一种吊臂梁直缝焊装置的制作方法

本发明属于大型吊臂梁焊缝焊接，具体涉及一种吊臂梁直缝焊装置。

背景技术：

1、大型吊臂梁是工程建设和建筑施工中的关键设备，也是工程机械装备中的核心构件，其不仅结构复杂，更需要高强度的焊接来确保施工安全与可靠性。在大型吊臂梁制造过程中，直缝焊是常见的连接方式之一，实际生产过程中主要依靠焊接工艺来进行制造，焊缝的质量很大程度上影响吊臂梁的可靠性、稳定性和和服役寿命。若吊臂梁焊缝质量较差，将会导致大型工程机械装备出现安全隐患，大幅增加了施工风险。因此，保证焊缝低成本、高效高质加工是实现大型吊臂梁制造的关键环节，但大型吊臂梁整体体积较大，焊缝尺寸较长，热变形控制较难，同时生产过程中多种不可控因素的存在，将会严重影响焊接质量。目前，大多数中小型制造类企业仍采用传统人工焊接方式来生产大型吊臂梁，极易受到人为因素和环境因素干扰，焊缝精度和质量因人而异，焊缝质量难以保障，使得成产品合格率降低，材料损失严重，生产成本增加，不利于企业可持续发展与工程机械安全要求。

2、为了解决上述问题，有必要设计一种自动焊接装置来解决传统手工焊接过程效率低、质量难以保证等问题，从而改善焊接质量，提升生产效率。

3、中国发明专利cn201592307u公开了一种集装箱波纹板角焊缝焊接系统，包括焊枪和承载该焊枪的运动平台，控制运动平台和焊枪动作的控制系统，其中控制系统包括控制器、焊接参数调节模块、零点检测模块、焊缝捕获模块以及运动平台驱动模块。该发明主要通过捕获焊缝轨迹、检测焊接起点，自动调节工作参数实现集装箱波纹板角焊缝的自动化焊接。但是，该发明没有涉及到龙门架和驱动小车在内的行走系统、龙门架横移机构在内的进枪系统以及用于放置焊接电源、水箱、焊丝瓶的设备平台，通过此类平台与控制系统相结合，自动化程度更高。本发明所述整套装置更为齐全，采用有区别与传统定位的物理和人工微调复合方式，实现焊枪定位与焊接路径跟踪，焊接位置更为准确；焊枪利用水冷方式冷却，能够在长距离、长时间的焊接过程中实现大型吊臂梁的高质量、高效率焊接，实际应用价值更佳。

技术实现思路

1、发明提出了一种吊臂梁直缝焊接装置，用于解决在长距离焊缝焊接过程中，人工焊接效率低且无法保证焊缝质量等问题。通过控制系统驱动行走系统带动直缝焊装置进行焊接工作；采用物理定位装置以及微调机构使焊枪准确到达焊接位置，控制系统发送指令至进枪系统，行走系统进行直线运动，到达指定位置后停止焊接，行走系统回到初始位置，从而达到大型吊臂梁长距离焊缝高质量焊接的目的。

2、本发明对一种吊臂梁直缝焊装置，进行详细说明。

3、为了实现上述目的，本发明提供了一种对大型吊臂梁进行直缝焊工艺的自动化装置，该装置主要包括：包括行走系统、进枪系统、设备平台、焊接系统、焊接平台。所述设备平台安装在行走系统上，进枪系统安装在行走系统的龙门架上，焊接系统安装在设备平台的台面上；行走系统能够带动进枪系统、设备平台、焊接系统沿导轨直线运动；进枪系统控制焊枪横向、上下移动及小角度摆动，并能够实现人工微调使焊枪准确到达指定焊接位置进行焊接。

4、所述行走系统包括龙门架、驱动小车、监测平台、导轨。两根导轨平行固定在地面上，两台驱动小车分别安装在两条导轨上。监测平台和控制箱安装在驱动小车一侧，监测平台上能够站人进行实时监测。所述驱动小车包括箱体、伺服电机、减速机、轮轴、导向机构、刮板，驱动小车驱动龙门架沿导轨进行运动。

5、所述进枪系统包括横移机构、进枪机构、调整机构、安装架、跟踪机构、焊枪臂、焊枪。横移机构安装在龙门架横梁上，由步进电机驱动，实现焊枪沿龙门架的横梁的横向行走。进枪机构安装在焊枪臂上，由步进电机和减速机通过滚珠丝杠驱动其沿焊枪臂上的导轨移动，实现整个进枪系统的进枪与退枪。调整机构包括齿轮、旋钮、分度计，安装在进枪机构上。安装架安装在焊枪臂顶端，跟踪机构包括直线导轨组件、跟踪轮、弹簧组件，弹簧组件安装在直线导轨组件上。进枪系统中的焊枪在直缝焊接过程中会进行0～5°范围的摆动，以达到焊缝质量均匀，无焊接缺陷。

