CN114734120A - 一种用于铝合金自动对接小车的焊缝定位装置及焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于铝合金自动对接焊接小车的焊缝定位装置及焊接设备，所述焊缝定位装置包括行走轨道及至少一个吸盘组件，行走轨道具有相对设置的第一表面和第二表面，行走轨道的第一表面用于连接焊接小车；至少一个吸盘组件固定设置于行走轨道的第二表面，以将行走轨道吸附至预定焊缝位置。本发明能够通过吸盘组件将行走轨道固定于无磁性待焊材料的预定焊缝位置，实现铝合金等无磁性材料的对接接头焊缝的精准定位，并保证质量稳定、效率高的自动化焊接过程。

Description

一种用于铝合金自动对接小车的焊缝定位装置及焊接设备

技术领域

本发明涉及船舶建造焊接技术领域，具体涉及一种用于铝合金自动对接小车的焊缝定位装置及焊接设备。

背景技术

全铝结构船具有重量轻、快速灵活的特点，在高速旅游船、游艇等特殊船舶上得到广泛的应用，可获得优异的轻量化效果及较高的航行速度。由于其优异的耐海水腐蚀性能、高比强度和易加工性等优点，5系铝合金成为轻质铝合金船舶的主要材料。

铝合金船舶的建造以焊接加工为主，由于铝合金无磁性的特点，导致采用磁性轨道以实现焊缝寻位的常规钢用焊接小车难以直接采用。因此，铝合金船焊接过程中以手工TIG(Tungsten Inert Gas，非熔化极惰性气体焊)及半自动MIG(Melt Inert Gas，熔化极惰性气体焊)焊接方法为主，焊接多采用人工操作进行，劳动强度大，且效率低下、焊缝质量稳性受人为因素影响。

目前船厂针对铝合金平对接可采用拼板压力架设备进行，然而该设备仅可实现拼板的连接，且尺寸受到限制、灵活性不足，难以实现大组立或搭载阶段的对接缝的连接，工装成本投入也较高。因此，针对铝合金材料平对接接头迫切需要一种实用且精准的焊缝定位装置，不仅有助于实现高质高效的焊接过程，更能适应不同的船舶建造阶段，降低劳动力成本，为铝合金船的广泛应用提供技术支持。

发明内容

鉴于以上现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于铝合金自动对接小车的焊缝定位装置及焊接设备，以解决铝合金材料平对接焊接效率低的技术问题。

