专利名称：变截面h型钢焊缝仿形跟踪焊接装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及焊接设备，尤其涉及工件焊缝为折线或曲线形的焊缝仿形跟踪焊接装置。
技术背景自八十年代以来，随着我国国民经济的持续快速发展，和工业厂房钢结构、高层建筑钢结构、民用住宅钢结构、桥梁钢结构等应用日趋广泛，H型钢的需求量与日俱增，对H型钢的型式和质量要求也提出了更高的要求。
目前，我国自制的H型钢生产线包括切割、铣边、捆绑(组立)、焊接、整形几个工段，并以流水线方式生产。但是，其中焊接工段因受设备限制，仍然采用单机作业把由两个平行的翼板和夹在两翼板之间并与翼板相垂直的腹板组成的H型钢组立件翻转45°，焊炬以铅垂向对准翼板与腹板交线的焊缝进行船形焊接(如图3所示)；因每一工件有四条焊缝，需经四次翻转、焊接方能完成，这不仅工效极低，而且很易产生变形。对变截面H型钢实施焊接时，因焊缝成折线形或曲线形，只能采用工效更低的手工焊接，还常发生因熔焊深度不一致而产生的焊接质量问题。目前，这种落后的焊接设备已成了H型钢生产线提高生产效率和保障产品质量的制约关键因素。
发明内容
针对目前国内自制H型钢生产线中焊接工段存在的工效低下和质量难以得到确切保障的问题，本实用新型的目的是设计并提供一种能够与国产H型钢生产线其它工段相匹配的、结构简单的变截面H型钢焊缝仿形跟踪焊接装置，以满足双焊炬平角焊工艺的需要，提高焊接效率和焊接质量。
为实现上述目的，本实用新型采用如下的设计方案因为本装置的主要构件和被焊工件都是在运动状态的，为了叙述方便和清楚，故先将坐标确定如下本装置基座平面为右手正交坐标系所在平面，工件传动前进方向为X轴正向，Y轴正向为X轴正向逆时针旋转90°，Z轴正向垂直XOY平面向上。
本实用新型的变截面H型钢焊缝仿形跟踪焊接装置由将工件沿Y轴向夹紧并沿X轴正向传动的夹紧传动机构、随组立工件Y轴方向尺寸改变而沿Y轴方向随动的位移机构以及焊炬构成；所述组立件Y轴向夹紧和沿X轴正向传动的夹紧传动机构由焊接装置的基座、三轴驱动箱、伺服油缸、随动滑枕、单轴箱构成，随组立件Y轴向尺寸改变而沿Y轴方向随动的位移机构包括组立件Y轴方向尺寸改变量传递机构、设有杠杆臂的伺服滑阀、受控于伺服滑阀的伺服油缸、随动滑枕和单轴箱；上述各组件及其装配如下所述焊接装置，其基座长向与Y轴平行且其工件入口与组立设备工件出口相接，基座的Y轴正向端部安装有三轴驱动箱，基座的中前部为组立件入口和组立件通道，基座中部和后部设有两条与Y轴平行的导轨，伺服油缸、固接在伺服油缸前端的随动滑枕和绝缘固接在滑枕前端的单轴箱一体安装在导轨上并与导轨成可滑移配合，与伺服油缸内活塞相接的活塞连杆，其一端固接在基座的后部；所述三轴驱动箱，其上三个轴为轴心线在与ZOX平面相平行的同一平面内的等径轴，且相邻两轴之间设有传动齿轮，其中一轴与减速电机相联；所述组立件Y轴向尺寸改变量传递机构由触头、连接杆、连接杆座、滑杆、滑杆套、滑杆臂构成；触头呈弯月形，且有与工件光滑相切的前端，它与X轴相平行的连接杆成固接，连接杆与连接杆座成可滑