一种基于线型跟踪的型钢打磨装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于线型跟踪的型钢打磨装置及其使用方法，该型钢打磨装置的打磨单元包括两个激光头，用于去除型钢焊接位置的车间底漆，实现打磨清洗。通过设置沿X、Y、Z方向的运动机构实时调整激光头的位置，激光传感器实时测量其与型钢待打磨侧边处的侧壁的相对距离以及与侧边处的表面的相对距离，当相对距离偏离设定值时，所述控制单元控制运动机构运行，以修正激光头的位置确保激光束照射位置准确。本发明专利技术弥补了人工打磨的弊端，提高了施工效率，节省人工成本，同时很好的适用于曲线线型的型钢打磨，保证了打磨质量的稳定性。所以，本发明专利技术有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。度产业利用价值。度产业利用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于线型跟踪的型钢打磨装置及其使用方法


[0001]本专利技术涉及型钢加工领域，特别是涉及一种基于线型跟踪的型钢打磨装置。

技术介绍

[0002]随着科学技术的快速发展，现代造船技术正朝着高度机械化、自动化和智能化方向发展。型钢是船舶制造中使用量非常大的材料，而且规格型号众多，根据焊接工艺要求，为防止型钢焊接时产生气孔、夹渣、焊接不完全等现象，需要对型钢两侧和腹板底部的焊接区域进行打磨。目前，船舶型钢的焊接区域车间底漆打磨主要依靠人工手持打磨设备进行单面打磨，打磨质量不稳定、工作效率低、人工负荷大。
[0003]为了提升船舶建造的效率和质量，需要研制一套型钢焊接面车间底漆自动打磨装置，以自动化和信息化的手段代替传统的人工打磨方式。船舶型钢工况复杂，由于搬运和缓存，型钢的线型有不同程度的弯曲，为了实现型钢焊接区域的车间底漆自动打磨，加工过程中需要对其端部进行寻位和线型进行跟踪。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术提供一种基于线型跟踪的型钢打磨装置，所述型钢打磨装置包括：
[0005]滑座支架，所述滑座支架固定有沿Z方向设置的第一导轨；
[0006]框架，所述框架与所述第一导轨垂直连接，并能在所述第一导轨上沿Z方向移动，所述框架的一侧固定有沿Y方向设置的第二导轨，第二导轨连接有打磨单元，所述打磨单元能够在所述第二导轨上沿Y方向移动，包括激光头及激光传感器，所述滑座支架及第一导轨沿与型钢长度方向平行的X方向行进，激光头的激光束对型钢侧边处进行打磨；<br/>[0007]控制单元，激光传感器实时测定其与打磨点的相对距离并反馈至所述控制单元，当相对距离偏离设定值时，所述控制单元控制所述框架及打磨单元的移动，以修正所述激光头的位置确保激光束照射位置准确。
[0008]优选地，所述激光头的数量为2个，分别对型钢侧边处相对的上下表面进行打磨。
[0009]优选地，所述激光传感器的数量为2个，包括第一激光传感器及第二传感器，分别用于测量其与侧边处的表面、侧边处的侧壁的相对距离。
[0010]优选地，所述第一激光传感器的接收光路垂直于所述侧边表面，用于提供所述框架沿Z方向移动的判断指征；所述第二激光传感器的接收光路垂直于所述侧边侧壁，用于提供所述打磨单元沿Y方向移动的判断指征。
[0011]优选地，所述滑座支架沿X方向的运动、以及框架沿Z方向的运动均通过伺服电机提供动力，并通过矩形齿条实现动力传输；所述打磨单元沿Y方向移动通过滚珠丝杠步进电机提供动力，并通过丝杠实现动力传输。
[0012]优选地，所述打磨单元还包括激光安装板、防护罩，激光头通过激光头滑块板及安装法兰与所述激光安装板连接。
[0013]优选地，所述第一导轨的一侧固定有导轨滑块，以套设于导轨上实现沿X方向运动。
[0014]本专利技术还提供一种所述的型钢打磨装置的使用方法，包括如下步骤：
[0015]型钢上料完成后，激光头和激光传感器由打磨单元带动先沿Z方向移动，再由滑座支架带动沿X方向移动，此时都是匀速运动；沿Z方向移动一定距离到达设定位置后停止，此时仅沿X方向移动，直到第一激光传感器从型钢上方经过并且测量到其与型钢上表面的相对距离，此时停止X方向移动，在伺服电机带动下激光头和激光传感器沿方向移动，移动的方向依据此时测量的距型钢上表面的距离，直到第一激光传感器测量值到达设定值；此时由于第一激光传感器和第二激光传感器相对位置保持不变，第二激光传感器正好处于型钢侧边处的侧壁厚度中间位置，并且测得其与侧边处侧壁的相对距离；在滚珠丝杠步进电机的带动下框架沿Y方向移动，调整激光头和激光传感器与侧边处侧壁的相对距离到达设定距离，此时其与型钢上表面和侧壁相对位置都达到设定距离，型钢端部寻位完成。
[0016]优选地，还包括如下步骤：
[0017]型钢端部寻位完成后，滑座支架带动激光头和激光传感器沿X方向移动，并启动激光头，激光头发出激光对型钢侧边处进行打磨清洗；型钢侧边处由于型钢存在一定程度的变形，其侧边线型为曲线，一旦打磨单元沿X方向匀速运动，激光头和激光传感器与型钢上表面和侧壁相对位置发生改变，此时需要通过第一激光传感器和第二激光传感器检测到的值实时调整其与型钢的相对位置保证激光清洗型钢底漆的有效性；对于很薄的型钢，需要先通过伺服电机调整打磨单元在Z方向的相对位置，保证第二激光传感器对中型钢侧壁，才能检测到正确的相对距离；然后通过滚珠丝杠步进电机调整打磨单元在Y方向的相对位置，这样激光头和激光传感器与型钢的相对位置在激光清洗过程中保持不变，第一激光传感器和第二激光传感器的检测值也总是处在设定值范围内，从而达到在激光清洗过程中跟踪型钢的线型。
