一种焊接反变形装置

1.本发明涉及焊接加工技术领域，尤其涉及一种焊接反变形装置。


背景技术：

2.在船舶的建造过程中，焊接占到全部工作量的35％左右，船舶对于钢板的焊接要求较高，尤其是对于焊后的变形控制；在焊接过程中由于焊接热循环的作用，大型钢板在焊接之后会产生大量的变形，如果不加以控制，最终会影响船舶的整体建造质量，甚至影响船舶的安全行驶。目前，对于焊接变形，传统的解决方法是焊后进行火攻矫正，或者焊中调节焊接顺序，前者会增加成本，延长造船周期，后者控制的效果不是特别明显，因此，如何控制大型薄板纵骨焊接的过程中产生变形是亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决上述所提及的技术问题之一，提供一种焊接反变形装置，在薄板纵骨进行焊接之前提前施加变形补偿，以解决上述背景中所提到焊接变形控制难，矫正难的问题。
4.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种焊接反变形装置，包括：
5.预变形门架，
6.压紧组件，其安装在预变形门架上，且用于将待焊接的薄板纵骨压紧；
7.预变形组件，其设置有两个，且分别设置在预变形门架下方对称的两侧，其包括安装架、安装板、顶升臂、顶升件、连接板、第一驱动件和位移传感器，安装板与顶升臂固定连接，连接板平行设置在安装板上方，且连接板与安装板相互朝向的表面分别设置有第一斜面和第二斜面，第一斜面与第二斜面相互平行，第一驱动件与连接板的其中一端连接，且能够驱动连接板沿水平方向移动，以调节第一斜面与第二斜面之间的垂直距离，位移传感器用于检测连接板水平移动的距离。
8.优选的，所述预变形门架包括立柱组件，横梁铰链组件以及横梁组件。
9.优选的，所述压紧组件包括固定安装在预变形门架上的固定压紧组件，以及活动安装在预变形门架上的活动压紧组件，固定压紧组件设置有多个，且沿预变形门架的长度方向依次排列设置，活动压紧组件能够沿预变形门架的长度方向移动调节定位。
10.优选的，所述固定压紧组件包括液压缸、连接座、弹簧、压紧座和压紧块，液压缸的缸体固定安装在预变形门架上，液压缸的活塞杆与连接座固定连接，压紧座通过弹簧与连接座弹性连接，压紧块固定安装在压紧座的底面。
11.优选的，活动压紧组件可以包括机座、以及设置在机座上的滑动机构和压紧机构，预变形门架上水平设置有滑轨，滑动机构包括多组导向组件，以及滚轮和电机，每组导向组件均包括能够分别与滑轨上、下表面滚动配合的导向轴承，滚轮与滑轨的下表面滚动配合，电机与滚轮传动连接，以能够带动滚轮沿滑轨滚动，压紧机构包括液压缸、摆臂和活动压头，摆臂的一端与机座铰接，另一端与活动压头铰接，液压缸的一端与机座铰接，另一端的
活塞杆与摆臂的中部铰接。
12.优选的，所述预变形组件还包括万向球支撑组件和电磁铁组件，万向球支撑组件包括若干水平可转动的安装在安装架上的万向球，电磁铁组件包括电磁铁和第二驱动件，第二驱动件能够驱动电磁铁在竖直方向上运动。
13.优选的，所述安装板的两侧对称垂直固定安装有连接杆，连接杆的上端与顶升臂连接。
14.优选的，所述连接板的下表面和安装板的上表面分别固定安装有第一楔形块和第二楔形块，第一斜面和第二斜面分别设置在第一楔形块与第二楔形块相互朝向的两个表面。
15.优选的，所述预变形组件还包括连接梁，连接梁的一端与顶升臂固定连接，另一端与设置在安装架上的铰接座铰接，导向杆的上端与连接梁的中部铰接。
16.优选的，所述驱动件为液压缸，位移传感器的一端与液压缸的缸体连接，另一端与液压缸的活塞杆连接。
