CN110587193A - 一种结构模块狭小空间用自动焊设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种结构模块狭小空间用自动焊设备，包括焊接小车，所述焊接小车上设置水平的左右行程固定板，左右行程固定板与竖直的上下行程固定板固定连接，所述左右行程固定板通过第一齿轮齿条机构与第一动力装置连接，上下行程固定板通过滑轨与竖向板连接，竖向板可沿滑轨上下滑动，竖向板通过第二齿轮齿条机构与第二动力装置连接，竖向板固设摆动电机，摆动电机通过光杠与焊枪连接；所述焊接小车设置焊枪的端侧设置视频监控设备，视频监控设备与控制器连接；所述焊接小车下部设有多个磁块。

Description

一种结构模块狭小空间用自动焊设备

技术领域

本公开属于焊接设备技术领域，具体涉及一种结构模块狭小空间用自动焊设备。

背景技术

模块化施工是一种现代先进的施工理念，它的先进在于大量引入模块作业，具有效率高、质量好、费用低、污染轻等优点，目前已应用在核电站建造、石油化工工程建设、民用建筑工程等场合。我国大力引进的世界最先进的三代核电技术，在建造技术方面最大的特点即为模块化施工技术。模块化施工技术实现的载体是结构模块，重点是大型结构模块，比如核电CA01结构模块、核电CA20结构模块。

目前对于狭小空间都是通过焊工钻入进行焊接，不仅焊接效率低下、而且存在安全隐患。大型结构模块的加工和制作必然会存在结构件之间的连接和缺陷修复，现有的手工电弧焊接，由于焊缝位置多处于狭窄、封闭空间等不理想的位置，使得焊工施焊条件恶劣、操作困难、效率较低且安全无法保证；同时由于封闭空间视野较差，焊工无法观察和实时调整焊接情况，使得焊缝表面成形较差、飞溅较多、表面较难清理且焊缝质量无法保证。

因此常规的焊接方法无法满足上述模块化施工的连接要求，存在安全、质量及效率问题，同时市面上也没有针对于此结构的焊接专机，使得此结构的应用和推广受限。

发明内容

本公开目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种结构模块狭小空间用自动焊设备；该自动焊设备具有前进、后退、焊枪上下左右、摆动等多自由度，可在远端实现结构模块狭小空间多层多道角焊缝的自动焊接。

本公司的发明目的是提出一种结构模块狭小空间用自动焊设备，为实现上述目的，本公司采用下述技术方案：

一种结构模块狭小空间用自动焊设备，包括焊接小车，所述焊接小车上设置水平的左右行程固定板，左右行程固定板与竖直的上下行程固定板固定连接，所述左右行程固定板通过第一齿轮齿条机构与第一动力装置连接，上下行程固定板通过滑轨与竖向板连接，竖向板可沿滑轨上下滑动，竖向板通过第二齿轮齿条机构与第二动力装置连接，竖向板固设摆动电机，摆动电机通过光杠与焊枪连接；所述焊接小车设置焊枪的端侧设置视频监控设备，视频监控设备与控制器连接；所述焊接小车下部设有多个磁块。

作为进一步的技术方案，所述焊接小车底部设置多个行进驱动轮，行进驱动轮通过链轮链条传动机构与第三动力装置连接。

作为进一步的技术方案，所述第一动力装置、第二动力装置、第三动力装置、摆动电机均与控制器连接。

作为进一步的技术方案，所述焊接小车的首端和尾端均设置竖向的导向轮。

作为进一步的技术方案，所述导向轮的外表面超出焊接小车侧面设置。

作为进一步的技术方案，所述焊枪还与拉丝机构连接，拉丝机构与拉丝用电机连接。

作为进一步的技术方案，所述焊枪头部还设置手动角度调节器。

作为进一步的技术方案，所述焊枪和光杠之间通过绝缘套连接。

作为进一步的技术方案，所述视频监控设备设有补光灯。

本公开的有益效果为：

本公开的自动焊设备结构紧凑，具有前进、后退、焊枪上下左右、摆动等多自由度，推拉丝水冷焊枪使得其可以长时间长距离工作，同时可通过监控和控制模块实时观察和调节焊接情况，焊缝成形美观，在远端实现结构模块狭小空间多层多道角焊缝的自动焊接，解决了焊工焊接条件恶劣、操作困难的问题，有效提升焊接效率，改善焊接质量，降低人力成本。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为自动焊设备的主视图；

图2为自动焊设备的俯视图；

图3为自动焊设备的焊接效果图；

图中，1.自动焊接小车外壳；2.NMRV蜗轮蜗杆减速机；3.前进后退用步进电机；4.左右自由度用蜗轮蜗杆减速电机；5.摆动电机；6.磁块；7.行进驱动轮；8.上下行程固定板；9.上下自由度用齿轮齿条；10.焊枪头角度手动调节器；11.焊枪；12.视频监控设备；13.上下自由度用蜗轮蜗杆减速电机；14.拉丝机构；15.光杠固定座；16.旋转用光杠；17.拉丝用蜗轮蜗杆减速电机；18.梅花联轴器；19.左右行程固定板；20.左右自由度用齿轮齿条；21.链轮链条传动机构；22.导向轮；23.控制器。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本公开中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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公开的限制。