为了实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于铝合金自动对接小车的焊缝定位装置，包括：

行走轨道，具有相对设置的第一表面和第二表面，行走轨道的第一表面用于连接焊接小车；

至少一个吸盘组件，固定设置于行走轨道的第二表面，以将行走轨道吸附至预定焊缝位置。

可选地，行走轨道包括：

齿槽，沿行走轨道的延伸方向均匀设置于行走轨道的第一表面，齿槽与焊接小车上的齿轮相啮合。

可选地，每个吸盘组件还包括：

吸盘通气模块，固定设置于行走轨道的第二表面；

吸盘模块，连接至吸盘通气模块，并且与吸盘通气模块气体连通。

可选地，吸盘模块包括：

吸盘固定板，与吸盘通气模块固定连接，吸盘固定板内部设置有气体通路，吸盘固定板内的气体通路与吸盘通气模块相连通；

至少一个吸盘，固定设置于吸盘固定板上，并与吸盘固定板内的气体通路相连通。

可选地，吸盘通气模块包括：

中空连接块，一方面与行走轨道的第二表面固定连接，另一方面与吸盘固定板固定连接，并与吸盘固定板内的气体通路连通。

可选地，吸盘模块还包括：

弧形凹槽，设置于吸盘固定板上且贯穿吸盘固定板，吸盘固定板通过弧形凹槽与吸盘通气模块形成固定连接。

可选地，焊缝定位装置还包括：

负压发生器，与吸盘组件相连通，通以压缩空气气流，使吸盘组件内处于低于大气压的负压状态。

可选地，焊缝定位装置还包括：

轨道延长模块，固定设置于行走轨道的下方、吸盘通气模块的上方；轨道延长模块上设置有轨道延长端插销孔，用于连接轨道延长端插销。

可选地，焊缝定位装置还包括：

吸盘连接模块，设置于行走轨道与吸盘通气模块之间，吸盘连接模块靠近吸盘通气模块的一端设置有固定槽，固定槽沿行走轨道的延长方向延伸，吸盘连接模块通过固定槽连接吸盘组件。

本发明还提供一种焊接设备，包括上述任一项的焊缝定位装置以及设置于焊缝定位装置上方的焊接小车，焊接小车与行车轨道配合以沿行走轨道的第一表面移动。

可选地，焊接小车包括：

小车车体，

齿轮，固定设置于小车车体的下方，并与行走轨道上的齿槽啮合。

可选地，焊接小车还包括：

可移动滑块，固定于小车车体的下方，并能在小车车体下方沿垂直于行车轨道延长的方向上往复移动；

调节丝杠，与可移动滑块传动连接，旋转调节丝杠能够调节可移动滑块沿垂直于行车轨道延长的方向往复移动；

卡接车轮，包括第一卡接车轮和第二卡接车轮，第一卡接车轮和第二卡接车轮在小车车体的下方沿垂直于行车轨道延长的方向上间隔设置，其中，第一卡接车轮与可移动滑块固定连接，第二卡接车轮固定设置于小车车体上，第一卡接车轮和第二卡接车轮上均设置有卡槽，行走轨道的边缘分别卡接于第一卡接车轮与第二卡接车轮的卡槽内。

如上所述，本发明所述的用于铝合金自动对接小车的焊缝定位装置及焊接设备至少具备如下有益效果：

本发明所述的焊缝定位装置包括行走轨道以及固定行走轨道的至少一个吸盘组件，其中：行走轨道具有相对设置的第一表面和第二表面，行走轨道的第一表面用于连接焊接小车。吸盘组件固定设置于行走轨道的第二表面，在吸盘组件中通以压缩空气气流，使吸盘组件内处于低于大气压的负压状态，吸盘内的气体与大气压形成压差以产生吸附力，通过该吸附力将行走轨道吸附至预定焊缝位置。由此，焊缝定位装置能够通过吸盘组件将行走轨道固定于无磁性待焊接材料的预定焊缝位置，实现铝合金等无磁性材料的对接接头焊缝的精准定位，并保证质量稳定、效率高的自动化焊接过程，降低人为因素影响和劳动强度，节约人工成本、提高生产效率，为铝合金船的广泛应用提供技术支持。

进一步地，本发明中的吸盘固定板上还设置有弧形凹槽，该弧形凹槽与螺栓的配合，能够实现吸盘旋转，灵活性好，避免软胶吸盘靠近焊缝过热，降低使用寿命；

进一步地，本发明中的行走轨道下方还设置有轨道延长模块，该轨道延长模块能够实现轨道长度的可调，可应用于不同船舶建造阶段的自动对接接头焊接过程；

进一步地，本发明采用负压原理实现行走轨道的吸盘吸附定位，负压可采用普通压缩空气即可实现，避免了采用昂贵且不稳定的真空泵发生装置，焊接过程稳定可靠。

本发明所述的焊接设备包括上述焊缝定位装置，同样地，可以实现铝合金等无磁性材料的对接接头焊缝定位，配合自动焊接小车可获得稳定、高质量的焊缝，改善铝合金船舶建造劳动条件、提高焊接效率。