17.有益效果是：与现有技术相比，本发明的一种焊接反变形装置通过压紧组件将待焊接的薄板纵骨压紧，然后通过顶升件推动顶升臂向上运动，使得顶升臂能够将薄板纵骨焊接变形的部位向上顶起，以对板材施加变形补偿，当第一斜面与第二斜面抵接后，能够对顶升臂的向上运动进行限位，使得顶升臂不能继续向上顶升，因此通过驱动件推动连接板在水平方向上运动，能够改变第一斜面和第二斜面之间的垂直距离，从而实现对顶升臂施加的反变形量进行调节，并且通过位移传感器能够精准的检测连接板水平移动的距离，从而实现反变形量施加的精准控制，能够在薄板纵骨进行焊接之前提前施加变形补偿，在焊接变形的作用下，使得薄板自动弹回到初始状态，以解决薄板纵骨焊接过程中变形控制难，矫正难的问题。
附图说明
18.以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明，其中：
19.图1为本技术的一种焊接反变形装置的结构示意图；
20.图2为固定压紧组件的结构示意图；
21.图3为活动压紧组件的结构示意图；
22.图4为电磁铁组件的安装结构示意图；
23.图5为万向球支撑组件的安装结构示意图；
24.图6为预变形组件的安装结构示意图；
25.图7为预变形组件的其中一部分的结构示意图；
26.图8为图7另一视角的结构示意图；
27.图9为待焊接的薄板纵骨的结构示意图。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其
他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件，当部件被称为“设置在中部”，不仅仅是设置在正中间位置，只要不是设置在两端部都属于中部所限定的范围内。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
30.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
31.如图1至图8所示，一种焊接反变形装置，包括预变形门架、压紧组件和预变形组件，具体的：
32.预变形门架包括立柱组件10，横梁铰链组件11以及横梁组件12，横梁组件12水平设置，立柱组件10竖直设置，且设置有两个，立柱组件10的底端与地面固定连接，横梁铰链组件11将横梁组件12的两端分别连接在两立柱组件10的顶端；
33.压紧组件，其安装在预变形门架上，且用于将待焊接的薄板纵骨压紧；
34.预变形组件，其设置有两个，且分别设置在预变形门架下方对称的两侧，其包括安装架1、安装板2、顶升臂3、顶升件4、连接板5、第一驱动件6和位移传感器7，安装板2与顶升臂3固定连接，连接板5平行设置在安装板2上方，且连接板5与安装板2相互朝向的表面分别设置有第一斜面8和第二斜面9，第一斜面8与第二斜面9相互平行，第一驱动件6与连接板5的其中一端连接，且能够驱动连接板5沿水平方向移动，以调节第一斜面8与第二斜面9之间的垂直距离，位移传感器7用于检测连接板5水平移动的距离，当安装板2朝向连接板5运动，且第一斜面8与第二斜面9抵接配合时，安装板2不能相对连接板5继续向上运动，从而对顶升臂3的向上运动进行限位。
35.薄板纵骨在焊接过程中，薄板会产生向下的变形，因此在焊接前，提前对变形部位施加向上的反变形量进行补偿，在焊接变形的作用下，使得薄板自动弹回到初始状态。本发明的一种焊接反变形装置通过压紧组件将待焊接的薄板纵骨压紧，然后通过顶升件4推动顶升臂3向上运动，使得顶升臂3能够将薄板纵骨焊接变形的部位向上顶起，以对板材施加变形补偿，当第一斜面8与第二斜面9抵接后，能够对顶升臂3的向上运动进行限位，使得顶升臂3不能继续向上顶升，因此通过驱动件推动连接板5在水平方向上运动，能够改变第一斜面8和第二斜面9之间的垂直距离，从而实现对顶升臂3施加的反变形量进行调节，并且通过位移传感器7能够精准的检测连接板5水平移动的距离，从而实现精确施加变形补偿量，以解决薄板纵骨焊接过程中变形控制难，矫正难的问题。
