一种落锤试块自动焊接设备的制作方法

本实用新型涉及焊接设备技术领域，具体而言，涉及一种落锤试块自动焊接设备。

背景技术：

核电母材的性能一般是通过在母材上获取一试块进行验证，将试块进行焊接后，再做落锤冲击试验检测试块焊后性能，从而验证核电母材的性能。

现有技术中，核电母材落锤试块的焊接一直是采用人工焊接操作，焊工的技能、情绪等因素直接影响到落锤试块焊接的质量，从而影响性能测试结果，一旦试块性能测试不能通过，取样的母材也将被视为不合格，造成巨大的经济损失。

技术实现要素：

本实用新型解决的问题是如何使落锤试块实现自动焊接，并提高焊接质量。

为解决上述问题，本实用新型提供一种落锤试块自动焊接设备，用于焊接落锤试块，包括：

机架；

焊接机构，所述焊接机构设置在所述机架上，并适于在所述机架上行走，所述焊接机构适于夹持焊条点击所述落锤试块；

夹持机构，所述夹持机构设置在所述机架的一侧，所述夹持机构包括底座和夹板，所述夹板设置在所述底座上，并与所述底座形成适于夹持所述落锤试块的夹持空间，所述夹板上设有通道结构，所述通道结构适于供所述焊条穿过，并限制所述落锤试块的焊接范围。

可选地，所述焊接机构包括横移组件、升降组件和起弧组件，所述横移组件设置在所述机架上，并适于带动所述升降组件和所述起弧组件横移；所述升降组件设置在所述横移组件上，并适于带动所述起弧组件升降；所述起弧组件设置在所述升降组件上，并适于夹持所述焊条点击所述落锤试块。

可选地，所述横移组件包括横移滑板、横移支架和横移电机，所述横移滑板与所述机架连接，所述横移支架与所述横移滑板连接，所述横移电机与所述横移滑板驱动连接。

可选地，所述升降组件包括升降滑板、升降支架和升降电机，所述升降滑板与所述横移支架连接，所述升降支架与所述升降滑板连接，所述升降电机与所述升降滑板驱动连接。

可选地，所述起弧组件包括起弧支架、起弧电机、凸轮、连杆和弹簧，所述起弧支架与所述升降支架连接，所述连杆设置在所述起弧支架上，所述起弧电机与所述凸轮驱动连接，所述弹簧套装在所述连杆上，所述弹簧的一端与所述起弧支架连接，所述弹簧的另一端与所述连杆连接，所述连杆的一端与所述凸轮接触，所述连杆的另一端适于夹持所述焊条。

可选地，所述焊接机构还包括第一检测装置，所述第一检测装置设置在所述横移组件上，并适于检测所述横移电机的运行参数以使所述横移电机启停。

可选地，所述焊接机构还包括第二检测装置，所述第二检测装置设置在所述起弧组件上，并适于检测所述焊条位置以使所述升降电机和/或所述起弧电机启停。

可选地，所述夹板为水冷模具，所述水冷模具上设有腰型孔，所述腰型孔适于供所述焊条穿过，并限制所述落锤试块的焊接范围。

可选地，所述底座上设有水冷腔结构，所述水冷腔结构设置在与所述水冷模具对应位置处。

可选地，于所述焊条与焊接方向确定的平面上，所述底座的投影与所述焊条的投影呈锐角倾斜设置。

本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：可用于对例如核电母材落锤试块的焊接，通过夹持机构的底座和夹板夹持试块，焊接机构夹持焊条穿过夹板上的通道结构点击试块起弧，起弧后焊接机构夹持焊条沿机架行走，可以实现试块的自动焊接，同时，由通道结构限制试块的焊接范围，可以使焊肉尺寸更精确，从而提高焊接质量。

附图说明

图1为本实用新型实施例中焊接设备的结构示意图；

图2为本实用新型实施例图1中a处的放大图；

图3为本实用新型实施例图1中b处的放大图。

附图标记说明：

1-机架、2-焊接机构、21-横移组件、211-横移滑板、212-横移支架、213-横移电机、22-升降组件、221-升降滑板、222-升降支架、223-升降电机、23-起弧组件、231-起弧支架、232-起弧电机、233-凸轮、234-连杆、235-弹簧、24-第一检测装置、25-第二检测装置、3-夹持机构、31-底座、32-夹板、321-通道结构、100-焊条、200-落锤试块。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，附图中“x”的正向代表左方，相应地，“x”的反向代表右方；“y”的正向代表前方，相应地，“y”的反向代表后方；“z”的正向代表上方，相应地，“z”的反向代表下方，术语“x”、“y”、“z”等指示的方位或位置关系为基于说明书附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

