一种分级定位的大面积钣金工装结构自动焊接装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种分级定位的大面积钣金工装结构自动焊接装置，包括大面积钣金工装结构上的交叉焊缝的位置定位机构，焊枪与工件相对位置的预定位机构，大跨度焊缝的纠偏定位机构，气保焊焊机系统，接触式焊缝跟踪传感装置，驱动机构及自动焊接控制系统，采用焊缝位置定位、焊枪与工件相对位置预定位、焊缝纠偏定位三级定位机构，实现大面积钣金工装结构拼接焊缝的自动化焊接。焊缝焊接质量优良、效率大幅度提高、设备投入成本低、易于操作和维护、有效降低生产加工成本。

A hierarchical positioning large area sheet metal structure automatic welding device

The invention discloses a hierarchical positioning of large area sheet metal structure automatic welding device, including position positioning mechanism of large area metaler with cross weld on the structure, a mechanism of the relative position of torch and workpiece, correct positioning mechanism of large span seam, gas shielded welding machine system, tracking sensor contact weld, drive mechanism and control system of automatic welding, the weld torch and workpiece position, relative position of pre positioning, positioning three seam correction positioning mechanism, automatic sheet metal structure of the welds welding in large area. The weld quality is excellent, the efficiency is greatly improved, the cost of equipment is low, the operation and maintenance are easy to be operated and the cost of production and processing can be reduced effectively.

【技术实现步骤摘要】
一种分级定位的大面积钣金工装结构自动焊接装置
本专利技术属于焊接
，具体涉及一种分级定位的大面积钣金工装结构自动焊接装置。
技术介绍
钣金工装结构拼接焊缝的焊接是大型工业除尘器装备制造中的重要环节，尤其是长6~8米，宽3~4米的大面积钣金工装结构，传统焊接基本由人工手工焊接或者由人工操作半自动焊接小车实现。其焊接过程中存在以下几点不足：（1）大面积钣金工装结构焊接尺寸范围较大，长6~8米、宽3~4米，且焊缝交叉分布较多，区域工装结构变化较为频繁。附带高精度电流传感器、激光传感器的智能机器人焊接，虽然能够实现焊缝工况的在线实时扫描和信息反馈，焊接质量高，但是由于机械臂臂展范围有限、设备成本昂贵、运行和维护费用高，在除尘器大面积钣金工装结构的焊接领域尚未能普遍应用。现有其他自动焊接装备很难同时满足大尺寸工件、交叉焊缝焊接以及焊接设备成本的经济性等特点。（2）大面积钣金工装结构的焊缝长度较长，且大面积钣金工装结构件的摆放位置存在误差，导致焊缝的纠偏跨度较大，现有丝杠滑台纠偏机构的纠偏范围有限，不能满足大面积钣金工装结构大跨度焊缝纠偏的实际需求。（3）大面积钣金工装结构制造批量较大，人工焊接质量受到工人技术水平、疲劳程度以及情绪形态的影响，很不稳定，经常出现虚焊、漏焊、焊偏、焊穿等焊接缺陷，存在大量返工的现象，耗费大量人力、物力，生产效率不高，制造成本难以进一步降低。（4）焊接操作中所产生的强光、强辐射以及焊接烟尘等对工人的人身健康造成了严重危害。因此，亟需一种既能满足大面积钣金工装结构焊接要求，又能兼顾焊接效率和装备投入、维护成本的自动焊接装置。