一种可旋转焊炬装置及其焊接方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及焊接装置，尤其涉及一种可旋转焊炬装置及其焊接方法。
【背景技术】
[0002] 智能化机器人已有多年的研宄基础，技术相对成熟。然而，焊接过程中待焊工件 结构多种多样，焊缝形式各不相同，且焊接过程伴随高温、弧光闪烁、保护气体等各种干扰， 因此各种焊接参数的获取较为困难，成为制约焊接智能化实现的关键技术之一。在众多的 待焊接构件中，集装箱等大构件折线角焊缝是较难实现自动化焊接的待焊件之一。在大构 件折线角焊缝中，波纹板具有壁薄、尺寸较大、装配前刚性差、难以一次成型、不便运输等特 征，故整体波纹板采用小尺寸波纹板拼接而成，再与平板进行装配，在大构件折线角焊缝 中，采用波纹板结构与平板垂直装配，提高了集装箱等结构的整体刚度，使工件整体具有较 好的力学性能，因此大构件折线角焊缝在工业生产中得到了广泛的应用。在现有大构件折 线角焊缝的焊接过程中，较多的仍然采用人工焊接的方式。
[0003] 然而，传统基于工人目测的焊接方式的存在两大弊病：①工作车间焊接工位较多、 气流不畅，工人在大量弧光辐射、有害烟尘的环境中长时间地工作，严重地损害身体健康， 使得焊接工人大部分都患肺部、神经系统损伤等职业病；②工人长时间采用站立、半蹲等姿 势进行焊接，在恶劣的环境中容易疲劳，影响判断力，焊接质量得不到保障。
[0004]目前大多数焊炬系统中焊炬不能够作轴向转动，而是随着波纹焊缝作平移运动， 这样就无法使在焊接过程中焊炬始终垂直于焊缝，无法保证焊接质量。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种可旋转焊炬装置及 其焊接方法。将其运用于现有焊接机器人中，使在焊接过程中焊炬始终能够垂直于焊缝进 行焊接，保证焊接质量。
[0006] 本发明通过下述技术方案实现：
[0007]-种可旋转焊炬装置，包括安装支架10、设置在安装支架10上的Z向导轨9、安装 在Z向导轨9上的滑块8、用于驱动滑块8在Z向导轨9上滑动的Z向驱动伺服电机6、焊 炬1、用于驱动焊炬1旋转的伺服电机4 ;
[0008] 所述滑块8上设有导轨8-1，所述导轨8-1上安装有滑动支架7,所述驱动焊炬1 旋转的伺服电机4安装在滑动支架7上。
[0009] 所述焊炬1通过连杆机构3和键2安装在伺服电机4的主轴上，通过伺服电机4 的转动使焊炬1进行绕y轴的转动。
[0010] 焊炬1的焊丝端点与伺服电机4主轴的中心点连线应与伺服电机4轴线同轴，该 同轴度误差在> 0.02以内。
[0011] 所述焊炬1与连杆机构3之间过盈配合连接；所述连杆机构3与伺服电机4主轴 之间过盈配合连接。
[0012] Z向驱动伺服电机6通过滚珠丝杠5连接滑块8,使滑块8在Z向导轨9上、下运 动。
[0013] 上述可旋转焊炬装置对焊缝进行焊接的方法如下：
[0014] 步骤（1):将第一基准面11和第二基准面12均与第一焊缝13垂直，第三基准面 14与第二焊缝15垂直；
[0015] 步骤（2):起始阶段时，焊炬1于第一焊缝13处施焊，此时焊炬1垂直于第一焊缝 13;当焊炬1沿着第一焊缝13由第一基准面11运动至第二基准面12时，焊炬1绕着焊伺 服电机4主轴逆时针旋转至焊炬1前半部分与第三基准面14重合，此时焊炬1垂直于第二 焊缝15,继续沿着第二焊缝15施焊，从而保证焊炬1在平移运动中焊丝轴线始终与焊缝法 面垂直。
[0016] 本发明适用于大构件折线角焊缝自动焊接，尤其适合与前置-直视双视觉监测跟 踪系统配套，其对于大构件折线角焊缝，能够结合前置视觉跟踪系统进行焊缝轨迹扫描；并 且可根据直视视觉系统用于引导焊炬轨迹实时纠偏和焊接工艺参数实时调整，实现焊缝轨 迹和缝宽的在线监测，引导焊炬自适应地跟踪装配缝和以适宜工艺参数施焊。
[0017] 本发明结合适合与前置-直视双视觉监测跟踪系统配套使用，可使焊炬在焊接波 纹板焊缝时能够始终垂直于焊缝，保证焊缝质量，达到最佳焊接效果。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明可旋转焊炬装置结构图。
[0019]图2为本发明可旋转焊炬装置与其他设备装配后的图。
[0020] 图3为图1侧视图。
[0021]图4为本发明可旋转焊炬装置与其他设备配合使用状态图。
[0022] 图5为本发明可旋转焊炬装置中的焊炬在具体焊接方法中的运动方式；其中，第 一基准面11;第二基准面12;第一焊缝13垂直；第三基准面14;第二焊缝15垂直；焊炬1; 焊炬旋转轴17;焊炬运动方向18;连杆结构3;焊炬旋转方向20。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
[0024] 实施例
