CN104384669B - 一种三维自动氩弧焊装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种三维自动氩弧焊装置，包括底板、十字移动托板、工件夹具、立柱导轨、滚珠丝杆、焊枪移动拖板、焊***架、焊枪及焊枪伺服电机，十字移动托板固定在底板上，工件夹具受十字移动托板驱动而在平面上任意轨迹移动，用于夹持焊接工件，立柱导轨固定在底板一端，滚珠丝杆平行于立柱导轨，焊枪移动拖板滑动连接在立柱导轨上，焊***架中部通过滚珠螺母与滚珠丝杆连接，形成丝杆螺母副，后端连接在焊枪移动拖板上，焊枪通过焊枪压板固定在焊***架前端，对焊接工件进行焊接，焊枪伺服电机与滚珠丝杆连接，驱动滚珠丝杆转动，使得焊***架带动焊枪上下直线移动。与现有技术相比，本发明具有加工效率高、质量一致性好、适用范围广等优点。

Description

一种三维自动氩弧焊装置
技术领域
本发明涉及一种焊接装置，尤其是涉及一种三维自动氩弧焊装置。
背景技术
将具有多个平面与弧面的钣金零件焊接成组件，是现有工业技术中的常见操作。现有技术是将焊接组件安装于夹具中，夹具在伺服电机驱动的十字托板带动下完成单一平面的自动焊接，因焊枪在工作时不能在Z轴方向移动，因此对于多个不同平面及弧面的焊接只能用手工的方式进行焊接，不仅工效低，且手工焊接时其焊疤的均匀性及焊接牢度均难以保证技术要求，特别是难以保证焊疤不露出钣金表面，且批量产品的加工一致性不能得到有效的保证。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种加工效率高、质量一致性好、适用范围广的三维自动氩弧焊装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种三维自动氩弧焊装置，包括
底板，
十字移动托板：固定在底板上；
工件夹具：固定在十字移动托板上，受十字移动托板驱动而在平面上任意轨迹移动，用于夹持焊接工件；
立柱导轨：固定在底板一端；
滚珠丝杆：平行于立柱导轨设置；
焊枪移动拖板：滑动连接在立柱导轨上；
焊***架：中部通过滚珠螺母与滚珠丝杆连接，形成丝杆螺母副，后端连接在焊枪移动拖板上；
焊枪：通过焊枪压板固定在焊***架前端，对焊接工件进行焊接；
焊枪伺服电机：与滚珠丝杆连接，驱动滚珠丝杆转动，使得焊***架带动焊枪上下直线移动。
所述的十字移动托板为受前后向伺服电机与左右向伺服电机驱动的十字托板，且所述的前后向伺服电机、左右向伺服电机及焊枪伺服电机分别与控制器连接，前后向伺服电机与左右向伺服电机按控制器内的控制程序带动十字托板进行平面任意轨迹的移动，焊枪伺服电机按控制器内的控制程序带动焊枪在竖直方向上上下移动。
所述的立柱导轨通过立柱导轨座固定在底板上，所述的立柱导轨共设有两根，竖直平行设置，每根立柱导轨上均套设两个直线轴承，所述的焊枪移动拖板与所述的直线轴承连接，通过直线轴承实现焊枪移动拖板与立柱导轨的滑动连接。
所述的滚珠丝杆的上下两端分别设有丝杆上轴承座与丝杆下轴承座，所述的丝杆上轴承座同时与立柱导轨的顶端连接，所述的丝杆下轴承座固定在焊枪伺服电机座上，所述的焊枪伺服电机座与立柱导轨座固定连接，所述的焊枪伺服电机固定在焊枪伺服电机座上，并通过联轴器与滚珠丝杆的底端连接。
所述的滚珠丝杆的上下两端分别通过轴承与丝杆上轴承座或丝杆下轴承座连接。所述的丝杆上轴承座或丝杆下轴承座为限制焊***架上下移动范围的上止点与下止点。
所述的工件夹具为可更换件，与十字移动托板之间为可拆卸式连接。
所述的工件夹具上设有用于压紧焊接工件的锁紧压板。
所述的焊***架水平设置，所述的焊枪的嘴部竖直向下设置。
