小曲率半径曲线焊缝实现仿形焊的方法 【技术领域】
本发明属于金属焊接领域, 具体涉及钢结构、 桥梁、 机车、 运输汽车等行业, 适合直 线、 曲线的焊接的方法, 尤其适合小曲率半径曲线焊缝、 S 状曲线焊缝焊接的一种接方法。背景技术
公知的国内的焊接方法和对应的已生产的自动焊接设备, 如自动焊接小车、 环行 焊缝自动焊接机, 只能完成壁面行走、 水平行走、 环状行走的简单焊接, 可焊接的曲率半径 较大 ; 而实际应用中曲线焊缝的焊接、 小曲率半径的焊缝、 S 状曲线焊缝, 特别是三维小曲 率半径焊缝、 S 状曲线焊缝, 现在采用的都是人工焊接, 焊接速度慢、 劳动强度大、 操作控制 复杂、 焊接质量一致性差。 发明内容 本发明为了克服现有焊接方法和焊接设备对小曲率半径的焊缝、 S 状曲线焊缝焊 接, 特别是三维小曲率半径焊缝、 S 状曲线焊缝在加工过程中采用人工焊接, 焊接速度慢, 劳 动强度大, 操作控制复杂的缺点, 提出了小曲率半径焊缝仿形的焊接方法和配套使用的装 置, 适合焊接直线、 曲线焊缝, 适合焊接小曲率半径焊缝、 S 状曲线焊缝, 特别是适合焊接三 维曲率半径大于 120mm 的小曲率半径焊缝、 S 状曲线焊缝。
本发明采用的技术方案是 : 小曲率半径曲线焊缝实现仿形焊的方法, 该方法借助 于小车型防形焊机和作为模板的曲面工件的配合实现的, 具体包括以下步骤 :
1)、 按照设计要求将曲面工件制作为仿形靠模板 ;
2)、 将仿形靠模板按照焊缝的形状点焊定位在被焊的平面工件上 ;
3)、 将小车型仿形焊机的主动仿形轮和从动仿形轮及其对应的夹紧轮设定在仿形 靠模板上, 自动焊枪的直线距离调整机构设在夹紧轮的线性驱动机构之间, 小车型仿形焊 机的行走机构借助磁性万向机构定位在被焊的平面工件上 ;
4)、 调整小车型仿形焊机的自摆式焊枪头到达设计起弧位置,
5)、 启动主动仿形轮沿仿形靠模板运动、 带动小车型仿形焊机运动, 使小车型仿形 焊机的焊枪头开始按照主动仿形轮和从动仿形轮位移坐标的算术平均值开始模拟运动,
6)、 借助焊接电机驱动进行送丝、 焊枪头设定频率拍动、 沿靠模导向完成小曲率曲 线焊缝的焊接。
本发明的有益效果是 : 本发明简单、 使用广泛、 实用性强。 适用于直线、 曲线焊缝的 焊接, 适合小曲率半径焊缝、 S 状曲线焊缝焊接, 特别适合焊接三维小曲率半径焊缝、 S 状曲 线焊缝焊接, 在焊接过程中操作方便, 提高焊接效率, 改善劳动条件。 跟踪效果好, 运行稳定 可靠, 实用性强。
附图说明
图 1 为图 3 的 A-A 剖视图。图 2 为本发明实施例装置的右视示意图。
图 3 为本发明实施例行走结构的俯视图。
图 4 为本发明简易示意图。
图中, 1-1 为焊车底盘, 1-2 为球型轮, 1-3 为磁力吸附装置, 1-4 为万向轴, 1-5 为 夹紧轮, 1-6 为轮轴, 1-7 为驱动电机, 1-8a 为主动仿形轮, 1-8b 为从动仿形轮, 1-9 为销轴, 1-10a 为焊把, 1-10b 为焊枪头, 1-11 为焊接电机, 1-12 为齿轮, 1-13 为摆动摇杆, 1-14 为齿 轮轴, 1-15 为焊枪定位套, 1-16 为焊接定位轮, 2-1 为气缸, 2-2 为滑动导轨, 2-3 为从动行走 机架, 2-4 为主动行走机架, 2-5 为滑动导轨, 2-6 为气缸, 2-7 为焊接机架, 2-8 为焊接气缸, 2-9 为滑动导轨, 3 为仿形靠模板, 3-1 为平面工件, A 为焊缝, 表示焊枪的摆动方向。 具体实施方式