附图说明

图1为本发明实施例中所述的焊接设备的截面结构示意图；

图2为本发明实施例中所述的焊缝定位装置的俯视结构示意图；

图3为本发明实施例中所述的单个吸盘通气模块的结构示意图；

图4为本发明实施例中所述的单个吸盘模块的结构示意图；

图5为本发明实施例中所述的负压发生器的结构示意图。

附图标记列表：

1 吸盘模块

11 吸盘

12 吸盘固定板

13 第一通气孔

14 第一密封圈

15 吸盘连接螺栓

16 弧形凹槽

17 吸盘固定螺栓

2 吸盘通气模块

21 中空连接块

22 第二通气孔

23 第二密封圈

24 吸盘连接螺栓孔

25 第一气体连接口

26 第二气体连接口

27 吸盘连接固定螺栓孔

3 吸盘连接模块

31 固定槽

4 轨道延长模块

41 轨道延长端插销孔

42 轨道延长端插销

43 轨道延长端固定螺栓

5 行走轨道

51 齿槽

6 负压发生器

61 进气口

62 出气口

63 排气口

7 焊接小车

71 小车车体

72 齿轮

73 可移动滑块

74 调节丝杠

75 第一卡接车轮

76 第二卡接车轮

8 通气管

X 垂直于行车轨道延长的方向

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

须知，本发明实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

实施例一

本实施例提供一种用于铝合金自动对接小车的焊缝定位装置，该焊缝定位装置包括行走轨道以及固定行走轨道的至少一个吸盘组件，其中：行走轨道具有相对设置的第一表面和第二表面，行走轨道的第一表面用于焊接小车形成连接。吸盘组件固定设置于行走轨道的第二表面，以将行走轨道吸附至预定焊缝位置。

由此，本实施例所述的焊缝定位装置能够通过吸盘组件将行走轨道固定于无磁性待焊材料的预定焊缝位置，便于对焊缝定位装置进行精准定位，实现质量稳定、效率高的自动化焊接过程。

具体地，参照图1或2，行走轨道5包括第一表面和第二表面，沿行走轨道5的延伸方向均匀设置于行走轨道5的第一表面设置有齿槽51，该齿槽51用于与焊接小车7的齿轮相啮合。

参照图2，吸盘组件设置于行走轨道5的第二表面，并且吸盘组件的个数依据行走轨道5的长度并沿行走轨道5的延伸方向进行间隔设置。

参照图1，单个吸盘组件包括吸盘模块1和吸盘通气模块2。其中，吸盘通气模块2固定设置于行走轨道5的第二表面，吸盘模块1连接至吸盘通气模块2，并且与吸盘通气模块2气体连通。吸盘模块1包括吸盘固定板12及至少一个吸盘11，吸盘固定板12与吸盘通气模块2固定连接，吸盘固定板12内部设置有气体通路(图中未示出)，吸盘固定板12内的气体通路与吸盘通气模块2相连通。吸盘通气模块2包括中空连接块21，该中空连接块21一方面与行走轨道5的第二表面固定连接，另一方面与吸盘固定板12固定连接，并与吸盘固定板12内的气体通路连通。

具体地，在本实施例中，参照图3，吸盘模块1包括至少一个吸盘11、吸盘固定板12、第一通气孔13、第一密封圈14以及螺栓连接凹槽。其中，吸盘11为软胶吸盘，其材料可以是丁腈橡胶、硅橡胶、聚氨酯、氟化橡胶等弹性较好的非金属材料。吸盘固定板12与吸盘11固定连接，具体地，可以通过吸盘固定螺栓17实现固定连接。吸盘固定板12内设置有气流通路(图中未示出)，该气流通路与吸盘11相连通。第一通气孔13设置于吸盘固定板12上，并与气流通路相连通，第一密封圈14设置于吸盘固定板12且环绕第一通气孔13设置，可选地，该第一密封圈14为橡胶密封圈。螺栓连接凹槽设置于吸盘固定板12上，且设置于第一密封圈14的***，用于连接吸盘通气模块2。在本实施例中，螺栓连接凹槽为弧形凹槽16，吸盘连接螺栓15置于弧形凹槽16内，用于与吸盘通气模块2固定连接。由于该螺栓连接凹槽为弧形凹槽16，松动弧形凹槽16内的吸盘连接螺栓15能够实现整个吸盘模块1的沿弧形轨迹的旋转，避免焊接过程中由于吸盘11距离焊缝位置较近带来损伤。

