专利名称：单悬臂梁式焊缝自动跟踪埋弧焊专机的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种埋弧焊焊接过程中可实现焊缝自动跟踪的焊接专用机床。
技术背景目前我国焊接自动化生产中，广泛使用的是具有某种特定焊接方式的自动焊接小车或焊 接操作机，如螺焊管焊接生产中，多采用门字梁式结构形式，占用场地大，而且门字梁结构 设计使得焊接机头不能转动，更换产品规格时需要反复拆卸焊接机头，增加了人工成本。特 别是目前采用的人工跟踪焊缝进行纠偏的方法，工人的劳动强度大，且跟踪纠偏主观随意性 大，所以，焊接质量无法保证。因此，可装备焊缝自动跟踪系统且可用于多种焊接形式的机 床的应用就显得更为重要。发明内容本实用新型的目的是为解决现有自动焊接设备中焊接产品的单一化以及较少具有焊缝 自动跟踪功能的不足，提供一种可配置焊缝跟踪系统，可实现纵向、横向和环焊缝的焊接的 单悬臂梁式焊缝自动跟踪埋弧焊专机。本实用新型的上述目的是这样实现，结合附图说明如下一种单悬臂梁式焊缝自动跟踪埋弧焊专机包括电气控制系统和机械传动系统两部分，所 说的机械传动系统由纵向传动机构、行走机构和焊枪微调节机构组成，纵向传动机构、行走 机构和焊枪微调节机构均采用矩形双导轨和由电机驱动的丝杠副传动，纵向传动^l构布置机 床底座(1)上，行走机构布置在立柱(10)上，立柱(10)通过纵滑板(9)支撑在传动机 构的导轨上，行走机构中的升降滑板(13)上装有与立柱(10)和纵向传动机构垂直布置的 悬臂梁(14)，微调机构(19)布置在悬臂梁(14)的一端，悬臂梁(14)采用可伸縮结构。所说的纵向传动机构包括2根纵向传动导轨(2)及其上的纵滑板(9)，丝杠(3)由两个轴承(4、 5)支撑固定在机床底座(1)上，丝杠(3)的一端通过轴承(5)与减速器(6)和电机(7)连接，与丝杠(3)相配合的丝母(8)固定在纵滑板(9)上。所说的行走机构由立柱(10)、悬臂梁(14)、控制升降电机(15)及立柱(10)上的升 降传动机构组成，立柱(10)的底端固定在纵滑板(9)上，立柱(10)上装有立导轨(11)， 与升降机构丝杠(12)相配合装配的升降滑板(13)可沿立导轨(11)移动，升降机构丝杠 (12)由安装在立柱(10)顶端的升降电机(15)驱动转动，所说的悬臂梁(14)通过悬臂 梁横向移动导轨(16)安装在升降滑板(13)上，并由其一端的悬臂梁伸縮移动电机(18)通过驱动悬臂梁横向移动传动丝杠(17)转动沿悬臂梁横向移动导轨(16)伸縮。所说的微调机构(19)由十字滑块、电机及丝杠传动系统组成，焊枪和跟踪系统安装在十字滑块(20)上，十字滑块(20)由两台直流电机驱动，控制垂直方向移动的电机(22)安装在十字滑块的上方，控制横向移动的电机(21)安装在悬臂梁(14)里侧。所说的丝杠(3)的固定方式采用一端固定，另一端游动的轴支承结构形式。 本实用新型的有益效果可实现埋弧焊焊接过程中，纵向、横向和环焊缝的焊接，焊接的同时焊缝位置可以被实 时跟踪和调整，保证了高质量的焊接要求。矩形双导轨单悬臂梁式结构，运行平稳、占地面 积小，可以适应各种不同形状工件的焊接要求，便于操作。
图1为单悬臂梁式焊缝自动跟踪埋弧焊专机结构示意图； 图2为图1的侧视图；图3为微调机构示意图；图4纵向传动机构丝杠固定方式示意图。图中l.机床底座2.纵向传动导轨3.纵向传动丝杠4.轴承5.轴承6.减速器 7.纵向传动电机8.纵滑板9.丝母10.立柱ll.立导轨 12.升降机构丝杠13.升降 滑板14.悬臂梁15.控制升降电机16.悬臂梁横向移动导轨17.悬臂梁横向移动传动 丝杠18.悬臂梁伸縮移动电机19.微调机构20.十字滑块21.控制滑块横向移动电机 22.控制滑块垂直移动电机23.行走机构具体实施方式