专利技术内容为解决上述问题，本专利技术公开了一种分级定位的大面积钣金工装结构自动焊接装置，能够实现大面积钣金工装结构拼接焊缝的自动化焊接，焊缝质量优良，生产效率大幅度提高，设备投入成本低，易于操作和维护，有效降低生产加工成本。为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种分级定位的大面积钣金工装结构自动焊接装置，包括X轴位移机构、Y轴位移机构、Z轴位移机构、Z轴旋转机构、光栅纠偏机构、焊枪摆动机构、焊枪与工件相对位置预定位机构、Y轴滑台、控制箱、焊枪、气保焊焊机、焊丝输送机构、保护气体供给装置、基础平台框架，所述X轴位移机构设置在基础平台框架上，Y轴位移机构安装在X轴位移机构上，Y轴滑台安装在Y轴位移机构上，Z轴位移机构、Z轴旋转机构和焊丝输送机构安装在Y轴滑台上，光栅纠偏机构安装在Z轴位移机构上，摆动机构和焊枪与工件相对位置预定位机构安装在光栅纠偏机构上，焊枪通过夹具装夹在摆动机构上，控制箱、气保焊焊机和保护气体供给装置放置在基础平台框架一侧的外围，基础平台框架中间设有焊接工作平台区域。本专利技术所述一种分级定位的大面积钣金工装结构自动焊接装置通过沿X轴位移机构、Y轴位移机构、Z轴位移机构的三个相对独立的直线运动以及以Z轴旋转机构为中心的旋转运动实现焊缝位置定位，所述X轴位移机构、Y轴位移机构的直线运动由伺服电机一、伺服电机二驱动与之相连接齿轮轴，齿轮轴通过齿轮齿条机构实现X轴和Y轴的位移；Z轴位移机构的直线运动由伺服电机三驱动与之相连接丝杠，丝杠通过丝杠螺母机构实现Z轴的位移；所述丝杠螺母机构与一对外啮合齿轮组的大齿轮对心链接，外接伺服电机四驱动小齿轮转动，带动外啮合的大齿轮旋转实现绕Z轴为中心的旋转运动。本专利技术所述X轴方向的直线运动通过齿轮齿条机构驱动带有滚轮的一对Y轴支撑小车在钢轨上行走，一对Y轴支撑小车分别安装在相互平行的两条钢轨上，有齿轮齿条机构的一侧为主动小车、另一边为从动小车，在Y轴支撑小车上安装有相互平行的两根Y轴钢轨，从而实现一对Y轴支撑小车在X轴方向上的同步运动。本专利技术所述Y轴方向的直线运动通过齿轮齿条机构带动Y轴滑台沿Y轴方向位移，所述Y轴滑台上面链接个导轨滑块，两根导轨安装在两根Y轴钢轨上面，形成一组平行的导轨滑块机构，Y轴滑台上装有Z轴丝杠螺母机构、齿轮旋转机构、伺服电机二、焊丝输送机构。本专利技术所述Z轴方向的直线运动通过伺服电机三带动丝杠旋转，丝杠旋转带动丝杠螺母上下运动，丝杠螺母通过过渡件与光栅纠偏机构连接，带动末端的焊枪上下运动，实现焊枪高度的调整。本专利技术在所述主动Y轴支撑小车沿X轴方向两侧的末端、Y轴滑台沿Y轴方向两侧的末端、光栅纠偏机构的上下边缘都安装有限位安全开关，当限位开关触碰到限位块时，设备停止运动。本专利技术所述焊枪与工件相对位置预定位机构，包括安装在与焊枪焊接位移方向垂直的平面位置内的两个光电位移传感器和接触式力学传感器，两个光电位移传感器分别安装在两个直线位移气缸上，两个光电位移传感器呈90°设置，焊枪和接触式力学传感器在光电位移传感器安装平面内的投影与两个光电位移传感器夹角为45°，自动焊接控制系统可以控制两个直线位移气缸的输入、输出位移方向，从而控制两个光电位移传感器在自主定位过程中的伸缩行程，定位过程中控制两个光电位移传感器通过气缸伸出，进行焊枪与工件相对位置的预定位，确保焊枪处于与角焊缝两侧平面各成45°的角平分线位置，且与角焊缝两侧平面的距离为10mm；定位结束后通过气缸控制两个光电位移传感器缩进，保证焊接过程中两个光电位移传感器与焊接工件不干涉。本专利技术所述X轴、Y轴、Z轴方向的直线运动位移量，以及绕Z轴方向的旋转运动旋转角度，由自动焊接控制系统外接输入的不同钣金工装结构拼接焊缝的焊接工艺轨迹程序文件提供，带动接触式力学传感器和焊枪至指定焊缝位置。本专利技术所述光栅纠偏机构由一组相互正交的直线电机滑台配合光栅组成，直线电机控制安装在焊缝纠偏定位机构上的焊枪在垂直于焊接位移方向的平面内进行上下、左右运动，通过光栅精准测量直线电机滑台在位移方向上的位移量，确保焊枪沿焊缝位置的纠偏位移与控制系统的输出的纠偏位移量一致，所述控制系统的输出的纠偏位移量，由接触式力学传感器测量的偏差电位信号参数，经自动焊接控制系统转换程序运算得出。本专利技术所述接触式力学传感器安装在焊枪前端，沿焊缝焊接的方向，距离为30mm，和焊枪同处于与角焊缝两侧平面各成45°的角平分平面位置上，在该平面内传感器接触的指针与焊枪成45°，且传感器接触的指针指向焊枪末端焊丝位置，所述接触式力学传感器的指针可以根据焊缝的实际情况分为圆锥形、球星等。