正如背景技术所介绍的，发明人发现，由于焊缝位置多处于狭窄、封闭空间等不理想的位置，使得焊工施焊条件恶劣、操作困难、效率较低且安全无法保证；同时由于封闭空间视野较差，焊工无法观察和实时调整焊接情况，使得焊缝表面成形较差、飞溅较多、表面较难清理且焊缝质量无法保证，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种结构模块狭小空间用自动焊设备。

本申请提供了一种结构模块狭小空间用自动焊设备，包括焊接小车，所述焊接小车上设置水平的左右行程固定板，左右行程固定板与竖直的上下行程固定板固定连接，所述左右行程固定板通过第一齿轮齿条机构与第一动力装置连接，上下行程固定板通过滑轨与竖向板连接，竖向板可沿滑轨上下滑动，竖向板通过第二齿轮齿条机构与第二动力装置连接，竖向板固设摆动电机，摆动电机通过光杠与焊枪连接；所述焊接小车设置焊枪的端侧设置视频监控设备，视频监控设备与控制器连接；所述焊接小车下部设有多个磁块。

实施例1

下面结合附图1-附图2对本实施例公开的自动焊设备做进一步的说明；

参照附图1所示，结构模块狭小空间用自动焊设备，包括自动焊接小车外壳1、NMRV蜗轮蜗杆减速机2、前进后退用步进电机3、左右自由度用蜗轮蜗杆减速电机4、摆动电机5、磁块6、行进驱动轮7、上下行程固定板8、上下自由度用齿轮齿条9、焊枪头角度手动调节器10、焊枪11、视频监控设备12、上下自由度用蜗轮蜗杆减速电机13、拉丝机构14、光杠固定座15、旋转用光杠16、拉丝用蜗轮蜗杆减速电机17、梅花联轴器18、左右行程固定板19、左右自由度用齿轮齿条20、链轮链条传动机构21、导向轮22、控制器23。

焊枪11为全水冷长距离推拉丝式焊枪，采用水、电、气体、送丝一体线缆，可实现长距离送丝冷却及稳定焊接。

自动焊接小车外壳1上设置水平的左右行程固定板19，左右行程固定板19与竖直的上下行程固定板8固定连接，左右行程固定板19通过第一齿轮齿条机构与第一动力装置连接，上下行程固定板8通过滑轨与竖向板连接，竖向板可沿滑轨上下滑动，竖向板通过第二齿轮齿条机构与第二动力装置连接，竖向板固设摆动电机5，摆动电机5通过旋转用光杠16与焊枪11连接；旋转用光杠16和焊枪11不同轴设置，旋转用光杠16端部通过一个角铝固定块与焊枪11相连，摆动电机5带动固定块进而转动被固定在角铝固定块上的焊枪11；

第一齿轮齿条机构为左右自由度用齿轮齿条20，第一动力装置为左右自由度用蜗轮蜗杆减速电机4，由左右自由度用蜗轮蜗杆减速电机4驱动左右自由度用齿轮齿条20运作，进而带动左右行程固定板19左右移动；

第二齿轮齿条机构为上下自由度用齿轮齿条9，第二动力装置为上下自由度用蜗轮蜗杆减速电机13，由上下自由度用蜗轮蜗杆减速电机13驱动上下自由度用齿轮齿条9运作，进而带动竖向板上下移动；

摆动电机5带动焊枪旋转摆动；旋转用光杠16通过梅花联轴器18与摆动电机5连接，旋转用光杠16通过光杠固定座15与竖向板连接。

自动焊接小车外壳1底部设置多个行进驱动轮7，行进驱动轮7通过链轮链条传动机构21与第三动力装置连接，第三动力装置为前进后退用步进电机3，前进后退用步进电机3和链轮链条传动机构21之间设置NMRV蜗轮蜗杆减速机2，第一动力装置、第二动力装置、第三动力装置、摆动电机均与控制器23连接。

本公开的自动焊设备利用前进后退用步进电机3、NMRV蜗轮蜗杆减速机2、链轮链条传动机构21带动行走驱动轮7运转，使焊接小车前后移动；利用左右自由度用蜗轮蜗杆减速电机4、左右自由度用齿轮齿条20、上下自由度用蜗轮蜗杆减速电机13、上下自由度用齿轮齿条9、摆动电机5、旋转用光杠16实现了焊枪11的左右、前后、转动等多自由度调节。

焊接小车内各电机均与蜗轮蜗杆减速器相连，蜗轮蜗杆减速器具有大扭矩的特点，可保证小车行走过程平稳。

焊接小车整体尺寸较小，可保证通过尺寸较小的结构模块。

焊接小车底部存在多个磁块6，磁块6采用方形钕磁铁，多个行进驱动轮7可保证即使碰到孔洞或坑仍可正常行走，钕磁铁具有较强磁力，可保证小车紧贴工件表面运行。

自动焊接小车外壳1的首端和尾端均设置竖向的导向轮22，导向轮22的外表面超出焊接小车侧面设置。焊接小车下部车体左右表面加装了磁铁，通过两个导向轮之间向外侧伸出长度的不同，使车体整体前进方向稍微向被焊接工件倾斜，保证焊接时车体行进路线的正确，而退出时小车由于导轮的作用有偏离被焊件的趋势，因此此时车体外侧的磁铁可以保证小车仍然是沿原路线后退的，导向轮由于稍微突出车体表面，还可以对车体侧面起保护作用。