核电母材的性能一般是通过在母材上获取一试块进行验证，将试块进行焊接后，再做落锤冲击试验检测试块焊后性能，从而验证核电母材的性能。现有技术中，核电母材落锤试块的焊接一直是采用人工焊接操作，焊工的技能、情绪等因素直接影响到落锤试块焊接的质量，从而影响性能测试结果，一旦试块性能测试不能通过，取样的母材也将被视为不合格，造成巨大的经济损失。

为解决上述问题，如图1和图2所示，本实用新型的实施例提供一种落锤试块自动焊接设备，用于焊接落锤试块200，包括：机架1；焊接机构2，焊接机构2设置在机架1上，并适于在机架1上行走，焊接机构2适于夹持焊条100点击落锤试块200；夹持机构3，夹持机构3设置在机架1的一侧，夹持机构3包括底座31和夹板32，夹板32设置在底座31上，并与底座31形成适于夹持落锤试块200的夹持空间，夹板32上设有通道结构321，通道结构321适于供焊条100穿过，并限制落锤试块200的焊接范围。

如图1所示，机架1可以采用l形、t形或门形结构，焊接机构2设置在机架1上，可以通过滑道、吊挂轮等结构与机架1连接并沿机架1行走，机架1可以水平设置，也可以竖直设置，焊接机构2可以沿机架1水平行走，也可以沿机架1竖直行走，焊接机构2的焊接端可以夹持焊条100并点击落锤试块200从而实现起弧，相应地，焊接机构2可以沿纵向夹持焊条100，也可以沿横向夹持焊条100，夹持机构3可以设置在机架1的前侧、后侧、左侧或者右侧，夹持机构3的夹板32与底座31可以上下设置、前后设置或者左右设置，夹板32上的通道结构321可以沿竖直方向设置，也可以沿水平方向设置，通道结构321的截面形状可以是三角形、矩形、多边形、圆形或者是其组合的各种形状，焊接机构2夹持焊条100后可以穿过通道结构321并与位于通道结构321范围内的落锤试块200表面接触。

本实施例中，机架1采用水平设置的龙门架，龙门架的横梁上设有滑轨，焊接机构2与横梁上的滑轨滑动连接后，可以在横梁上沿水平方向行走，夹持机构3设置在机架1的前侧并位于焊接机构2的下方，夹持机构3的夹板32和底座31上下设置，底座31与夹板32之间形成可以容纳落锤试块200的夹持空间，夹板32上沿竖直方向设有通道结构321，焊接机构2可以沿竖直方向夹持焊条100穿过夹板32上的通道结构321并点击落锤试块200从而实现起弧，焊条100起弧成功后，焊接机构2夹持焊条100在通道结构321内沿水平方向向右行走，可以实现自动焊接，焊接时，夹板32上的通道结构321可以限制焊条100与落锤试块200表面的接触范围。

其中，如图1所示，水平方向是指沿x轴的方向，竖直方向是指沿z轴的方向。

这样，通过夹持机构3的底座31和夹板32夹持落锤试块200，焊接机构2夹持焊条100穿过夹板32上的通道结构321点击落锤试块200起弧，起弧后焊接机构2夹持焊条100沿机架1行走，可以实现落锤试块200的自动焊接，同时，由通道结构321限制落锤试块200的焊接范围，可以使焊肉尺寸更精确，从而提高焊接质量。

可选地，焊接机构2包括横移组件21、升降组件22和起弧组件23，横移组件21设置在机架1上，并适于带动升降组件22和起弧组件23横移；升降组件22设置在横移组件21上，并适于带动起弧组件23升降；起弧组件23设置在升降组件22上，并适于夹持焊条100点击落锤试块200。

