專利名稱：金屬薄板對接自動焊接設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動焊接技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種金屬薄板對接自動焊接設(shè)備。
背景技術(shù)：
金屬薄板對接焊是金屬加工中經(jīng)常碰到的加工形式。但是眾所周知，金屬薄板越 薄越難焊接，尤其在厚度小于O. 3mm以下時，金屬薄板的焊接難度將大為增加；當(dāng)厚度達(dá)到 0. lmm時，用常規(guī)方法幾乎無法進行焊接。如果沒有特殊的薄板焊接專用設(shè)備，無論是鎢極 氬弧焊、微束等離子焊、激光焊都無法保證金屬薄板對接焊接質(zhì)量。在一些現(xiàn)有的焊接專業(yè) 技術(shù)資料或應(yīng)用手冊上，雖然對薄板焊接的工藝參數(shù)也提供了一系列參考，但這些工藝參 數(shù)不是尚存在缺陷就是在許多情況下實際上無法應(yīng)用。因此，在許多結(jié)構(gòu)工件的設(shè)計制造 中，工程技術(shù)人員往往只能避開薄板焊接工藝，采用其它的加工方法。 有鑒于此，開發(fā)一種讓電焊人員容易掌握和操作并能夠真正實現(xiàn)對金屬薄板的對 接進行自動焊接的技術(shù)確實是非常必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面目的在于提供一種金屬薄板對接自動焊接設(shè)備，通過這種專用的 金屬薄板對接自動焊接設(shè)備，電焊人員可以容易掌握并操作設(shè)備實現(xiàn)金屬薄板工件對接的 自動焊接，利用激光制導(dǎo)技術(shù)和自動控制技術(shù)高效率地實現(xiàn)薄板焊對接并保證焊接質(zhì)量。
為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種金屬薄板對接自動焊接設(shè)備，包括機 架、焊接機、焊槍、焊槍運行驅(qū)動機構(gòu)、激光制導(dǎo)儀、電控箱、工件對中機構(gòu)、以及工件夾緊機 構(gòu)；其中 所述機架包括底座、支架、水平延伸的焊接工作平臺、安裝于焊接工作平臺上的中 箱體組件以及上箱體組件，于上箱體上面安裝設(shè)有可調(diào)節(jié)平板，且焊槍、焊槍運行驅(qū)動機構(gòu) 以及激光制導(dǎo)儀均固定于所述可調(diào)節(jié)平板上； 所述可調(diào)節(jié)平板的調(diào)節(jié)裝置包括一個固設(shè)于該平板的直角固定件和一個穿設(shè)于 所述直角固定件并螺接于上箱體側(cè)壁中的調(diào)節(jié)螺栓； 所述對中機構(gòu)包括墊板、中心定位組件、左壓板組件和右壓板組件，于墊板上設(shè)有 中心工藝槽，所述中心工藝槽中心線上設(shè)有兩個定位孔；所述中心定位組件設(shè)有兩組，分別 包含兩個可伸縮的定位棒分別對應(yīng)于設(shè)于墊板上的中心工藝槽中心線中的兩個定位孔； 所述工件夾緊機構(gòu)，包括兩組夾緊裝置分別對應(yīng)于左右壓板組件，每一組夾緊裝 置包括一個固定的壓板樞軸、一對分別位于壓板樞軸左右兩側(cè)壓板上方的張開氣囊和壓緊 氣囊； 所述中心定位組件包括兩組定位器，每組定位器由氣缸、直線軸承、圓軸以及定位
棒組成，氣缸的充氣或排氣可以使圓軸上下移動，從而帶動定位棒伸縮移動。 通過上述的技術(shù)方案，本發(fā)明所提供的金屬薄板對接自動焊接設(shè)備可以利用工件
對中機構(gòu)使待焊的工件準(zhǔn)確對中對齊，并由夾緊機構(gòu)的緊固使對齊的工件穩(wěn)定固定于待焊