36.在其中一种实施方式中，压紧组件可以包括固定安装在预变形门架上的固定压紧组件13，以及活动安装在预变形门架上的活动压紧组件14，固定压紧组件13设置有多个，且沿预变形门架的长度方向依次排列设置，活动压紧组件14能够沿预变形门架的长度方向移动调节定位，在施加反变形量补偿时需要将待焊接的薄板纵骨压紧，由于薄板纵骨长度较长，需要多个固定压紧组件13对薄板纵骨长度方向上的不同位置进行压紧，但是固定压紧
组件13是固定设置的，且相邻两个固定压紧组件13具有一定距离，例如三个固定压紧组件13不能对薄板纵骨进行有效压紧，而四个固定压紧组件13又不能同时压紧薄板纵骨时，则可以将活动压紧组件14移动至合适位置，与固定压紧组件13配合对薄板纵骨进行压紧，以提高薄板纵骨压紧的稳定性。
37.具体的，固定压紧组件13可以包括液压缸15、连接座16、弹簧17、压紧座18和压紧块19，液压缸15的缸体可以通过固定板固定安装在预变形门架上，液压缸15的活塞杆与连接座16固定连接，压紧座18通过弹簧17与连接座16弹性连接，压紧块19固定安装在压紧座18的底面，通过液压缸15驱动连接座16向下运动，从而带动压紧座18上的压紧块19向下运动，进而对薄板纵骨进行压紧，优选的，固定板上可以设置有导向筒，连接座16上设置有与导向筒滑动配合的导向杆，从而提高连接座16运动的稳定性，压紧座18的两侧可以通过弹簧17与连接座16连接，使得连接座16在带动压紧座18下压的过程中能够起到一定的缓冲，并且连接座16上也可以设置有导向筒，压紧座18上设置有与导向筒滑动配合的导向杆，从而提高压紧座18运动的稳定性。
38.更为具体的，活动压紧组件14可以包括机座20、以及设置在机座20上的滑动机构和压紧机构，预变形门架上水平设置有滑轨21，滑动机构包括多组导向组件，以及滚轮22和电机23，每组导向组件均包括能够分别与滑轨21上、下表面滚动配合的导向轴承24，滚轮22与滑轨21的下表面滚动配合，电机23与滚轮22传动连接，以能够带动滚轮22沿滑轨21滚动，压紧机构包括液压缸15、摆臂25和活动压头26，摆臂25的一端与机座20铰接，另一端与活动压头26铰接，液压缸15的一端与机座20铰接，另一端的活塞杆与摆臂25的中部铰接。具体的，滑轨21呈平板状且固定安装在横梁上，机座20的两侧位于前端和后端均设置导向组件，导向组件的两个导向轴承24之间的间隙与滑轨21的厚度相配合，通过导向组件与滑轨21配合，使得机座20能够稳定的安装在横梁上，同时通过电机23驱动滚轮22转动，使得机座20能够带动压紧机构沿横梁的长度方向移动调节定位，并且横梁的两端还设置有感应装置，当机座20运动至横梁的两端位置时，感应装置能够控制机座20停止运动，以对机座20的运动进行限位，当机座20移动至所需位置后，通过液压缸15驱动摆臂25向下摆动，从而带动活动压头26向下运动，进而对薄板纵骨压紧。
39.所述预变形组件还包括万向球支撑组件和电磁铁组件，万向球支撑组件包括若干水平可转动的安装在安装架1上的万向球27，电磁铁组件包括电磁铁28和第二驱动件29，第二驱动件29能够驱动电磁铁28在竖直方向上运动。具体的，第二驱动件29可以为气囊，且安装在安装架1上，为了提高气囊安装的稳定性，安装架1上可以设置有u型槽，气囊设置在u型槽中。如图9所示，薄板纵骨包括水平设置的第一板体以及竖直设置在第一板体上表面的第二板体，在施加反变形时，通过第二驱动件29驱动电磁铁28向上运动，使得电磁铁28与第一板体的底面抵接，然后使电磁铁28通电，使得电磁铁28产生磁力将第一板体的底面牢牢吸附固定，然后在通过压紧组件对第二板体的顶部施加压力，从而将薄板纵骨压紧，反变形工作结束之后，将压紧组件提升，并使得电磁铁28断电，然后第二驱动件29驱动电磁铁向下运动，使得压紧组件与第二板体分离，以及电磁铁28与第一板体分离，薄板纵骨通过安装在安装架1上的万向球27进行支撑，以便于将薄板纵骨推送至焊接工位。
