马鞍型焊缝焊枪位移矢量调节机构的制作方法

本实用新型属于焊接领域，具体涉及马鞍型焊缝焊枪位移矢量调节机构。

背景技术：

马鞍型焊缝在锅炉、压力容器、压力管道等设备上很多。早期这种形式的焊缝采用的是手工焊条电弧焊，其缺点是焊接效率低，焊工劳动强度大，且焊接质量受人工技能的影响大。上世纪末国外焊接设备生产厂商纷纷研制出了针对马鞍型焊缝焊接的专机，使马鞍型焊缝的焊接产生了一个大的飞跃，目前市场上马鞍焊机有两类，一类是埋弧自动焊马鞍焊机，主要针对的是超厚板的马鞍型焊缝焊接，另一类是气体保护焊马鞍型焊机，主要应用是薄板的马鞍型焊缝焊接，上述两类焊机都存在下述几个问题：其一是结构复杂、笨重（达几百公斤），施焊前需用吊装机械来安装定位，二是定位耗时长，三是价格昂贵。

马鞍形焊缝的焊机主要通过焊枪的圆周运动和焊枪沿着垂直圆周运动的方向往复直线运动的合成形成马鞍型轨迹。往复直线运动最大位移和最小位移决定了焊枪直线运动的振幅，从而决定了焊枪能够焊接的马鞍型焊缝的最高点与最低点的位移差。不同的马鞍型焊缝形状不同，焊接上下移动的最大距离和运动的轨迹也不相同。专利CN106583987B马鞍型焊缝焊接设备中，在第二连接件内设置滑动件和螺纹孔，滑动块在滑动槽内滑动，并且通过螺丝和不同位置的螺纹孔可拆卸的固定在滑动槽内，滑动块连接第三连接件，第三连接杆连接滑动件，部件多、结构繁琐，造成误差大、精度低。而且，只能有限档位的调节焊枪上下移动的距离、调节的精度又极低，容易造成焊枪的轨迹与实际焊缝之间的偏差，影响焊缝的质量。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决上述问题、提供一种结构简单、调节精确的马鞍型焊缝焊枪位移矢量调节机构。

本实用新型的目的是以下述方式实现的：马鞍型焊缝焊枪位移矢量调节机构，包括设置在机架上的焊枪，焊枪连接在直线运动机构上，机架上设置转动轴，转动轴绕其自身轴线转动，转动轴上设置随着转动轴转动的矢量调节器，矢量调节器上设置丝杠，丝杆上设置螺母，螺母连接直线运动机构使转动转化为直线运动。

矢量调节器沿着丝杠的方向设置刻度。

丝杠沿着转动轴径向方向设置；所述丝杠一端设置转动手柄或连接丝杠驱动机构。

螺母滑动连接T型导轨，T型导轨分为横向导轨和一端连接横向导轨的竖向导轨；横向导轨内部设槽、螺母滑动设置在槽内，竖向导轨设置在导向机构内做直线运动。

导向机构为至少一组导向轮，每组导向轮包括两个对称设置的导向轮且两个导向轮之间设置连接杆。

机架上设置主轴，转动轴、矢量调节器、焊枪绕着主轴转动。

本实用新型的有益效果是：结构简单、一个驱动装置即可实现焊枪转动和上下移动从而合成马鞍型运动轨迹。可以通过矢量调节器调节焊枪上下移动的幅度从而适应不同的马鞍形焊缝，调节精确。焊枪位移矢量调节机构结构简单、误差小，位移准确。

附图说明

图1是实用新型侧视图。

图2为图1中A-A剖视图。

图3为焊枪位移矢量调节机构示意图。

图4为图3中B-B剖视图。

图5为矢量调节器结构图。

其中1为机架、2为大锥齿轮、3为安装架、4为小锥齿轮、5为矢量调节器、6为焊枪、7为主轴、8为旋转壳体、9为内齿轮、10为电机、11为小齿轮、12为主轴法兰、13为焊枪架、14为转动轴、15为丝杠、16为螺母、17为T型导轨、18为横向导轨、19为竖向导轨、20为导向轮、21为连接杆。

具体实施方式

如图1-5所示，一种轻便式马鞍型焊缝焊接装置，包括机架1，机架1上设置大锥齿轮2和绕着大锥齿轮2轴线转动的安装架3，安装架3上转动设置与大锥齿轮2啮合且齿数为大锥齿轮2一半的小锥齿轮4，小锥齿轮4做行星转动；小锥齿轮4连接与其一同转动的矢量调节器5，矢量调节器5连接直线运动机构使矢量调节器5绕小锥齿轮4轴线的转动带动直线运动机构做直线运动。直线运动机构连接焊枪6。其中驱动机构驱动安装架3转动。安装架3转动带动小锥齿轮4与安装架3一起转动。因为与小锥齿轮4啮合的大锥齿轮2固定不动，小锥齿轮4自转，做行星运动。矢量调节器5也做行星运动，矢量调节器5连接直线运动机构，直线运动机构可以为曲柄滑块机构等使矢量调节器5绕着绕小锥齿轮4轴线的转动转化为一个方向的直线运动，从而使焊枪6做圆周运动的同时做直线往复运动。小锥齿轮4的齿数为大锥齿轮2一半，小锥齿轮4公转一圈自转两圈。小锥齿轮4自转一圈，矢量调节器5自转一圈，焊枪6直线运动的位移达到一个周期。安装架3转动一周，焊枪6的轨迹刚好为马鞍型焊缝的轨迹。本装置只需要一套驱动机构即可实现焊枪的马鞍型焊缝的轨迹运动，结构紧凑、成本低。