3位置和狀態(tài)，從而保證自動焊接的效率和精準(zhǔn)度，保證焊接的質(zhì)量。 有利的是，根據(jù)本發(fā)明的金屬薄板對接自動焊接設(shè)備，其特征還在于所述左右壓 板組件分別由多塊小壓板平行排列組成，其中最中間的小壓板最厚，其它的小壓板厚度從 中間向兩側(cè)遞減。通過這樣的結(jié)構(gòu)，使工件在固定時，由內(nèi)之外逐步被壓緊，最終保證了整 個工件的平整度，也同時進一步保證了焊接的質(zhì)量。 另一個有利之處還在于，根據(jù)本發(fā)明的金屬薄板對接自動焊接設(shè)備，其特征進一 步在于左右壓板組件之中至少一組連接一伸縮裝置，該伸縮裝置由伸縮氣缸、吊緊螺栓、滑 板、直線軸承和導(dǎo)軌組成。通過該伸縮裝置，可以實現(xiàn)壓板組件的自動回位和前送，從而提 高工件壓緊操作的穩(wěn)定性和可靠性。 最后，根據(jù)本發(fā)明的金屬薄板對接自動焊接設(shè)備，其另一個特征還在于所述左右 壓板在向下壓緊工件之后，其兩塊壓板的前端保持在中心工藝槽的兩側(cè)一設(shè)定的工藝距 離。其有利之處在于，便于夾緊機構(gòu)壓緊工件后，讓電焊工人透過兩個壓板前端之間的空間 觀察工件對中對齊的狀況，從而準(zhǔn)確保證對接焊接的質(zhì)量。


圖1A為根據(jù)本發(fā)明的金屬薄板對接自動焊接設(shè)備的具體實施例的主視圖；
圖1B為根據(jù)本發(fā)明的金屬薄板對接自動焊接設(shè)備的具體實施例的右視圖；
圖1C為根據(jù)本發(fā)明的金屬薄板對接自動焊接設(shè)備的具體實施例的俯視圖；
圖2A為本發(fā)明的金屬薄板對接自動焊接設(shè)備的工件對中機構(gòu)的俯視圖；
圖2B為圖2A的工件對中機構(gòu)沿A-A剖面線的剖視圖；
圖2C為圖2A的工件對中機構(gòu)沿B-B剖面線的剖視圖； 圖3為顯示工件對中機構(gòu)中的銅墊板上所設(shè)置的中心工藝槽的放大的剖視圖；以 及 圖4為根據(jù)本發(fā)明的金屬薄板對接自動焊接設(shè)備的工件對中機構(gòu)、夾緊機構(gòu)及焊 槍運行驅(qū)動機構(gòu)的部分放大示意圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實施方式
。 圖1A-1B所示為根據(jù)本發(fā)明的金屬薄板對接自動焊接設(shè)備的一種具體實施例，是 以0. lmm厚的筒體縱縫不銹鋼對接焊的特殊焊接工藝來指導(dǎo)設(shè)計與制造，采用鎢極氬弧焊 方法進行焊接。在如圖所示的實施例中，該金屬薄板對接自動焊接設(shè)備主要由機架1、焊接 機2、焊槍3、焊槍運行驅(qū)動機構(gòu)4、工件對中機構(gòu)5、工件夾緊機構(gòu)6、電控箱7、以及激光制 導(dǎo)儀(圖中未示)等組成。其具體結(jié)構(gòu)如下 機架1主要包括底座11、豎立于底座11的支架12、水平延伸的焊接工作平臺13、 中箱體組件14、以及上箱體組件15等。中箱體14安裝在焊接工作平臺13之上，中箱體組 件14的上方為上箱體組件15，并于上箱體14的上面安裝設(shè)有可調(diào)節(jié)平板16。焊槍3、焊槍 運行驅(qū)動機構(gòu)4及激光制導(dǎo)儀(圖中未示)均固定于該可調(diào)節(jié)平板16上。焊槍運行驅(qū)動 機構(gòu)4還包括驅(qū)動電機41、驅(qū)動螺桿42、移動導(dǎo)軌43、以及焊槍支架44等。下面將詳細(xì)描 述本發(fā)明金屬薄板對接自動焊接設(shè)備的工件對中機構(gòu)及夾緊機構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)及其功能。
圖2A為根據(jù)本發(fā)明的金屬薄板對接自動焊接設(shè)備的工件對中機構(gòu)5的俯視圖；圖 2B為圖2A的工件對中機構(gòu)沿A-A剖面線的剖視圖；圖2為圖2C的工件對中機構(gòu)沿B-B剖 面線的剖視圖。如圖中所示，該工件對中機構(gòu)5主要包括一箱體51、銅墊板52、中心定位組 件53、左壓板組件54、以及右壓板組件55。其中箱體51基本上固定于焊接工作平臺13的 中部，銅墊板52固定在箱體51上，中心定位組件52固定在箱體51內(nèi)部底板上，而左右壓 板組件54、55則位于銅墊板52上方。