全位置自動焊接裝置及焊接方法
2023-11-04 02:34:57
全位置自動焊接裝置及焊接方法
【專利摘要】本發明提供了一種全位置自動焊接裝置及焊接方法，用於解決傳統自動焊接裝置無法適應立焊和仰焊的問題。上述全位置自動焊接裝置包括一自動焊機、一柔性軌道、一車體以及至少兩隻焊槍夾持件；所述柔性軌道通過若干個磁吸塊架設在待焊面上；所述車體通過一行走裝置設置在所述柔性軌道上，所述焊槍夾持件設置於所述車體上，每隻所述焊槍夾持件分別夾持一焊槍，所述自動焊機包括至少兩組焊接供給系統，每組所述焊接供給系統均與一所述焊槍連接。採用上述全位置自動焊接裝置，可以在提高焊接效率的同時，能夠在各種複雜軌跡的橫焊、立焊和仰焊等場合完成全位置自動焊接。
【專利說明】全位置自動焊接裝置及焊接方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及焊接【技術領域】，特別涉及一種全位置自動焊接裝置及焊接方法。
【背景技術】
[0002]目前，針對各種鋼結構的高效率自動焊接工藝主要包括兩種；一種是通過加大焊接電流提高焊接效率；另外一種是通過採用雙絲提高效率。上述兩種焊接工藝的共同點是都僅使用一隻焊槍，這種自動焊接設備結構相對簡單，但是因為加大焊接電流以及採用雙絲進行焊接，都會引起熔池增大，從而影響焊材結晶形狀，最終造成焊接成型效果以及熔透性變差。另外，因為熔池較大，限制了上述焊接方法只適用於橫焊，在立焊和仰焊的場合容易出現融化物掉落的危險。此外，上述自動焊接技術也不能實現複雜軌跡的焊接，特別無法適應圓形、弧形以及曲率連續變化的軌跡的橫焊、立焊以及仰焊等各種場合的全位置高效自動焊接的需求。
[0003]為此，有必要開發一種能夠適應複雜軌跡的橫焊、立焊和仰焊各種場合的高效全位置自動焊接裝置及焊接方法。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於提供一種全位置自動焊接裝置及焊接方法，以解決傳統自動焊接裝置無法適應立焊和仰焊的問題，在能夠提高焊接效率的同時，達到能夠適應複雜軌跡的橫焊、立焊和仰焊各種場合的全位置自動焊接的目的。
[0005]為解決上述技術問題，本發明提供一種全位置自動焊接裝置，包括一自動焊機，此外還包括:
一柔性軌道，所述柔性軌道通過若干個磁吸塊架設在待焊面上；
一車體，所述車體通過一行走裝置設置在所述柔性軌道上；以及至少兩隻焊槍夾持件，所述焊槍夾持件設置於所述車體上，每隻所述焊槍夾持件分別夾持一焊槍；
其中，所述自動焊機包括至少兩組焊接供給系統，每組所述焊接供給系統均與一所述焊槍連接。
[0006]可選的，在所述全位置自動焊接裝置中，相鄰所述焊槍的中心位置的距離為80mnTl20mmo
[0007]可選的，在所述全位置自動焊接裝置中，還包括至少兩個調整機構，每個所述調整機構均與一所述焊槍夾持件連接。
[0008]可選的，在所述全位置自動焊接裝置中，所述調整結構包括橫向調整機構、縱向調整機構以及角度調整機構。
[0009]可選的，在所述全位置自動焊接裝置中，還包括一操控器，所述操控器分別與所述調整機構和所述行走裝置連接。
[0010]可選的，在所述全位置自動焊接裝置中，所述操控器包括第一信號接口、至少兩個第二信號接口、數據存儲處理器、手動操作盤、焊接信號接口以及手動自動轉換開關；所述第一信號接口與所述行走裝置連接，每個所述第二信號接口均與一所述調整機構連接，所述第一信號接口和第二信號接口分別與所述數據存儲處理器連接，所述數據存儲處理器分別與所述手動操作盤和所述焊接信號口連接，所述焊接信號接口與所述自動焊機連接。