6、所述设备平台由型材及板材焊接而成，台面设置有定位孔、安装孔以及中心网格线。

7、所述焊接系统包括焊接电源、水冷箱、送丝机，焊接电源、水冷箱安装在设备平台上，水冷箱与焊枪通过水冷管相连，能够达到为焊枪水冷降温的目的。送丝机安装在送丝机安装架上，能够为焊枪输送焊丝。

8、所述焊接平台由一块厚度均匀的钢板组成，用于放置待焊接工件，并在此平台上进行焊接。

9、所述控制系统包括控制箱、电控系统，用于控制装置焊接过程。

10、所述焊枪有3～6把，焊枪的冷却方式是水冷，吊臂直缝焊接过程中焊枪均采用俯焊方式，焊接位置自然，有利于焊缝的形成和质量保证，相对于仰焊及立焊，焊接质量更好。

11、所述导向机构用于驱动小车行走导向，确保了驱动小车行走方向的可靠性；所述刮板是采用金属包覆橡胶的结构，在驱动小车运动过程中，实时清除导轨上的粉尘；箱体为钢结构件。

12、所述调整机构通过旋钮调节齿轮，利用分度计观察调节量程，实现焊枪的微调，使焊枪达到所需的焊接位置，满足工件焊缝及焊接工艺要求。跟踪机构利用跟踪轮接触焊接平台，通过对弹簧组件施加预压力，实现焊枪定位与焊接路径跟踪，能够根据工件的实际精度、工件的焊接要求选用单向或双向跟踪，中间进枪机构选用双向跟踪、两侧进枪机构选用单向跟踪。

13、上述一种吊臂梁直缝焊装置，与现有的技术相比，其有益效果在于。

14、①焊接距离长。龙门架能够在导轨上稳定行走，在保持焊接速度的同时能够保证焊接质量，且在长距离焊接过程中保持与初始点焊接相同的效果，不会出现人工长距离焊接过程中焊缝不均匀或者焊缝缺陷等问题，从而达到吊臂梁的工程质量要求。

15、②焊接质量高。装置能够通过控制严格的工艺参数和焊缝缺陷检测等手段来确保焊接质量达标，当检测到焊接工作面所焊接焊缝的形状及尺寸的偏差超过限定值时，触发控制系统的修正指令并驱动进枪系统，快速做出调整工艺参数的响应，完成焊缝形状及尺寸的修正，从而达到实时修正焊缝缺陷的目的，焊接质量高，提升了吊臂梁的安全可靠性。

16、③可持续强。焊枪采用水冷降温，焊接过程中能够持续降温，工作结束后在装夹下一个工件过程中即可达到常温状态，能够长时间不间断地进行焊接工作，且能够保证焊枪不会由于长时间持续高温加速老化，导致焊接效果变差，装置的可持续性强。

17、④适用性好。行走系统和进枪系统能够带动焊枪组合运动，从而满足不同尺寸不同大小吊臂梁的直缝焊要求。焊枪能够上下左右移动，保持与焊缝处于同一水平面，从而在最佳焊接位置对不同尺寸大小的吊臂梁进行焊接，适用性好。

技术特征：

1.一种吊臂梁直缝焊装置，其特征在于：该装置包括行走系统(1)、进枪系统(2)、设备平台(3)、焊接系统(4)、焊接平台(5)、控制系统(6)；所述设备平台(3)安装在行走系统(1)上，进枪系统(2)安装在行走系统(1)的龙门架(1-1)上，焊接系统(4)安装在设备平台(3)的台面上；行走系统(1)能够带动进枪系统(2)、设备平台(3)、焊接系统(4)沿导轨(1-4)直线运动；进枪系统(2)控制焊枪(2-7)横向、上下移动及小角度摆动，并能够实现人工微调使焊枪准确到达指定焊接位置进行焊接。

2.根据权利要求1所述的一种吊臂梁直缝焊装置，其特征在于：所述行走系统(1)包括龙门架(1-1)、驱动小车(1-2)、监测平台(1-3)、导轨(1-4)，两根导轨(1-4)平行固定在地面上，两台驱动小车(1-2)分别安装在两条导轨(1-4)上；监测平台(1-3)和控制箱(1-5)安装在驱动小车(1-2)一侧，监测平台(1-3)上能够站人进行实时监测；所述驱动小车(1-2)包括箱体(1-2-1)、伺服电机(1-2-2)、减速机(1-2-3)、轮轴(1-2-4)、导向机构(1-2-5)、刮板(1-2-6)，驱动小车(1-2)驱动龙门架(1-1)沿导轨进行运动。

