驅(qū)動(dòng)滾子鏈24使兩圓弧軌道22在支撐滾輪13外徑上滾動(dòng)，此時(shí)， 焊接平臺(tái)21與兩圓弧軌道22同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使固定于活絡(luò)胎具23上的曲面船板隨焊接平 臺(tái)21轉(zhuǎn)動(dòng)，直至監(jiān)控跟蹤器42的電子水平儀45的讀數(shù)值為零，則焊接小車4設(shè)定在曲面 船板橫向焊縫的起點(diǎn)并處于水平狀態(tài)；設(shè)定焊接小車4上的監(jiān)控跟蹤器42的絕對(duì)值編碼器 43到零位，焊縫的起點(diǎn)位置調(diào)節(jié)完成。實(shí)施橫向焊縫的焊接參閱圖1、圖2、圖4及圖5，其焊接過程如下采用自動(dòng)驅(qū) 動(dòng)，設(shè)定焊接小車4沿曲線軌道41的行進(jìn)速度、當(dāng)焊接小車4沿曲線軌道41行進(jìn)時(shí)、監(jiān)控 跟蹤器42動(dòng)態(tài)檢測(cè)出焊縫相對(duì)于水平面的偏角值，將偏角值輸入可編程控制器46經(jīng)運(yùn)算 處理后，控制并驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)31，使焊接平臺(tái)21轉(zhuǎn)動(dòng)，保持曲面船板橫向焊縫正在進(jìn)行焊 接的焊點(diǎn)自動(dòng)處于水平狀態(tài)。實(shí)施縱向焊縫的焊接由于縱向焊縫為直線焊縫，等同于焊接小車4實(shí)施平板焊 接，若縱向焊縫的端面不在水平狀態(tài)，只需采用手動(dòng)設(shè)定方式，將縱向焊縫的端面旋轉(zhuǎn)至水 平位置后，即可進(jìn)行縱向焊縫焊接。結(jié)合工作過程對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明如下參閱圖1及圖3，本發(fā)明每個(gè)軸座12上均設(shè)有一個(gè)鏈輪14、一對(duì)支撐滾輪13，支 撐滾輪13用于承載旋轉(zhuǎn)胎架2、活絡(luò)胎具23、焊接小車4及曲面船板的重量，支撐旋轉(zhuǎn)胎架 2的圓弧軌道22始終沿支撐滾輪13的外切線方向平穩(wěn)運(yùn)行。旋轉(zhuǎn)胎架2的運(yùn)動(dòng)采用銷齒 傳動(dòng)，采用在圓弧軌道22上設(shè)置精密滾子鏈24的方案，構(gòu)成大銷齒輪，通過軸座12上的鏈 輪14與滾子鏈24嚙合，使鏈輪14經(jīng)滾子鏈24驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)胎架2轉(zhuǎn)動(dòng)，由于滾子鏈24選用 標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)的產(chǎn)品，便于外購，鏈輪14為外擺線齒輪，便于加工。在軸座12的兩旁分別設(shè)有 導(dǎo)向輪15，導(dǎo)向輪15作用于單個(gè)圓弧軌道22的兩側(cè)，制約圓弧軌道22側(cè)向晃動(dòng)，保證旋轉(zhuǎn) 胎架2的回轉(zhuǎn)動(dòng)作平穩(wěn)。參閱圖1、圖2及圖3，本發(fā)明伺服電機(jī)31選用異步伺服電動(dòng)機(jī)，采用伺服電機(jī)31 經(jīng)減速機(jī)32、傳動(dòng)軸34通過轉(zhuǎn)動(dòng)鏈輪14直接驅(qū)動(dòng)滾子鏈24帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)胎架2旋轉(zhuǎn)，它有快 速啟動(dòng)、快速停止、反應(yīng)靈敏、精確度高且方便控制等特點(diǎn)。參閱圖1、圖4、圖5及圖7，本發(fā)明焊接過程中控制系統(tǒng)6的工作過程監(jiān)控跟蹤 器42安裝于焊接小車4上且與焊接小車4同步運(yùn)動(dòng)，動(dòng)態(tài)跟蹤焊縫水平偏角，監(jiān)控跟蹤器 42內(nèi)設(shè)電子水平儀45、絕對(duì)值編碼器43。當(dāng)焊接小車4沿曲線軌道41行進(jìn)與水平面產(chǎn)生 偏角時(shí)，絕對(duì)值編碼器43上的重錘板44在重力的作用下始終保持垂直，絕對(duì)值編碼器43 與重錘板44間產(chǎn)生偏角，當(dāng)偏角值大于設(shè)定值時(shí)，絕對(duì)值編碼器43將測(cè)定的偏角值輸入可 編程控制器46進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后控制和驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)31工作，通過驅(qū)動(dòng)裝置3驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn) 胎架2轉(zhuǎn)動(dòng)；旋轉(zhuǎn)胎架2的旋轉(zhuǎn)速度隨著偏角值的變化而變化，從而使正在進(jìn)行焊接的曲面 船板橫向焊縫始終處于水平狀態(tài)下進(jìn)行自動(dòng)焊接。電子水平儀45用于校對(duì)焊接小車4的水平面，為絕對(duì)值編碼器43設(shè)定零位基準(zhǔn)。 本發(fā)明可使曲型分段的焊縫在焊接過程中始終處于水平狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)曲面板的自動(dòng) 化焊接，明顯提高船板的焊接質(zhì)量，有效地提高造船業(yè)的生產(chǎn)效率。