移但不可转动连接，连接杆座末端设有一与连接杆相联结构的X向调节螺丝，该连接杆座与一和Y轴平行的滑杆固接，滑杆的后部连接有一与之相垂直并可与伺服滑阀杠杆刀口相触的滑杆臂，该滑杆臂上设有可改变其Y轴向位置的调节螺栓；所述组立件Y轴向尺寸改变量传递机构，其中与Y轴相平行的滑杆与分别固定在单轴和随动滑枕上的绝缘滑杆套均成不可转动的可滑移配合联结，在装在单轴箱上的绝缘滑杆套与连接杆座之间设有张力弹簧；单轴箱中的单轴，其可与组立件相接触的部分开有一环形深槽，触头装在深槽前端轴中心左右位置上；所述两焊炬分别固定在三轴驱动箱前部和单轴箱前部并与翼板成35°～40°夹角。
在上述结构的装置中，组立件是以定速向X轴正向移动的，而随动滑枕在触头与组立件翼板接触时不断将其Y轴向尺寸变化量信号传递给控制伺服油缸的伺服滑阀杠杆；伺服油缸在工件尺寸改变量的作用下即自行作1.1的同步位移，从而达到仿形跟踪的效果。虽然用伺服油缸系统在机械工业中用于仿形加工已有多年历史，且有相当好的精度，但由于本装置中所用单轴半径受强度限制而不能很小，故有一些误差，但误差值都在焊接作业允许的范围内。
图1——本实用新型的变截面H型钢焊缝仿形跟踪焊接装置立体图。
图2——本仿形跟踪焊接装置主要的结构示意图向外折时的工作原理图。
图3——单机焊接作业示意图。
图4——翼板外折α角的工作原理图。
图5——向内折β角时的工作原理图。
具体实施方式
例1.本人已按上述设计方案制造了一台如图1所示的变截面H型钢焊缝仿形跟踪焊接装置样机。使用时，先将从组立工段沿X轴正向送来的组立工件以腹板成水平的状态缓缓移入焊接装置，并将翼板呈平直面的一侧紧贴三轴驱动箱1的三个轴，点动伺服滑阀的杠杆12，使固接在伺服油缸11上的随同滑枕3及固接在滑枕前端的单轴箱4缓缓沿Y轴正向移动、直至单轴4.8压紧组立工件的另一侧翼板；此时，由伺服油缸11中由活塞分隔而成的前后油室有如下关系前腔压力+夹持力＝后腔压力。先要对组立件Y轴向尺寸改变量传递机构作零点调整；拧动滑杆臂10的Y轴向调节螺栓10.1使滑杆臂10刚触及伺服滑阀6的杠杆12的刀口而装在滑杆9端部的连接杆座7.2连接杆7.1在弹簧8的作用下前移并使触头7刚好触及组立件表面；然后根据组立工件之两侧翼板中靠三轴箱一侧的翼板恒为直平面而靠单轴箱一侧翼板的实况通过调整连接杆座7.2上的调节螺丝7.3来确定触头位置①若靠单轴箱一侧的翼板也是平直翼板，则触头位置应取与单轴箱轴中心线相同的X值，焊炬2、5也取与相同的X值；②若靠单轴一侧的翼板如图4所示由直平翼板和与之成α角的外扩翼板组成，则触头7应从单轴轴心所在位的X值向X轴负向移动 (γ为单轴半径)，焊炬也作相同位移；③若靠单轴一侧的翼板为平直翼板和与之成β角的向内收缩的翼板构成，则触头7应从单轴轴心所在X值向X轴正向移动 (γ为单轴半径)，焊炬也作相同位移，④对于曲线形翼板，因其各点曲率半径远大于单轴半径，而且其导数连续，其处理与情况①相同。