本发明采用的技术方案为 : 小曲率半径曲线焊缝实现仿形焊的方法, 该方法借助 于小车型防形焊机和作为模板的曲面工件的配合实现的, 具体包括以下步骤 :
1)、 按照设计要求将曲面工件制作为仿形靠模板 3 ;
2)、 将仿形靠模板 3 按照焊缝的形状点焊定位在被焊的平面工件 3-1 上 ; 3)、 将小车型仿形焊机的主动仿形轮 1-8a 和从动仿形轮 1-8b 及其对应的夹紧轮 1-5 设定在仿形靠模板 3 上, 自动焊枪的直线距离调整机构设在夹紧轮 1-5 的线性驱动机构 之间, 小车型仿形焊机的行走机构借助磁性万向机构定位在被焊的平面工件 3-1 上 ;
4)、 调整小车型仿形焊机的自摆式焊枪头到达设计起弧位置,
5)、 启动主动仿形轮 1-8a 沿仿形靠模板 3 运动、 带动小车型仿形焊机运动, 使小车 型仿形焊机的焊枪头 1-10b 开始按照主动仿形轮 1-8a 和从动仿形轮 1-8b 位移坐标的算术 平均值开始模拟运动,
6)、 借助焊接电机 1-11 驱动进行送丝、 焊枪头 1-10b 设定频率拍动、 沿靠模导向完 成小曲率曲线焊缝的焊接。
本发明的技术方案中, 步骤 3) 中所述的夹紧轮 1-5 与配套的气缸 2-1、 2-6 驱动的 直线调整机构连接。
本发明的技术方案中, 步骤 3) 中所述的夹紧轮 1-5 之间设置有辅助自动焊枪定位 的焊接仿形轮 1-16。
本发明的技术方案中, 步骤 3) 中所述的磁性万向定位机构的结构中包括有 : 设置 在小车型仿形焊机的底盘 1-1 底部的万向轮 1-4、 球型轮 1-2、 磁力吸附装置 1-3。
本发明的技术方案中, 步骤 3) 中所述的小车型仿形焊机在仿形靠模板 3 上的仿形 行走过程为 :
3-1)、 调节小车型仿形焊机的主动行走的夹紧机构, 在气缸 2-6 的调节下, 使主动 仿形轮 1-8a 与夹紧轮 1-5 夹紧仿形靠模板 3 ; 气缸 2-1 同时根据仿形靠模板 3 的形状, 调 节从动仿形轮 1-8b 与其配套的夹紧轮 1-5 仿形夹紧 ;
3-2)、 焊车底盘 1-1 的下方的磁力吸附装置 1-3 开启, 使整个车身吸附在被焊工件 上;
3-3)、 在驱动电机 1-7 的带动下, 主动仿形轮 1-8a 实现仿形行走, 曲线段时, 气缸 2-6 驱动直线调整机构不断的调节主动仿形轮 1-8a 与夹紧轮 1-5 夹紧仿形板, 同时主动行
走机架 2-4 的扭矩改变, 底部万向轮 1-4 和球型轮 1-2 同时相应的调整焊车底盘 1-1 的方 向;
3-4)、 焊车底盘 1-1 方向的改变同时, 气缸 2-1 驱动直线调整机构相应调整从动仿 靠轮 1-8b) 的扭矩, 使从动仿形轮 1-8b 与夹紧轮 1-5 的方向与夹紧做出相应的改变。
本发明的技术方案中, 所述的小曲率半径曲线焊缝曲率半径的范围为 : 最小曲率 半径≥ 120mm。
参看附图 1-3, 为本发明的一个实施例, 适合焊接直线、 曲线焊缝, 适合焊接小曲率 半径焊缝、 S 状曲线焊缝, 特别是适合焊接三维曲率半径大于 120mm 的小曲率半径焊缝、 S状 曲线焊缝的一种微型自动仿形焊接小车。 结构中包括有焊车底盘 1-1, 自动焊机及其配套的 焊接装置安装在焊车底盘 1-1 上, 结构中还包括有 : 焊车底盘 1-1 上安装有与焊缝仿形的行 走机构, 所述的行走机构的结构中包括有 : 主动行走机架 2-4, 主动行走机架 2-4 借助与焊 车底盘 1-1 形成滑动配合, 主动仿形轮 1-8a 与驱动电机 1-7 借助仿形轮轮组件定位在形行 走机架 2-4 一端、 借助焊接底盘 1-1 的下方设置的夹紧轮 1-5 形成靠模板 3 的夹紧机构, 主 动行走机架 2-4 的驱动机构是设置在焊车底盘 1-1 上的气缸 2-6 组件, 焊车底盘 1-1 的下 方还设置有磁力吸附装置 1-3, 磁力吸附装置 1-3 的信号输入端与控制电路连接。