以下结合附图所示实施例进一步说明本发明的具体内容。该设备包括由电气控制系统和机械传动系统组成。机械传动系统包括纵向传动机构、行 走机构和焊枪微调节机构三部分，其中焊枪微调节机构安装在行走机构中。本设备结构特点是，纵向传动机构、行走机构和焊枪微调节机构三部分结构中的机械传 动和移动均釆用矩形双导轨加丝杠副传动。本机的电气控制分为三个部分即悬臂梁的垂直和横向移动位置控制、行走机构控制和 焊枪微调节机构控制。悬臂梁的垂直和横向移动位置控制采用手动控制来实现，主要保证焊 接位置的粗调整。纵向传动机构通过变频器来调节不同的速度要求，可手动和自动调节。当 使用自动挡时，与微调节机构一起受跟踪系统控制。在焊接过程中，跟踪系统在检测出焊缝 信息以后，反馈给控制中心，控制中心发回信号调整微调节机构上十字滑块的移动以及纵向 传动机构的移动，从而控制焊枪位置及焊接速度，实现自动跟踪焊接。为实现焊接跟踪，设计中采用行走机构的行走速度为焊接速度。行走机构(23)在纵向 传动电机(7)的控制下运行，为实现低速焊接要求，纵向传动电机(7)通过减速器(6) 后与丝杠连接。连接纵滑板和丝杠的丝母设计在纵向传动电机(7) —侧，纵向传动丝杠(3) 的轴承(4 )和轴承(5)安装在底座上，行走机构的立柱上设计一通孔，丝杠穿过通孔安 装。这样，当纵向传动电机(7)工作时，焊接过程可被完成。该设备的整体结构设计中考虑到一般的焊接工件都比较大，因此工件的装夹、定位以及 操作的方便性是必须考虑的因素。为此，在满足使用要求的情况下，我们考虑尽量使设备更 为灵活、适用性强、操作简单、控制方便。而单悬臂梁式结构占地面积小，可以适应各种不 同形状工件的焊接要求，便于操作人员接近焊口，观察焊缝质量，因而设计中采用了单悬臂 梁式结构设计方法。单悬臂梁(14)在控制升降电机(15)的控制下，可以独立的升降，悬 臂梁的升降为焊接位置的粗调整。此外，单悬臂梁(14)在悬臂梁伸縮移动电机(18)的控 制下，还可以沿悬臂梁横向移动导轨(16)横向移动，自由伸縮。工作过程中，根据焊接件 的位置要求，首先控制控制升降电机电机(15)和悬臂梁伸縮移动电机(18)，确定悬臂梁 的垂直位置和横向位置，从而保证焊接的准确性。微调机构的设计是为了实现焊接时微小位置的调整，因而采用丝杠副传动和十字滑块的系统，可保证微小位移的精度。焊枪及跟踪装置用螺丝连接在十字滑块上。焊接过程中，随着焊接行走机构的移动，跟踪系统测出焊缝的位置，并反馈给控制焊接过程的控制中心，控制中心对控制滑块横向移动电机(21)和控制滑块垂直移动电机(22)发出指令，调整焊机纵向行走速度(焊接速度)和微调机构中十字滑块的移动位置，及时调整焊枪位置，使焊枪始终对准焊缝的中心，从而实现焊机的焊缝跟踪功能。一般的焊接机床通常不要求很高的传动精度，但是由于这台机床的设计可以加装焊缝自 动跟踪纠偏系统，设计中采用纵向传动机构的传动速度为焊接速度，所以传动过程中的一些 振动和摆动都会对跟踪系统产生影响。因而综合考虑各种因素，纵向传动机构选用丝杠副传 动以保证定位精度。丝杠的固定方式采用一端固定一端游动的轴支承结构形式。参阅图4， 纵向传动丝杠(3)的右端为固定支承的轴承(5)，采用两个圆锥滚子轴承，背对背安装， 主要承受行走机构(23)施加的轴向载荷及径向载荷，丝杠的左端采用一个调心球轴承(4)， 主要承受径向载荷，由于轴承外圈与轴承座为动配合装配，因此起到自动调心的作用。由于 丝杠较长，如果按照通常的惯例采用两端固定的支承形式， 一旦丝杠及轴承座的加工误差、 安装误差较大，或者在使用过程中丝杠伸长变形，将直接影响传动精度，甚至会使传动机构 出现卡死的现象。因而在本机构的设计中采用一端固定， 一端游动的结构形式，避免了上述 现象的发生。