[0025] 如图1至5所示。本发明一种可旋转焊炬装置，包括安装支架10、设置在安装支架 10上的Z向导轨9、安装在Z向导轨9上的滑块8、用于驱动滑块8在Z向导轨9上滑动的 Z向驱动伺服电机6、焊炬1、用于驱动焊炬1旋转的伺服电机4;
[0026] 所述滑块8上设有导轨8-1，所述导轨8-1上安装有滑动支架7,所述驱动焊炬1 旋转的伺服电机4安装在滑动支架7上。
[0027] 所述焊炬1通过连杆机构3和键2安装在伺服电机4的主轴上，通过伺服电机4 的转动使焊炬1进行绕y轴的转动。
[0028] 焊炬1的焊丝端点与伺服电机4主轴的中心点连线应与伺服电机4轴线同轴，该 同轴度误差在:0〇.〇2以内。
[0029] 所述焊炬1与连杆机构3之间过盈配合连接；所述连杆机构3与伺服电机4主轴 之间过盈配合连接。
[0030] Z向驱动伺服电机6通过滚珠丝杠5连接滑块8,使滑块8在Z向导轨9上、下运 动。
[0031] 图4中。x向导轨21、y向导轨22、z向导轨9在各自伺服电机的驱动下，实现焊 炬沿着x、y、z方向进行平移运动。
[0032] 上述可旋转焊炬装置对焊缝进行焊接的方法可通过如下步骤实现：
[0033] 步骤（1):将第一基准面11和第二基准面12均与第一焊缝13垂直，第三基准面 14与第二焊缝15垂直；
[0034] 步骤（2):起始阶段时，焊炬1于第一焊缝13处施焊，此时焊炬1垂直于第一焊缝 13 ;当焊炬1沿着第一焊缝13由第一基准面11运动至第二基准面12时，焊炬1绕着焊伺 服电机4主轴逆时针旋转至焊炬1前半部分与第三基准面14重合，此时焊炬1垂直于第二 焊缝15,继续沿着第二焊缝15施焊，从而保证焊炬1在平移运动中焊丝轴线始终与焊缝法 面垂直。
[0035] 如上所述，便可较好地实现本发明。
[0036] 本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质 与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的 保护范围之内。
【主权项】
1. 一种可旋转焊炬装置，其特征在于；包括安装支架（10)、设置在安装支架（10)上的 Z向导轨巧）、安装在Z向导轨（9)上的滑块巧）、用于驱动滑块做在Z向导轨（9)上滑动 的Z向驱动伺服电机化）、焊炬（1)、用于驱动焊炬（1)旋转的伺服电机（4); 所述滑块（8)上设有导轨巧-1)，所述导轨巧-1)上安装有滑动支架（7)，所述驱动焊 炬（1)旋转的伺服电机（4)安装在滑动支架（7)上。2. 根据权利要求1所述的可旋转焊炬装置，其特征在于：所述焊炬（1)通过连杆机构 做和键似安装在伺服电机（4)的主轴上，通过伺服电机（4)的转动使焊炬（1)进行绕y 轴的转动。3. 根据权利要求1或2所述的可旋转焊炬装置，其特征在于：焊炬（1)的焊丝端点与伺 服电机（4)主轴的中屯、点连线应与伺服电机（4)轴线同轴，该同轴度误差在0化02W内。4. 根据权利要求2所述的可旋转焊炬装置，其特征在于：所述焊炬（1)与连杆机构（3) 之间过盈配合连接；所述连杆机构（3)与伺服电机（4)主轴之间过盈配合连接。5. 根据权利要求1至4中任一项所述的可旋转焊炬装置，其特征在于；Z向驱动伺服电 机（6)通过滚珠丝杠5连接滑块巧），使滑块（8)在Z向导轨（9)上、下运动。6. 采用权利要求1至5中任一项所述可旋转焊炬装置对焊缝进行焊接的方法，其特征 在于包括如下步骤： 步骤（1);将第一基准面（11)和第二基准面均与第一焊缝（蝴垂直，第S基准 面（14)与第二焊缝（15)垂直； 步骤（2);起始阶段时，焊炬（1)于第一焊缝（13)处施焊，此时焊炬（1)垂直于第一焊 缝（1如；当焊炬（1)沿着第一焊缝（1如由第一基准面（11)运动至第二基准面时，焊 炬（1)绕着焊伺服电机（4)主轴逆时针旋转至焊炬（1)前半部分与第=基准面（14)重合， 此时焊炬（1)垂直于第二焊缝（15)，继续沿着第二焊缝（15)施焊，从而保证焊炬（1)在平 移运动中焊丝轴线始终与焊缝法面垂直。
【专利摘要】本发明公开了一种可旋转焊炬装置及其焊接方法，包括安装支架、设置在安装支架上的Z向导轨、安装在Z向导轨上的滑块、用于驱动滑块在Z向导轨上滑动的Z向驱动伺服电机、焊炬、用于驱动焊炬旋转的伺服电机；滑块上设有导轨，所述导轨上安装有滑动支架，驱动焊炬旋转的伺服电机安装在滑动支架上。本旋转焊炬装置适用于大构件折线角焊缝自动焊接，尤其适合与前置-直视双视觉监测跟踪系统配套，其对于大构件折线角焊缝，能够结合前置视觉跟踪系统进行焊缝轨迹扫描；并且可根据直视视觉系统用于引导焊炬轨迹实时纠偏和焊接工艺参数实时调整，实现焊缝轨迹和缝宽的在线监测，引导焊炬自适应地跟踪装配缝和以适宜工艺参数施焊。
【IPC分类】B23K37/02
【公开号】CN104923999
【申请号】CN201510329243
【发明人】全燕鸣, 苏国鹏
【申请人】华南理工大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年6月15日