参照图4，吸盘通气模块2包括中空连接块21、第二通气孔22、第二密封圈23及吸盘连接螺栓孔24。其中，中空连接块21上设置有第一气体连接口25和第二气体连接口26，第一气体连接口25用于将压缩气体通入吸盘通气模块2及吸盘模块1，第二气体连接口26用于连通多个吸盘通气模块2。第二通气孔22设置于中空连接块21与吸盘模块1相连接的一面，且与第一通气孔13对应设置。第二密封圈23环绕第二排气孔设置且与第一密封圈14对应设置，可选地，该密封圈为橡胶密封圈。吸盘连接螺栓孔24设置于中空连接块21与吸盘模块1相连接的一面，且设置于第二密封圈23的***，用于与弧形凹槽16、吸盘连接螺栓15相配合，以使第一密封圈14和第二密封圈23对应贴合，将吸盘通气模块2与吸盘模块1固定连接。可选地，在吸盘通气模块2上还设置有吸盘连接固定螺栓孔27，以用于与吸盘连接模块3连接。

在本实施例中，吸盘连接螺栓15的个数为2个；吸盘连接螺栓孔24的个数为4个，吸盘连接螺栓15能够与不同的吸盘连接螺栓孔24配合，实现吸盘模块1位置的变化。弧形凹槽16为弧形螺栓槽，个数与吸盘连接螺栓15的个数相对应。吸盘模块1中的吸盘个数为2或2的倍数个，2或2的倍数个吸盘分别固定于吸盘固定板12的两侧，并相对于吸盘固定板12的中心对称分布。

在本实施例中，参照图5同时参照图4，焊缝定位装置还包括负压发生器6，该负压发生器6上设置有进气口61、出气口62和排气口63，该负压发生器6的进气口61通过通气管8通入压缩气体。出气口62与中空连接块21的第一气体连接口25相连通，以在吸盘组件内形成负压。

在可选实施例中，参照图1，焊缝定位装置还包括吸盘连接模块3，该吸盘连接模块3设置于轨道延长模块4与吸盘通气模块2之间，吸盘连接模块3靠近吸盘通气模块2的一端设置有固定槽31，固定槽31沿所述行走轨道5的延长方向延伸，吸盘连接模块3通过所述固定槽31连接吸盘组件。可选地，参照图1和图4，吸盘通气模块2上沿所述固定槽31的延伸方向上排布有多个吸盘连接固定螺栓孔27，可以通过螺栓与吸盘连接固定螺栓孔27的配合实现吸盘连接模块3和吸盘组件的固定连接。可选地，吸盘连接固定螺栓孔27的数量大于螺栓的数量，可以通过同一螺栓与不同位置的螺栓孔的配合，实现吸盘组件在行走轨道5上的位置调节。

在可选实施例中，参照图1或2，焊缝定位装置还包括轨道延长模块4，该轨道延长模块4固定设置于行走轨道5的下方及吸盘连接模块3的上方，该轨道延长模块4上设置有轨道延长端插销42轨道延长端插销孔41，用于连接轨道延长端的插销。可选地，参照图1和2，行走轨道5的延长轨道上设置有轨道延长端插销42，用于与轨道延长端插销孔41配合，实现行走轨道5的延长。可选地，轨道延长端插销42可以通过轨道延长端固定螺栓43在轨道延长端插销孔41中固定。

实施例二

本实施例还提供一种焊接设备，该焊接设备包括上述实施例一种所述的焊缝定位装置以及设置于焊缝定位装置上方的焊接小车7。焊接小车7与行车轨道配合以沿行走轨道5的第一表面移动。