[0011]可選的，在所述全位置自動焊接裝置中，所述行走裝置與所述柔性軌道相互嚙合。
[0012]相應的，本發明還提供一種自動焊接方法，包括以下步驟:
步驟a.提供一所述全位置自動焊接裝置；
步驟b.將若干所述磁吸塊沿焊縫軌跡的邊緣放置並固定，將所述柔性軌道按照焊縫軌跡的形狀架設於所述磁吸塊上；
步驟c.打開所述自動焊機和所述行走裝置，使所述焊槍沿著焊縫行進焊接作業，直至完成對焊縫的焊接。
[0013]可選的，在所述自動焊接方法中，在所述步驟b和所述步驟c之間還包括:
步驟bl.關閉所述自動焊機，操作所述手動操作盤控制所述行走裝置，使得所述車體連帶所述焊槍開始沿著所述柔性軌道行走或者停止，直至所述車體行走到焊縫的終點；同時操作所述手動操作盤控制所述調整機構，使得所述焊槍在行走過程中與焊縫的相對位置處於預定範圍內；
步驟b2.將所述步驟bl中的所述手動操作盤的控制信息存儲在所述數據存儲處理器
中；
步驟b3.通過操作所述手動操作盤控制所述行走裝置，使所述車體回到焊縫的起始點。
[0014]可選的，在所述自動焊接方法中，在步驟c中，所述數據存儲處理器按照所述步驟b2中的控制信息，控制所述車體和所述焊槍沿著焊縫行進，並完成對焊縫的焊接。
[0015]在本發明的全位置自動焊接裝置中，包括一自動焊機、一柔性軌道，所述柔性軌道通過若干個磁吸塊架設在待焊面上；一車體，所述車體通過一行走裝置設置在所述柔性軌道上；至少兩隻焊槍夾持件，所述焊槍夾持件設置於所述車體上，每隻所述焊槍夾持件分別夾持一焊槍；其中，所述自動焊機包括至少兩組焊接供給系統，每組所述焊接供給系統均與一所述焊槍連接。採用上述全位置自動焊接裝置，相對於現有的自動焊接裝置來說，具有以下有益技術效果:
1.提高了焊接效率，因為自動焊接裝置具有兩個以上的焊槍，兩個焊槍的工作效率相對於一個焊槍來說，其焊接效率可以提高一倍，而且通過增加焊槍的數量，可以進一步提高焊接效率。
[0016]2.能夠適應複雜軌跡的立焊和仰焊的場合，因為可以通過增加焊槍的數量，提高焊接效率，因此並不需要通過加大焊接電流或者採用雙絲焊接技術，從而避免了大熔池的現象，因此即使在立焊或者仰焊的場合也不會出現因為熔池較大而出現的融化物掉落的危險。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明一實施例的全位置自動焊接裝置的結構示意圖；
圖2為圖1沿A-B線的剖面圖。【具體實施方式】
[0018]以下結合附圖和具體實施例對本發明提出的全位置自動焊接裝置及焊接方法作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是，附圖均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
[0019]如圖1所示，本發明一實施例的全位置自動焊接裝置100，包括一自動焊機1、一柔性軌道2、一車體3以及至少兩隻焊槍4。其中，自動焊接機I包括至少兩組焊接供給系統11，每組所述焊接供給系統11均與一所述焊槍4連接，所述柔性軌道2通過若干個磁吸塊5架設在待焊面上，所述車體3通過一行走裝置31設置在所述柔性軌道2上，每隻焊槍4均通過一焊槍夾持件41設置於所述車體3上。優選的，行走裝置31與柔性軌道2相互嚙合。
