敞車端牆與端梁外橫焊縫自動仰角焊接系統的製作方法

2023-05-21 21:06:56

專利名稱：敞車端牆與端梁外橫焊縫自動仰角焊接系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及鐵路貨車敞車兩端的端牆與端梁組對完成後形成的仰角焊縫的焊接問題，尤其涉及一種端牆與端梁外橫焊縫自動仰角焊接系統及焊接方法。
背景技術：
一直以來，在整個鐵路貨車製造行業有關C70A型敞車的製造技術中，端牆與端梁組對完成後形成的長度為2700毫米的仰角焊縫的焊接一直是由手工仰焊方式完成。其具體方法是；首先將組對完成的敞車車體水平放置於焊接工位的臺架上，然後由電焊操作工使用C02氣體保護焊以仰焊的方式進行手工焊接。為了保證仰角焊縫成型良好，電焊操作工首先應根據工藝要求調整到合適的焊接電流、電壓。然後使焊槍與焊縫所在的垂面成 40° -50°的夾角並始終保持焊絲前端與焊縫中心距離為2毫米左右，並且在焊接進行的同時在焊縫的起弧點至收弧點的區間內儘可能的進行速度均勻的橫向移動。在整個鐵路貨車製造行業中，C70A型敞車端牆與端梁的這兩條仰角焊縫的焊接一直是由電焊操作工以手工仰焊的方式完成，由於手工仰焊焊接對電焊工的技術水平要求非常高，而且焊接效率低， 勞動強度大。所以該條焊縫的焊接質量極不穩定，並對整車外觀質量構成影響。

發明內容
為了解決背景技術中所存在的技術問題，本發明提出了一種端牆與端梁外橫焊縫自動仰角焊接系統，以自動焊接代替人工焊接，可以在焊槍角度、焊絲前端與焊縫中心距離、焊縫區間內運動速度等各方面始終保持正確的參數，從而保證仰角焊縫成型良好。本發明的技術解決方案是敞車端牆與端梁外橫焊縫自動仰角焊接系統，其特殊之處在於所述仰角焊接系統包括焊縫跟蹤裝置；所述焊縫跟蹤裝置包括安裝支架、角度調節板、跟蹤汽缸、跟蹤頭、跟蹤輪以及焊槍；所述角度調節板與安裝支架連接，所述跟蹤汽缸連接跟蹤頭，跟蹤頭帶動跟蹤輪以及設置在跟蹤輪上的焊槍；所述角度調節板沿安裝支架上下滑動。上述焊接系統還包括焊接運行控制裝置以及焊接位置變換裝置，焊接位置變換裝置通過轉軸與焊縫跟蹤裝置連接，焊縫跟蹤裝置繞轉軸旋轉，所述焊接運行控制裝置與焊接位置變換裝置連接。上述焊縫跟蹤裝置還包括與轉軸垂直並與焊接位置變換裝置連接的安裝支架；跟蹤頭託板與跟蹤頭之間設置第一彈簧；跟蹤汽缸與安裝支架之間設置第二彈簧。上述焊縫跟蹤裝置的跟蹤頭和跟蹤汽缸之間設置有用於帶動跟蹤頭移動的跟蹤頭託板以及直線導軌滑塊，所述跟蹤頭設置在直線導軌滑塊上。上述焊接位置變換裝置包括整機快速移動裝置、龍門慢速移動裝置以及跟蹤轉向裝置，所述整機快速移動裝置包括可編程終端、可編程序控制器、變頻器以及快速移動電機，快速移動電機驅動蝸輪蝸杆減速機和鏈輪鏈條副驅動車輪轉動；所述龍門慢速移動裝置包括可編程終端、可編程序控制器、變頻器以及龍門移動電機，所述龍門移動電機連接錐齒輪，錐齒輪帶動絲槓旋轉，所述絲槓帶動自動仰角焊接系統移動；所述跟蹤轉向裝置包括可編程終端、可編程序控制器、變頻器以及電動機，跟蹤轉向裝置通過提升裝置與焊縫跟蹤裝置連接。上述焊接運行控制裝置包括可編程終端、可編程序控制器、變頻器以及交流伺服驅動裝置；所述交流伺服電動機的轉動經齒輪齒條副的傳動後帶動拖板直線運動；所述拖板上設置焊縫跟蹤裝置。本發明的優點是1)本發明的端牆與端梁外橫焊縫自動仰角焊接系統通過機械式的整體系統可以在焊槍角度、焊絲前端與焊縫中心距離、焊縫區間內運動速度等各方面始終保持正確的參數，從而保證仰角焊縫成型良好，系統自動完成跟蹤和定位等一系列工作，使焊接質量擺脫對電焊操作工技術水平和其他個人因素的依賴。2)按照設定參數每分鐘可焊接800毫米，且焊縫均勻、成型良好。而普通電焊操作工用仰焊方式每分鐘可焊接400毫米左右，且焊縫不均勻，成型差。本發明的生產效率比人工焊接提高了 1倍，焊縫合格率幾乎達到100%。3)本發明提出的焊接位置變換系統是通過自動焊接裝置本身各機構的相互配合運動完成焊接位置的變換，亦可通過增加輔助工裝或改變工藝流程使工件完成焊接位置變換的方法來代替本發明方案中的焊接位置變換方法，形式靈活。4)控制裝置採用開環控制。開環控制方式具有系統穩定性好、響應及時的特點，其運行精度可高達0.01毫米。因此能夠滿足沿焊縫X軸方向按設定焊接速度和點位坐標進行精確運動的要求。


