一種帶有多軸伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的tig焊接機(jī)頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種帶有多軸伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的TIG焊接機(jī)頭,屬于自動(dòng)化焊接裝備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著核電、石化、風(fēng)電等國(guó)民工業(yè)的大力發(fā)展,焊接作為一種應(yīng)用最為廣泛的永久性連接方法在其設(shè)備制造、安裝及維修過(guò)程中被大量采用,進(jìn)而能否獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭直接影響著設(shè)備的工程建設(shè)及運(yùn)營(yíng)安全。目前,在這些設(shè)備的制造、安裝及維修過(guò)程中,窄間隙焊接TIG焊技術(shù)已被廣泛應(yīng)用。當(dāng)前,國(guó)內(nèi)窄間隙自動(dòng)TIG焊接設(shè)備水平在不斷提高,但是技術(shù)水平與性能和國(guó)外相比仍存在差距,尤其是在實(shí)際應(yīng)用方面。
[0003]窄間隙TIG焊技術(shù)與設(shè)備在國(guó)內(nèi)尚處于研宄階段,目前,國(guó)內(nèi)幾家研制出的窄間隙TIG焊接機(jī)構(gòu)要么是自動(dòng)化程度較低,操作者勞動(dòng)強(qiáng)度大,同時(shí)不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制;要么是機(jī)構(gòu)復(fù)雜,笨重,體積較大,不能滿足小間距管排的焊接。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種帶有8軸伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的TIG焊接機(jī)頭,經(jīng)濟(jì)實(shí)用,結(jié)構(gòu)緊湊,小型便攜,便于裝卡、定位,模塊化便于拆卸維修,自動(dòng)化程度高,可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制,適應(yīng)于小間距管排焊,使用效果好,便于推廣和應(yīng)用,依靠滾動(dòng)摩擦驅(qū)動(dòng)方式在焊接圓軌道或直軌道上運(yùn)行。
[0005]為達(dá)到上述實(shí)用新型目的,本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種帶有多軸伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的TIG焊接機(jī)頭,包括:行走機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)機(jī)構(gòu)、上下調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、前端焊接機(jī)構(gòu)、送絲機(jī)構(gòu)和焊槍角度調(diào)節(jié)臂;
[0007]行走機(jī)構(gòu)與安裝在待焊接工件表面的行走軌道相匹配,使得所述TIG焊接機(jī)頭沿行走軌道移動(dòng),行走軌道與焊縫相對(duì)應(yīng),送絲機(jī)構(gòu)安裝在行走機(jī)構(gòu)的側(cè)方,用于所述TIG焊接機(jī)頭進(jìn)行焊接時(shí)焊絲的供給,擺動(dòng)機(jī)構(gòu)固定在行走機(jī)構(gòu)的上方,擺動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)焊槍角度調(diào)節(jié)臂與上下調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的一側(cè)連接,上下調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的另一側(cè)連接前端焊接機(jī)構(gòu);
[0008]擺動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)上下調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、焊槍角度調(diào)節(jié)臂和前端焊接機(jī)構(gòu)沿焊縫寬度方向往復(fù)擺動(dòng),使得單道焊縫加寬;焊槍角度調(diào)節(jié)臂用于調(diào)節(jié)前端焊接機(jī)構(gòu)中的焊槍與工件之間的夾角,上下調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)用于調(diào)節(jié)前端焊接機(jī)構(gòu)中的焊槍與工件之間的距離,前端焊接機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)焊絲與鎢極的位置調(diào)節(jié),對(duì)工件進(jìn)行焊接。
[0009]所述行走機(jī)構(gòu)包括齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)、行走基座、短滾輪軌道夾緊模塊、行走滾輪、伺服驅(qū)動(dòng)行走電機(jī)和長(zhǎng)滾輪軌道夾緊模塊;
[0010]短滾輪軌道夾緊模塊和長(zhǎng)滾輪軌道夾緊模塊固定在行走基座的兩側(cè),短滾輪軌道夾緊模塊和長(zhǎng)滾輪軌道夾緊模塊的頂部分別裝有短滾輪和長(zhǎng)滾輪;伺服驅(qū)動(dòng)行走電機(jī)、齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)和兩個(gè)行走滾輪均安裝在行走基座內(nèi)部,齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)安裝在行走基座內(nèi)部靠近長(zhǎng)滾輪軌道夾緊模塊的一側(cè),行走滾輪表面有滾花,且行走滾輪與行走軌道的外表面相接觸,短滾輪和長(zhǎng)滾輪均與行走軌道的內(nèi)表面相接觸,行走滾輪、短滾輪和長(zhǎng)滾輪共同實(shí)現(xiàn)行走機(jī)構(gòu)與行走軌道的匹配;伺服驅(qū)動(dòng)行走電機(jī)通過(guò)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)行走滾輪轉(zhuǎn)動(dòng),使得行走機(jī)構(gòu)沿行走軌道移動(dòng)。
