CN112404805A - 一种用于带坡度长直缝的钢丝绳导引无轨道自动焊接设备 - Google Patents

一种用于带坡度长直缝的钢丝绳导引无轨道自动焊接设备 Download PDF

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Abstract

本发明应用于大型工程结构件的带坡度长直缝自动化焊接，具体涉及一种用于带坡度长直缝的钢丝绳导引无轨道自动焊接设备，包括钢丝绳收放部件、行走小车、自动送丝机、焊接机器人、钢丝绳，行走小车通过动力部件和夹紧机构相互配合，抱紧钢丝绳，在长钢板上行走，自动送丝机根据设定的参数连续稳定的送出焊丝；焊接机器人追踪并记录焊缝位置信息后，通过三维模组动作，控制自动焊枪对焊缝进行焊接。本发明采用无轨道导引自动焊接，利用钢丝绳作为其导引元件，减少了长钢板焊接时铺设轨道时所消耗的人力物力，利于设备适应恶劣复杂的工况，减少运输途中损耗。

Description

一种用于带坡度长直缝的钢丝绳导引无轨道自动焊接设备
技术领域
本发明涉及一种用于带坡度长直缝的钢丝绳导引无轨道自动焊接设备，具体应用于大型工程结构件的带坡度长直缝自动化焊接。
背景技术
在工业大型结构件的制造中，如船体、钢板仓、大型结构件等，数十米的钢板焊缝焊接，或者铺设轨道用自动焊接小车进行作业，或者采用人工焊接。人工焊接，费时费力，并且工作强度大，产品质量难以保证；铺设轨道进行焊接，对于长度可达数十米的钢板而言，轨道铺设施工时间长，装配、拆卸运输较为繁琐。特别是针对带有一定坡度长直缝焊接，自动化焊接设备难以施工，往往人工焊接，施工难度大、作业有风险。
申请公布号CN110449777A的发明专利“一种全位置自动焊接小车”用于全位置自动跟踪焊接，利用小车在轨道上运动进行焊接。轨道部分包括行走轨道和开关磁力座，行走轨道通过开关磁力座安装在待焊件表面。该专利能够实现全位置焊接，但是需要铺设轨道，铺设轨道需要消耗大量的人力物力，施工量大，施工难度大，周期长。
申请公布号CN111531303A的发明专利“一种自动焊接小车、装置及控制方法”包括行走部件、转向部件、焊缝检测部件和焊装部件。用于对焊缝进行长距离焊接。该专利能够实现对焊缝的长距离焊接，但是对于存在坡度的长直缝焊接，其行走部件并不适用。
综上所述，上述焊接装置对于存在坡度的长直焊缝并不适合，需要开发一种专门用于有坡度的长直焊缝自动化焊接设备。
发明内容：
为解决上述现有的技术问题，本发明针对带有坡度的长直缝焊接设计了一种便于施工的钢丝绳导引无轨道自动焊接设备，采用无轨道导引自动焊接，利用钢丝绳作为其导引元件，减少了长钢板焊接时铺设轨道时所消耗的人力物力，更利于设备适应恶劣复杂的工况，减少运输途中损耗。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种用于带坡度长直缝的钢丝绳导引无轨道自动焊接设备，包括钢丝绳收放部件(100)、行走小车(200)、自动送丝机(300)、焊接机器人(400)、钢丝绳 (500)，钢丝绳收放部件(100)用于收放钢丝绳(500)，行走小车(200)通过动力部件和夹紧机构相互配合，抱紧钢丝绳(500)，在长钢板上行走，自动送丝机(300)、焊接机器人(400)安装在行走小车(200)上，自动送丝机(300) 根据设定的参数连续稳定的送出焊丝；焊接机器人(400)追踪并记录焊缝(600) 位置信息后，通过三维模组动作，控制自动焊枪(404)对焊缝(600)进行焊接。
