一種帶有多軸伺服運動機構(gòu)的tig焊接機頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種帶有多軸伺服運動機構(gòu)的TIG焊接機頭，屬于自動化焊接裝備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[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(yīng)用最為廣泛的永久性連接方法在其設(shè)備制造、安裝及維修過程中被大量采用，進而能否獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭直接影響著設(shè)備的工程建設(shè)及運營安全。目前，在這些設(shè)備的制造、安裝及維修過程中，窄間隙焊接TIG焊技術(shù)已被廣泛應(yīng)用。當前，國內(nèi)窄間隙自動TIG焊接設(shè)備水平在不斷提高，但是技術(shù)水平與性能和國外相比仍存在差距，尤其是在實際應(yīng)用方面。
[0003]窄間隙TIG焊技術(shù)與設(shè)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(gòu)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(gòu)復(fù)雜，笨重，體積較大，不能滿足小間距管排的焊接。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種帶有8軸伺服運動機構(gòu)的TIG焊接機頭，經(jīng)濟實用，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，自動化程度高，可以實現(xiàn)遠程監(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，依靠滾動摩擦驅(qū)動方式在焊接圓軌道或直軌道上運行。
[0005]為達到上述實用新型目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種帶有多軸伺服運動機構(gòu)的TIG焊接機頭，包括:行走機構(gòu)、擺動機構(gòu)、上下調(diào)節(jié)機構(gòu)、前端焊接機構(gòu)、送絲機構(gòu)和焊槍角度調(diào)節(jié)臂；
[0007]行走機構(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焊接機頭沿行走軌道移動，行走軌道與焊縫相對應(yīng)，送絲機構(gòu)安裝在行走機構(gòu)的側(cè)方，用于所述TIG焊接機頭進行焊接時焊絲的供給，擺動機構(gòu)固定在行走機構(gòu)的上方，擺動機構(gòu)通過焊槍角度調(diào)節(jié)臂與上下調(diào)節(jié)機構(gòu)的一側(cè)連接，上下調(diào)節(jié)機構(gòu)的另一側(cè)連接前端焊接機構(gòu)；
[0008]擺動機構(gòu)帶動上下調(diào)節(jié)機構(gòu)、焊槍角度調(diào)節(jié)臂和前端焊接機構(gòu)沿焊縫寬度方向往復(fù)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(gòu)中的焊槍與工件之間的夾角，上下調(diào)節(jié)機構(gòu)用于調(diào)節(jié)前端焊接機構(gòu)中的焊槍與工件之間的距離，前端焊接機構(gòu)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(gòu)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(qū)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(cè)，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(qū)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(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(gòu)與行走軌道的匹配；伺服驅(qū)動行走電機通過齒輪傳動系統(tǒng)帶動行走滾輪轉(zhuǎn)動，使得行走機構(gòu)沿行走軌道移動。
[0011]所述擺動機構(gòu)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(qū)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(qū)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(zhuǎn)動轉(zhuǎn)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(fù)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(zhuǎn)接塊、卡緊塊、方型轉(zhuǎn)接塊和第二 L形轉(zhuǎn)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(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)接塊均通過圓形卡齒連接，方型轉(zhuǎn)接塊通過卡緊塊與上下調(diào)節(jié)機構(gòu)固定連接。
[0015]所述上下調(diào)節(jié)機構(gòu)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(qū)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(qū)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(zhuǎn)動，從動鏈輪設(shè)置在滾珠絲杠傳動副的軸端，進而帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，滑塊固定在滾珠絲杠傳動副上，滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)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(gòu)固定在掛板上，從而使得伺服驅(qū)動上下調(diào)節(jié)電機帶動前端焊接機構(gòu)沿滾珠絲杠軸向直線運動。
[0017]所述前端焊接機構(gòu)包括導(dǎo)絲架調(diào)節(jié)傳動機構(gòu)、導(dǎo)絲架、超聲波馬達鏡頭、氣體保護機構(gòu)、連接塊、絕緣塊和中心塊；導(dǎo)絲架包括移動桿和送絲桿；
[0018]前端焊接機構(gòu)為對稱結(jié)構(gòu)，中心塊為導(dǎo)體，中心塊兩側(cè)均通過連接塊與導(dǎo)絲架調(diào)節(jié)傳動機構(gòu)連接，中心塊與連接塊之間有絕緣塊；導(dǎo)絲架中的移動桿與導(dǎo)絲架調(diào)節(jié)傳動機構(gòu)連接，導(dǎo)絲架調(diào)節(jié)傳動機構(gòu)控制移動桿上下移動或自轉(zhuǎn)，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(gòu)固定在中心塊下方，鎢級從氣體保護機構(gòu)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(gòu)，用于焊接時的焊縫保護。
[0020]所述前端焊接機構(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(gòu)包括送絲盤、矯直模塊、伺服驅(qū)動送絲電機、送絲模塊；
[0022]焊絲盤繞在送絲盤內(nèi)，伺服驅(qū)動送絲電機驅(qū)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(gòu)中。
[0023]本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)帶來的有益效果:
[0024](I)本實用新型包括行走機構(gòu)、擺動機構(gòu)、上下調(diào)節(jié)機構(gòu)、前端焊接機構(gòu)、送絲機構(gòu)和焊槍角度調(diào)節(jié)臂，每個機構(gòu)都設(shè)置了相應(yīng)的自動控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)八軸伺服運動，分別為機頭沿行走軌道方向的移動、焊槍沿焊縫寬度方向的往復(fù)擺動、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，降低了勞動強度，提高了焊接效率。
[0025](2)擺動機構(gòu)的設(shè)計使得焊槍可以在焊縫寬度方向上循環(huán)往復(fù)擺動，焊接時焊槍擺動帶來的優(yōu)勢有:由于電弧擺動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)進行任意調(diào)節(jié)。
[0027](4)行走機構(gòu)兩側(cè)安裝的長短滾輪夾緊模塊相比于其它鎖緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，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單，維護成本降低，節(jié)約了生產(chǎn)成本。
[0029](6)超聲波馬達鏡頭可以進行焊接熔池狀態(tài)和焊絲送給狀態(tài)的遠程監(jiān)視，并可進行自調(diào)焦。
【附圖說明】
[0030]圖1為本實用新型總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2為本實用新型行走機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖3為本實用新型短滾輪夾緊模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖4為本實用新型長滾輪夾緊模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖5為本實用新型焊槍角度調(diào)節(jié)臂結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖6為本實用新型上下調(diào)節(jié)機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖7為本實用新型前端焊接機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖8為本實用新型送絲機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0038]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種帶有多軸伺服運動機構(gòu)的TIG焊接機頭，尤其是一種帶有8軸伺服運動機構(gòu)的TIG焊接機頭，包括:行走機構(gòu)1、擺動機構(gòu)2、上下調(diào)節(jié)機構(gòu)3、前端焊接機構(gòu)4、送絲機構(gòu)5和焊槍角度調(diào)節(jié)臂6 ;
[0039]行走機構(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焊接機頭沿行走軌道移動，行走軌道與焊縫相對應(yīng)，送絲機構(gòu)5安裝在行走機構(gòu)I的側(cè)方，用于所述TIG焊接機頭進行焊接時焊絲的供給，擺動機構(gòu)2固定在行走機構(gòu)I的上方，擺動機構(gòu)2通過焊槍角度調(diào)節(jié)臂6與上下調(diào)節(jié)機構(gòu)3的一側(cè)連接，上下