40.安装板2的两侧可以对称垂直固定安装有连接杆30，连接杆30的底端通过螺栓可拆卸的与安装板2固定连接，连接杆30的上端与顶升臂3连接，从而将安装板2与顶升臂3进
行连接。
41.优选的，本技术的预变形组件还可以包括导向块，导向块与连接板5的两侧滑动配合，以对连接板5的水平运动进行限位，具体的，导向块可以通过螺栓固定安装在安装架1上，导向块具有与连接板5的宽度相配合的槽体，当连接板5运动时，导向块通过槽体与连接板5滑动配合，从而对连接板5进行限位，使得连接板5能够保持沿其长度方向的稳定移动，提高连接板5运动的稳定性。
42.在另一种实施方式中，连接板5的下表面和安装板2的上表面可以分别通过螺栓可拆卸的固定安装有第一楔形块31和第二楔形块32，第一斜面8和第二斜面9分别设置在第一楔形块31与第二楔形块32相互朝向的两个表面，将第一斜面8和第二斜面9分别设置在第一楔形块31和第二楔形块32上，便于加工生产。
43.在其中一优选的实施方式中，本技术的预变形组件还可以包括连接梁33，连接梁33的一端与顶升臂3固定连接，另一端与设置在安装架1上的铰接座铰接，导向杆30的上端与连接梁33的中部铰接，通过连接梁33将顶升臂3与铰接座转动连接，从而提高顶升臂3运动的稳定性，具体的，连接梁33的中部设置有安装孔，安装孔内设置有转动座，两导向杆30的上端可以通过螺栓固定连接在转动座上，转动座的两端通过转轴与安装孔的两侧壁转动连接，从而实现导向杆30与连接梁33的铰接。
44.本技术中，顶升件4可以采用多种实施方式，在其中一实施方式中，顶升件4可以采用气缸或者液压缸，通过控制气缸或者液压缸活塞杆的伸缩，从而驱动顶升臂3上下运动，在更为优选的实施方式中，顶升件4可以为气囊，通过对气囊充气或放气，从而使得气囊能够驱动顶升臂3上下运动，通过气囊对顶升臂3进行驱动，可以施加更大的驱动力，进一步的，顶升臂3的下方设置有u型的安装槽，安装槽可以固定安装在安装架1上，气囊设置在安装槽中，从而对气囊进行限位，以提高气囊安装的稳定性。
45.在更为优选的实施方式中，驱动件可以为液压缸，液压缸活塞杆的头部设置有安装座，安装座与连接板5的其中一端部通过螺栓可拆卸固定连接，位移传感器7的一端与液压缸的缸体连接，另一端与安装座连接，位移传感器7通过检测活塞杆的位移量，从而检测连接板5水平方向上的位移量，进而便于控制连接板5水平方向上的运动量。
46.本技术焊接反变形装置在使用时，将第一板体与第二板体装配成t型的薄板纵骨后输送至预变形门架下方，并通过万向球支撑组件对薄板纵骨进行支撑，然后通过第二驱动件29驱动电磁铁28向上运动，使得电磁铁28与第一板体的底面抵接，再将电磁铁28通电，使得电磁铁28产生磁力将第一板体的底面牢牢吸附固定，再通过压紧组件对第二板体的顶部施加压力，从而将薄板纵骨压紧，使得第一板体与第二板体紧密贴合，然后通过驱动件6推动连接板5在水平方向上运动，调节第一斜面8和第二斜面9之间的垂直距离，再通过顶升件4驱动顶升臂3向上运动，使得顶升臂3将薄板纵骨焊接变形的部位向上顶起，以对薄板纵骨施加变形补偿，顶升臂3运动到所需位置以后停止运动，焊接机器人对薄板纵骨进行焊接加工，焊接加工完成后，顶升件4驱动顶升臂3回到初始位置，使电磁铁28断电，并将压紧组件提升，然后第二驱动件29驱动电磁铁28向下运动，使得压紧组件与第二板体分离，以及电磁铁28与第一板体分离，最后将薄板纵骨输送至下一工序进行加工。
47.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明技术方案的范围内。