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一種帶有多軸伺服運動機構的tig焊接機頭及焊接方法

文檔序號:8308630閱讀:683來源:國知局
一種帶有多軸伺服運動機構的tig焊接機頭及焊接方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種帶有多軸伺服運動機構的TIG焊接機頭及焊接方法,屬于自動化焊接裝備技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著核電、石化、風電等國民工業(yè)的大力發(fā)展,焊接作為一種應用最為廣泛的永久性連接方法在其設備制造、安裝及維修過程中被大量采用,進而能否獲得優(yōu)質的焊接接頭直接影響著設備的工程建設及運營安全。目前,在這些設備的制造、安裝及維修過程中,窄間隙焊接TIG焊技術已被廣泛應用。當前,國內(nèi)窄間隙自動TIG焊接設備水平在不斷提高,但是技術水平與性能和國外相比仍存在差距,尤其是在實際應用方面。
[0003]窄間隙TIG焊技術與設備在國內(nèi)尚處于研宄階段,目前,國內(nèi)幾家研制出的窄間隙TIG焊接機構要么是自動化程度較低,操作者勞動強度大,同時不能實現(xiàn)遠程監(jiān)視和控制;要么是機構復雜,笨重,體積較大,不能滿足小間距管排的焊接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于:克服現(xiàn)有技術的不足,提供一種帶有8軸伺服運動機構的TIG焊接機頭及焊接方法,經(jīng)濟實用,結構緊湊,小型便攜,便于裝卡、定位,模塊化便于拆卸維修,自動化程度高,可以實現(xiàn)遠程監(jiān)視和控制,適應于小間距管排焊,使用效果好,便于推廣和應用,依靠滾動摩擦驅動方式在焊接圓軌道或直軌道上運行。
[0005]為達到上述發(fā)明目的,本發(fā)明采用如下技術方案:
[0006]一種帶有多軸伺服運動機構的TIG焊接機頭,包括:行走機構、擺動機構、上下調(diào)節(jié)機構、前端焊接機構、送絲機構和焊槍角度調(diào)節(jié)臂;
[0007]行走機構與安裝在待焊接工件表面的行走軌道相匹配,使得所述TIG焊接機頭沿行走軌道移動,行走軌道與焊縫相對應,送絲機構安裝在行走機構的側方,用于所述TIG焊接機頭進行焊接時焊絲的供給,擺動機構固定在行走機構的上方,擺動機構通過焊槍角度調(diào)節(jié)臂與上下調(diào)節(jié)機構的一側連接,上下調(diào)節(jié)機構的另一側連接前端焊接機構;
[0008]擺動機構帶動上下調(diào)節(jié)機構、焊槍角度調(diào)節(jié)臂和前端焊接機構沿焊縫寬度方向往復擺動,使得單道焊縫加寬;焊槍角度調(diào)節(jié)臂用于調(diào)節(jié)前端焊接機構中的焊槍與工件之間的夾角,上下調(diào)節(jié)機構用于調(diào)節(jié)前端焊接機構中的焊槍與工件之間的距離,前端焊接機構實現(xiàn)焊絲與鎢極的位置調(diào)節(jié),對工件進行焊接。
[0009]所述行走機構包括齒輪傳動系統(tǒng)、行走基座、短滾輪軌道夾緊模塊、行走滾輪、伺服驅動行走電機和長滾輪軌道夾緊模塊;
[0010]短滾輪軌道夾緊模塊和長滾輪軌道夾緊模塊固定在行走基座的兩側,短滾輪軌道夾緊模塊和長滾輪軌道夾緊模塊的頂部分別裝有短滾輪和長滾輪;伺服驅動行走電機、齒輪傳動系統(tǒng)和兩個行走滾輪均安裝在行走基座內(nèi)部,齒輪傳動系統(tǒng)安裝在行走基座內(nèi)部靠近長滾輪軌道夾緊模塊的一側,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、短滾輪和長滾輪共同實現(xiàn)行走機構與行走軌道的匹配;伺服驅動行走電機通過齒輪傳動系統(tǒng)帶動行走滾輪轉動,使得行走機構沿行走軌道移動。
[0011]所述擺動機構包括擺動框架、擺動臂、滑塊、滑動電位器、傳動系統(tǒng);傳動系統(tǒng)包括伺服驅動擺動電機、滾珠絲杠傳動副和鏈輪鏈條傳動副;
