一种大型组合梁钢主梁总拼自动化焊接装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种能够实现焊缝方向无盲区且用于大型组合梁钢主梁自动化焊接的大型组合梁钢主梁总拼自动化焊接装置，齿条固定在轨道一侧，行走小车与轨道滑块连接，轨道滑块与轨道滑动配合，减速器位于行走小车上且由行走电机驱动，减速器驱动行走齿轮，行走齿轮与齿条相匹配且带动行走小车在轨道上移动，行走小车与y轴调节机构连接，y轴调节机构与z轴调节机构连接，z轴调节机构与x轴调节机构连接，x轴调节机构连接至焊枪夹。
【专利说明】一种大型组合梁钢主梁总拼自动化焊接装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种能够实现焊缝方向无盲区且用于大型组合梁钢主梁自动化 焊接的大型组合梁钢主梁总拼自动化焊接装置，属特种焊接设备制造领域。
【背景技术】
[0002] 近年来，大型组合梁因其优良的综合性能被广泛采用，其钢主梁总拼节段间环缝 是最重要的焊缝之一，且数量较大。目前节段间顶、底板、腹板对接多采用手工焊接，焊接质 量受个人情绪、焊接技能、体能状况等影响很大，无法确焊接质量的一致性、可靠性。 实用新型内容
[0003] 设计目的：避免【背景技术】中的不足之处，设计一种能够实现焊缝方向无盲区且用 于大型组合梁钢主梁自动化焊接的大型组合梁钢主梁总拼自动化焊接装置。
[0004] 设计方案：为实现上述设计目的。本申请为大型组合梁钢主梁总拼节段间的自动 化焊接而设计，尤其对钢主梁腹板焊接时端部因顶、底板干涉，焊不到端部(约700mm需手 工焊接）的问题，提出可行的解决方案，以确保焊接效率和焊缝质量的一致性。通过该焊接 装置的开发实用新型，实现了钢主梁节段间环缝的无盲区自动化焊接。本实用新型提供钢 主梁总拼的自动化焊接方法，包括：将待焊接的两个节段对接接口定位，满足焊接要求。将 轨道式焊接机器人安装在与坡口对应的轨道上，所述轨道式焊接机器人包括能够在轨道上 移动的行走小车、调节组件和安装有焊枪的焊枪夹，所述调节组件包括：与所述行走小车连 接的y轴调节机构；与所述y轴调节机构连接的z轴调节机构；与所述z轴调节机构连接的 X轴调节机构，所述X轴调节机构连接至所述焊枪夹；以及用于控制行走小车和调节组件的 控制器，控制所述行走小车沿所述轨道移动，同时控制所述调节组件以使得在X轴、y轴、z 轴方向上调节焊枪位置进行焊接。利用本实用新型，控制行走小车的位置本身就能够调节 焊枪位置，控制调节组件又能够对焊枪进行X、y、Z轴的三维度调节，使得在行走小车的小 行程下，就可实现大范围的全方位自动化无盲区焊接，尤其是能够控制X轴调节机构与行 走小车在X方向的行程差，在焊接的起始位置和/或结束位置进行位移补充，实现焊缝方向 无盲区焊接。
[0005] 技术方案：一种大型组合梁钢主梁总拼自动化焊接装置，齿条固定在轨道一侧，行 走小车与轨道滑块连接，轨道滑块与轨道滑动配合，减速器位于行走小车上且由行走电机 驱动，减速器驱动行走齿轮，行走齿轮与齿条相匹配且带动行走小车在轨道上移动，行走小 车与y轴调节机构连接，y轴调节机构与z轴调节机构连接，z轴调节机构与X轴调节机构 连接，X轴调节机构连接至焊枪夹。