本发明的装置工作时，工件夹具在十字移动托板的带动下置于工作区域外，焊枪在焊枪伺服电机的驱动下置于顶部，将待焊接工件与焊接工件安装于工件夹具中，压下锁紧压板以压紧工件，开启控制程序驱动前后向伺服电机、左右向伺服电机及焊枪伺服电机，使工件夹具行至第一焊接点，焊枪行至设定焊接弧长的高度，开始第一面焊点的焊接，焊枪依照程序设定对第一焊点进行绕焊缝一周的自动焊接，第一焊点焊接完成后，焊枪离开工作面，工件夹具移至第二焊接点，焊枪下降至焊接高度，开始第二焊接点绕焊缝一周的自动焊接，以此类推完成该面后续各点的自动焊接，焊枪移至第二面的焊接高度，开始该面的各点焊接，以此类推完成各面的自动焊接，以上所述的面可以是平面、弧面或球面。全部焊接完成后，焊枪行至上止点，工件夹具行至工作区外，松开锁紧压板，取出焊接组件。
因十字移动托板可按程序编制进行平面任意轨迹的移动，焊枪按程序编制沿竖直方向上下移动，结合十字移动托板的程序移动，形成焊点的三维轨迹移动，因此当焊接点出现弧面时，焊枪可按程序设定对弧面甚至球面进行自动焊接，本发明对弧面切线与焊枪轴线的夹角大于45°的弧面或球面都能进行自动焊接。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
(1)一次装夹可自动完成所有焊接过程，加工效率提高两到五倍。
(2)焊接过程全部可以由可编程控制程序完成，对起弧点与收弧点、焊疤面积与高度、焊接强度等都能得到有效地控制，批量加工时，产品质量的一致性得到保证。
(3)所有焊疤及起弧点与收弧点均在钣金表面内，完全达到产品的设计要求。
(4)所有类似的多面多点自动焊接及弧面切线与焊枪轴线的夹角大于45°的弧面或球面都能进行自动焊接，装置的应用范围较广。
附图说明
图1为本发明的装置的立体结构示意图；
图2为焊接工件与待焊接工件的各焊点示意图；
图3为图2的局部放大示意图。
图中标号：1为底板，2为十字移动托板，3为工件夹具，4为焊接工件，5为锁紧压板，6为焊枪，7为焊***架，8为焊枪压板，9为丝杆上轴承座，10为直线轴承，11为焊枪移动拖板，12为立柱导轨，13为滚珠丝杆，14为丝杆下轴承座，15为联轴器，16为焊枪伺服电机座，17为焊枪伺服电机，18为立柱导轨座，19为焊接位置，20为待焊接工件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
一种三维自动氩弧焊装置，如图1所示，包括底板1、十字移动托板2、工件夹具3、立柱导轨12、滚珠丝杆13、焊枪移动拖板11、焊***架7、焊枪6及焊枪伺服电机17。
十字移动托板2固定在底板1上，十字移动托板2为受前后向伺服电机与左右向伺服电机驱动的十字托板，且前后向伺服电机、左右向伺服电机分别与控制器连接，前后向伺服电机与左右向伺服电机按控制器内的控制程序带动十字托板进行平面任意轨迹的移动，十字移动托板2的结构及其按控制器内的控制程序带动十字托板进行平面任意轨迹的移动的技术为公知技术，在此不作详述。
工件夹具3固定在十字移动托板2上，受十字移动托板2驱动而在平面上任意轨迹移动，用于夹持焊接工件4，工件夹具3为可更换件，与十字移动托板2之间为可拆卸式连接。工件夹具3上设有用于压紧焊接工件4的锁紧压板5。
立柱导轨12通过立柱导轨座18固定在底板1上，立柱导轨12共设有两根，竖直平行设置，每根立柱导轨12上均套设两个直线轴承10，焊枪移动拖板11与直线轴承10连接，通过直线轴承10实现焊枪移动拖板11与立柱导轨12的滑动连接。滚珠丝杆13平行于立柱导轨12设置，滚珠丝杆13的上下两端分别设有丝杆上轴承座9与丝杆下轴承座14，丝杆上轴承座9同时与立柱导轨12的顶端连接，丝杆下轴承座14固定在焊枪伺服电机座16上，焊枪伺服电机座16与立柱导轨座18固定连接，焊枪伺服电机17固定在焊枪伺服电机座16上，并通过联轴器15与滚珠丝杆13的底端连接，驱动滚珠丝杆13转动，使得焊***架7带动焊枪6上下直线移动。焊枪伺服电机17与控制器连接，焊枪伺服电机17按控制器内的控制程序带动焊枪6在竖直方向上上下移动。
滚珠丝杆13的上下两端分别通过轴承与丝杆上轴承座9或丝杆下轴承座14连接。丝杆上轴承座9或丝杆下轴承座14为限制焊***架7上下移动范围的上止点与下止点。
焊***架7中部通过滚珠螺母与滚珠丝杆13连接，形成丝杆螺母副，后端连接在焊枪移动拖板11上；焊枪6通过焊枪压板8固定在焊***架7前端，对焊接工件4进行焊接。焊***架7水平设置，焊枪6的嘴部竖直向下设置。