如图1和图3所示，本实施例中，横移组件21带动升降组件22和起弧组件23沿机架1横梁上的滑轨左右运动，开始焊接时，可以手动调整横移组件21在机架1横梁上的位置，从而调整起弧组件23的位置，焊接机构2具有长焊道焊接和短焊道焊接两个档位，以配合两种落锤试块200的焊接(一种为长焊道试块，焊道长度为65mm，另一种为短焊道试块，焊道长度为43mm)，长焊道焊接和短焊道焊接可以通过设置左限位点的位置实现(左限位具有长焊道档和短焊道档两个档位)，调整左限位点的位置，保证两种落锤试块200的焊道都处于落锤试块200的正中间位置，当焊条100起弧后，焊接机构2进入自动焊接状态，横移组件21带动起弧组件23按照预设的速度向焊接方向做横向移动，完成焊接。升降组件22带动起弧组件23完成上升、下降动作，开始焊接时，手动调整升降组件22至上限位点位置，以便安装焊条100，随后按下起弧按钮，焊接机构2进入自动状态，升降组件22带动起弧组件23按照预设速度向下运行，当焊条100接触到落锤试块200后，升降组件22停止动作，起弧组件23启动，夹持焊条100点击落锤试块200，焊条100起弧后，升降组件22带动起弧组件23和焊条100，按照预设速度向下运动，补充不断熔化的焊条100，焊接完成后，升降组件22带动起弧组件23和剩余的焊条100返回上限位点。

这样，通过起弧组件23夹持焊条100点击落锤试块200实现起弧，升降组件22带动起弧组件23升降，横移组件21带动升降组件22和起弧组件23沿机架1行走，可以实现落锤试块200的自动焊接。

可选地，横移组件21包括横移滑板211、横移支架212和横移电机213，横移滑板211与机架1连接，横移支架212与横移滑板211连接，横移电机213与横移滑板211驱动连接。

如图1所示，横移滑板211与横移支架212可以通过焊接、铆接、螺栓连接或者连接件连接，横移滑板211可以设置在横移支架212的端部、中间或者任意位置，横移电机213可以设置在横移支架212上，也可以设置在机架1横梁上，横移电机213与横移滑板211可以通过链条、齿轮或者传动带驱动连接。

本实施例中，龙门架的横梁上设有沿左右方向的滑轨，横移滑板211上设有沿左右方向的滑道，横移支架212沿竖直方向设置，采用具有框架结构的支架，横移滑板211通过连接件设置在横移支架212的中部，框架结构的横移支架212既能满足强度要求，又能减少重量，有利于节省能耗，降低成本，横移滑板211设置在横移支架212的中部使得横移支架212安装更加稳固，可以提高设备运行稳定性，横移电机213设置在横移支架212的顶部，横移电机213与横移滑板211可以通过链条、齿轮或者传动带驱动连接，在此不作限制，横移电机213驱动横移滑板211在机架1横梁上左右移动。

这样，通过在横移支架212上设置横移电机213与横移滑板211驱动连接，横移电机213驱动横移滑板211沿机架1左右移动，使得横移支架212沿机架1左右移动，从而实现焊接机构2左右横移。

可选地，升降组件22包括升降滑板221、升降支架222和升降电机223，升降滑板221与横移支架212连接，升降支架222与升降滑板221连接，升降电机223与升降滑板221驱动连接。

如图1所示，升降滑板221与升降支架222可以通过焊接、铆接、螺栓连接或者连接件连接，升降滑板221可以设置在升降支架222的端部、中间或者任意位置，升降电机223可以设置在升降支架222上，也可以设置在机架1横梁或者横移支架212上，升降电机223与升降滑板221可以通过链条、齿轮或者传动带驱动连接。

本实施例中，横移支架212上设有沿竖直方向的滑轨，升降滑板221上设有沿竖直方向的滑道，升降滑板221与横移支架212滑动连接，升降支架222沿前后方向设置，采用具有框架结构的支架，升降滑板221通过连接件设置在升降支架222的后端，框架结构的升降支架222既能满足强度要求，又能减少重量，有利于节省能耗，降低成本，升降滑板221设置在升降支架222的后端使得升降支架222移动时不与横移支架212产生冲突，同时，可以拓展起弧组件23的作业范围，提高设备的通用性，升降电机223设置在横移支架212上，升降电机222与升降滑板221可以通过链条、齿轮或者传动带驱动连接，在此不作限制，升降电机223驱动升降滑板221在横移支架212上上下移动。

这样，通过在升降支架222上设置升降电机223与升降滑板221驱动连接，升降电机223驱动升降滑板221沿横移支架212上下移动，使得升降支架222沿横移支架212上下移动，从而实现焊接机构2的升降。

可选地，起弧组件23包括起弧支架231、起弧电机232、凸轮233、连杆234和弹簧235，起弧支架231与升降支架222连接，连杆234设置在起弧支架231上，起弧电机232与凸轮233驱动连接，弹簧235套装在连杆234上，弹簧235的一端与起弧支架231连接，弹簧235的另一端与连杆234连接，连杆234的一端与凸轮233接触，连杆234的另一端适于夹持焊条100。

