专利名称：基于开放式数控系统的加长型工字钢焊接成型机床的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种焊接加工机床，尤其是一种基于开放式数控系统的加长型工 字钢焊接成型机床。
背景技术：
传统的数控系统虽然已经实现了一定的功能，但是由于传统数控系统采用的是专 用计算机系统，实现过程对用户来讲是封闭的，模块功能也是固定的，不同厂商的软硬件互 不兼容，用户无法对系统进行重新定义和扩展，系统与外部缺乏有效的通信功能，这就增加 了用户的投资风险和成本。因此，迫切需要解决变换频繁的需求与封闭控制系统之间的矛 盾，建立一个统一的可重构的系统平台，具有模块化组织结构，允许用户根据需要进行选配 和集成、更改或扩展系统的功能，以便迅速适应不同的应用需求，开放式数控系统便应运而 生。传统的焊接机床对焊接加长型工字钢时处理不便，也不便于夹紧，一次装夹只能 进行一个焊缝的焊接，目前没有一种机械是对加长型工字钢进行焊接的专用机械。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种基于开放式数控系统的加长型工字 钢焊接成型机床，它能实现一次工件装夹同时对多个焊缝进行焊接，提高加工精度和效率。为实现上述目的本实用新型提供了一种基于开放式数控系统的加长型工字钢焊 接成型机床，包括底座1、工作台5，工作台5固定在底座1上，工字钢14被装夹在工作台5 上，底座1上还有一个能沿底座1长度方向移动的立柱底座11，立柱底座11上、工作台5的 两侧固定安装两个立柱6，两个立柱6上各有能沿立柱6上下移动的焊枪夹持装置，装夹在 焊枪夹持装置上的焊枪21正对工字钢14需要被焊接的部位。能够移动的立柱使得工件一 次装夹可完成多个焊缝的焊接，提高了加工精度的加工效率。在底座1的两端固定安装两个工作台支架22，工作台5固定安装在工作台支架22 上，在两个工作台支架22上设有两根光杠12和位于两根光杠12中间的丝杠13，且光杠12、 丝杠13与工作台5平行，所述两根光杠12和丝杠13从位于工作台5下面、两个支架22之 间的立柱底座11的配合孔中穿过，立柱底座11上有丝杠螺母与丝杠13配合，在丝杠13的 一端连接可驱动丝杠13转动的交流伺服电机2。通过丝杠传动实现立柱底座在光杠上滑 动。在所述两个立柱6竖向各设置一个升降丝杠15，升降丝杠15的上端由装在立柱6 上端的升降电机10驱动转动，在两个升降丝杠15上各设有一个丝杠副16，在两个丝杠副 16面向工字钢14 一侧各固定连接一个焊枪夹持装置。通过丝杠传动实现焊枪夹持装置的 上下移动。所述焊枪夹持装置包括焊枪架23、构架24、蜗杆19、蜗轮20 ；在所述丝杠副16面 向工字钢14 一侧固定连接焊枪架23的一端，焊枪架23另一端焊接构架24 ；构架24上竖向设置蜗杆19和水平设置与蜗杆19配合的蜗轮20，蜗轮20上安装焊枪21，焊枪21指向 工字钢14的需要焊接的部位；蜗杆19由装在构架24上的焊枪电机17驱动。通过蜗杆蜗 轮机构实现焊枪的上下摆动。所述由蜗杆19驱动的蜗轮20带动焊枪21上下摆动的角度可达40 50度。使焊枪夹持装置沿所述立柱6上下移动的驱动机构可以采用由气动伺服阀控制 的气缸驱动。所述底座1和工作台5可以很长。这样可以加工更长的工件。
图1为本实用新型的主视图；图2为本实用新型的俯视图；图3为本实用新型的右视图；图4为图3中A所示的局部放大图。上图中1、底座，2、交流伺服电机，3、联轴器甲，4、夹具，5、工作台，6、立柱，7、小盖 板，8、盖板，9、联轴器乙，10、升降电机，11、立柱底座，12、光杠，13、丝杠，14、工字钢，15、升 降丝杠，16、丝杠副，17、焊枪电机，18、联轴器丙，19、蜗杆，20、蜗轮，21、焊枪，22、工作台支 架，23、焊枪架，24、构架。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型基于开放式数控系统的加长型工字钢焊接成型机床 作进一步详细的说明。如图1、2、3、4所示。