權(quán)利要求
一種曲型板自動(dòng)焊接裝置，其特征在于它包括一個(gè)由底座(11)、軸座(12)、支撐滾輪(13)、鏈輪(14)、組成的滾輪座(1)，其中底座(11)為一箱形鋼架，軸座(12)按其軸線為兩條平行線設(shè)置于底座(11)的四個(gè)角上，軸座(12)上設(shè)有支撐軸(16)，支撐滾輪(13)及鏈輪(14)同軸設(shè)于支撐軸(16)上、且支撐滾輪(13)與支撐軸(16)鉸接、鏈輪(14)與支撐軸(16)鍵連接；一個(gè)由焊接平臺(tái)(21)及圓弧軌道(22)組成的旋轉(zhuǎn)胎架(2)，其中焊接平臺(tái)(21)為一矩形平面鋼架，圓弧軌道(22)為兩個(gè)扇形圓弧并列固定于焊接平臺(tái)(21)底部，圓弧軌道(22)上沿圓弧設(shè)有滾子鏈(24)；一個(gè)由伺服電機(jī)(31)、減速機(jī)(32)、傳動(dòng)軸(34)組成的驅(qū)動(dòng)裝置(3)，其中伺服電機(jī)(31)、減速機(jī)(32)設(shè)于底座(11)中部，減速機(jī)(32)經(jīng)傳動(dòng)軸(34)連接軸座(12)上的支撐軸(16)；一個(gè)設(shè)于曲型板上的焊接小車(4)；一個(gè)由監(jiān)控跟蹤器(42)、可編程控制器(46)組成的控制系統(tǒng)(6)，其中監(jiān)控跟蹤器(42)設(shè)在焊接小車(4)上，監(jiān)控跟蹤器(42)由絕對(duì)值編碼器(43)及電子水平儀(45)組成，絕對(duì)值編碼器(43)上設(shè)有重錘板(44)；所述旋轉(zhuǎn)胎架(2)經(jīng)兩圓弧軌道(22)相切于滾輪座(1)的支撐滾輪(13)外徑，滾輪座(1)的鏈輪(14)與旋轉(zhuǎn)胎架(2)的滾子鏈(24)嚙合，控制系統(tǒng)(6)由可編程控制器(46)連接監(jiān)控跟蹤器(42)及伺服電機(jī)(31)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種曲型板自動(dòng)焊接裝置，其特征在于焊接平臺(tái)(21)上按行 和列的形式設(shè)置數(shù)個(gè)活絡(luò)胎具(23)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種曲型板自動(dòng)焊接裝置，其特征在于底座(11)上且軸座 (12)兩側(cè)分別設(shè)有導(dǎo)向輪(15)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種曲型板自動(dòng)焊接裝置，它包括一個(gè)由底座、四個(gè)軸座、支撐滾輪、鏈輪組成的滾輪座，軸座設(shè)于底座的四個(gè)角上，支撐滾輪及鏈輪同軸設(shè)于支撐軸上；一個(gè)由焊接平臺(tái)及圓弧軌道組成的旋轉(zhuǎn)胎架，兩圓弧軌道并列設(shè)于焊接平臺(tái)的底部、沿圓弧軌道上設(shè)有滾子鏈；一個(gè)由伺服電機(jī)、減速機(jī)、傳動(dòng)軸組成的驅(qū)動(dòng)裝置，減速機(jī)經(jīng)傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)鏈輪；一個(gè)設(shè)于曲型板上的焊接小車；一個(gè)由監(jiān)控跟蹤器、可編程控制器組成的控制系統(tǒng)；所述的焊接平臺(tái)經(jīng)兩圓弧軌道相切于底座的支撐滾輪外徑上、且鏈輪與滾子鏈嚙合。本發(fā)明可使曲型分段的焊縫在焊接過程中始終處于水平狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)曲面板的自動(dòng)化焊接，明顯提高船板的焊接質(zhì)量，有效地提高造船業(yè)的生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)B23K37/00GK101823191SQ20101015582
公開日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2010年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
發(fā)明者俞凌云, 尹同慶, 張鄰康, 徐亮, 慎辰, 朱凱, 汪彥鈞, 許容, 鄭鵬飛, 黃飄 申請(qǐng)人:中船第九設(shè)計(jì)研究院工程有限公司