机架1包括主轴7，主轴7外套旋转壳体8，旋转壳体8上设置内齿轮9，主轴7上设置电机10，电机10带动小齿轮11转动，小齿轮11与内齿轮9啮合。旋转壳体8连接安装架3，主轴7上设置大锥齿轮2。驱动机构包括电机10、减速器和控制器组成。电10机通过小齿轮11和内齿轮9啮合带动旋转壳体8转动，从而使安装架3转动。根据行星齿轮原理，可知大锥齿轮2固定不动，小锥齿轮4自身转动的同时绕着大锥齿轮2轴线转动，做行星运动。电机10由控制器供电，控制器可实现电机的调速100至1400转/分(0.1~1转/分)。还能实现使电机正转和反转。

主轴7底端与插管通过主轴法兰12相连。主轴7底端固定在插管的中心。插管和筒体焊接时焊缝为马鞍型焊缝。锥齿轮4绕自身轴线转动两圈，则焊枪6在沿着插管的圆周产生两个上下方向的峰值及两个谷底。

直线运动机构连接焊枪架13，焊枪架13上设置焊枪6。焊枪架13包括横梁和纵梁。横梁可根据插管的直径确定并调整；纵梁可根据插管的高度确定。焊枪架13上还可以配置进行焊枪6微调的十字调节器。焊枪角度也可以转动。

转动的矢量调节器5和直线运动机构等构成了马鞍型焊缝焊枪位移矢量调节机构。具体结构可以如下：小锥齿轮4固定在与其同心的转动轴14上，转动轴14另一端固定设置矢量调节器5， 转动轴14通过轴承连接安装架3。当然，矢量调节器5也可以不用小锥齿轮4带动，而采用另外的转动驱动机构直接带动转动轴14转动，从而使与转动轴14固定的矢量调节器5转动。矢量调节器5上设置丝杠15，丝杆15上设置螺母16，螺母16连接直线运动机构。

矢量调节器5沿着丝杠15的方向设置刻度。可以转动丝杠15将螺母16调节到适合的刻度上，从而调节焊枪6直线运动的最大位移。丝杠15的零刻度位置对应转动轴14轴心位置。矢量调节器5的刻度单位可以为毫米，具体每毫米刻度实际上可以对应是插管矢量2毫米。丝杠15沿着转动轴14径向方向设置。丝杠15一端设置转动手柄或连接丝杠驱动机构，实现自动或者手动转动。丝杠驱动机构连接控制器，通过控制器控制转动的角度，进而调节螺母16的位置。矢量调节器5可根据插管与筒体链接焊缝曲线峰值与谷底的高低差参数，经矢量调节器5给定，从而实现焊缝曲线的跟踪。正交马鞍的矢量参数可以通过计算或者通过二维绘图软件放样获取。如果将焊枪行走的路径展开，实际上是一条对称正弦曲线。可以用板金展开的方法根据主管和开孔圆的大小来计算矢量高。

螺母16滑动连接T型导轨17，T型导轨17由横向导轨18和一端连接横向导轨18的竖向导轨19组成；横向导轨18内部设槽、螺母16滑动设置在槽内，竖向导轨19设置在导向机构内做直线运动。

导向机构为至少一组导向轮20，每组导向轮包括两个对称设置的导向轮20且两个导向轮之间设置连接杆21。T型导轨17的竖向导轨19位于连接杆21下方，避免T型导轨17在做直线运动过程中在别的方向发生滑动、影响焊枪的稳定性。导向机构也可以为导向槽等结构。

该焊接装置可用于插管与筒体焊缝焊接、筒体插管孔的切割、插管正交相贯线下料切割，后两种只需要将焊枪换成需要的刀具或者工具。该装置用于筒体插管孔的切割时，开孔时可配置悬挂支架，主轴法兰12改为顶尖定中。该装置还可以实现正交插管相贯线的切割需配置管的横向转动机械及专用工装。

具体实施时，根据主管即筒体和开孔圆即插管的大小来计算矢量高，其值为马鞍焊缝的峰值与谷底的高度差，并调节螺母16与矢量高对应的刻度对齐。根据插管的高度和外径调整焊枪6在焊枪架13上的位置。启动电机，旋转壳体8带动安装架3绕着主轴7中心转动，小锥齿轮4做行星运动。矢量调节器5转动，使T型导轨17在导向机构内做直线往复运动带动焊枪6在做绕着主轴7转动的同时做直线往复运动从而实现马鞍型焊缝的焊接。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。