具体地，参照图1，焊接小车7包括小车车体71以及齿轮72，齿轮72固定设置于小车车体71的下方，该齿轮72与行走轨道5的齿槽啮合。并且，小车车体71上设置有焊接手臂(图中未示出)。

在可选实施例中，参照图1和图2，焊接小车7还包括可移动滑块73、调节丝杠74以及卡接车轮。可移动滑块73固定于小车车体71的下方，并能沿垂直于行车轨道延长的方向X上往复移动；调节丝杠74与可移动滑块73传动连接，旋转调节丝杠74能够调节可移动滑块73沿垂直于行车轨道的延长方向X往复移动；卡接车轮包括第一卡接车轮75和第二卡接车轮76，第一卡接车轮75和第二卡接车轮76在小车车体71的下方沿垂直于行车轨道延长的方向X上间隔设置，其中，第一卡接车轮75与可移动滑块73固定连接，第二卡接车轮76固定设置于小车车体71上，第一卡接车轮75和第二卡接车轮76上均设置有卡槽，行走轨道5的边缘分别卡接于第一卡接车轮75与第二卡接车轮76的卡槽内。旋转调节丝杠74能够控制可移动滑块73带动第一卡接车轮75沿垂直于行车轨道延长的方向上往复移动，以对行走轨道5进行卡合。

本实施例所述的焊接设备包括实施例一中的焊缝定位装置，同样地，能够将行走轨道固定于无磁性待焊材料的预定焊缝位置，便于对焊缝定位装置进行精准定位，实现质量稳定、效率高的自动化焊接过程。

本实施例所述的用于铝合金自动对接小车的焊缝定位装置或焊接设备的安装使用方法可以包括以下步骤：

1)如图3和4所示，对吸盘模块1和吸盘通气模块2进行组装，将吸盘11通过吸盘固定螺栓15固定于吸盘固定板12上，将第一密封圈14与第二密封圈23紧密贴合，并将吸盘连接螺栓15通过弧形凹槽16与吸盘连接螺栓孔24固定连接，弧形凹槽16可实现吸盘的旋转，以调节吸盘距离焊缝的位置，避免焊接过程中的热量对吸盘造成损伤。

2)如图1和5所示，将吸盘通气模块2通过固定槽固定于行车轨道5上，分别通过第一气体连接口25、第二气体连接口26、以及通气软管8将所有的吸盘组件连接，并连接负压发生器6。

3)如图1和2所示，将自动焊接小车的小车车体71通过第一卡接车轮75和第二卡接车轮76固定于行车轨道5上，通过焊接小车上的调节丝杠74调整小车的稳定性，并将齿轮72与行走轨道5上的齿槽51相啮合。

4)将行走轨道5平行于铝合金对接接头焊缝方向布置，将吸盘11放置于铝合金板上，在负压发生器6中通入压缩气体，在通气软管8中形成负压状态，利用与大气的压差在吸盘11处形成吸附力，实现焊接小车的固定以及焊缝的定位。

5)对于较长的对接焊缝，可通过轨道延长端模块4实现轨道的延长，将轨道延长端插销42与轨道延长端插销孔41相连，并将延长的行车轨道下方相邻两个吸盘通气模块2之间的第一气体连接口25和第二气体连接口26相连接，实现自动对接焊轨道的延长。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (12)