长距离推拉丝水冷焊枪11伸出车***置在焊接小车中部，可以通过翻转焊枪头实现两侧角焊缝的焊接。焊枪11还与拉丝机构14连接，拉丝机构是与焊枪固定，随焊枪移动，拉丝机构14与拉丝用蜗轮蜗杆减速电机17连接。

垂直于焊缝方向的焊枪11角度可在一定范围内通过手动或者自动方式调节。焊枪11头部还设置焊枪头角度手动调节器10，手动角度调节器是现有的，与正常安装焊枪调整角度一样，调整好角度拧紧即可。

焊枪11与旋转用光杠16、焊接小车之间通过T型绝缘套绝缘，可保证焊枪内电无法导入焊接小车内，避免引起无法起弧或小车运行故障等问题。

控制器23允许设置焊接小车空走观察焊枪情况和焊接过程中调节焊速、焊枪角度、摆动速度、摆动两端停留时间，使得可以实时调整焊枪姿态及焊接情况以保证焊接质量。

控制器23可以调整的参数有手动自动切换、焊枪摆动角度、摆动频率、摆动上端停留时间、摆动下端停留时间、焊接小车行走速度、焊接小车前进速度、焊接小车后退速度、起弧及行走开始按钮、起弧及行走停止按钮等。

自动焊接小车外壳1设置焊枪的端侧设置视频监控设备12，视频监控设备12与控制器23连接；焊接视频监控设备12包含小空间补光装置，可以采用补光灯，可保证在烟雾较大或者封闭空间内实现对焊接情况及焊缝的观察。

采用本公开的自动焊设备应用于CA结构模块中的狭小空间焊缝焊接工作中，省去了人工钻入狭小空间进行焊接，这将极大提高产品的制造效率，提高焊接质量，将焊工从繁重的生产中解放出来进行更高效率的焊接生产。同时该设备将成为CA结构模块中的狭小空间焊缝上应用的核电首例。

本公开的自动焊设备的使用方式为：

焊接开始前，将焊丝沿送丝管送入焊枪11中，利用控制器23调节好焊枪11角度、距离工件位置、摆动参数等，不起弧先进行试走确定行走过程无干涉。空走未发现异常后即可开始焊接，开启焊接电源，进行施焊。多层多道焊缝焊接完一道后将焊接小车利用控制器后退至开始焊接位置，调整焊枪11角度及摆动参数，进行后续层和道的焊接。焊接过程中利用监控和控制模块实时观察和调节焊接情况，保证焊缝成形和质量，最终在远端实现结构模块狭小空间多层多道角焊缝的自动焊接，如图3所示为最终焊缝的效果示意图，本公开的自动焊设备解决了焊工焊接条件恶劣、操作困难的问题，有效提升焊接效率，改善焊接质量，降低人力成本。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种结构模块狭小空间用自动焊设备，其特征是，包括焊接小车，所述焊接小车上设置水平的左右行程固定板，左右行程固定板与竖直的上下行程固定板固定连接，所述左右行程固定板通过第一齿轮齿条机构与第一动力装置连接，上下行程固定板通过滑轨与竖向板连接，竖向板可沿滑轨上下滑动，竖向板通过第二齿轮齿条机构与第二动力装置连接，竖向板固设摆动电机，摆动电机通过光杠与焊枪连接；所述焊接小车设置焊枪的端侧设置视频监控设备，视频监控设备与控制器连接；所述焊接小车下部设有多个磁块。

2.如权利要求1所述的结构模块狭小空间用自动焊设备，其特征是，所述焊接小车底部设置多个行进驱动轮，行进驱动轮通过链轮链条传动机构与第三动力装置连接。

3.如权利要求2所述的结构模块狭小空间用自动焊设备，其特征是，所述第一动力装置、第二动力装置、第三动力装置、摆动电机均与控制器连接。

4.如权利要求1所述的结构模块狭小空间用自动焊设备，其特征是，所述焊接小车的首端和尾端均设置竖向的导向轮。

5.如权利要求4所述的结构模块狭小空间用自动焊设备，其特征是，所述导向轮的外表面超出焊接小车侧面设置。

6.如权利要求1所述的结构模块狭小空间用自动焊设备，其特征是，所述焊枪还与拉丝机构连接，拉丝机构与拉丝用电机连接。

7.如权利要求1所述的结构模块狭小空间用自动焊设备，其特征是，所述焊枪头部还设置手动角度调节器。

8.如权利要求1所述的结构模块狭小空间用自动焊设备，其特征是，所述焊枪和光杠之间通过绝缘套连接。

9.如权利要求1所述的结构模块狭小空间用自动焊设备，其特征是，所述视频监控设备设有补光灯。