[0006] 本实用新型与【背景技术】相比，一是实现了在大型组合梁钢主梁总拼节段间的自动 化焊接，减少了人为因素对焊接质量的影响，推动了行业进步，为大型组合梁总拼自动化焊 接提供了借鉴；本实用新型通过控制行走小车的位置本身就能够调节焊枪位置，控制调节 组件又能够对焊枪进行X、y、Z轴的三维度调节，使得在行走小车的小行程下，就可实现大 范围的全方位全自动无盲区焊接，尤其是能够控制X轴调节机构与行走小车在X方向的行 程差，在焊接的起始位置和/或结束位置进行位移补充，实现焊缝方向无盲区焊接。
【专利附图】
【附图说明】
[0007] 图1为根据本实用新型实施例的方法中使用的轨道式焊接机器人安装在轨道上 的俯视图。
[0008] 图2示出了图1所示的轨道式焊接机器人的侧视图。
[0009] 图3示出了图1所示的轨道式焊接机器人的前视图，为清楚起见，省略了第一和第 二角摆器以及焊枪夹。
[0010] 图4示出了图1所示的轨道式焊接机器人的变形例的侧视图。
[0011] 图5示出了图4所示的轨道式焊接机器人的前视图，为清楚起见，省略了第一和第 二角摆器以及焊枪夹。
[0012] 附图标记说明
[0013] 1-轨道 10-齿条 11-轨道滑块
[0014] 2-行走小车 21-行走电机 22-减速器
[0015] 23-行走齿轮 24-转接板 241-转接板
[0016] 25-控制器 26-把手
[0017] 3-y轴调节机构 31-y轴调节电机 32_y轴丝杠
[0018] 4-z轴调节机构 41-z轴调节电机
[0019] 42-z轴丝杠 43-z轴导轨 44_z轴滑块
[0020] 5-x轴调节机构 50-x轴连接框架 51-x轴调节电机
[0021] 52-x轴丝杠 53-x轴导轨 54_x轴滑块
[0022] 61-第一角摆器 62-第二角摆器 63-弯板
[0023] 7-焊枪夹
[0024] 100-磁座组件 200-工位。
【具体实施方式】
[0025] 实施例1 :一种大型组合梁钢主梁总拼自动化焊接装置，齿条10固定在轨道1 一 侧，行走小车2与轨道滑块11连接，轨道滑块11与轨道1滑动配合，减速器22位于行走小 车2上且由行走电机21驱动，减速器22驱动行走齿轮23,行走齿轮23与齿条12相匹配且 带动行走小车2在轨道1上移动，行走小车2与y轴调节机构3连接，y轴调节机构3与z 轴调节机构4连接，z轴调节机构4与X轴调节机构5连接，X轴调节机构5连接至焊枪夹 7。
[0026] 图1为根据本实用新型实施例的方法中使用的轨道式焊接机器人安装在轨道上 的俯视图，图2示出了图1所示的轨道式焊接机器人的侧视图，图3示出了图1所示的轨道 式焊接机器人的前视图，为清楚起见，省略了第一和第二角摆器以及焊枪夹。图中各元件的 结构仅是示意性的。
[0027] 如图1至图3所示，本实用新型实施例的方法中使用的轨道式焊接机器人包括能 够在轨道1上移动的行走小车2、调节组件和安装有焊枪的焊枪夹7。调节组件包括：与行 走小车2连接的y轴调节机构3 ;与y轴调节机构3连接的z轴调节机构4 ;与z轴调节机 构4连接的X轴调节机构5, X轴调节机构5连接至焊枪夹7 ;以及控制器25,其可以控制行 走小车2和调节组件。
[0028] 本实施例中，为方便说明，以轨道1的方向为X向直线轨道，定义了调节组件的各 组成结构的调节方向。实际上，轨道1可以为任意方位、任意形状(如直线型、圆形、曲线形 等）的刚性轨道或柔性轨道。轨道1可以利用支撑结构安装在适当位置，例如图示的工位 200,支撑结构是本领域常见的结构，例如图示的磁座组件100,在此不再赘述。行走小车还 可以具有把手26。在图示的例子中，控制器25安装在行走小车2上，当然其还可以安装在 其他任意位置。
[0029] 本实用新型实施例公开的工件的自动化焊接方法，包括：