进一步地，上述行走小车(200)包括动力部件和夹紧部件，动力部件中的步进减速电机(201)提供动力，通过联轴器(202)传递给两啮合的直齿轮1(203)、直齿轮2(219)，两个直齿轮通过传动轴传递动力给下方的同步轮1(204)、同步轮2(218)，同步轮1(204)、同步轮2(218)作为主动轮啮合同步带(205)，同步带(205)驱动从动同步轮1(208)、从动同步轮2(210)，从动同步轮下方连接夹紧机构中的夹紧轮1(209)、夹紧轮2(211)；夹紧机构中的夹紧轮1(209)、夹紧轮2(211)、夹紧轮3(222)、夹紧轮4(223)轴向通过顶丝固定，纵向通过连接杆(217)，两两夹紧抱紧钢丝绳(500)；连接杆(217)两端设有螺纹，连接有螺母和轴承，当夹紧轮调整好相对位置后，螺母锁死轴承，转动块1(212)、转动块2(224)锁死，由于连接杆(217)为刚性，使得夹紧轮不会发生相对移动。
进一步地，上述钢丝绳收放部件(100)包括挂绳盘(101)、带座轴承(102)、链条(103)、链轮(104)、脚轮行走架(105)和减速电机(106)；所述减速电机(106)带动链轮(104)旋转，通过链传动带动挂绳盘(101)旋转，实现钢丝绳的收放。
进一步地，上述焊接机器人(400)包括三维模组、自动焊枪(404)、激光位移传感器(403)和PLC，三维模组包括X模组(402)、Y模组(405)、Z模组 (406)，Z模组(406)上安装有自动焊枪(404)和激光位移传感器(403)，激光位移传感器(403)扫描焊缝(600)，采集焊缝信息并反馈给PLC，PLC控制三维模组、自动焊枪(404)从焊缝轨迹原点开始，追循焊缝(600)轨迹进行焊接。
进一步地，上述行走小车(200)还包括棘轮部件(213)，用于防止小车在工作过程中产生倒行，防止产生焊缝数据错误及安全事故；棘轮部件(213)包括脚轮(501)、齿轮(502)、传动轴(503)、阻挡块(504)、弹簧(505)，所述脚轮(501)、齿轮(502)和传动轴(503)通过键连接组合运动，阻挡块(504) 中安装有弹簧(505)，弹簧(505)处于压缩状态，阻挡块(504)受到向下的力，预压齿轮(502)。
本发明的有益效果如下：
1.本发明采用钢丝绳导引无轨道自动焊接小车，避免了铺设轨道，方便施工，节省工时。
2.本发明的夹紧轮可以抱紧钢丝绳并驱动，实现前进，设计有棘轮部件，可以抱紧钢丝绳，防止小车逆行。
3.本发明可用于一定坡度的长直缝焊接，也可以用于水平无坡度长直缝焊接，甚至垂直方向长直缝焊接，可以更好的适应大型结构件施工工况。
4.本发明在焊接时采用间歇焊接，先扫描一定距离(500mm)焊缝轨迹，得到轨迹后控制三维模组和焊枪进行焊接，避免了行走过程对采集焊缝信息的影响，采集的焊缝更加精准，同时，也减少焊接时物料变形、光照等因素对焊接的影响，提高焊接质量。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为钢丝绳收放部件示意图；
图3为行走小车示意图；
图4为焊接机器人示意图；
图5为棘轮部件示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明作进一步阐述。
本发明为一种用于带坡度长直缝的钢丝绳导引无轨道自动焊接设备，如图1 所示，包括钢丝绳收放部件(100)、行走小车(200)、自动送丝机(300)、焊接机器人(400)、钢丝绳(500)，钢丝绳收放部件(100)用于收放钢丝绳(500)，行走小车(200)通过动力部件和夹紧机构相互配合，抱紧钢丝绳(500)，在长钢板上行走，自动送丝机(300)、焊接机器人(400)安装在行走小车(200)上，自动送丝机(300)根据设定的参数连续稳定的送出焊丝；焊接机器人(400)追踪并记录焊缝(600)位置信息后，通过三维模组动作，控制自动焊枪(404)对焊缝(600)进行焊接。
作为本发明的优选实施例，如图2所示，本发明的钢丝绳收放部件(100) 包括挂绳盘(101)、带座轴承(102)、链条(103)、链轮(104)、脚轮行走架(105) 和减速电机(106)；减速电机(106)带动链轮(104)旋转，通过链传动带动挂绳盘(101)旋转，实现钢丝绳的收放。脚轮行走车架(105)方便机构运输搬运。
