本發(fā)明屬于機(jī)械設(shè)計(jì)及制造技術(shù)領(lǐng)域，具體來講是涉及一種不規(guī)則金屬球體的自動(dòng)焊接裝置。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代工業(yè)化的不斷發(fā)展，在航空、航天、航海等領(lǐng)域不斷出現(xiàn)不規(guī)則金屬球體的設(shè)備，對(duì)應(yīng)的形狀能夠更好的在實(shí)際中應(yīng)用，但是隨之而來的在生產(chǎn)加工過程中的難度也顯而易見，尤其是批量生產(chǎn)加工的焊接過程，因此需要使焊接過程充分的機(jī)械化和自動(dòng)化，這是近代焊接技術(shù)的一項(xiàng)重要發(fā)展。它不僅標(biāo)志著更高的焊接生產(chǎn)效率和更好的焊接質(zhì)量，而且還大大改善了生產(chǎn)勞動(dòng)條件。手工電弧焊過程，主要的焊接動(dòng)作是引燃電弧、送進(jìn)焊條以維持一定的電弧長度、向前移動(dòng)電弧和熄弧，如果這幾個(gè)動(dòng)作都由機(jī)器來自動(dòng)完成，則稱為自動(dòng)焊。

各種明弧自動(dòng)焊，大約能提高生產(chǎn)效率兩倍左右，而埋弧自動(dòng)焊可以提高生產(chǎn)效率5-10倍，埋弧自動(dòng)焊簡(jiǎn)稱為埋弧焊、自動(dòng)焊。埋弧焊是利用焊劑層下的電弧，來加熱并熔化焊絲、周圍的焊劑和母材，而進(jìn)行焊接的一種工藝方法，又叫做焊劑層下電弧焊。即電弧在焊劑層下面燃燒，自動(dòng)焊機(jī)頭將焊絲自動(dòng)送入電弧區(qū)，以保證選定的電弧長度，電弧靠焊機(jī)的控制，均勻地向前移動(dòng)，進(jìn)行焊接，具有生產(chǎn)效率高、焊接質(zhì)量高而且穩(wěn)定、節(jié)省材料和電能消耗等優(yōu)點(diǎn)。埋弧焊可以使用較大的電流，電弧的穿透能力較強(qiáng)，焊縫熔深大，埋弧焊熱量集中，焊接速度快，生產(chǎn)效率比手工電弧焊提高5-10倍；焊接規(guī)范可自動(dòng)控制調(diào)整，保持穩(wěn)定，焊劑保護(hù)效果好，防止空氣對(duì)熔池金屬的侵害；電弧在焊劑層下燃燒，熱量的散失減少，消耗的電能也就減少；因?yàn)殡娀≡诤竸酉氯紵?，焊接時(shí)看不見弧光，焊接煙霧也很小，所以，勞動(dòng)條件得到很大的改善；由于埋弧焊焊接時(shí)，電弧區(qū)不可見，因此對(duì)接頭的加工和工件裝配要求嚴(yán)格。埋弧自動(dòng)焊一般要求在平焊位置進(jìn)行焊接，對(duì)于位置狹窄的焊縫及薄板焊縫，采用埋弧焊有一定的困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了一種針對(duì)不規(guī)則金屬球體設(shè)備的自動(dòng)焊接裝置，操作簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高，焊接效率高，焊接質(zhì)量好。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種不規(guī)則金屬球體的自動(dòng)焊接裝置，所述的裝置主要包括焊接箱體、埋弧焊機(jī)、自動(dòng)焊接控制器，所述的焊接箱體與埋弧焊機(jī)通過管道連接，所述的埋弧焊機(jī)與自動(dòng)焊接控制器通過導(dǎo)線連接；所述的焊接箱體是一個(gè)正方體的框架結(jié)構(gòu)，在正方體四個(gè)側(cè)面的豎向框架的外側(cè)通過螺絲固定有豎向移動(dòng)導(dǎo)軌，所述的豎向移動(dòng)導(dǎo)軌上通過豎向移動(dòng)控制器連接橫向移動(dòng)導(dǎo)軌，所述的橫向移動(dòng)導(dǎo)軌可以在豎向規(guī)定尺寸范圍內(nèi)移動(dòng)，所述的橫向移動(dòng)導(dǎo)軌上通過嵌入式軌道連接焊槍底座，所述的焊槍可以在橫向規(guī)定尺寸范圍內(nèi)移動(dòng)，也可以通過焊槍與焊槍底座的伸縮器前后移動(dòng)，所述的二維尺寸控制器設(shè)置在焊接箱體框架的角落處；所述的自動(dòng)焊接控制器包括自動(dòng)焊接PC控制終端和機(jī)械調(diào)解旋鈕。