[0012]滑動電位器和傳動系統(tǒng)固定在擺動框架內(nèi)部,擺動臂的一端開有通孔,且該端伸出擺動框架,擺動臂的另一端通過滑塊與滾珠絲杠傳動副連接,伺服驅動擺動電機通過鏈輪鏈條傳動副和滾珠絲杠傳動副帶動滑塊運動,將滾珠絲杠的轉動轉化為滑塊的直線運動,進而帶動擺動臂沿焊縫寬度方向往復擺動,滑動電位器用于控制擺動量。
[0013]焊槍角度調(diào)節(jié)臂包括擺動延伸桿、第一 L形轉接塊、卡緊塊、方型轉接塊和第二 L形轉接塊;
[0014]擺動延伸桿的一端穿過擺動臂一端的通孔,與擺動臂固定連接,擺動延伸桿的另一端通過圓形卡齒與第一 L形轉接塊連接,第一 L形轉接塊與第二 L形轉接塊之間、第二 L形轉接塊與方型轉接塊均通過圓形卡齒連接,方型轉接塊通過卡緊塊與上下調(diào)節(jié)機構固定連接。
[0015]所述上下調(diào)節(jié)機構包括框架、移動塊、掛板、滑塊和傳動系統(tǒng);傳動系統(tǒng)包括伺服驅動上下調(diào)節(jié)電機、滾珠絲杠傳動副和鏈輪鏈條傳動副;鏈輪鏈條傳動副包括主動鏈輪、鏈條和從動鏈輪;滑塊和傳動系統(tǒng)固定安裝在框架內(nèi)部,移動塊和掛板位于框架外部;
[0016]伺服驅動上下調(diào)節(jié)電機輸出軸端部安裝有主動鏈輪,主動鏈輪通過鏈條帶動從動鏈輪轉動,從動鏈輪設置在滾珠絲杠傳動副的軸端,進而帶動滾珠絲杠轉動,滑塊固定在滾珠絲杠傳動副上,滾珠絲杠的轉動轉化為滑塊沿滾珠絲杠軸向的直線運動,滑塊上安裝有移動塊,移動塊與掛板連接在一起,前端焊接機構固定在掛板上,從而使得伺服驅動上下調(diào)節(jié)電機帶動前端焊接機構沿滾珠絲杠軸向直線運動。
[0017]所述前端焊接機構包括導絲架調(diào)節(jié)傳動機構、導絲架、超聲波馬達鏡頭、氣體保護機構、連接塊、絕緣塊和中心塊;導絲架包括移動桿和送絲桿;
[0018]前端焊接機構為對稱結構,中心塊為導體,中心塊兩側均通過連接塊與導絲架調(diào)節(jié)傳動機構連接,中心塊與連接塊之間有絕緣塊;導絲架中的移動桿與導絲架調(diào)節(jié)傳動機構連接,導絲架調(diào)節(jié)傳動機構控制移動桿上下移動或自轉,送絲桿與移動桿固定連接,焊絲從送絲桿中穿出;
[0019]氣體保護機構固定在中心塊下方,鎢級從氣體保護機構中伸出,與中心塊電連通,超聲波馬達鏡頭固定安裝在連接塊上,超聲波馬達鏡頭朝向焊接區(qū)域;中心塊內(nèi)部有冷卻水通道和氣路輸入孔,冷卻水通道中通過循環(huán)水給中心塊散熱,保護氣體從氣路輸入孔進入氣體保護機構,用于焊接時的焊縫保護。
[0020]所述前端焊接機構還包括冷卻塊,冷卻塊為金屬導體,緊密貼合在超聲波馬達鏡頭表面,用于給超聲波馬達鏡頭散熱,冷卻塊內(nèi)部有冷卻水通道。
[0021]所述送絲機構包括送絲盤、矯直模塊、伺服驅動送絲電機、送絲模塊;
[0022]焊絲盤繞在送絲盤內(nèi),伺服驅動送絲電機驅動送絲模塊,將焊絲從送絲盤中抽出,經(jīng)過矯直模塊進行矯直,再送入前端焊接機構中。
[0023]一種基于TIG焊接機頭實現(xiàn)的焊接方法,步驟如下:
[0024](I)將TIG焊接機頭通過行走機構安裝在待焊接工件表面的行走軌道上;
[0025](2)調(diào)節(jié)擺動機構,使得前端焊接機構的氣體保護機構中伸出的鎢級對準待焊接接縫;
[0026](3)通過調(diào)節(jié)焊槍角度調(diào)節(jié)臂中的圓形卡齒調(diào)節(jié)鎢級與待焊接工件之間的夾角;
[0027](4)通過上下調(diào)節(jié)機構調(diào)節(jié)鎢級與待焊接工件之間的距離;
[0028](5)通過送絲機構調(diào)節(jié)焊絲從送絲桿中伸出的長度;
[0029](6)通過前端焊接機構中的導絲架調(diào)節(jié)傳動機構進行移動桿的上下和自轉調(diào)節(jié),使得從送絲桿中伸出的焊絲末端與鎢級末端相匹配;
[0030](7)通過前端焊接機構的連接塊調(diào)節(jié)超聲波馬達鏡頭與鎢極末端和焊絲末端的相對位置;
[0031](8)通過前端焊接機構的中心塊上的氣路輸入孔,為氣體保護機構提供保護氣體;
[0032](9)令中心塊和冷卻塊中的冷卻水通道通
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