沿銅墊板52的中心線設(shè)有工藝槽521 (參見圖3)，靠 近工藝槽521前后兩端對稱設(shè)有兩個定位孔522。中心定位組件53共設(shè)有兩組可伸縮的定 位器，分別對應(yīng)于該兩個定位孔522。每組定位器由氣缸531、直線軸承532、圓軸533以及 定位棒534組成。氣缸531固定在箱體51內(nèi)部底板上，氣缸531上端設(shè)有直線軸承532，直 線軸承532中穿有圓軸533，圓軸533下端面與氣缸531頂出軸螺紋相連。圓軸533上端設(shè) 有一中心孔，孔內(nèi)緊配鎢棒即定位棒534。當(dāng)氣缸531充氣時，圓軸533被頂升，定位棒534 從定位孔522穿出上升到銅墊板52上面，并且定位棒534的中心正好在銅墊板52上的工 藝槽521中心線上；氣缸531排氣時，圓軸533下降，定位棒534縮回到銅墊板52下面。
圖4為根據(jù)本發(fā)明的金屬薄板對接自動焊接設(shè)備的焊槍運行驅(qū)動機構(gòu)4、工件對 中機構(gòu)5、工件夾緊機構(gòu)6的放大的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖中所示，工件夾緊機構(gòu)6包括左右兩 組夾緊裝置分別對應(yīng)于左右壓板組件54、55，每一組夾緊裝置6至少包括一個固設(shè)于中箱 體14中部的壓板樞軸61、一對分別設(shè)在壓板樞軸61左右兩側(cè)壓板上方的張開氣囊62和壓 緊氣囊63。當(dāng)張開氣囊63充氣而壓緊氣囊64排氣時，會將左壓板54或右壓板55張開； 當(dāng)壓緊氣囊64充氣而張開氣囊63排氣時，則會將左壓板54或右壓板55壓緊。根據(jù)本發(fā) 明的一個具體實施例，如圖4所示，左壓板54還連接一伸縮裝置70，由伸縮氣缸71作用，通 過吊緊螺栓72、滑板73、直線軸承74和導(dǎo)軌75可令左壓板54回位并抬起或前送并壓緊。
在實施焊接前，先要將對接的薄板不銹鋼工件進行對中和對齊。首先，令定位器的 氣缸531進氣使定位棒534伸出于銅墊板52上面。此時，右壓板55的張開氣囊62充氣，將 右壓板55張開，然后，將第一塊0. lmm厚不銹鋼薄板工件從右邊的右壓板55下方送入對中 機構(gòu)5，直至碰到定位棒534不能再向前伸入，以定位棒534為基準(zhǔn)完成對中。此時，表示薄 板邊緣已與銅墊板52上的工藝槽521中心線對齊，隨后，讓右壓板55在壓緊氣囊63的充 氣作用下壓下即將第一塊不銹鋼薄板工件壓緊。接下來，令氣缸排氣使定位棒534下降到 銅墊板52平面以下，左壓板54在伸縮氣缸71的作用下，通過吊緊螺栓72、滑板73、直線軸 承74和導(dǎo)軌75作用下，把左壓板54回位，同時抬起，再將第二塊0. lmm厚的不銹鋼薄板從 左邊送入到左壓板54下方，直至其內(nèi)側(cè)邊緣與已壓緊固定的第一塊不銹鋼薄板的邊緣緊 靠在一起，這塊不銹鋼板是以前一塊已放好的O. lmm厚不銹鋼薄板為基準(zhǔn)而對中。對中時， 由于左壓板54已回抽，所以兩塊壓板之間已有空檔，這有利于觀察和調(diào)整工件裝夾的狀態(tài) (對中、對齊)。最后，左壓板54在伸縮裝置70的作用下前送，再在壓緊氣囊63作用下下 壓，以保持兩塊壓板前端相距4mm的工藝距離。這樣，整個對中、對齊、壓緊過程完成。這個 過程完成的質(zhì)量對O. lmm薄板能否焊好起到重要作用。 本發(fā)明更為有利的方面是，工件夾緊機構(gòu)6對壓板的壓緊，也就是對工件的壓緊 是以依次從中向兩側(cè)逐步壓緊的過程。如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的金屬薄板對接焊接設(shè)備 的工件對中機構(gòu)5上的左壓板組件54和右壓板組件55分別為左右兩組，每組各有12塊平 行排列的小壓板組成，其最中間的小壓板最厚，其它的小壓板的厚度從中間向兩側(cè)遞減。每組小壓板的數(shù)量不僅限于12塊，而是根據(jù)焊接設(shè)備的焊接平臺13縱向長度和小壓板的寬 度來設(shè)計。