進(jìn)一步的，所述的埋弧焊機(jī)包括焊接電源、導(dǎo)絲管、送絲機(jī)構(gòu)，所述的送絲機(jī)構(gòu)是通過軸向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的焊絲盤，所述的焊絲盤芯部裝有焊劑斗，導(dǎo)絲管位于焊槍及送絲機(jī)構(gòu)的焊絲盤之間，所述的導(dǎo)絲管線性固定在豎向移動(dòng)導(dǎo)軌和橫向移動(dòng)導(dǎo)軌上，焊絲盤上各引出一焊絲并將它們分別引入導(dǎo)絲管連接在焊槍上，送絲速度與設(shè)定的焊接速度對(duì)應(yīng)，自動(dòng)控制；所述的焊接電源固定埋弧焊機(jī)內(nèi)側(cè)，內(nèi)置有電控柜，所述的電控柜通過導(dǎo)線與自動(dòng)焊接控制器連接。

進(jìn)一步的，所述的自動(dòng)焊接PC控制終端是通過三維數(shù)學(xué)模型控制金屬球體的焊接過程，通過PLC控制焊槍隨著焊槍底座的移動(dòng)與待焊金屬球體呈現(xiàn)一定的位置關(guān)系，通過焊槍底座上伸縮器控制焊縫的大小，從而獲得表征焊槍與焊縫相對(duì)位置的特征參數(shù)，獲得焊接電流信號(hào)后，送入微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字濾波處理和相應(yīng)的程序運(yùn)算，控制系統(tǒng)控制驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)焊槍底座，適時(shí)調(diào)整焊槍高低左右位置，使焊槍與焊縫中心對(duì)準(zhǔn)以實(shí)現(xiàn)焊縫跟蹤，完成自動(dòng)化焊接。

進(jìn)一步的，所述的微機(jī)系統(tǒng)是指微機(jī)控制電路，包括單片機(jī)、電源、鍵盤、顯示器、信號(hào)采樣電路和輸出驅(qū)動(dòng)電路，所述的單片機(jī)內(nèi)預(yù)置有焊接自動(dòng)控制、故障檢測(cè)、故障自停及部位故障提示等程序和經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，鍵盤與單片機(jī)鍵盤接口連接，顯示器與單片機(jī)SP1接口連接，信號(hào)采樣電路和輸出驅(qū)動(dòng)電路一端與單片機(jī)的I/O接口連接，另一端與焊接工作電路連接。

進(jìn)一步的，所述的二維尺寸控制器中設(shè)置有兩個(gè)互相出質(zhì)的測(cè)距激光傳感器，Y軸工作坐標(biāo)系測(cè)距激光傳感器、X軸工作坐標(biāo)系測(cè)距激光傳感器的構(gòu)成每個(gè)不同平面的二維激光檢測(cè)點(diǎn)，來確定金屬球體的相對(duì)坐標(biāo)系及金屬球體焊接區(qū)域坐標(biāo)，根據(jù)自動(dòng)焊接PC控制終端顯示的不同金屬球體表面的焊接區(qū)域坐標(biāo)參數(shù)設(shè)定焊接厚度、焊接時(shí)間、焊接區(qū)域橫豎向的限位、伸縮器的工作頻率。

進(jìn)一步的，所述的焊槍底座、伸縮器、二維尺寸控制器、埋弧焊機(jī)與自動(dòng)焊接控制器之間均通過運(yùn)算放大電路連接。

進(jìn)一步的，所述的伸縮器是一種自動(dòng)控制的可調(diào)節(jié)伸縮器，包括活塞桿、擋圈和活塞缸，活塞桿呈中空貫穿結(jié)構(gòu)，首部設(shè)有活塞頭，尾部連有第一法蘭，外壁中部設(shè)有止擋軸肩，所述活塞頭上設(shè)有密封件，活塞缸也呈中空貫穿結(jié)構(gòu)，一端內(nèi)腔與伸入進(jìn)來的活塞頭和密封件滑動(dòng)密封配合，另一端連有第二法蘭，外壁上開設(shè)有活塞缸外螺紋，所述的活塞缸連接動(dòng)壓頭，所述的動(dòng)壓頭是位于焊槍底座的的垂直下行壓緊裝置，所述的動(dòng)壓頭通過導(dǎo)線連接到自動(dòng)焊接控制器自動(dòng)控制，所述的伸縮器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、能夠可靠實(shí)現(xiàn)長度調(diào)節(jié)、壓力傳遞和焊接質(zhì)量控制。