焊接工件与待焊接工件的各焊点示意如图2、图3所示，图中标号19表示各焊点位置。
本实施例的装置工作时，工件夹具3在十字移动托板2的带动下置于工作区域外，焊枪6在焊枪伺服电机17的驱动下置于顶部，将待焊接工件20与焊接工件4安装于工件夹具3中，压下锁紧压板5以压紧工件，开启控制程序驱动前后向伺服电机、左右向伺服电机及焊枪伺服电机17，使工件夹具3行至第一焊接点，焊枪6行至设定焊接弧长的高度，开始第一面焊点的焊接，焊枪6依照程序设定对第一焊点进行绕焊缝一周的自动焊接，第一焊点焊接完成后，焊枪6离开工作面，工件夹具3移至第二焊接点，焊枪6下降至焊接高度，开始第二焊接点绕焊缝一周的自动焊接，以此类推完成该面后续各点的自动焊接，焊枪6移至第二面的焊接高度，开始该面的各点焊接，以此类推完成各面的自动焊接，以上面可以是平面、弧面或球面。全部焊接完成后，焊枪6行至上止点，工件夹具3行至工作区外，松开锁紧压板5，取出焊接组件。
因十字移动托板2可按程序编制进行平面任意轨迹的移动，焊枪6按程序编制沿竖直方向上下移动，结合十字移动托板2的程序移动，形成焊点的三维轨迹移动，因此当焊接点出现弧面时，焊枪6可按程序设定对弧面甚至球面进行自动焊接，本发明对弧面切线与焊枪轴线的夹角大于45°的弧面或球面都能进行自动焊接。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种三维自动氩弧焊装置，其特征在于，包括
底板(1)，
十字移动托板(2)：固定在底板(1)上；
工件夹具(3)：固定在十字移动托板(2)上，受十字移动托板(2)驱动而在平面上任意轨迹移动，用于夹持焊接工件(4)；
立柱导轨(12)：固定在底板(1)一端；
滚珠丝杆(13)：平行于立柱导轨(12)设置；
焊枪移动拖板(11)：滑动连接在立柱导轨(12)上；
焊***架(7)：中部通过滚珠螺母与滚珠丝杆(13)连接，形成丝杆螺母副，后端连接在焊枪移动拖板(11)上；
焊枪(6)：通过焊枪压板(8)固定在焊***架(7)前端，对焊接工件(4)进行焊接；
焊枪伺服电机(17)：与滚珠丝杆(13)连接，驱动滚珠丝杆(13)转动，使得焊***架(7)带动焊枪(6)上下直线移动；
所述的工件夹具(3)上设有用于压紧焊接工件(4)的锁紧压板(5)；
所述的焊***架(7)水平设置，所述的焊枪(6)的嘴部竖直向下设置；
所述的十字移动托板(2)为受前后向伺服电机与左右向伺服电机驱动的十字托板，且所述的前后向伺服电机、左右向伺服电机及焊枪伺服电机(17)分别与控制器连接，前后向伺服电机与左右向伺服电机按控制器内的控制程序带动十字托板进行平面任意轨迹的移动，焊枪伺服电机(17)按控制器内的控制程序带动焊枪(6)在竖直方向上上下移动；
所述的立柱导轨(12)通过立柱导轨座(18)固定在底板(1)上，所述的立柱导轨(12)共设有两根，竖直平行设置，每根立柱导轨(12)上均套设两个直线轴承(10)，所述的焊枪移动拖板(11)与所述的直线轴承(10)连接，通过直线轴承(10)实现焊枪移动拖板(11)与立柱导轨(12)的滑动连接；
所述的滚珠丝杆(13)的上下两端分别设有丝杆上轴承座(9)与丝杆下轴承座(14)，所述的丝杆上轴承座(9)同时与立柱导轨(12)的顶端连接，所述的丝杆下轴承座(14)固定在焊枪伺服电机座(16)上，所述的焊枪伺服电机座(16)与立柱导轨座(18)固定连接，所述的焊枪伺服电机(17)固定在焊枪伺服电机座(16)上，并通过联轴器(15)与滚珠丝杆(13)的底端连接。
2.根据权利要求1所述的一种三维自动氩弧焊装置，其特征在于，所述的滚珠丝杆(13)的上下两端分别通过轴承与丝杆上轴承座(9)或丝杆下轴承座(14)连接。
3.根据权利要求1所述的一种三维自动氩弧焊装置，其特征在于，所述的工件夹具(3)为可更换件，与十字移动托板(2)之间为可拆卸式连接。
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