[0030] 将待焊接的两个工件对接并形成坡口，
[0031] 将轨道式焊接机器人安装在轨道1上，利用控制器25控制行走小车2沿轨道1移 动，同时控制调节组件以使得在X轴、y轴、z轴方向上调节焊枪位置进行焊接。
[0032] 利用本实用新型，控制行走小车的位置本身就能够调节焊枪位置，控制调节组件 又能够对焊枪进行X、y、Z轴的三维度调节，使得在行走小车的小行程下，就可实现大范围 的全方位自动化无盲区焊接。
[0033] 例如，坡口可以为双面V型坡口，包括一侧的深V型坡口和另一侧的浅V型坡口， 深V型坡口的深度大于浅V型坡口的深度，深V型坡口的跨度（即最大截面宽度）小于浅V 型坡口的跨度。此时，使用轨道式焊接机器人先焊接深V型坡口，再焊接浅V型坡口。
[0034] 此外，控制器25可以控制行走小车2,使得在X方向上行走小车2的位置与焊缝起 始位置和/或结束位置隔开一距离，然后控制器25控制X轴调节机构5以使焊枪到达该距 离的范围内。这样，依靠 X轴调节机构与行走小车在X方向的行程差，可以在焊接的起始位 置和结束位置进行位移补充，实现焊缝方向无盲区焊接，而且轨道的长度可以缩短。
[0035] 此外，调节组件还可以包括第一角摆器61，X轴调节机构5经由第一角摆器61连 接至焊枪夹7。控制器25控制第一角摆器61以使焊枪进行摆动焊接。
[0036] 此外，调节组件还可以包括第二角摆器62, X轴调节机构5经由第二角摆器62和 第一角摆器61连接至焊枪夹7。在焊枪直立情况下能够进行焊接的位置，控制器25控制第 一角摆器61以使焊枪垂直于焊缝进行摆动焊接，而在焊枪直立情况下无法进行焊接的位 置，控制器可以控制第二角摆器62以使焊枪摆成一角度非垂直接近焊缝，同时控制第一角 摆器61以使焊枪进行摆动焊接。焊枪直立情况下无法进行焊接的位置可以包括焊缝的起 始位置和/或结束位置等。这样，可以加强无盲区焊接的作用。
[0037] 在设置第二角摆器62的情况下，可以利用控制器25控制行走小车，使得在X方向 上行走小车2的位置与焊缝起始位置和/或结束位置隔开一距离，然后控制器25控制X轴 调节机构5和第二角摆器62以使焊枪以非垂直焊缝的方式到达该距离的范围内。可见在 这种情况下，焊缝的起始位置和/或结束位置为依靠 X轴调节机构5仍无法使焊枪到达的 位置，此时，需要依靠 X轴调节机构5和第二角摆起62才能使得焊枪非垂直接近焊缝。这 样可以在行走小车的更小行程下实现更大范围的无盲区焊接，进一步加强无盲区焊接的作 用。
[0038] 例如，如图2和图3所示，第二角摆器62的输出轴可以连接弯板63的一端，弯板 63的另一端连接第一角摆器61。这种连接方式简单高效。当然，还可以想到其他连接方式。
[0039] 行走小车2可以包括行走电机21和减速器22,减速器22的输出轴上的行走齿轮 23与轨道1上的齿条10啮合。当然，还可以采取其他结构。
[0040] y轴调节机构3可以包括y轴调节电机31和y轴丝杠32, y轴丝杠32的末端连 接z轴调节机构4, y轴调节电机31带动y轴丝杠32转动以使z轴调节机构4垂直于轨道 1移动。当然，还可以采取其他结构。
[0041] 如图1至3所示，z轴调节机构4可以包括：z轴连接框架40 ;固定至z轴连接框 架40上的z轴调节电机41、z轴丝杠42和z轴导轨43 ;以及与z轴丝杠42和z轴导轨43 连接的z轴滑块44。z轴调节电机41带动调节丝杠42转动以使z轴滑块44相对于z轴 导轨43移动。z轴连接框架40可以连接至y轴调节机构3,同时z轴滑块44连接X轴调 节机构5,这样z轴连接框架40和y轴调节机构3在Z向上无相对位移。图4和图5中示 出了调节组件的变形例，其中采用了不同的z轴调节机构4,不同处在于，z轴滑块44连接 至y轴调节机构3, z轴连接框架40连接X轴调节机构5。此时，z轴滑块44和y轴调节机 构3在Z向上无相对位移。当然，还可以采取其他结构。