[0018]优选地，还包括如下步骤：
[0019]型钢清洗过程中，由于型钢线型影响，第一激光传感器的值总在设定值附近不断的变化，但都是连续的变化；打磨单元沿X方向逐步清洗至型钢末端时，第一激光传感器的值会发生突变，超出设定的区间，此时可以判定打磨单元到达型钢末端；整个装置不再向X方向匀速移动，同时打磨单元也不向Z方向和Y方向移动，此时关闭激光器，激光头不再出光清洗型钢，至此型钢的打磨清洗完成。
[0020]如上所述，本专利技术提供一种基于线型跟踪的型钢打磨装置及其使用方法，该型钢打磨装置的打磨单元包括两个激光头，用于去除型钢焊接位置的车间底漆，实现打磨清洗。通过设置沿X、Y、Z方向的运动机构实时调整激光头的位置，激光传感器实时测量其与型钢待打磨侧边处的侧壁的相对距离以及与侧边处的表面的相对距离，当相对距离偏离设定值时，所述控制单元控制运动机构运行，以修正激光头的位置确保激光束照射位置准确。本专利技术弥补了人工打磨的弊端，提高了施工效率，节省人工成本，同时很好的适用于曲线线型的型钢打磨，保证了打磨质量的稳定性。所以，本专利技术有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
附图说明
[0021]图1显示为本专利技术中型钢打磨装置的立体结构示意图。
[0022]图2显示为本专利技术中待打磨型钢的立体结构示意图。
[0023]图3显示为本专利技术中型钢打磨装置沿Y
‑
Z面的剖面结构示意图。
[0024]图4显示为本专利技术中激光传感器与型钢的相对位置示意图。
[0025]图5显示为本专利技术中型钢打磨装置的侧视结构示意图。
[0026]元件标号说明
[0027]1‑
滑座支架；2
‑
拖链导向杆；3
‑
第一限位块；4
‑
罩壳；5
‑
框架；6
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激光安装板；7
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防护罩；8
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安装座；9
‑
激光头滑块板；10
‑
安装法兰；11
‑
第二限位块；12
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激光头；13
‑
直齿轮；14
‑
减速器；15
‑
伺服电机；16<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于线型跟踪的型钢打磨装置，其特征在于，所述型钢打磨装置包括：滑座支架，所述滑座支架固定有沿Z方向设置的第一导轨；框架，所述框架与所述第一导轨垂直连接，并能在所述第一导轨上沿Z方向移动，所述框架的一侧固定有沿Y方向设置的第二导轨，第二导轨连接有打磨单元，所述打磨单元能够在所述第二导轨上沿Y方向移动，包括激光头及激光传感器，所述滑座支架及第一导轨沿与型钢长度方向平行的X方向行进，激光头的激光束对型钢侧边处进行打磨；控制单元，激光传感器实时测定其与打磨点的相对距离并反馈至所述控制单元，当相对距离偏离设定值时，所述控制单元控制所述框架及打磨单元的移动，以修正所述激光头的位置确保激光束照射位置准确。2.根据权利要求1所述的型钢打磨装置，其特征在于，所述激光头的数量为2个，分别对型钢侧边处相对的上下表面进行打磨。3.根据权利要求1所述的型钢打磨装置，其特征在于，所述激光传感器的数量为2个，包括第一激光传感器及第二传感器，分别用于测量其与侧边处的表面、侧边处的侧壁的相对距离。4.根据权利要求3所述的型钢打磨装置，其特征在于，所述第一激光传感器的接收光路垂直于所述侧边表面，用于提供所述框架沿Z方向移动的判断指征；所述第二激光传感器的接收光路垂直于所述侧边侧壁，用于提供所述打磨单元沿Y方向移动的判断指征。5.根据权利要求1所述的型钢打磨装置，其特征在于，所述滑座支架沿X方向的运动、以及框架沿Z方向的运动均通过伺服电机提供动力，并通过矩形齿条实现动力传输；所述打磨单元沿Y方向移动通过滚珠丝杠步进电机提供动力，并通过丝杠实现动力传输。6.根据权利要求1所述的型钢打磨装置，其特征在于，所述打磨单元还包括激光安装板、防护罩，激光头通过激光头滑块板及安装法兰与所述激光安装板连接。7.根据权利要求1所述的型钢打磨装置，其特征在于，所述第一导轨的一侧固定有导轨滑块，以套设于导轨上实现沿X方向运动。8.一种如权利要求3所述的型钢打磨装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：型钢上料完成后，激光头和激光传感器由打磨单元带动先沿Z方向移动，再由滑座支架带动沿X方向移动，此时都是匀速运动；沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋陶陶，姜璋，杨国威，吴一忠，裔帆，孙雪松，冯俊，
申请(专利权)人：江南造船集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：