如图3所示，起弧支架231与升降支架222可以通过焊接、铆接、螺栓连接或者通过连接件连接，起弧电机232可以设置在起弧支架231上，也可以设置在升降支架222上，起弧电机232与凸轮233可以通过链条、齿轮或者传动带驱动连接，起弧电机232可以采用伺服电机、步进电机或者其他类型的电机。

本实施例中，升降支架222上设有沿前后方向的滑轨，起弧支架231与升降支架222通过起弧滑板连接，起弧滑板上设有沿前后方向的滑道，升降支架222朝前的一端还设有转动手轮，转动手轮通过丝杆与起弧滑板驱动连接，并驱动起弧滑板在升降支架222上沿前后方向滑动，起弧支架231与起弧滑板通过螺栓固定连接，优选地，起弧电机232采用步进电机，步进电机设置在起弧支架231的上端并位于起弧支架231面向升降支架222的一侧，步进电机的电机轴沿左右方向设置，并穿过起弧支架231，凸轮233设置在起弧支架231背向升降支架222的一侧，并与步进电机的电机轴连接，起弧支架231背向升降支架222的一侧沿竖直方向设有上连接座和下连接座，连杆234分别与上连接座和下连接座活动连接，连杆234采用圆形连杆，连杆234位于上连接座和下连接座之间的一段直径小于其他部位的直径，从而形成一段环形凹槽结构，弹簧235套装在连杆234上的环形凹槽结构内，弹簧235的下端与下连接座的上端面抵接，弹簧的上端与连杆234上环形凹槽结构的上端面抵接，连杆234的上端与凸轮233接触，连杆234的下端设有放置焊条100的凹槽和焊条夹紧螺钉。起弧时，将焊条100的一端放置在连杆234下端的凹槽中，锁紧焊条夹紧螺钉，步进电机启动，带动凸轮233旋转至低点位置将连杆234下压，步进电机停止转动，升降组件22下降至焊条100与落锤试块200接触，步进电机再次启动，带动凸轮233旋转至高点位置，连杆234在弹簧235的作用下上升，此时焊条100与落锤试块200脱离接触，随后步进电机继续旋转带动凸轮233旋转至低点位置，连杆234带动焊条100点击落锤试块200，从而实现自动起弧。

这样，通过在起弧支架231上设置连杆234，连杆234上套设弹簧235，连杆234的一端夹持焊条100，连杆234的另一端与凸轮233接触，起弧电机232驱动凸轮233下压连杆234，使得焊条100点击落锤试块200从而实现自动起弧。

可选地，焊接机构2还包括第一检测装置24，第一检测装置24设置在横移组件21上，并适于检测横移电机213的运行参数以使横移电机213启停。

如图1所示，第一检测装置24可以采用编码器、速度传感器或者位移传感器，第一检测装置24可以设置在横移滑板211上，也可以设置在横移支架212或横移电机213上。

本实施例中，第一检测装置24采用编码器，编码器安装在横移电机213上，机架1上还设有可编程控制器中(plc)，横移电机213启动时，编码器同时开始计数，并将数据传送至控制单元的可编程控制器(plc)中，与可编程控制器(plc)中预设的数据进行运算，到达预设值时，可编程控制器(plc)发出停止信号，横移电机213停止转动，从而使横移滑板211停止运动。

这样，通过在横移组件21上设置第一检测装置24，第一检测装置24检测横移电机213的运行参数以使横移电机213启停，使得横移组件21的移动更可控，可以提高焊接机构2的焊接精度，从而提高焊接质量。

可选地，焊接机构2还包括第二检测装置25，第二检测装置25设置在起弧组件23上，并适于检测焊条100位置以使升降电机223和/或起弧电机232启停。

如图3所示，第二检测装置25可以采用编码器、速度传感器、位移传感器或者微动开关，第二检测装置25可以设置在起弧支架231上，也可以设置在起弧电机232上。

本实施例中，第二检测装置25采用微动开关，微动开关安装在起弧支架231上，机架1上还设有可编程控制器(plc)，起弧时，升降电机223启动，带动起弧组件23下降，微动开关检测到焊条100与落锤试块200接触后将检测信号传送至控制单元的可编程控制器(plc)，与可编程控制器(plc)中预设的数据进行运算，到达预设值时，可编程控制器(plc)发出停止信号，升降电机223停止转动，起弧电机232启动，驱动凸轮233从低点位置转动至高点位置，连杆234在弹簧235的作用下上升，焊条100与落锤试块200脱离接触，随后起弧电机232继续转动，驱动凸轮233从高点位置转动至低点位置，连杆234在凸轮233的作用下下降，使得焊条100点击落锤试块200，从而使焊接机构2实现起弧，起弧成功后，微动开关检测焊条100位置信息，并将检测信号传送至控制单元的可编程控制器(plc)，与可编程控制器(plc)中预设的数据进行运算，到达预设值时，可编程控制器(plc)发出启动信号，升降电机223开始转动，驱动焊接机构2按照预设速度向下运动，补充不断熔化的焊条100。

