[发明专利]一种分级定位的大面积钣金工装结构自动焊接装置

权利要求书

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°。

6.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：本发明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。

7.根据权利要求6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：所述接触式力学传感器的指针为圆锥形或球形。

8.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：所述控制箱包括内部PLC模块、自动焊接控制程序，内部和外部控制电路、控制箱上面设置有控制按钮和显示屏幕。

9.一种分级定位的大面积钣金工装结构自动焊接装置的具体实施方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：焊接工作前，通过行车或者悬臂吊将大面积钣金工装结构工件安放在基础平台框架中间的焊接工作平台区域，启动气保焊焊机，开启保护气体供给装置，启动控制箱，构成焊接环境，自动焊接控制系统读取焊接工艺轨迹程序；

步骤二：自动焊接控制系统将处理后的位置信息发送至驱动系统，X轴位移机构、Y轴位移机构、Z轴位移机构和Z轴旋转机构带动焊枪至指定焊缝位置区域，当前一条拼接焊接焊缝完成后，驱动系统将带动焊枪至下一条指定焊缝位置区域，并重复上述动作程序；

步骤三：焊枪至指定焊缝位置区域后，焊枪与工件相对位置预定位机构启动，将焊枪带至拼接焊缝的起始位置，并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；

步骤四：上述步骤准备完善后，启动焊接程序，焊枪沿着焊缝轨迹方向焊接，摆动机构带动焊枪左右摆动，接触式力学传感器实时测量焊枪与焊缝的相对位置，测量数据信息传至自动焊接控制系统，系统将反馈信息传至光栅纠偏机构，实时对焊枪位置进行实时纠偏调整。