3.根据权利要求1所述的一种吊臂梁直缝焊装置，其特征在于：所述进枪系统(2)包括横移机构(2-1)、进枪机构(2-2)、调整机构(2-3)、安装架(2-4)、跟踪机构(2-5)、焊枪臂(2-6)、焊枪(2-7)；横移机构(2-1)安装在龙门架(1-1)横梁上，由步进电机(2-1-1)驱动，实现焊枪(2-7)沿龙门架(1-1)的横梁横向行走；进枪机构(2-2)安装在焊枪臂(2-6)上，由步进电机(2-2-1)和减速机(2-2-2)通过滚珠丝杠(2-2-3)驱动其沿焊枪臂(2-6)上的导轨移动，实现整个进枪系统(2)的进枪与退枪；调整机构(2-3)包括齿轮(2-3-1)、旋钮(2-3-2)、分度计(2-3-3)，安装在进枪机构(2-2)上,能够人工调节进枪结构(2-2)小角度摆动；安装架(2-4)安装在焊枪臂(2-6)的顶端；跟踪系统(2-5)包括直线导轨组件(2-5-1)、跟踪轮(2-5-2)、弹簧组件(2-5-3)，弹簧组件(2-5-3)安装在直线导轨组件(2-5-1)上。

4.根据权利要求1所述的一种吊臂梁直缝焊装置，其特征在于：所述设备平台(3)由型材及板材焊接而成，台面设置有定位孔、安装孔及中心网格线。

5.根据权利要求1所述的一种吊臂梁直缝焊装置，其特征在于：所述焊接系统(4)包括焊接电源(4-1)、水冷箱(4-2)、送丝机(4-3)，焊接电源(4-1)、水冷箱(4-2)安装在设备平台(3)上，水冷箱(4-2)与焊枪(2-7)通过水冷管相连，能够达到为焊枪(2-7)水冷降温的目的；送丝机(4-3)安装在安装架(2-4)上，能够为焊枪(2-7)输送焊丝。

6.根据权利要求1所述的一种吊臂梁直缝焊装置，其特征在于：所述焊接平台(5)由一块厚度均匀的钢板组成，用于放置待焊接工件，并在此平台上进行焊接。

7.根据权利要求1所述的一种吊臂梁直缝焊装置，其特征在于：所述焊枪(2-7)有3-6把，焊枪(2-7)的冷却方式是水冷，吊臂直缝焊接过程中焊枪(2-7)均采用俯焊方式，焊接位置自然，有利于焊缝的形成和质量保证，相对于仰焊及立焊，焊接质量更好。

8.根据权利要求1所述的一种吊臂梁直缝焊装置，其特征在于：所述进枪系统(2)中的焊枪(2-7)在焊接过程中能够根据实际要求进行0～5°范围内摆动，以达到焊缝质量均匀，无焊接缺陷。

9.根据权利要求1所述的一种吊臂梁直缝焊装置，其特征在于：所述导向机构(1-2-5)用于驱动小车(1-2)行走导向，确保了驱动小车(1-2)行走方向的可靠性；所述刮板(1-2-6)是采用金属包覆橡胶的结构，在驱动小车(1-2)运动过程中，实时清除导轨(1-4)上的粉尘；箱体(1-2-1)为钢结构件。

10.根据权利要求1所述的一种吊臂梁直缝焊装置，其特征在于：所述调整机构(2-3)通过旋钮(2-3-2)调节齿轮(2-3-1)，利用分度计(2-3-3)观察调节量程，实现焊枪(2-7)的微调，使焊枪(2-7)达到所需的焊接位置，满足工件焊缝及焊接工艺要求；跟踪机构(2-5)利用跟踪轮(2-5-2)接触焊接平台(5)，通过对弹簧组件(2-5-3)施加预压力，实现焊枪(2-7)定位与焊接路径跟踪，能够根据工件的实际精度、工件的焊接要求选用单向或双向跟踪，中间的进枪机构选用双向跟踪，两侧的进枪机构选用单向跟踪。

技术总结本申请涉及一种吊臂梁直缝焊装置，具体包括行走系统、进枪系统、设备平台、焊接系统、焊接平台、控制系统。其中控制系统能够发送指令驱动行走系统和进枪系统，使得焊枪到达所需的焊接位置，并严格地控制焊接过程中的工艺参数；设备平台用于放置焊接电源、水箱、焊丝瓶；焊接平台用于放置待焊接工件；进枪系统能够控制焊枪左右、上下移动及小角度转动；行走系统可控制装置主体沿导轨运动；装置通过物理定位和人工微调方式定位，实现焊枪定位与焊接路径跟踪，精准高效地使焊接位置准确；焊枪利用水冷方式冷却，能够进行长时间工作。本发明能够实现吊臂梁直焊缝焊接，在长距离、长时间的焊接过程中实现高质量、高效率的焊接效果。技术研发人员：张红健,潘淼,付佳,王文涛,王宇,毛聪,杨平,唐昆,邓湖,李树根受保护的技术使用者：长沙立诚机械有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18