本专利技术所述焊枪摆动机构与焊光栅偏机构连接，焊枪通过夹具装夹在焊枪摆动机构上，焊接过程中焊枪摆动机构的摆动幅度可以根据焊缝实际焊接要求进行调节。本专利技术所述气保焊焊机系统包括焊枪、安装在Y轴滑台上的焊丝输送机构、外围的气保焊焊机、保护气体输送系统。本专利技术所述焊接自动控制系统包括控制箱、内部PLC模块、自动焊接控制程序，内部和外部控制电路、控制箱上面的控制按钮和显示屏幕，所述自动焊接控制系统用于读取焊接工艺轨迹程序，控制焊缝位置，计算纠偏位移量，根据实际焊接情况实时调节电流、速度等焊接工艺参数。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术采用焊缝位置定位、焊枪与工件相对位置预定位、焊缝纠偏定位三级定位机构，解决大面积钣金工装结构大尺寸范围内的焊缝定位精度问题，其中机器人焊接由于机械臂臂展范围和设备成本的问题，在除尘器大面积钣金工装结构件的焊接领域尚未能普遍应用。2、焊缝纠偏定位机构采用高精度直接电机配合光栅实现焊缝的精准纠偏，大面积钣金工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分级定位的大面积钣金工装结构自动焊接装置，其特征在于：包括X轴位移机构、Y轴位移机构、Z轴位移机构、Z轴旋转机构、光栅纠偏机构、焊枪摆动机构、焊枪与工件相对位置预定位机构、Y轴滑台、控制箱、焊枪、气保焊焊机、焊丝输送机构、保护气体供给装置、基础平台框架，所述X轴位移机构设置在基础平台框架上，Y轴位移机构安装在X轴位移机构上，Y轴滑台安装在Y轴位移机构上，Z轴位移机构、Z轴旋转机构和焊丝输送机构安装在Y轴滑台上，光栅纠偏机构安装在Z轴位移机构上，摆动机构和焊枪与工件相对位置预定位机构安装在光栅纠偏机构下方，所述光栅纠偏机构由一组相互正交的直线电机滑台配合光栅组成，焊枪通过夹具装夹在摆动机构上，直线电机连接夹具，控制箱、气保焊焊机和保护气体供给装置放置在基础平台框架一侧的外围，基础平台框架中间设有焊接工作平台区域。

【技术特征摘要】
1.一种分级定位的大面积钣金工装结构自动焊接装置，其特征在于：包括X轴位移机构、Y轴位移机构、Z轴位移机构、Z轴旋转机构、光栅纠偏机构、焊枪摆动机构、焊枪与工件相对位置预定位机构、Y轴滑台、控制箱、焊枪、气保焊焊机、焊丝输送机构、保护气体供给装置、基础平台框架，所述X轴位移机构设置在基础平台框架上，Y轴位移机构安装在X轴位移机构上，Y轴滑台安装在Y轴位移机构上，Z轴位移机构、Z轴旋转机构和焊丝输送机构安装在Y轴滑台上，光栅纠偏机构安装在Z轴位移机构上，摆动机构和焊枪与工件相对位置预定位机构安装在光栅纠偏机构下方，所述光栅纠偏机构由一组相互正交的直线电机滑台配合光栅组成，焊枪通过夹具装夹在摆动机构上，直线电机连接夹具，控制箱、气保焊焊机和保护气体供给装置放置在基础平台框架一侧的外围，基础平台框架中间设有焊接工作平台区域。2.根据权利要求1所述的一种分级定位的大面积钣金工装结构自动焊接装置，其特征在于：所述X轴位移机构、Y轴位移机构由伺服电机一、伺服电机二驱动与之相连接齿轮轴，齿轮轴连接齿轮齿条机构；Z轴位移机构由伺服电机三驱动与之相连接丝杠，丝杠连接丝杠螺母机构；所述丝杠螺母机构与一对外啮合齿轮组的大齿轮对心连接，小齿轮连接伺服电机四，丝杠螺母通过过渡件与光栅纠偏机构连接。3.根据权利要求1所述的一种分级定位的大面积钣金工装结构自动焊接装置，其特征在于：所述X轴方向的直线运动通过齿轮齿条机构连接带有滚轮的一对Y轴支撑小车，一对Y轴支撑小车设置在相互平行的两条X轴钢轨上，有齿轮齿条机构的一侧为主动小车、另一边为从动小车。4.根据权利要求1所述的一种分级定位的大面积钣金工装结构自动焊接装置，其特征在于：所述Y轴方向的直线运动通过齿轮齿条机构连接Y轴滑台，所述Y轴滑台上面连接四个导轨滑块，两根导轨安装在两根Y轴钢轨上面，形成一组平行的导轨滑块机构，Y轴滑台上装有Z轴丝杠螺母机构、齿轮旋转机构、伺服电机二、焊丝输送机构。5.根据权利要求1所述的一种分级定位的大面积钣金工装结构自动焊接装置，其特征在于：所述焊枪与工件相对位置预定位机构，包括安装在与焊枪焊接位移方向垂...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁建国，徐晓明，梅乐，沈敏超，刘艳丽，宋政，
申请(专利权)人：江苏菲达环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32