[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

说明书

技术领域

本发明属于焊接技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

为解决上述问题，本发明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，本发明的技术方案如下：

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。

本发明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。

本发明所述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。

本发明所述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。

本发明所述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。

本发明在所述主动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。