[0042] X轴调节机构5可以包括：x轴连接框架50 ;固定至X轴连接框架50上的X轴调 节电机51、x轴丝杠52和X轴导轨53 ;以及与X轴丝杠和X轴导轨53连接的X轴滑块54， X轴调节电机51带动X轴丝杠52转动以使X轴滑块54沿X轴导轨53移动，X轴连接框架 50连接z轴调节机构4, X轴滑块54连接至焊枪夹7。当然，还可以采取其他结构。
[0043] X轴调节电机51的输出轴末端可以安装电机齿轮510,X轴丝杠52的一端可以安 装丝杠齿轮520,电机齿轮510啮合介轮511，介轮511啮合丝杠齿轮520。这样，无需为X 轴调节电机51设置联轴器，X轴调节电机可以安装在X轴连接框架50内侧，从而减小X轴 调节机构5的尺寸，即在X轴调节机构5尽可能短的情况下，增大其有效移动行程。
[0044] 轨道1上可以安装能够沿轨道1滑动的轨道滑块11，行走小车2的下部可以具有 转接板24,转接板24与轨道滑块11可拆卸地连接。这样的结构使得焊接机器人与轨道之 间的拆装极为方便，仅通过转接板与嵌入轨道的轨道滑块的连接和拆卸，就可实现整个焊 接机器人与轨道的连接和拆卸，而无需像现有技术那样每次都通过轨道的一侧插入焊接机 器人。
[0045] 如图1所示，转接板24与轨道滑块11可以用连接栓241连接。这种方式非常简 便。
[0046] 本实施例中，以集成化的控制器25为例进行了说明，当然控制器可为若干个，针 对不同受控部件可以设置不同结构、不同位置的控制器。控制器还可以连接外部的独立控 制台。
[〇〇47] 需要理解到的是：上述实施例虽然对本实用新型的设计思路作了比较详细的文字 描述，但是这些文字描述，只是对本实用新型设计思路的简单文字描述，而不是对本实用新 型设计思路的限制，任何不超出本实用新型设计思路的组合、增加或修改，均落入本实用新 型的保护范围内。
【权利要求】
1. 一种大型组合梁钢主梁总拼自动化焊接装置，其特征是：齿条（10)固定在轨道（1) 一侧，行走小车（2)与轨道滑块（11)连接，轨道滑块（11)与轨道（1)滑动配合，减速器（22) 位于行走小车（2)上且由行走电机（21)驱动，减速器（22)驱动行走齿轮（23)，行走齿轮 (23)与齿条（12)相匹配且带动行走小车（2)在轨道（1)上移动，行走小车（2)与y轴调节 机构（3)连接，y轴调节机构（3)与z轴调节机构（4)连接，z轴调节机构（4)与X轴调节机 构（5 )连接，X轴调节机构（5 )连接至焊枪夹（7 )。
2. 根据权利要求1所述的大型组合梁钢主梁总拼自动化焊接装置，其特征是：轨道（1) 的方向为X向直线轨道，定义了调节组件的各组成结构的调节方向，但实际上轨道（1)可以 为任意方位、任意形状的刚性轨道或柔性轨道。
3. 根据权利要求2所述的大型组合梁钢主梁总拼自动化焊接装置，其特征是：任意形 状的刚性轨道或柔性轨道是指直线型、圆形、曲线形。
4. 根据权利要求1所述的大型组合梁钢主梁总拼自动化焊接装置，其特征是：控制器 (25)安装在行走小车（2)上。
5. 根据权利要求1所述的大型组合梁钢主梁总拼自动化焊接装置，其特征是：行走小 车（2)设有把手（26)。