机床的底座1为长条形，而且可以为很长，例如5米或者更长， 在长条形的底座1的两端沿底座1的宽度方向焊接两个等高的矩形工作台支架22，在两个 工作台支架22的上面焊接沿底座1长度方向平行布置的长条形工作台5，工作台5上设置 夹具4用于装夹平行放置于工作台5上的加长型工字钢14 ；在两个工作台支架22上设有 两根光杠12和位于两根光杠12中间的丝杠13，且光杠12、丝杠13与工作台5平行，所述 两根光杠12和丝杠13从位于工作台下面、两个支架22之间的立柱底座11的配合孔中穿 过，立柱底座11上有丝杠螺母与丝杠13配合，在丝杠13的一端、工作台支架22的外侧设 有能驱动丝杠13转动的交流伺服电机2，在交流伺服电机2的输出轴与丝杠13之间有联 轴器甲3 ；立柱底座11垂直于工作台5的方向宽于工作台5，在工作台5的两侧分别设有两 个固定安装在立柱底座11上的立柱6，两个立柱6高出装夹后的工字钢14，两个立柱6的 上端各固定一个小盖板7，在两个小盖板7上固定连接一个盖板8 ；在两个立柱6竖向各设 置一个升降丝杠15，盖板8上固定两个升降电机10可分别驱动两个升降丝杠15转动，在 升降电机10的输出轴与丝杠15之间有联轴器乙9 ；在两个升降丝杠15上各设有一个丝杠 副16，在两个丝杠副16面向工字钢14 一侧各固定连接一个焊枪架23的一端，两个焊枪架 23另一端各焊接一个构架24 ；每个构架24上竖向设置一个蜗杆19和水平设置一个与蜗杆 19配合的蜗轮20，每个蜗轮20的端部安装焊枪21，焊枪21指向工字钢14的需要焊接的部 位；每个构架24上还设置焊枪电机17，焊枪电机17通过联轴器丙18与蜗杆19连接，焊枪 电机17驱动蜗杆19转动，蜗杆19带动蜗轮20转动，从而焊枪21上下摆动，上下摆动的角度可达45度。此焊接机床的夹具4定位好工字钢14后，焊枪架23的水平移动由丝杠13带动， 竖向运动由升降丝杠15带动，焊枪的上下摆动由蜗杆19驱动蜗轮20带动，丝杠13、升降丝 杠15、蜗杆19的转动通过控制伺服电机实现，从而完成对工字钢的自动焊接。设备可通过 手动操作焊接定位机构、人工上料、手动操作退回焊接定位机构；作业时，焊枪移动至焊接 位置、进枪、引弧焊接、遇焊接终点限位后收弧、焊接停止、提枪、夹紧放松、焊接小车快速回 位、人工将工件卸下，完成直缝的自动焊接过程。本机床能通过一次装夹工字钢能完成对多 个焊缝的焊接，避免反复装夹工件，提高焊接效率与焊接质量。采用该自动焊接机能够焊接多种型号的工字型钢，做到一机多用。采用该自动焊 接机，能够显著提高生产效率和焊接质量，缩短施工周期，降低焊工的劳动强度，减少焊工 人数，而且焊接质量不受焊工自身因素的影响，因此具有较大的推广价值。此外，自动焊接 机对焊工的技能要求较低，避免了采用手工焊时大量熟练焊工的集中投入，有利于生产的 组织和工程质量的全面提高，大大提高了产品的质量和生产率，减轻了工人劳动强度，经济 效益和社会效益显著。该自动焊机还是自动化程度较高的焊接设备，该机采用工业微处理 器控制焊接程序，变频电机控制工件的运转速度。为了提高焊机的适应能力，焊枪的上下运 动采用电动推杆结构，以方便没有气源的厂家使用，有气源的厂家可将电动推杆结构改为 气缸结构。在信号采集方面选用光电耦合器、接近开关、电子感应传感器等先进的自动控制 元器件。选用系列焊机作为工字型钢自动焊接机的焊接电源。该自动焊接机增强了焊接 的自动化程度，改善了工字型钢的焊接质量，提高了工作效率，适用于各种型号的工字型钢 的焊接，特别是比较长的工字钢，例如5米及以上的工字钢。本机床床身还具有有足够的刚 度、较高的精度、好的抗振性和较小的热变形。本实用新型利用基于开放式数控系统，采用相应的计算机模块、DSP控制器，将所 进行焊接工字钢的形状输入相应的计算机模块，通过此模块走出相应的焊接轨迹，从而不 需G、M代码编程便可对零件直接焊接，直接进行三轴或四轴的联动，从而实现一次两条焊 缝的同时焊接，解决了编程效率低及NC程序不具有可交换性的问题，实现了不同的CNC系 统间也可以实现信息的交换和共享。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，在不 背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出 各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的 保护范围。