[0020]結合圖1和圖2，所述自動焊機I包括至少兩組焊接供給系統11，每套供給系統11均連接一焊槍4，焊槍4通過車體3設置在柔性軌道2。柔性軌道2可以按照待焊縫的形狀進行鋪設，圖中示出的柔性軌道2為直線型，應當理解的是，當待焊縫為圓形、弧形等曲率連續變化的其他形狀時，可以將磁吸塊5沿著待焊縫的形狀布置固定，將柔性軌道2坳成與待焊縫形狀相似的形狀並架設與磁吸塊5上。當車體3連帶焊槍4在柔性軌道2上移動時，以此實現焊槍4的移動軌跡與待焊縫的軌跡相吻合，從而達到對複雜形狀待焊縫的自動焊接的目的。
[0021]另外，因為本發明的全位置自動焊接裝置100具有兩個以上的焊槍4，兩個焊槍的工作效率相對於一個焊槍來說，其焊接效率可以提高一倍，而且通過增加焊槍的數量，可以進一步提高焊接效率，而並不需要通過加大焊接電流或者採用雙絲焊接技術，從而避免了大熔池的現象，因此即使在立焊或者仰焊的場合也不會出現因為熔池較大而出現的融化物掉落的危險。此外，兩個焊槍4分別由兩個獨立的焊槍夾持件41夾持，也就是說這兩個焊槍4是獨立工作的，因此由這兩個焊槍4在焊接工作中所形成的熔池也是相互獨立的，為了避免兩個獨立熔池匯合成一個較大的熔池，優選的，兩個相鄰的焊槍4應該相距一定的距離，例如相鄰焊槍4的中心位置距離為80mnTl20mm。
[0022]繼續參考圖1和圖2，為了使焊槍4的位置更加符合待焊縫的位置需求，對於每個焊槍夾持件41可以設置一個與其均連接的調整機構42，通過控制調整機構42，可以調整焊槍夾持件41在較小範圍內改變位置，以此實現對每個焊槍4的位置微調。具體來說，所述調整機構42包括橫向調整機構421、縱向調整機構422以及角度調整機構423，調整橫向調整機構421可以微調焊槍4與焊縫的橫向距離，調整縱向調整機構422可以調整焊槍4距離焊縫的高度，調整角度調整機構423可以調整焊槍4與焊縫的角度。
[0023]繼續參考圖1和圖2，為了遠距離調整每隻焊槍4的位置，可以增加一操控器6，操控器6通過電纜線和行走裝置31連接，以此遠距離控制每個焊槍4的移動速度；同時，操控器6通過電纜線和調整機構42連接，以此遠距離調整焊槍4在小範圍內改變位置，使得焊槍4的位置更加貼合待焊縫的形狀。
[0024]繼續參考圖1，為了準確控制焊槍4的位置，操控器6包括第一信號接口 61、至少兩個第二信號接口 62、數據存儲處理器63、手動操作盤64、焊接信號接口 65以及手動自動轉換開關66。其中，第一信號接口 61與行走裝置31連接，每個第二信號接口 62均與一個調整機構42連接，第一信號接口 61和第二信號接口 62分別與數據存儲處理器63連接，數據存儲處理器63與手動操作盤64連接，通過數據存儲處理器63可以將手動操作盤64的操作信號傳遞給第一信號接口 61和第二信號接口 62，以此控制行走裝置31和調整機構42的動作，從而遠程控制焊槍4的行走速度以及位置。此外，數據存儲處理器63和焊接信號口 65連接，而焊接信號接口 65與自動焊接機I連接，從而將設置於自動焊接機I上的焊接信號通過焊接信號口 65傳遞給數據存儲處理器63，並通過數據存儲處理器63將焊接信號傳遞給第二信號接口 62，從而控制焊槍4的焊接條件。可見，數據存儲處理器63可以將手動操作盤64的操作信號以及自動焊接機I的焊接信號傳遞給行走裝置31、調整機構42以及焊槍4。此外，數據存儲處理器63還可以存放行走裝置31、調整機構42的動作信息以及焊槍4的焊接條件，通過手動自動轉換開關66的切換，數據存儲處理器63可以選擇接受手動操作盤64的指令或者接受預存於數據存儲處理器63中相關指令，以此完成手動操作和自動操作的切換。
[0025]相應的，本發明還提供一種使用全位置自動焊接裝置100的自動焊接方法。下面結合圖1和圖2詳細說明自動焊接方法的過程:
步驟a.提供一全位置自動焊接裝置100;