1.一种用于铝合金自动对接焊接小车的焊缝定位装置，其特征在于，包括：

行走轨道，具有相对设置的第一表面和第二表面，所述行走轨道的第一表面用于连接焊接小车；

至少一个吸盘组件，固定设置于所述行走轨道的第二表面，以将所述行走轨道吸附至预定焊缝位置。

2.根据权利要求1所述的用于铝合金自动对接焊接小车的焊缝定位装置，其特征在于，所述行走轨道包括：

齿槽，沿所述行走轨道的延伸方向均匀设置于所述行走轨道的第一表面，所述齿槽与所述焊接小车上的齿轮相啮合。

3.根据权利要求1所述的用于铝合金自动对接焊接小车的焊缝定位装置，其特征在于，每个所述吸盘组件还包括：

吸盘通气模块，固定设置于所述行走轨道的第二表面；

吸盘模块，连接至所述吸盘通气模块，并且与所述吸盘通气模块气体连通。

4.根据权利要求3所述的用于铝合金自动对接焊接小车的焊缝定位装置，其特征在于，所述吸盘模块包括：

吸盘固定板，与所述吸盘通气模块固定连接，所述吸盘固定板内部设置有气体通路，所述吸盘固定板内的气体通路与所述吸盘通气模块相连通；

至少一个吸盘，固定设置于所述吸盘固定板上，并与所述吸盘固定板内的气体通路相连通。

5.根据权利要求4所述的用于铝合金自动对接焊接小车的焊缝定位装置，其特征在于，所述吸盘通气模块包括：

中空连接块，一方面与所述行走轨道的第二表面固定连接，另一方面与所述吸盘固定板固定连接，并与所述吸盘固定板内的气体通路连通。

6.根据权利要求5所述的用于铝合金自动对接焊接小车的焊缝定位装置，其特征在于，所述吸盘模块还包括：

弧形凹槽，设置于所述吸盘固定板上且贯穿所述吸盘固定板，所述吸盘固定板通过所述弧形凹槽与所述吸盘通气模块形成固定连接。

7.根据权利要求1所述的用于铝合金自动对接焊接小车的焊缝定位装置，其特征在于，所述焊缝定位装置还包括：

负压发生器，与所述吸盘组件相连通，通以压缩空气气流，使吸盘组件内处于低于大气压的负压状态。

8.根据权利要求3所述的用于铝合金自动对接焊接小车的焊缝定位装置，其特征在于，所述焊缝定位装置还包括：

轨道延长模块，固定设置于所述行走轨道的下方、所述吸盘通气模块的上方；所述轨道延长模块上设置有轨道延长端插销孔，用于连接轨道延长端插销。

9.根据权利要求3所述的用于铝合金自动对接焊接小车的焊缝定位装置，其特征在于，所述焊缝定位装置还包括：

吸盘连接模块，设置于所述行走轨道与所述吸盘通气模块之间，所述吸盘连接模块靠近所述吸盘通气模块的一端设置有固定槽，所述固定槽沿所述行走轨道的延长方向延伸，所述吸盘连接模块通过所述固定槽连接所述吸盘组件。

10.一种焊接设备，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的焊缝定位装置以及设置于所述焊缝定位装置上方的焊接小车，所述焊接小车与所述行车轨道配合以沿所述行走轨道的第一表面移动。

11.根据权利要求10所述的焊接设备，其特征在于，所述焊接小车包括：

小车车体，

齿轮，固定设置于所述小车车体的下方，并与所述行走轨道上的齿槽啮合。

12.根据权利要求11所述的焊接设备，其特征在于，所述焊接小车还包括：

可移动滑块，固定于所述小车车体的下方，并能在所述小车车体下方沿垂直于所述行车轨道延长的方向上往复移动；

调节丝杠，与所述可移动滑块传动连接，旋转调节丝杠能够调节所述可移动滑块沿垂直于行车轨道延长的方向往复移动；

卡接车轮，包括第一卡接车轮和第二卡接车轮，所述第一卡接车轮和所述第二卡接车轮在所述小车车体的下方沿垂直于行车轨道延长的方向上间隔设置，其中，所述第一卡接车轮与所述可移动滑块固定连接，所述第二卡接车轮固定设置于所述小车车体上，所述第一卡接车轮和所述第二卡接车轮上均设置有卡槽，所述行走轨道的边缘分别卡接于第一卡接车轮与第二卡接车轮的卡槽内。

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