与所述的主动行走机架 2-4 平行配套的设置的是从动行走机架 2-3、 对称设置在 焊车底盘 1-1 另一侧, 从动行走机架 2-3 与焊车底盘 1-1 形成滑动配合, 与从动仿形轮 1-8b 配合得夹紧轮 1-5 借助从动仿形轮轮组件定位在从动行走机架 2-3 一端, 从动行走机架 2-3 的驱动机构是设置在焊车底盘 1-1 另一侧上的气缸 2-1 组件。
所述的自动焊机的结构中包括有 : 通过滑动导轨 2-9 滑动连接在焊车底盘 1-1 上 的焊接机架 2-7, 安装在焊接机架 2-7 一端焊接电机 1-11, 焊接电机 1-11 通过齿轮 1-12 与 摆动摇杆 1-13 连接, 摆动摇杆 1-13 通过齿轮轴 1-14 定位在焊车底盘 1-1 上, 摆动摇杆 1-13 的延长部分焊接有固定焊枪 1-10 的焊枪定位套 1-15。焊车底盘 1-1 上还装有与焊接装置 配套的用于仿形焊接的辅助焊接定位轮 1-16。
仿形轮轮组件结构中包括有 : 驱动电机 1-7 和主动仿形轮 1-8 定位连接件销轴 1-9, 套装在销轴 1-9 外的连接套。 从动仿形轮轮组件结构中包括有 : 一端与从动仿形轮 1-5 及其定位从动行走机架 2-3 上的连接件。磁性万向定位机构的结构中包括有 : 设置在小车 型仿形焊机的底盘 1-1 底部的万向轮 1-4、 球型轮 1-2、 磁力吸附装置 1-3。
本发明在使用时, 根据实际焊接的需要, 与 CO2/MA 自动焊机配合使用, 共用气源, 采用 PLC 控制系统控制, 送丝装置自动送丝。
焊接时, 先将仿形靠模板 3 点焊在平面工件 3-1 上, 先将小车型防形焊机与仿形靠 模板 3 夹紧固定, 主动仿形轮 1-8a 与夹紧轮 1-5 配合将仿形靠模板 3 夹紧, 同时从动仿形 轮 1-8b 与其配套的夹紧轮 1-5 同样也与仿形靠模板 3 夹紧, 控制气缸 2-6 推动主动行走机 架 2-4 在主动滑动导轨 2-5 上滑动、 带动主动仿形轮 1-8 与夹紧轮 1-5 实现仿形夹紧 ; 同 时控制气缸 2-1 推动从动行走机架 2-3 在滑动导轨 2-2 滑动、 带动从动仿形轮 1-8b 与其配 套的夹紧轮 1-5 仿形夹紧 ; 同时控制焊接气缸 2-8 推动焊接机架 2-7 在焊接滑动导轨 2-9 滑动、 带动焊接定位轮 1-16 实现焊枪自动仿形夹紧 ; 同时开启磁力吸附装置 1-3, 实现自动 吸附 ; 然后, 根据实际焊接的需要, 控制电机 1-7 带动主动仿形轮 1-8a 旋转, 控制焊接电机 1-11 实现调整焊枪的振幅、 频率, 从而实现整个装置的自动仿形夹紧、 自动仿形行走、 自动焊接。 本发明可以通过调节气压调节仿形夹紧力、 通过电器调整磁力吸附力, 通过仿形电机 调整仿形行走速度、 通过焊接电机 1-11 调整焊枪的振幅、 频率。
参看附图 4, 本发明简易示意图。主动仿形轮 1-8a 与配套的夹紧轮 1-5、 从动仿形 轮 1-8b 与配套的夹紧轮 1-5 同时夹紧仿形靠模板 3, 同时焊接定位轮 1-16 辅助定位焊枪, 焊枪头 1-10b 随着箭头的方向摆动, 在仿形靠模板 3 和平面工件 1-3 之间的焊缝进行焊接。