步驟b.將若干所述磁吸塊沿焊縫軌跡的邊緣放置並固定，將所述柔性軌道按照焊縫軌跡的形狀架設於所述磁吸塊上；
具體來說，首先將若干磁吸塊5沿焊縫軌跡的邊緣放置並固定，將柔性軌道2坳成焊縫軌跡的形狀，並架設於已經布置好的磁吸塊5上，然後將車體3嚙合在柔性軌道2上。因為柔性軌道2的形狀可以改變，因此可以通過拗彎柔性軌道2以使設置於車體3上的焊槍4的位置更加符合焊接要求。為了更加準確的控制焊槍4的焊接位置，可以通過控制調整機構42使焊槍4的位置更加符合焊接位置的要求。
[0026]為了更加方便和準確的控制焊槍4的焊接位置和運行速度，在另一實施例中，可以在步驟b後，進行如下步驟:
步驟bl.先關閉自動焊機I和焊槍4，以手動操作盤64操作行走裝置31和調整機構42，使得焊槍4在沿著焊縫行走或者停止。在焊槍4沿焊縫行走的過程中，可以將沿焊縫行走的軌跡分割為若干個線段，每一線段內通過手動操作盤64控制調整機構42，使得焊槍4與焊縫的相對位置處於預定範圍內。
[0027]將焊槍4沿焊縫行走的軌跡分割成若干個線段的目的是，為了將一條形狀不規則的焊縫分割成若干個形狀接近直線的線段，以此將焊槍4沿著形狀不規則焊縫的行走軌跡分割成若干個形狀接近直線的行走線段，可以根據每個行走線段的具體情況，通過手動操作盤64微調焊槍4的相對位置，使得焊槍4在該行走線段內行走時焊槍4與焊縫的相對位置始終處於預定範圍內，當焊槍4運行到某一點時焊槍4與焊縫的相對位置偏離出預定範圍後，將這一點作為下一段行走線段的起始點，重新調整焊槍4的位置，如此重複，直至焊槍4行走到焊縫的終點。具體來說，沿焊縫行走軌跡需要分割成多少個線段，取決於焊縫的形狀，焊縫的形狀越複雜，需要分割的線段數量也越多，焊縫的形狀越接近直線，需要分割的線段數量也越少。
[0028]步驟b2.將所述步驟bl中的手動操作盤64的控制信息存儲在數據存儲處理器63中； 具體來說，將焊槍4在每個行走線段中手動操作盤64所採用的控制信息存儲到數據存儲處理器63中，數據存儲處理器63將每個行走線段中的控制信息整合成焊槍4沿整個焊縫行走過程中的控制信息。在本步驟中的控制信息，是保證焊槍4與焊縫的相對位置在預定範圍之內的控制信息。
[0029]步驟b3.通過操作手動操作盤64控制行走裝置31，使車體3回到焊縫的起始點。
[0030]上述步驟bl至步驟b3，是在關閉自動焊機I和焊槍4的情況下進行的，而步驟bI至步驟b3的目的是為了尋找使得焊槍4的行走軌跡更加符合焊縫形狀的控制信息，以此補充柔性軌道2的形狀不能完全符合焊縫形狀的缺陷。也就是說，步驟bl至步驟b3其實是一個尋找控制信息的「示教」過程。
[0031]步驟c.打開自動焊機I和行走裝置31，使焊槍4沿著焊縫行進焊接作業，直至並完成對焊縫的焊接。
[0032]對於複雜形狀的焊縫來說，數據存儲處理器63可以按照步驟b2中的控制信息，控制車體3和焊槍4沿著焊縫行進，並完成對焊縫的焊接。因為在步驟2中的控制信息能夠較好的保證焊槍4的行走軌跡更加符合焊縫形狀，因此即使焊縫是不規則的形狀，焊槍4與焊縫的相對位置在焊接過程中也能很好的控制在預定範圍內。也就是說，步驟c其實是對上述「示教」過程的「再現」過程，通過對「示教」過程的精細調整，可以保證「再現」過程的準確和順利。
[0033]綜上所述，在上述全位置自動焊接裝置中，因為具有兩個以上的焊槍，兩個焊槍的工作效率相對於一個焊槍來說，其焊接效率可以提高一倍，而且通過增加焊槍的數量，可以進一步提高焊接效率。因為可以通過增加焊槍的數量，提高焊接效率，因此並不需要通過加大焊接電流或者採用雙絲焊接技術，從而避免了大熔池的現象，因此即使在立焊或者仰焊的場合也不會出現因為熔池較大而出現的融化物掉落的危險。在提高焊接效率的同時，達到了能夠適應複雜軌跡的橫焊、立焊和仰焊各種場合的全位置自動焊接的目的。