圖1是本發明的結構示意圖；圖2是本發明焊接位置變換裝置的結構框圖；圖3是本發明焊縫跟蹤裝置的結構示意具體實施例方式參見圖1、圖2，本發明的端牆與端梁外橫焊縫自動仰角焊接系統包括焊接位置變換裝置1、焊縫跟蹤裝置2以及焊接運行控制裝置3，焊接位置變換裝置1包括整機快速移動裝置10、龍門慢速移動裝置11和跟蹤轉向裝置12。整機快速移動裝置10的整機快速移動電機102旋轉運動經過蝸輪蝸杆減速機103和鏈輪鏈條副104的傳動後帶動車輪轉動， 自動仰角焊接系統整機進行快速移動，並在到達設定位置後立即停止運動；龍門慢速移動裝置11的龍門傳動電機112的旋轉運動經過錐齒輪113傳動後帶動絲槓114旋轉，旋轉的絲槓帶動自動仰角焊接系統的龍門13緩慢的從整機的一端移動到另一端，當龍門13到達設定的位置後立即停止運動；跟蹤轉向裝置12的蝸杆傳動電機121的旋轉運動經過蝸杆蝸輪副122的傳動後帶動焊縫跟蹤裝置2繞Z軸進行旋轉運動，當旋轉角度達到180°時立即停止轉動。整機快速移動裝置10、龍門慢速移動裝置11和跟蹤轉向裝置12均是由觸摸式可編程終端、可編程序控制器、變頻器控制運行。跟蹤轉向裝置12運行時，首先由觸摸式可編程終端、可編程序控制器控制提升裝置14將焊縫跟蹤裝置2提升到頂端，再繞Z軸進行旋轉的。通過整機快速移動裝置10、龍門慢速移動裝置11和跟蹤轉向裝置12三部分的配合運動，本發明的焊接位置變換裝置1可依據操作人員的命令方便的在C70A敞車兩端進行焊接位置的變換。焊接運行控制裝置3由觸摸式可編程終端、可編程序控制器、交流伺服驅動器控制交流伺服電動機31按設定的坐標和速度進行精確轉動。交流伺服電動機31的轉動經齒輪齒條副32的傳動後帶動拖板33及其上安裝的各部件一起沿X軸方向進行精確的直線運動。進行焊接作業時，當X軸坐標與設定的焊接起弧點坐標相同時焊接開始；當X軸坐標與設定的焊接收弧點坐標相同時焊接結束。參見圖3，焊縫跟蹤裝置2採用機械式跟蹤裝置，機械式跟蹤裝置通過轉軸20和安裝支架21相連並且焊縫跟蹤裝置2可繞轉軸20旋轉。當向上滑動角度調節板22時，焊縫跟蹤裝置2與水平面的初始夾角增大；當向下滑動角度調節板22時，焊縫跟蹤裝置2與水平面的初始夾角減小。可通過調節焊縫跟蹤裝置2與水平面的初始夾角的大小來控制跟蹤輪27的初始高度和初始伸出距離。跟蹤汽缸23與跟蹤頭拖板M相連，當跟蹤汽缸23伸出時可同時帶動跟蹤頭拖板M及其上安裝的直線導軌滑塊25、跟蹤頭沈一起伸出。跟蹤頭 26通過直線導軌滑塊25與跟蹤頭拖板M相連，在跟蹤頭沈上安裝有跟蹤輪27、焊槍觀、 焊槍調節器四。第一彈簧210安裝在跟蹤頭沈和跟蹤頭拖板M之間，第二彈簧211連接安裝支架21和跟蹤汽缸23。在焊接過程中，首先利用焊接位置變換裝置1的整機快速移動裝置10運行到達工件附近設定點。然後利用焊接位置變換裝置1的龍門慢速移動裝置11使焊縫跟蹤裝置 2精確運行到距仰角焊縫設定距離處。跟蹤汽缸23伸出時跟蹤頭沈、跟蹤輪27和焊槍28 會一起伸出。由於跟蹤汽缸23伸出距離大於跟蹤輪27與工件之間的距離，在跟蹤汽缸23 還未完全伸出時跟蹤輪27已碰到工件的垂直表面。由於跟蹤輪27受到工件的作用力，焊縫跟蹤裝置2繞轉軸20逆時針轉動，第二彈簧211拉伸使跟蹤輪27貼緊工件表面。