这样，通过在起弧组件23上设置第二检测装置25，第二检测装置25检测焊条100位置以使升降电机223和/或起弧电机232启停，使得升降组件22和起弧组件23的移动更可控，可以提高焊接机构2的焊接精度，从而提高焊接质量。

可选地，夹板32为水冷模具，水冷模具上设有腰型孔，腰型孔适于供焊条100穿过，并限制落锤试块200的焊接范围。

如图1和图2所示，夹板32可以采用普通材质的夹板32，也可以采用具有冷却功能的夹板32，本实施例中，夹板32采用具有冷却功能的紫铜水冷模具，紫铜水冷模具设有中空的空腔结构(图未示)，水冷模具的侧板上设有进水口和出水口(图未示)，进水口与出水口分别通过管道连接冷却水泵(图未示)，水冷模具的中间设有腰型孔，腰型孔沿左右方向延伸形成通道结构321，焊条100可以沿竖直方向穿过腰型孔与落锤试块200接触，并在焊接机构2的带动下在腰型孔内左右移动，被水冷模具夹持的落锤试块200裸露在外的待焊接部分位于腰型孔内，由于腰型孔的尺寸一定，因此可以限制焊条100与落锤试块200的接触范围，从而限制落锤试块200的焊接范围。

这样，夹板32采用水冷模具可以快速降低试块100的温度，增加散热效果，减小落锤试块200上产生的蓝脆范围，同时，在水冷模具上设置沿左右方向的腰型孔，腰型孔形状规则，方便焊条100穿过，并且可以最大限度地限制焊条100与落锤试块200表面的接触范围，使得焊肉长度和焊肉宽度更加精准。

可选地，底座31上设有水冷腔结构，水冷腔结构设置在与水冷模具对应位置处。

如图1和图2所示，底座31可以采用实心底座31，也可以采用具有空腔的底座31，本实施例中，底座31上与水冷模具对应位置处设有水冷腔结构(图未示)，水冷腔结构的侧壁上设有连接冷却水泵的进水口和出水口(图未示)。

这样，通过在底座31上与水冷模具对应位置处设置水冷腔结构，可以快速降低落锤试块200的温度，增加散热效果，减小落锤试块200上产生的蓝脆范围，提高焊接质量。

可选地，于焊条100与焊接方向确定的平面上，底座1的投影与焊条100的投影呈锐角倾斜设置。

如图1和图2所示，底座31可以水平设置，也可以与水平面呈一定角度倾斜设置，在本实施例中，焊接机构2将焊条100沿竖直方向夹持，焊条100自左向右焊接，于焊条100与焊接方向确定的平面上，底座31的投影自左向右呈左侧低，右侧高倾斜设置，并与焊条100呈锐角。由于底座31呈倾斜设置，因此，落锤试块200呈左侧低，右侧高倾斜设置，当焊条100从左向右进行焊接时，由于焊条100与落锤试块200的右侧呈锐角，使得铁水自右向左自然下流，焊条100右侧电弧的推力可以避免焊肉中产生夹渣和气孔，提高焊接质量。

其中，如图1所示，焊接方向是指沿x轴的反向，焊条100与焊接方向确定的平面是指xz平面。

这样，通过将底座31与焊条100呈锐角倾斜设置，可以避免焊肉中产生夹渣和气孔，提高焊接质量。

可选地，夹持机构3还包括夹紧气缸、端头阻挡气缸、送料气缸和侧推气缸，夹紧气缸、端头阻挡气缸、送料气缸和侧推气缸均设置在底座31上，夹板32与夹紧气缸的活动端连接，送料气缸在底座31上沿左右方向移动并输送待焊的落锤试块200到焊接位置，端头阻挡气缸设置在底座31的右侧端，侧推气缸设置在底座31的前侧，端头阻挡气缸和侧推气缸共同作用，将待焊接的落锤试块200限制在焊接工位。

这样，通过夹紧气缸、端头阻挡气缸、送料气缸和侧推气缸完成待焊接落锤试块200的自动上料，提高了焊接效率。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。