進(jìn)一步的，所述的豎向移動(dòng)導(dǎo)軌和橫向移動(dòng)導(dǎo)軌兩端設(shè)置有限位器，可根據(jù)需要焊接的球體尺寸來選擇橫向移動(dòng)導(dǎo)軌和焊槍的工作移動(dòng)范圍。

進(jìn)一步的，所述的機(jī)械調(diào)解旋鈕是通過PLC控制系統(tǒng)控制焊槍底座、伸縮器、二維尺寸控制器、埋弧焊機(jī)的開關(guān)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的不規(guī)則金屬球體的自動(dòng)焊接裝置通過自動(dòng)焊接控制器智能控制焊接過程，在金屬球體的不同焊接面進(jìn)行二維數(shù)據(jù)控制，對(duì)需要焊接的焊縫位置進(jìn)行多參數(shù)的調(diào)節(jié)，智能化自動(dòng)控制也能夠防止影響所焊槍的擺動(dòng)，本發(fā)明的有益效果是，可以適應(yīng)各種不規(guī)則金屬球體設(shè)備不同焊縫的焊接操作要求，避免人工操作造成的金屬焊縫焊接質(zhì)量不均衡，能夠進(jìn)行大范圍、高精度的焊接運(yùn)動(dòng)控制，保證焊接質(zhì)量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述的一種不規(guī)則金屬球體的自動(dòng)焊接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明所述的一種不規(guī)則金屬球體的自動(dòng)焊接裝置的焊槍控制結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明所述的一種不規(guī)則金屬球體的自動(dòng)焊接裝置的埋弧焊機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明所述的一種不規(guī)則金屬球體的自動(dòng)焊接裝置的伸縮器的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1-焊接箱體，2-豎向移動(dòng)導(dǎo)軌，3-埋弧焊機(jī)，4-橫向移動(dòng)導(dǎo)軌，5-焊槍，6-豎向移動(dòng)控制器，7-二維尺寸控制器，8-導(dǎo)線，9-自動(dòng)焊接控制器，10-自動(dòng)焊接PC控制終端，11-機(jī)械調(diào)解旋鈕，12-伸縮器，13-焊槍底座，14-送絲機(jī)構(gòu)，15-導(dǎo)絲管，16-焊接電源，17-活塞頭，18-第一法蘭，19-活塞桿，20-擋圈，21-活塞缸，22-第二法蘭，23-動(dòng)壓頭。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

為便于對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的理解，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例為例做進(jìn)一步的解釋說明，實(shí)施例并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定。

如圖1所示，一種不規(guī)則金屬球體的自動(dòng)焊接裝置，所述的裝置主要包括焊接箱體1、埋弧焊機(jī)3、自動(dòng)焊接控制器9，所述的焊接箱體1與埋弧焊機(jī)3通過管道連接，所述的埋弧焊機(jī)3與自動(dòng)焊接控制器9通過導(dǎo)線8連接；所述的焊接箱體1是一個(gè)正方體的框架結(jié)構(gòu)，在正方體四個(gè)側(cè)面的豎向框架的外側(cè)通過螺絲固定有豎向移動(dòng)導(dǎo)軌2，所述的豎向移動(dòng)導(dǎo)軌2上通過豎向移動(dòng)控制器6連接橫向移動(dòng)導(dǎo)軌4，所述的橫向移動(dòng)導(dǎo)軌4可以在豎向規(guī)定尺寸范圍內(nèi)移動(dòng)；如圖2所示，所述的橫向移動(dòng)導(dǎo)軌4上通過嵌入式軌道連接焊槍底座13，所述的焊槍5可以在橫向規(guī)定尺寸范圍內(nèi)移動(dòng)，也可以通過焊槍5與焊槍底座13的伸縮器12前后移動(dòng)，所述的二維尺寸控制器7設(shè)置在焊接箱體1框架的角落處；所述的自動(dòng)焊接控制器9包括自動(dòng)焊接PC控制終端10和機(jī)械調(diào)解旋鈕11。