在实际作业中，因变截面H型钢组立件，一侧翼板为折线时，其折角α或β均小于12°、而γ的值小于100mm，由此而引起的焊炬与焊缝距离的变化小于2mm，焊炬为翼板的夹角变化小于7°，均在焊接允许的误差范围内。本装置结构简单、价格便宜且很实用，它适合于平角焊工艺，并可同时焊二条缝故有工效高、质量高的优点，完全实现了发明目的。
权利要求1.一种变截面H型钢焊缝仿形跟踪焊接装置，其特征在于它由将工件沿Y轴向夹紧并沿X轴正向传动的夹紧传动机构、随组立工件Y轴方向尺寸改变而沿Y轴方向随动的位移机构以及焊炬构成；所述组立件Y轴向夹紧和沿X轴正向传动的夹紧传动机构由焊接装置的基座、三轴驱动箱、伺服油缸、随动滑枕、单轴箱构成，随组立件Y轴向尺寸改变而沿Y轴方向随动的位移机构包括组立件Y轴方向尺寸改变量传递机构、设有杠杆臂的伺服滑阀、受控于伺服滑阀的伺服油缸、随动滑枕和单轴箱；上述各组件及其装配如下所述焊接装置，其基座长向与Y轴平行且其工件入口与组立设备工件出口相接，基座的Y轴正向端部安装有三轴驱动箱，基座的中前部为组立件入口和组立件通道，基座中部和后部设有两条与Y轴平行的导轨，伺服油缸、固接在伺服油缸前端的随动滑枕和绝缘固接在滑枕前端的单轴箱一体安装在导轨上并与导轨成可滑移配合，与伺服油缸内活塞相接的活塞连杆，其一端固接在基座的后部；所述三轴驱动箱，其上三个轴为轴心线在与ZOX平面相平行的同一平面内的等径轴，且相邻两轴之间设有传动齿轮，其中一轴与减速电机相联；所述组立件Y轴向尺寸改变量传递机构由触头、连接杆、连接杆座、滑杆、滑杆套、滑杆臂构成；触头呈弯月形，且有与工件光滑相切的前端，它与X轴相平行的连接杆成固接，连接杆与连接杆座成可滑移但不可转动连接，连接杆座末端设有一与连接杆相联结构的X向调节螺丝，该连接杆座与一和Y轴平行的滑杆固接，滑杆的后部连接有一与之相垂直并可与伺服滑阀杠杆刀口相触的滑杆臂，该滑杆臂上设有可改变其Y轴向位置的调节螺栓；所述组立件Y轴向尺寸改变量传递机构，其中与Y轴相平行的滑杆与分别固定在单轴和随动滑枕上的绝缘滑杆套均成不可转动的可滑移配合联结，在装在单轴箱上的绝缘滑杆套与连接杆座之间设有张力弹簧；单轴箱中的单轴，其可与组立件相接触的部分开有一环形深槽，触头装在深槽前端轴中心左右位置上；所述两焊炬分别固定在三轴驱动箱前部和单轴箱前部并与翼板成35°～40°夹角。
专利摘要变截面H型钢焊缝仿形跟踪焊接装置,由基座、三轴驱动箱、伺服油缸、随动滑枕、单轴箱组成的夹紧传动机构和由工件尺寸改变量传递机构、设有杠杆臂的伺服滑阀、受控于伺服滑阀的伺服油缸及固定在伺服油缸上的随动滑枕、固定在滑枕前端的单轴箱组成的随工件Y轴向尺寸改变而随动位位移机构及焊炬构成。工件夹在三轴驱动箱与单轴箱之间,由伺服缸提供夹紧力并由三轴箱驱动工件沿X轴正向移动,与工件表面相触的触头通过与其连接的连接杆、杆套、滑杆和滑杆臂将尺寸改变量传给伺服滑阀的杠杆,使受控于伺服滑阀的伺服油缸及与其固接的随动滑枕、单轴箱、焊炬作与改变量相同位的Y轴向位移,使焊炬沿焊缝仿形跟踪。
文档编号B23K9/12GK2514961SQ0127962
公开日2002年10月9日 申请日期2001年12月29日 优先权日2001年12月29日
发明者云春来 申请人:云春来