作为本发明的优选实施例，如图2所示，本发明的行走小车(200)包括动力部件和夹紧部件，动力部件中的步进减速电机(201)提供动力，通过联轴器 (202)传递给两啮合的直齿轮1(203)、直齿轮2(219)，两个直齿轮通过传动轴传递动力给下方的同步轮1(204)、同步轮2(218)，同步轮1(204)、同步轮2(218)作为主动轮啮合同步带(205)，同步带(205)驱动从动同步轮1(208)、从动同步轮2(210)，从动同步轮下方连接夹紧机构中的夹紧轮 1(209)、夹紧轮2(211)，夹紧轮1(209)、夹紧轮2(211)通过传动轴连接，传递动力给夹紧轮3(222)、夹紧轮4(223)；夹紧机构中的夹紧轮1(209)、夹紧轮2(211)、夹紧轮3(222)、夹紧轮4(223)轴向通过顶丝固定，纵向通过连接杆(217)，两两夹紧抱紧钢丝绳(500)；连接杆(217)两端设有螺纹，连接有螺母和轴承，当夹紧轮调整好相对位置后，螺母锁死轴承，转动块1(212)、转动块2(224)锁死，由于连接杆(217)为刚性，使得夹紧轮不会发生相对移动。作为本发明的优选实施例，为保证四个夹紧轮抱紧钢丝绳，夹紧轮1(209)、夹紧轮2(211)、夹紧轮3(222)、夹紧轮4(223)轴向通过顶丝固定，径向通过连接杆(217)、螺母1(216)、螺母2(220)、轴承1(215)、轴承2(221)、转动块1(212)、转动块2(224)相互配合，保证其在径向方向不发生相对移动。传动轴(206)(207)两端装有轴承，夹紧轮1(209)、夹紧轮2(211)可以抱紧钢丝绳(500)，通过旋转抱紧钢丝绳行走，从而带动设备行走。
作为本发明的优选实施例，如图4所示，焊接机器人(400)包括三维模组、自动焊枪(404)、激光位移传感器(403)和PLC，三维模组包括X模组(402)、 Y模组(405)、Z模组(406)，Z模组(406)上安装有自动焊枪(404)和激光位移传感器(403)，激光位移传感器(403)扫描焊缝(600)，采集焊缝位置信息，测量坡口形状，并反馈给PLC，PLC控制三维模组、自动焊枪(404)从焊缝轨迹原点开始，追循焊缝(600)轨迹进行焊接。作为本发明的优选实施例，X 模组(402)、Y模组(405)、Z模组(406)，各自行程分别是600mm、100mm、100mm。
作为本发明的优选实施例，如图5所示为本发明行走小车(200)的棘轮部件(213)，棘轮部件(213)包括脚轮(501)、齿轮(502)、传动轴(503)、阻挡块(504)、弹簧(505)，所述脚轮(501)、齿轮(502)和传动轴(503)通过键连接组合运动，阻挡块(504)中安装有弹簧(505)，弹簧(505)处于压缩状态，阻挡块(504)受到向下的力，预压齿轮(502)。由此来防止小车在工作过程中产生倒行，防止产生焊缝数据错误以及安全事故。
下面对带坡度长直缝的钢丝绳导引无轨道自动焊接设备的工作过程进行说明。
如图1所示，当本发明启动工作时，钢丝绳收放部件(100)启动，释放钢丝绳(500)，钢丝绳(500)一端固定在焊缝(600)末端处，调整行走小车(200) 前后的四个夹紧轮，使其抱紧钢丝绳(500)，锁死螺母。将焊接机器人(400) 调整为手动模式，调整三维模组，使焊枪(404)对准焊缝，并将此位置作为原点位置。再将焊接机器人(400)还原成自动模式，点击启动按钮，行走小车(200) 抱紧钢丝绳(500)向前行走500mm，激光位移传感器(403)扫描此500mm的焊缝轨迹信息，通过处理后反馈给PLC，PLC得到此500mm焊缝的位置信息，控制焊接机器人(400)中的X模组(402)向后运动,同时Y模组(405)、Z模组(406) 带动自动焊枪(404)进行焊接，完成后，回到原点位置，行走小车(200)再往前走500mm，重复上一轮动作，直到完成整个设备焊接。