[发明专利]一种具有减震功能的全方位弯道U肋板内焊缝焊接装置

说明书

本发明公开一种具有减震功能的全方位弯道U肋板内焊缝焊接装置，该焊接装置主要包括平面长方形驱动机构、减震式伸缩机构、柔性万向连接机构、自动回弹支撑机构。平面长方形驱动机构为焊接装置提供稳定可靠动力，而减震式伸缩机构能精确的自动适应多种类U肋板高低度且无需人工调节。通过柔性万向连接机构的双电机锥齿轮可实现精准角度变向功能和柔性转向过程，而自动回弹支撑机构可通过自身的强弹性摆脱或支撑凸点的阻力以自适应拐弯过程的挤压力。本发明具有自动减震、柔性转向和自适应强的优点，即能够适应全方位复杂弯曲的U肋板，又可减少焊接过程的震动以满足对U肋板内焊缝的复杂焊接工艺的要求，确保焊缝跟踪的质量和高效。

技术领域

本发明涉及U肋板内焊焊接装置技术领域，特别涉及一种具有减震功能的全方位弯道U肋板内焊缝焊接装置。

背景技术

在钢桥生产制造时，钢箱梁一般分成若干梁段，每个梁段划分成若干板单元，每个板单元都是带若干个U肋板的结构件。由于顶、底板单元件的焊接生产是整个钢箱梁生产制造的重要组成部分，U肋板与顶、底板内焊焊接有着较高的抗疲劳性能要求，其焊接质量是影响钢桥制造质量的关键要素。

常规桥梁U肋板一般采用半自动小车焊接，由于U肋板的宽度和弯曲形式特殊限制，使得U肋板焊接过程极其受限、工艺复杂繁琐，从而导致U肋板内焊焊接效率低下、形式简单、成本过高，成为桥梁钢结构焊接的一大难点。专利CN 114484150 B通过子母铆钉连接实现偏摆自由度，机器人机体中部包含两个舵机实现俯仰自由度，使得机身呈“Z”字形支撑在竖直管道中实现机身长度的变化从而适应不同的管径,该机构虽然小巧敏捷但不能依靠自身重量平衡复杂的U肋板内焊缝焊接过程产生的震动。专利CN 113385870 B涉及一种自行走全场景式焊接车；包括底盘、设在底盘底部的行走轮单元，底盘的前部设有与焊接机器人本体相连且用于升降以及平衡稳定焊接机器人本体的升降平衡单元，该装置虽然可以根据工件的位置以及焊缝的位置进行自调整焊接，但考虑其体积较大且对于复杂焊接环境的适应性不强，远达不到对U肋板内焊缝焊接的效果。专利CN 113385786 B公开了一种用于小管径管道全位置自动焊接的焊接系统与焊接方法，通过夹持器底座上安装有快速夹持装置对排布的夹持定位角块和夹持转块进行相对运动从而实现小管道外焊焊接，该机构虽然能满足施工空间狭小环境且焊接设备体积小，但无法运用于内焊缝的焊接工作中。综合上述三种内焊缝焊接问题可知，首先装置无法通过自身机构的变化平衡焊接过程产生的大幅度震动，其次没有拥有柔和转向和紧凑支撑来确保焊接跟踪的精度和效率，最后必须保持焊枪的运动性适应复杂的U肋板内焊缝类型。

为了克服上述相关问题，同时考虑到桥梁U肋板内焊缝焊接装置一般重量比较小所产生的的惯性也比较小，对焊接过程的震动的平衡比较受限，从而需要一种具有减震功能的全方位弯道U肋板内焊缝焊接装置来弥补这方面的缺陷，本发明综合考虑前述三种装置的不足，创造性的提出采用自动减震系统来平衡焊枪的移动产生相关惯性以保障焊枪对U肋板内焊缝的精确性跟踪，同时为了保证装置的体积足够小以适应U肋板的大小提出采用伸缩机构来满足减小体积的作用，而使用双电机锥齿轮的柔性转向机构和自动回弹机构极大的保证了转弯的平稳性，增强焊接装置的稳定性焊接。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：多变的U肋板宽度、复杂的U肋板弯曲形式、焊接过程的柔和性和减震性。

本发明针对现有技术的不足，提供一种具有减震功能的全方位弯道U肋板内焊缝焊接装置。基本改进想法如下：

(1)以柔性万向连接机构中的铰链销单元和柔性齿轮转向机构的结合使用，能够满足敏捷的行驶于弯曲U肋板中，同时由于运用齿轮的啮合传动可提高转向的精度。基于该机构完全适用于不同类型的焊接环境，从而提高焊接装置的适应性和焊接效率的高效性；

(2)使用自动回弹支撑机构和减震式伸缩机构的结构形式，即使在焊接过程中可能面临不确性的复杂情况，但通过减震式伸缩机构的压力传感片和多目标进化算法的使用，可保障焊接装置的安全性和焊接装置行驶轨迹跟踪的精确性，以及焊接装置在行驶弯曲环境的平稳性；