跟蹤汽缸23推動跟蹤輪27繼續沿工件表面滑動，直到跟蹤輪27外緣抵達仰角焊縫位置時，仰角焊縫沿跟蹤輪徑向對跟蹤輪27施加反作用力，該反作用力通過跟蹤輪27作用到跟蹤頭 26上並使第一彈簧210預壓縮。當本發明的自動焊接裝置沿X軸方向進行焊接運動時，跟蹤輪27在第一彈簧210和第二彈簧211的作用下始終緊貼工件表面並抵住焊縫。當焊縫在Y軸或Z軸方向有偏移時，第一彈簧210自動進行相應壓縮或放鬆，使跟蹤頭沈縮回或彈出，從而及時補償了 Y軸或Z軸方向的偏移量，保證了焊槍觀的焊絲前端與焊縫中心始終保持恆定的距離。
權利要求
1.敞車端牆與端梁外橫焊縫自動仰角焊接系統，其特徵在於所述仰角焊接系統包括焊縫跟蹤裝置；所述焊縫跟蹤裝置包括安裝支架、角度調節板、跟蹤汽缸、跟蹤頭、跟蹤輪以及焊槍；所述角度調節板與跟蹤汽缸連接，所述跟蹤汽缸連接跟蹤頭，跟蹤頭帶動跟蹤輪以及設置在跟蹤輪上的焊槍；所述角度調節板沿安裝支架上下滑動。
2.根據權利要求1所述的敞車端牆與端梁外橫焊縫自動仰角焊接系統，其特徵在於 所述焊接系統還包括焊接運行控制裝置以及焊接位置變換裝置，焊接位置變換裝置通過提升機構與焊縫跟蹤裝置連接，焊縫跟蹤裝置可繞轉軸旋轉，所述焊接運行控制裝置與焊接位置變換裝置連接。
3.根據權利要求2所述的敞車端牆與端梁外橫焊縫自動仰角焊接系統，其特徵在於 所述焊縫跟蹤裝置還包括與轉軸垂直並與焊接位置變換裝置連接的安裝支架；跟蹤頭與跟蹤頭拖板之間設置第一彈簧；跟蹤汽缸與安裝支架之間設置第二彈簧。
4.根據權利要求3所述的敞車端牆與端梁外橫焊縫自動仰角焊接系統，其特徵在於 所述焊縫跟蹤裝置的跟蹤頭和跟蹤汽缸之間設置有用於帶動跟蹤頭移動的跟蹤頭拖板以及直線導軌滑塊，所述跟蹤頭設置在直線導軌滑塊上。
5.根據權利要求1或2或3或4所述的敞車端牆與端梁外橫焊縫自動仰角焊接系統， 其特徵在於所述焊接位置變換裝置包括整機快速移動裝置、龍門慢速移動裝置以及跟蹤轉向裝置，所述整機快速移動裝置包括可編程終端、可編程序控制器、變頻器以及快速移動電機，快速移動電機驅動蝸輪蝸杆減速機和鏈輪鏈條副驅動車輪轉動；所述龍門慢速移動裝置包括可編程終端、可編程序控制器、變頻器以及龍門傳動電機，所述龍門傳動電機連接錐齒輪，錐齒輪帶動絲槓旋轉，所述絲槓帶動自動仰角焊接系統移動；所述跟蹤轉向裝置包括可編程終端、可編程序控制器、變頻器及蝸杆傳動電機，跟蹤轉向裝置通過提升裝置與焊縫跟蹤裝置連接。
6.根據權利要求5所述的敞車端牆與端梁外橫焊縫自動仰角焊接系統，其特徵在於 所述跟蹤轉向裝置包括可編程終端、可編程序控制器、變頻器以及提升裝置，所述提升裝置與焊縫跟蹤裝置連接。
7.根據權利要求6所述的敞車端牆與端梁外橫焊縫自動仰角焊接系統，其特徵在於 所述焊接運行控制裝置包括可編程終端、可編程序控制器、變頻器、交流伺服驅動器以及交流伺服電動機；所述交流伺服電動機的轉動經齒輪齒條副的傳動後帶動拖板直線運動；所述拖板上設置跟蹤轉向裝置、提升裝置、焊接運行控制裝置、焊縫跟蹤裝置。
全文摘要
本發明提出了一種敞車端牆與端梁外橫焊縫自動仰角焊接系統，包括焊縫跟蹤裝置；焊縫跟蹤裝置包括安裝支架、角度調節板、跟蹤汽缸、跟蹤頭、跟蹤輪以及焊槍；角度調節板與安裝支架連接，跟蹤汽缸連接跟蹤頭，跟蹤頭帶動跟蹤輪以及設置在跟蹤輪上的焊槍；角度調節板沿安裝支架上下滑動。本發明的端牆與端梁外橫焊縫自動仰角焊接系統，以自動焊接代替人工焊接，可以在焊槍角度、焊絲前端與焊縫中心距離、焊縫區間內運動速度等各方面始終保持正確的參數，從而保證仰角焊縫成型良好。
文檔編號B23K9/095GK102166681SQ20111012719
公開日2011年8月31日 申請日期2011年5月17日 優先權日2011年5月17日
發明者張平利, 李震 申請人:西安軌道交通裝備有限責任公司