权利要求1、一种单悬臂梁式焊缝自动跟踪埋弧焊专机包括电气控制系统和机械传动系统两部分，其特征在于所说的机械传动系统由纵向传动机构、行走机构和焊枪微调节机构组成，纵向传动机构、行走机构和焊枪微调节机构均采用矩形双导轨和由电机驱动的丝杠副传动，纵向传动机构布置机床底座(1)上，行走机构布置在立柱(10)上，立柱(10)通过纵滑板(9)支撑在传动机构的导轨上，行走机构中的升降滑板(13)上装有与立柱(10)和纵向传动机构垂直布置的悬臂梁(14)，微调机构(19)布置在悬臂梁(14)的一端，悬臂梁(14)采用可伸缩结构。
2、 根据权利要求1所述的单悬臂梁式焊缝自动跟踪埋弧焊专机，其特征在于所说的纵 向传动机构包括2根纵向传动导轨(2)及其上的纵滑板(9)，丝杠(3)由两个轴承(4、 5) 支撑固定在机床底座(1)上，丝杠(3)的一端通过轴承(5)与减速器(6)和电机(7) 连接，与丝杠(3)相配合的丝母(8)固定在纵滑板(9)上。
3、 根据权利要求1所述的单悬臂梁式焊缝自动跟踪埋弧焊专机，其特征在于所说的行 走机构由立柱(10)、悬臂梁(14)、控制升降电机(15)及立柱(10)上的升降传动机构组 成，立柱(10)的底端固定在纵滑板(9)上，立柱(10)上装有立导轨(11)，与升降机构 丝杠(12)相配合装配的升降滑板(13)可沿立导轨(11)移动，升降机构丝杠(12)由安 装在立柱(10)顶端的升降电机(15)驱动转动，所说的悬臂梁(14)通过悬臂梁横向移动 导轨(16)安装在升降滑板(13)上，并由其一端的悬臂梁伸縮移动电机(18)通过驱动悬 臂梁横向移动传动丝杠(17)转动沿悬臂梁横向移动导轨(16)伸縮。
4、 根据权利要求1所述的单悬臂梁式焊缝自动跟踪埋弧焊专机，其特征在于所说的微调机构(19)由十字滑块、电机及丝杠传动系统组成，焊枪和跟踪系统安装在十字滑块(20) 上，十字滑块(20)由两台直流电机驱动，控制垂直方向移动的电机(22)安装在十字滑块 的上方，控制横向移动的电机(21)安装在悬臂梁(14)里侧。
5、 根据权利要求1或2所述的单悬臂梁式焊缝自动跟踪埋弧焊专机，其特征在于所说 的丝杠(3)的固定方式采用一端固定，另一端游动的轴支承结构形式。
专利摘要单悬臂梁式焊缝自动跟踪埋弧焊专机涉及一种埋弧焊焊接过程中可实现焊缝自动跟踪的焊接专用机床。它包括电气控制系统和机械传动系统两部分。机械传动系统的纵向传动机构、行走机构和焊枪微调节机构均采用矩形双导轨和由电机驱动的丝杠副传动，纵向传动机构布置机床底座(1)上，行走机构布置在立柱(10)上，立柱(10)通过纵滑板(9)支撑在传动机构的导轨上，行走机构中的升降滑板(13)上装有与立柱(10)和纵向传动机构垂直布置的悬臂梁(14)，微调机构(19)布置在悬臂梁(14)的一端，悬臂梁(14)采用可伸缩结构。本实用新型具有焊接范围广，可实现焊接过程中的实时跟踪等优点。
文档编号B23K9/127GK201098773SQ20072009429
公开日2008年8月13日 申请日期2007年9月3日 优先权日2007年9月3日
发明者刘喜明, 宫文彪, 王柏树, 贾素秋, 华 陈, 莉 陈 申请人:长春工业大学