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何设计、修改、替换等，均属本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于带坡度长直缝的钢丝绳导引无轨道自动焊接设备，其特征在于，包括钢丝绳收放部件(100)、行走小车(200)、自动送丝机(300)、焊接机器人(400)、钢丝绳(500)，所述钢丝绳收放部件(100)用于收放钢丝绳(500)，所述行走小车(200)通过动力部件和夹紧机构相互配合，抱紧钢丝绳(500)，在长钢板上行走，所述自动送丝机(300)、焊接机器人(400)安装在行走小车(200)上，所述自动送丝机(300)根据设定的参数连续稳定的送出焊丝；所述焊接机器人(400)追踪并记录焊缝(600)位置信息后，通过三维模组动作，控制自动焊枪(404)对焊缝(600)进行焊接。
2.如权利要求1所示的用于带坡度长直缝的钢丝绳导引无轨道自动焊接设备，其特征在于，所述行走小车(200)包括动力部件和夹紧部件，所述动力部件中的步进减速电机(201)提供动力，通过联轴器(202)传递给两啮合的直齿轮1(203)、直齿轮2(219)，两个直齿轮通过传动轴传递动力给下方的同步轮1(204)、同步轮2(218)，同步轮1(204)、同步轮2(218)作为主动轮啮合同步带(205)，同步带(205)驱动从动同步轮1(208)、从动同步轮2(210)，从动同步轮下方连接夹紧机构中的夹紧轮1(209)、夹紧轮2(211)；所述夹紧机构中的夹紧轮1(209)、夹紧轮2(211)、夹紧轮3(222)、夹紧轮4(223)轴向通过顶丝固定，纵向通过连接杆(217)，两两夹紧抱紧钢丝绳(500)；连接杆(217)两端设有螺纹，连接有螺母和轴承，当夹紧轮调整好相对位置后，螺母锁死轴承，转动块1(212)、转动块2(224)锁死，由于连接杆(217)为刚性，使得夹紧轮不会发生相对移动。
3.如权利要求1所示的用于带坡度长直缝的钢丝绳导引无轨道自动焊接设备，其特征在于，所述钢丝绳收放部件(100)包括挂绳盘(101)、带座轴承(102)、链条(103)、链轮(104)、脚轮行走架(105)和减速电机(106)；所述减速电机(106)带动链轮(104)旋转，通过链传动带动挂绳盘(101)旋转，实现钢丝绳的收放。
4.如权利要求1所示的用于带坡度长直缝的钢丝绳导引无轨道自动焊接设备，其特征在于，所述焊接机器人(400)包括三维模组、自动焊枪(404)、激光位移传感器(403)和PLC，三维模组包括X模组(402)、Y模组(405)、Z模组(406)，Z模组(406)上安装有自动焊枪(404)和激光位移传感器(403)，激光位移传感器(403)扫描焊缝(600)，采集焊缝信息并反馈给PLC，PLC控制三维模组、自动焊枪(404)从焊缝轨迹原点开始，追循焊缝(600)轨迹进行焊接。
5.如权利要求2所示的用于带坡度长直缝的钢丝绳导引无轨道自动焊接设备，其特征在于，所述行走小车(200)还包括棘轮部件(213)，用于防止小车在工作过程中产生倒行，防止产生焊缝数据错误及安全事故；所述棘轮部件(213)包括脚轮(501)、齿轮(502)、传动轴(503)、阻挡块(504)、弹簧(505)，所述脚轮(501)、齿轮(502)和传动轴(503)通过键连接组合运动，阻挡块(504)中安装有弹簧(505)，弹簧(505)处于压缩状态，阻挡块(504)受到向下的力，预压齿轮(502)。
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