如圖3所示，所述的埋弧焊機(jī)3包括焊接電源16、導(dǎo)絲管15、送絲機(jī)構(gòu)14，所述的送絲機(jī)構(gòu)14是通過軸向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的焊絲盤，所述的焊絲盤芯部裝有焊劑斗，導(dǎo)絲管15位于焊槍5及送絲機(jī)構(gòu)14的焊絲盤之間，所述的導(dǎo)絲管15線性固定在豎向移動(dòng)導(dǎo)軌2和橫向移動(dòng)導(dǎo)軌4上，焊絲盤上各引出一焊絲并將它們分別引入導(dǎo)絲管15連接在焊槍5上，送絲速度與設(shè)定的焊接速度對(duì)應(yīng)，自動(dòng)控制；所述的焊接電源16固定埋弧焊機(jī)3內(nèi)側(cè)，內(nèi)置有電控柜，所述的電控柜通過導(dǎo)線與自動(dòng)焊接控制器9連接。

其中，所述的自動(dòng)焊接PC控制終端10是通過三維數(shù)學(xué)模型控制金屬球體的焊接過程，通過PLC控制焊槍5隨著焊槍底座13的移動(dòng)與待焊金屬球體呈現(xiàn)一定的位置關(guān)系，通過焊槍底座13上伸縮器12控制焊縫的大小，從而獲得表征焊槍5與焊縫相對(duì)位置的特征參數(shù)，獲得焊接電流信號(hào)后，送入微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字濾波處理和相應(yīng)的程序運(yùn)算，控制系統(tǒng)控制驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)焊槍底座13，適時(shí)調(diào)整焊槍5高低左右位置，使焊槍5與焊縫中心對(duì)準(zhǔn)以實(shí)現(xiàn)焊縫跟蹤，完成自動(dòng)化焊接。所述的微機(jī)系統(tǒng)是指微機(jī)控制電路，包括單片機(jī)、電源、鍵盤、顯示器、信號(hào)采樣電路和輸出驅(qū)動(dòng)電路，所述的單片機(jī)內(nèi)預(yù)置有焊接自動(dòng)控制、故障檢測(cè)、故障自停及部位故障提示等程序和經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，鍵盤與單片機(jī)鍵盤接口連接，顯示器與單片機(jī)SP1接口連接，信號(hào)采樣電路和輸出驅(qū)動(dòng)電路一端與單片機(jī)的I/O接口連接，另一端與焊接工作電路連接。所述的二維尺寸控制器7中設(shè)置有兩個(gè)互相出質(zhì)的測(cè)距激光傳感器，Y軸工作坐標(biāo)系測(cè)距激光傳感器、X軸工作坐標(biāo)系測(cè)距激光傳感器的構(gòu)成每個(gè)不同平面的二維激光檢測(cè)點(diǎn)，來確定金屬球體的相對(duì)坐標(biāo)系及金屬球體焊接區(qū)域坐標(biāo)，根據(jù)自動(dòng)焊接PC控制終端10顯示的不同金屬球體表面的焊接區(qū)域坐標(biāo)參數(shù)設(shè)定焊接厚度、焊接時(shí)間、焊接區(qū)域橫豎向的限位、伸縮器12的工作頻率。所述的焊槍底座13、伸縮器12、二維尺寸控制器7、埋弧焊機(jī)3與自動(dòng)焊接控制器9之間均通過運(yùn)算放大電路連接。

如圖4所示，所述的伸縮器12是一種自動(dòng)控制的可調(diào)節(jié)伸縮器，包括活塞桿19、擋圈20和活塞缸21，活塞桿19呈中空貫穿結(jié)構(gòu)，首部設(shè)有活塞頭17，尾部連有第一法蘭18，外壁中部設(shè)有止擋軸肩，所述活塞頭17上設(shè)有密封件，活塞缸21也呈中空貫穿結(jié)構(gòu)，一端內(nèi)腔與伸入進(jìn)來的活塞頭17和密封件滑動(dòng)密封配合，另一端連有第二法蘭22，外壁上開設(shè)有活塞缸21外螺紋，所述的活塞缸21連接動(dòng)壓頭23，所述的動(dòng)壓頭23是位于焊槍底座的的垂直下行壓緊裝置，所述的動(dòng)壓頭23通過導(dǎo)線連接到自動(dòng)焊接控制器9自動(dòng)控制，所述的伸縮器12結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、能夠可靠實(shí)現(xiàn)長度調(diào)節(jié)、壓力傳遞和焊接質(zhì)量控制。

其中，所述的豎向移動(dòng)導(dǎo)軌2和橫向移動(dòng)導(dǎo)軌4兩端設(shè)置有限位器，可根據(jù)需要焊接的球體尺寸來選擇橫向移動(dòng)導(dǎo)軌4和焊槍5的工作移動(dòng)范圍。所述的機(jī)械調(diào)解旋鈕11是通過PLC控制系統(tǒng)控制焊槍底座13、伸縮器12、二維尺寸控制器7、埋弧焊機(jī)3的開關(guān)。

最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。