在受到氣囊充氣作用時，最厚的小壓板會最先被壓至工件上，而兩側(cè)較薄的小壓 板則較后被壓至工件表面，最薄的小壓板也就最后才壓到工件。如此，采用中間的小壓板先 壓，而兩邊的小壓板逐步下壓，可以使不平整的工件通過由內(nèi)而外的順序壓緊而變得十分 平整，從而保證了后續(xù)焊接的質(zhì)量。 根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，焊槍3、焊槍運行驅(qū)動機構(gòu)4以及激光制導(dǎo)儀被安裝于 可調(diào)節(jié)平板16上。該可調(diào)節(jié)平板16可通過調(diào)節(jié)裝置來調(diào)節(jié)其水平位置，該調(diào)節(jié)裝置包括一 個固設(shè)于平板16上的直角鐵和一個穿設(shè)于所述直角鐵并螺接于所述上箱體15中的調(diào)節(jié)螺 栓。通過該調(diào)整螺栓和角鐵即直角固定件，來調(diào)節(jié)該平板16前后移動的水平位置。這種調(diào) 節(jié)裝置在可調(diào)節(jié)平板16的左右兩端各放置一套，這樣既方便可以調(diào)節(jié)焊槍的行走軌跡，又 由于在平板16上還安置了激光制導(dǎo)儀，只需將激光束與焊縫及焊槍行走軌跡調(diào)整到重合， 也就意味著焊槍的行走軌跡已經(jīng)跳到與焊縫相對應(yīng)。其工作原理和調(diào)節(jié)方式與本申請的申 請在先提交的發(fā)明專利申請(申請?zhí)?01010022908.4)中所描述的中冷器專用焊接設(shè)備 中的激光制導(dǎo)儀以及調(diào)整裝置基本相同。 在施焊前將對接的薄板不銹鋼工件進行了準(zhǔn)確的對中、對齊和緊固之后，即可在
施焊時，實施一系列嚴(yán)格的工藝參數(shù)，從而達(dá)到準(zhǔn)確精密的加工要求。根據(jù)本發(fā)明的金屬薄
板對接自動焊接設(shè)備實施了一整套保證薄板焊接成功的工藝參數(shù)，其內(nèi)容如下 表一 適合0. lmm厚不銹鋼薄板的焊接工藝規(guī)范
焊接規(guī)范名稱焊接規(guī)范數(shù)值焊接規(guī)范名稱焊接規(guī)范數(shù)值
焊接電流4. 5A保護氣流量7L/min
焊接電壓12V焊接電流遞增時間OS
焊接速度360mm/min焊接電流衰減時間0. 2S
鉤棒直徑lmm焊接起始位置至'J端面lmm
鎢棒離工件距離2mm焊接終了位置至'J端面lmm 綜上所述，本發(fā)明的金屬薄板對接自動焊接設(shè)備的優(yōu)點在于對接自動焊接設(shè)備對 中速度快、方便可靠、可視性好；工件夾緊順序由內(nèi)而外，合理方便，受力均勻，使工件保持 平整，保證了焊接的質(zhì)量。 盡管上面通過舉例說明，已經(jīng)描述了本發(fā)明較佳的具體實施方式
，本發(fā)明的保護 范圍并不僅限于上述說明，而是由所附的權(quán)利要求給出的所有技術(shù)特征及其等同技術(shù)特征 來定義。本領(lǐng)域一般技術(shù)人員可以理解的是，在不背離本發(fā)明所教導(dǎo)的實質(zhì)和精髓前提下， 任何修改和變化可能仍落在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之。
權(quán)利要求
一種金屬薄板對接自動焊接設(shè)備，包括機架(1)、焊接機(2)、焊槍(3)、焊槍運行驅(qū)動機構(gòu)(4)、激光制導(dǎo)儀、以及電控箱(7)；其特征在于還包括一工件對中機構(gòu)(5)，所述對中機構(gòu)(5)包括墊板(52)、中心定位組件(53)、左壓板組件(54)和右壓板組件(55)，其中墊板(52)上設(shè)有中心工藝槽(521)，于所述中心工藝槽(521)的中心線上設(shè)有兩個定位孔(522)；所述中心定位組件(53)設(shè)有兩組定位器，分別包含兩個可伸縮的定位棒(534)，分別對應(yīng)于上述兩個定位孔(522)；以及一工件夾緊機構(gòu)(6)，所述夾緊機構(gòu)(6)包括兩組夾緊裝置分別對應(yīng)于左右壓板組件(54、55)，每組夾緊裝置包括一個固定的壓板樞軸(61)、一對分別位于壓板樞軸(61)左右兩側(cè)壓板上方的張開氣囊(62)和壓緊氣囊(63)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的金屬薄板對接自動焊接設(shè)備，其中所述機架(1)包括底座 (11)、支架(12)、水平延伸的焊接工作平臺(13)、安裝于焊接工作平臺(13)上的中箱體 組件(14)以及上箱體組件(15)，其特征在于上箱體組件(15)上面安裝設(shè)有可調(diào)節(jié)平板 (16)，焊槍(3)、焊槍運行驅(qū)動機構(gòu)(4)、以及激光制導(dǎo)儀均固定于所述可調(diào)節(jié)平板(16)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬薄板對接自動焊接設(shè)備，其中可調(diào)節(jié)平板(16)的調(diào)節(jié)裝 置包括一個固設(shè)于平板(16)的直角固定件和一個穿設(shè)于所述直角固定件并螺接于上箱體 (15)的側(cè)壁中的調(diào)節(jié)螺栓。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬薄板對接自動焊接設(shè)備，其特征在于所述左、右壓板組 件(54、55)分別由多塊小壓板平行排列組成，其中最中間的小壓板最厚，其它小壓板的厚 度從中間向兩側(cè)遞減。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬薄板對接自動焊接設(shè)備，其特征在于左右壓板組件 (54、55)中至少一組還連接一伸縮裝置(70)，該伸縮裝置(70)由伸縮氣缸(71)、吊緊螺栓 (72)、滑板(73)、直線軸承(74)和導(dǎo)軌(75)組成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬薄板對接自動焊接設(shè)備，其特征在于所述中心定位組件 (53)包括兩組定位器，每組定位器均由氣缸(531)、直線軸承(532)、圓軸(533)以及定位棒 (534)組成，氣缸(531)的充氣或排氣可以使圓軸(533)上下移動，從而帶動定位棒(534) 伸縮移動。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求任一項所述的金屬薄板對接自動焊接設(shè)備，其特征在于所述左右 壓板組件(54、55)在向下壓緊工件之后，其兩塊壓板的前端保持在中心工藝槽中心線兩側(cè) 一設(shè)定的工藝距離。
全文摘要
一種金屬薄板對接自動焊接設(shè)備，包括機架、焊接機、焊槍、焊槍運行驅(qū)動機構(gòu)、激光制導(dǎo)儀、電控箱、工件對中機構(gòu)、以及工件夾緊機構(gòu)；其中對中機構(gòu)包括墊板、中心定位組件、左壓板組件和右壓板組件；工件夾緊機構(gòu)包括兩組夾緊裝置分別對應(yīng)于左右壓板組件，每一組夾緊裝置至少包括一固定的壓板樞軸、一對分別位于在壓板上方且壓板樞軸左右兩側(cè)的張開氣囊和壓緊氣囊；進一步地，所述左右壓板分別有多塊小壓板平行排列組成，其中最中間的壓板最厚，小壓板的厚度從中間向兩側(cè)遞減。通過所述對中機構(gòu)及夾緊機構(gòu)，兩個待對接焊接的金屬薄板可以輕松實現(xiàn)工件的對中和對齊，從而快速有效地自動完成對接焊接，保證最佳的對接焊接質(zhì)量。
文檔編號B23K37/04GK101780589SQ201010130058
公開日2010年7月21日 申請日期2010年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月22日
發(fā)明者周赟 申請人:上海新亞焊割成套設(shè)備有限公司