6. 根据权利要求1所述的大型组合梁钢主梁总拼自动化焊接装置，其特征是：x轴调节 机构（5)经由第一角摆器（61)连接至焊枪夹（7)，控制器（25)控制第一角摆器（61)以使焊 枪进行摆动焊接。
7. 根据权利要求1所述的大型组合梁钢主梁总拼自动化焊接装置，其特征是：x轴调 节机构（5)经由第二角摆器（62)和第一角摆器（61)连接至焊枪夹（7)，在焊枪直立情况下 能够进行焊接的位置，控制器（25)控制第一角摆器（61)以使焊枪垂直于焊缝进行摆动焊 接，而在焊枪直立情况下无法进行焊接的位置，控制器可以控制第二角摆器（62)以使焊枪 摆成一角度非垂直接近焊缝，同时控制第一角摆器（61)以使焊枪进行摆动焊接。
8. 根据权利要求1所述的大型组合梁钢主梁总拼自动化焊接装置，其特征是：在设置 第二角摆器（62)的情况下，利用控制器（25)控制行走小车，使得在X方向上行走小车（2)的 位置与焊缝起始位置和/或结束位置隔开一距离，然后控制器（25)控制X轴调节机构（5) 和第二角摆器（62)以使焊枪以非垂直焊缝的方式到达该距离的范围内。
9. 根据权利要求7或8所述的大型组合梁钢主梁总拼自动化焊接装置，其特征是：第 二角摆器（62)的输出轴可以连接弯板（63)的一端，弯板（63)的另一端连接第一角摆器 (61)。
10. 根据权利要求1所述的大型组合梁钢主梁总拼自动化焊接装置，其特征是：x轴调 节机构（5)包括X轴连接框架（50);固定至X轴连接框架（50)上的X轴调节电机（51)、X 轴丝杠（52)和X轴导轨（53)，以及与X轴丝杠和X轴导轨（53)连接的X轴滑块（54)，X轴 调节电机（51)带动X轴丝杠（52)转动以使X轴滑块（54)沿X轴导轨（53)移动，X轴连接 框架（50)连接z轴调节机构（4)，X轴滑块（54)连接至焊枪夹（7)。
11. 根据权利要求1所述的大型组合梁钢主梁总拼自动化焊接装置，其特征是：x轴调 节电机（51)的输出轴末端安装电机齿轮（510)，X轴丝杠（52)的一端可以安装丝杠齿轮 (520)，电机齿轮（510)啮合介轮（511)，介轮（511)啮合丝杠齿轮（520)。
12. 根据权利要求1所述的大型组合梁钢主梁总拼自动化焊接装置，其特征是：行走小 车（2)的下部可以具有转接板（24)，转接板（24)与轨道滑块（11)可拆卸地连接。
13. 根据权利要求12所述的大型组合梁钢主梁总拼自动化焊接装置，其特征是：转接 板（24)与轨道滑块（11)可以用连接栓（241)连接。
14. 根据权利要求1所述的大型组合梁钢主梁总拼自动化焊接装置，其特征是：z轴调 节机构（4)可以包括z轴连接框架（40 );固定至z轴连接框架（40 )上的z轴调节电机（41)、z 轴丝杠（42)和z轴导轨（43)，以及与z轴丝杠（42)和z轴导轨（43)连接的z轴滑块（44)， z轴调节电机（41)带动调节丝杠（42)转动以使z轴滑块（44)相对于z轴导轨（43)移动， z轴连接框架（40)连接至y轴调节机构（3)，同时z轴滑块（44)连接X轴调节机构（5)，这 样z轴连接框架（40)和y轴调节机构（3)在Z向上无相对位移。
【文档编号】B23K31/02GK203843381SQ201420075751
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年2月21日 优先权日:2014年2月21日
【发明者】李军平, 车平, 成宇海, 刘治国, 朱新华, 刘雷, 吴小兵, 薛龙, 邹勇 申请人:中铁宝桥集团有限公司