[0011]所述擺動(dòng)機(jī)構(gòu)包括擺動(dòng)框架、擺動(dòng)臂、滑塊、滑動(dòng)電位器、傳動(dòng)系統(tǒng);傳動(dòng)系統(tǒng)包括伺服驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)電機(jī)、滾珠絲杠傳動(dòng)副和鏈輪鏈條傳動(dòng)副;
[0012]滑動(dòng)電位器和傳動(dòng)系統(tǒng)固定在擺動(dòng)框架內(nèi)部,擺動(dòng)臂的一端開(kāi)有通孔,且該端伸出擺動(dòng)框架,擺動(dòng)臂的另一端通過(guò)滑塊與滾珠絲杠傳動(dòng)副連接,伺服驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)電機(jī)通過(guò)鏈輪鏈條傳動(dòng)副和滾珠絲杠傳動(dòng)副帶動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng),將滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滑塊的直線運(yùn)動(dòng),進(jìn)而帶動(dòng)擺動(dòng)臂沿焊縫寬度方向往復(fù)擺動(dòng),滑動(dòng)電位器用于控制擺動(dòng)量。
[0013]焊槍角度調(diào)節(jié)臂包括擺動(dòng)延伸桿、第一 L形轉(zhuǎn)接塊、卡緊塊、方型轉(zhuǎn)接塊和第二 L形轉(zhuǎn)接塊;
[0014]擺動(dòng)延伸桿的一端穿過(guò)擺動(dòng)臂一端的通孔,與擺動(dòng)臂固定連接,擺動(dòng)延伸桿的另一端通過(guò)圓形卡齒與第一 L形轉(zhuǎn)接塊連接,第一 L形轉(zhuǎn)接塊與第二 L形轉(zhuǎn)接塊之間、第二 L形轉(zhuǎn)接塊與方型轉(zhuǎn)接塊均通過(guò)圓形卡齒連接,方型轉(zhuǎn)接塊通過(guò)卡緊塊與上下調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定連接。
[0015]所述上下調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括框架、移動(dòng)塊、掛板、滑塊和傳動(dòng)系統(tǒng);傳動(dòng)系統(tǒng)包括伺服驅(qū)動(dòng)上下調(diào)節(jié)電機(jī)、滾珠絲杠傳動(dòng)副和鏈輪鏈條傳動(dòng)副;鏈輪鏈條傳動(dòng)副包括主動(dòng)鏈輪、鏈條和從動(dòng)鏈輪;滑塊和傳動(dòng)系統(tǒng)固定安裝在框架內(nèi)部,移動(dòng)塊和掛板位于框架外部;
[0016]伺服驅(qū)動(dòng)上下調(diào)節(jié)電機(jī)輸出軸端部安裝有主動(dòng)鏈輪,主動(dòng)鏈輪通過(guò)鏈條帶動(dòng)從動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng),從動(dòng)鏈輪設(shè)置在滾珠絲杠傳動(dòng)副的軸端,進(jìn)而帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng),滑塊固定在滾珠絲杠傳動(dòng)副上,滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滑塊沿滾珠絲杠軸向的直線運(yùn)動(dòng),滑塊上安裝有移動(dòng)塊,移動(dòng)塊與掛板連接在一起,前端焊接機(jī)構(gòu)固定在掛板上,從而使得伺服驅(qū)動(dòng)上下調(diào)節(jié)電機(jī)帶動(dòng)前端焊接機(jī)構(gòu)沿滾珠絲杠軸向直線運(yùn)動(dòng)。
[0017]所述前端焊接機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)絲架調(diào)節(jié)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、導(dǎo)絲架、超聲波馬達(dá)鏡頭、氣體保護(hù)機(jī)構(gòu)、連接塊、絕緣塊和中心塊;導(dǎo)絲架包括移動(dòng)桿和送絲桿;
[0018]前端焊接機(jī)構(gòu)為對(duì)稱結(jié)構(gòu),中心塊為導(dǎo)體,中心塊兩側(cè)均通過(guò)連接塊與導(dǎo)絲架調(diào)節(jié)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接,中心塊與連接塊之間有絕緣塊;導(dǎo)絲架中的移動(dòng)桿與導(dǎo)絲架調(diào)節(jié)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接,導(dǎo)絲架調(diào)節(jié)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)控制移動(dòng)桿上下移動(dòng)或自轉(zhuǎn),送絲桿與移動(dòng)桿固定連接,焊絲從送絲桿中穿出;
[0019]氣體保護(hù)機(jī)構(gòu)固定在中心塊下方,鎢級(jí)從氣體保護(hù)機(jī)構(gòu)中伸出,與中心塊電連通,超聲波馬達(dá)鏡頭固定安裝在連接塊上,超聲波馬達(dá)鏡頭朝向焊接區(qū)域;中心塊內(nèi)部有冷卻水通道和氣路輸入孔,冷卻水通道中通過(guò)循環(huán)水給中心塊散熱,保護(hù)氣體從氣路輸入孔進(jìn)入氣體保護(hù)機(jī)構(gòu),用于焊接時(shí)的焊縫保護(hù)。