[0034]上述描述僅是對本發明較佳實施例的描述，並非對本發明範圍的任何限定，本發明領域的普通技術人員根據上述揭示內容做的任何變更、修飾，均屬於權利要求書的保護範圍。
【權利要求】
1.一種全位置自動焊接裝置，包括一自動焊機，其特徵在於，還包括: 一柔性軌道，所述柔性軌道通過若干個磁吸塊架設在待焊面上； 一車體，所述車體通過一行走裝置設置在所述柔性軌道上；以及至少兩隻焊槍夾持件，所述焊槍夾持件設置於所述車體上，每隻所述焊槍夾持件分別夾持一焊槍； 其中，所述自動焊機包括至少兩組焊接供給系統，每組所述焊接供給系統均與一所述焊槍連接。
2.如權利要求1所述的全位置自動焊接裝置，其特徵在於，相鄰所述焊槍的中心位置的距離為80mnTl20mm。
3.如權利要求1所述的全位置自動焊接裝置，其特徵在於，還包括至少兩個調整機構，每個所述調整機構均與一所述焊槍夾持件連接。
4.如權利要求3所述的全位置自動焊接裝置，其特徵在於，所述調整結構包括橫向調整機構、縱向調整機構以及角度調整機構。
5.如權利要求3所述的全位置自動焊接裝置，其特徵在於，還包括一操控器，所述操控器分別與所述調整機構和所述行走裝置連接。
6.如權利要求5所述的全位置自動焊接裝置，其特徵在於，所述操控器包括第一信號接口、至少兩個第二信號接口、數據存儲處理器、手動操作盤、焊接信號接口以及手動自動轉換開關；所述第一信號接口與所述行走裝置連接，每個所述第二信號接口均與一所述調整機構連接，所述第一信號接口和第二信號接口分別與所述數據存儲處理器連接，所述數據存儲處理器分別與所述手動操作盤和所述焊接信號口連接，所述焊接信號接口與所述自動焊機連接。
7.如權利要求1至6中任一項所述的全位置自動焊接裝置，其特徵在於，所述行走裝置與所述柔性軌道相互嚙合。
8.一種自動焊接方法，包括以下步驟: 步驟a.提供一如權利要求1至7中任一項所述的全位置自動焊接裝置； 步驟b.將若干所述磁吸塊沿焊縫軌跡的邊緣放置並固定，將所述柔性軌道按照焊縫軌跡的形狀架設於所述磁吸塊上； 步驟c.打開所述自動焊機和所述行走裝置，使所述焊槍沿著焊縫行進焊接作業，直至完成對焊縫的焊接。
9.如權利要求8所述的自動焊接方法，其特徵在於，在所述步驟b和所述步驟c之間還包括: 步驟bl.關閉所述自動焊機，操作所述手動操作盤控制所述行走裝置，使得所述車體連帶所述焊槍開始沿著所述柔性軌道行走或者停止，直至所述車體行走到焊縫的終點；同時操作所述手動操作盤控制所述調整機構，使得所述焊槍在行走過程中與焊縫的相對位置處於預定範圍內； 步驟b2.將所述步驟bl中的所述手動操作盤的控制信息存儲在所述數據存儲處理器中； 步驟b3.通過操作所述手動操作盤控制所述行走裝置，使所述車體回到焊縫的起始點。
10.如權利要求9所述的自動焊接方法，其特徵在於，在步驟C中，所述數據存儲處理器按照所述步驟b2 中的控制信息，控制所述車體和所述焊槍沿著焊縫行進，並完成對焊縫的焊接。
【文檔編號】B23K37/02GK103624430SQ201310596716
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月22日 優先權日:2013年11月22日
【發明者】陳曉明, 薛龍, 孟凡全, 黃繼強, 盛林峰, 曹瑩瑜, 李冀清, 曹俊芳, 梁亞軍 申請人:上海市機械施工集團有限公司, 北京石油化工學院