权利要求一种基于开放式数控系统的加长型工字钢焊接成型机床，包括底座(1)、工作台(5)，工作台(5)固定在底座(1)上，工字钢(14)被装夹在工作台(5)上，其特征在于底座(1)上还有一个能沿底座(1)长度方向移动的立柱底座(11)，立柱底座(11)上、工作台(5)的两侧固定安装两个立柱(6)，两个立柱(6)上各有能沿立柱(6)上下移动的焊枪夹持装置，装夹在焊枪夹持装置上的焊枪(21)正对工字钢(14)需要被焊接的部位。
2.根据权利要求1所述的基于开放式数控系统的加长型工字钢焊接成型机床，其特征 在于在底座(1)的两端固定安装两个工作台支架(22)，工作台(5)固定安装在工作台支 架(22)上，在两个工作台支架(22上设有两根光杠(12)和位于两根光杠(12)中间的丝杠 (13)，且光杠(12)、丝杠(13)与工作台(5)平行，所述两根光杠(12)和丝杠(13)从位于工 作台(5)下面、两个支架(22)之间的立柱底座(11)的配合孔中穿过，立柱底座(11)上有丝杠螺母与丝杠(13)配合，在丝杠(13)的一端连接可驱动丝杠(13转动的交流伺服电机 ⑵。
3.根据权利要求1或2所述的基于开放式数控系统的加长型工字钢焊接成型机床，其 特征在于在所述两个立柱(6)竖向各设置一个升降丝杠(15)，升降丝杠(15)的上端由 装在立柱(6)上端的升降电机(10)驱动转动，在两个升降丝杠(15)上各设有一个丝杠副 (16)，在两个丝杠副(16)面向工字钢(14) 一侧各固定连接一个焊枪夹持装置。
4.根据权利要求1或2所述的基于开放式数控系统的加长型工字钢焊接成型机床，其 特征在于所述焊枪夹持装置包括焊枪架(23)、构架(24)、蜗杆(19)、蜗轮(20)；在所述丝 杠副(16)面向工字钢(14) 一侧固定连接焊枪架(23)的一端，焊枪架(23)另一端焊接构 架(24)；构架(24)上竖向设置蜗杆(19)和水平设置与蜗杆(19)配合的蜗轮(20)，蜗轮 (20)上安装焊枪(21)，焊枪(21)指向工字钢(14)的需要焊接的部位；蜗杆(19)由装在构 架(24)上的焊枪电机(17)驱动。
5.根据权利要求3所述的基于开放式数控系统的加长型工字钢焊接成型机床，其特 征在于所述焊枪夹持装置包括焊枪架(23)、构架(24)、蜗杆(19)、蜗轮(20)；在所述丝杠 副(16)面向工字钢(14) 一侧固定连接焊枪架(23)的一端，焊枪架(23)另一端焊接构架 (24)；构架(24)上竖向设置蜗杆(19)和水平设置与蜗杆(19)配合的蜗轮(20)，蜗轮(20) 上安装焊枪(21)，焊枪(21)指向工字钢(14)的需要焊接的部位；蜗杆(19)由装在构架 (24)上的焊枪电机(17)驱动。
6.根据权利要求4所述的基于开放式数控系统的加长型工字钢焊接成型机床，其特征 在于所述由蜗杆(19)驱动的蜗轮(20)带动焊枪(21)上下摆动的角度可达40 50度。
7.根据权利要求1所述的基于开放式数控系统的加长型工字钢焊接成型机床，其特征 在于使焊枪夹持装置沿所述立柱(6)上下移动的驱动机构可以采用由气动伺服阀控制的 气缸驱动。
8.根据权利要求1所述的基于开放式数控系统的加长型工字钢焊接成型机床，其特征 在于所述底座⑴和工作台(5)可以很长。
专利摘要本实用新型公开了一种基于开放式数控系统的加长型工字钢焊接成型机床，包括底座(1)、工作台(5)，工作台(5)固定在底座(1)上，工字钢(14)被装夹在工作台(5)上，底座(1)上还有一个能沿底座(1)长度方向移动的立柱底座(11)，立柱底座(11)上、工作台(5)的两侧固定安装两个立柱(6)，两个立柱(6)上各有能沿立柱(6)上下移动的焊枪夹持装置，装夹在焊枪夹持装置上的焊枪(21)正对工字钢(14)需要被焊接的部位。本实用新型能够焊接加长型的工字钢，实现了一次工件装夹同时对多个焊缝进行焊接，提高加工精度和效率。
文档编号B23K37/02GK201735970SQ201020286618
公开日2011年2月9日 申请日期2010年8月10日 优先权日2010年8月10日
发明者宋丽, 张方友, 曹树坤, 杨尚伟, 隋志明 申请人:济南大学