[0020]所述前端焊接機(jī)構(gòu)還包括冷卻塊,冷卻塊為金屬導(dǎo)體,緊密貼合在超聲波馬達(dá)鏡頭表面,用于給超聲波馬達(dá)鏡頭散熱,冷卻塊內(nèi)部有冷卻水通道。
[0021]所述送絲機(jī)構(gòu)包括送絲盤、矯直模塊、伺服驅(qū)動(dòng)送絲電機(jī)、送絲模塊;
[0022]焊絲盤繞在送絲盤內(nèi),伺服驅(qū)動(dòng)送絲電機(jī)驅(qū)動(dòng)送絲模塊,將焊絲從送絲盤中抽出,經(jīng)過(guò)矯直模塊進(jìn)行矯直,再送入前端焊接機(jī)構(gòu)中。
[0023]本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)帶來(lái)的有益效果:
[0024](I)本實(shí)用新型包括行走機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)機(jī)構(gòu)、上下調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、前端焊接機(jī)構(gòu)、送絲機(jī)構(gòu)和焊槍角度調(diào)節(jié)臂,每個(gè)機(jī)構(gòu)都設(shè)置了相應(yīng)的自動(dòng)控制系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)八軸伺服運(yùn)動(dòng),分別為機(jī)頭沿行走軌道方向的移動(dòng)、焊槍沿焊縫寬度方向的往復(fù)擺動(dòng)、焊槍與工件之間的距離調(diào)節(jié)、焊絲的送給、導(dǎo)絲架的上下調(diào)節(jié)和自轉(zhuǎn)調(diào)節(jié),這些機(jī)構(gòu)模塊化,控制靈活,工作平穩(wěn),相互協(xié)調(diào)完成接頭的焊接,降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了焊接效率。
[0025](2)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)使得焊槍可以在焊縫寬度方向上循環(huán)往復(fù)擺動(dòng),焊接時(shí)焊槍擺動(dòng)帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)有:由于電弧擺動(dòng)增加了電弧的加熱面積,能夠顯著增加熔寬的寬度,減少焊道數(shù)量,實(shí)現(xiàn)單道多層焊,降低焊縫宏觀缺陷的發(fā)生幾率;降低了焊接線能量,使得熔池溫度降低,焊接熱影響區(qū)變窄,焊接變形量減小,熔池在非平焊位置時(shí)不易流淌,適于全位置焊接。
[0026](3)焊槍角度調(diào)節(jié)臂使用的圓形卡齒可以進(jìn)行焊槍角度調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)范圍寬,焊槍可以在360°范圍內(nèi)進(jìn)行任意調(diào)節(jié)。
[0027](4)行走機(jī)構(gòu)兩側(cè)安裝的長(zhǎng)短滾輪夾緊模塊相比于其它鎖緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作方便,也更加可靠。
[0028](5)行走滾輪表面滾花使得加工工藝簡(jiǎn)單,維護(hù)成本降低,節(jié)約了生產(chǎn)成本。
[0029](6)超聲波馬達(dá)鏡頭可以進(jìn)行焊接熔池狀態(tài)和焊絲送給狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)視,并可進(jìn)行自調(diào)焦。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1為本實(shí)用新型總體結(jié)構(gòu)示意圖;
[0031]圖2為本實(shí)用新型行走機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖;
[0032]圖3為本實(shí)用新型短滾輪夾緊模塊結(jié)構(gòu)示意圖;
[0033]圖4為本實(shí)用新型長(zhǎng)滾輪夾緊模塊結(jié)構(gòu)示意圖;
[0034]圖5為本實(shí)用新型焊槍角度調(diào)節(jié)臂結(jié)構(gòu)示意圖;
[0035]圖6為本實(shí)用新型上下調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖;
[0036]圖7為本實(shí)用新型前端焊接機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖;
[0037]圖8為本實(shí)用新型送絲機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]如圖1所示,本發(fā)明提供了一種帶有多軸伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的TIG焊接機(jī)頭,尤其是一種帶有8軸伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的TIG焊接機(jī)頭,包括:行走機(jī)構(gòu)1、擺動(dòng)機(jī)構(gòu)2、上下調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3、前端焊接機(jī)構(gòu)4、送絲機(jī)構(gòu)5和焊槍角度調(diào)節(jié)臂6 ;
[0039]行走機(jī)構(gòu)I與安裝在待焊接工件表面的行走軌道相匹配,使得所述TIG焊接機(jī)頭沿行走軌道移動(dòng),行走軌道與焊縫相對(duì)應(yīng),送絲機(jī)構(gòu)5安裝在行走機(jī)構(gòu)I的側(cè)方,用于所述TIG焊接機(jī)頭進(jìn)行焊接時(shí)焊絲的供給,擺動(dòng)機(jī)構(gòu)2固定在行走機(jī)構(gòu)I的上方,擺動(dòng)機(jī)構(gòu)2通過(guò)焊槍角度調(diào)節(jié)臂6與上下調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3的一側(cè)連接,上下