專利名稱：用于自動(dòng)引導(dǎo)焊接單元的一個(gè)或更多個(gè)焊炬的、具有用于焊炬的三個(gè)樞轉(zhuǎn)軸的機(jī)械系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)機(jī)械導(dǎo)向系統(tǒng)，所述系統(tǒng)用于在待焊接到一起的兩個(gè)金屬零件的兩個(gè)斜角端表面之間限界出的凹槽中的焊接單元比如電弧焊接單元的一個(gè)或更多個(gè)焊炬，所述系統(tǒng)類型為包括主焊接車(bug)和第二焊接車，其中所述主焊接車沿著與所述凹槽基本平行的固定導(dǎo)向部移動(dòng)，所述第二焊接車鉸接于且附接至所述主焊接車并且配備有焊炬保持裝置和導(dǎo)向裝置，所述導(dǎo)向裝置包括與界定出所述凹槽的金屬零件的表面接觸的輥部件以及進(jìn)入所述凹槽內(nèi)的示蹤器部件，所述裝置包括兩個(gè)示蹤器部件，這兩個(gè)示蹤器部件分別與所述凹槽的兩個(gè)側(cè)壁接觸并且分別朝向所述第二焊接車的沿所述主焊接車的運(yùn)動(dòng)方向的前部和后部設(shè)置。
背景技術(shù)：
通常，自動(dòng)焊接機(jī)涉及與所使用的焊接工藝、兩個(gè)待焊接零件之間限界出的凹槽的幾何形狀特征以及焊接條件(零件的性質(zhì)、形狀和位置等等)相關(guān)的大量操作參數(shù)。在大多數(shù)工業(yè)應(yīng)用中，焊接操作以若干次焊道的方式進(jìn)行，并且獲得高品質(zhì)焊接取決于形成第一次焊道時(shí)的精確性。因此，重要的是將在它們之間限界出凹槽的端表面盡可能平坦地機(jī)加工，并且獲得一種能夠遵循凹槽的幾何形狀的系統(tǒng)，使得焊接被非常精確地施加到凹槽的底部并且沿著凹槽的軸線。常見的實(shí)踐是在待焊接的兩個(gè)零件的端部處機(jī)加工出斜角。根據(jù)斜角的角度，所獲得的凹槽張開至更大或更小的程度；寬凹槽增大焊道的數(shù)目和焊接時(shí)間，而窄凹槽盡管不呈現(xiàn)這些缺點(diǎn)，但也具有關(guān)于導(dǎo)向系統(tǒng)的精確性的問(wèn)題。由此，即使利用這種機(jī)加工，由兩個(gè)斜角限界出的凹槽沿著其整個(gè)長(zhǎng)度也不能具有恒定的幾何形狀特征。一旦兩個(gè)端表面已被置為彼此相對(duì)，零件的制造公差和斜角的機(jī)加工公差就將必然引致凹槽的寬度和深度的變化。如果待焊接的兩個(gè)零件是例如具有+/-0. Imm的斜角機(jī)加工公差的較長(zhǎng)管，則這將導(dǎo)致深度為2mm至3mm的凹槽的寬度在 +/-0. 2mm內(nèi)的公差，特別是因管的橢圓形狀而導(dǎo)致如此。如果焊接工藝是氣體保護(hù)電弧焊接，則由焊炬保持的焊接電極必須進(jìn)入凹槽內(nèi)并且設(shè)置為與凹槽的壁部和底部或所沉積的最后的焊層間隔開給定的距離。在這些條件下， 導(dǎo)向系統(tǒng)的精確性是特別重要的，尤其是當(dāng)該焊接工藝使用在窄凹槽中時(shí)。因此，焊接的精確性，特別是第一焊道的精確性涉及到對(duì)焊接電極不但相對(duì)于凹槽的中平面而且相對(duì)于凹槽的底部的精確定位。導(dǎo)向系統(tǒng)越精確，則將觀察到這兩個(gè)位置分別對(duì)凹槽的寬度和深度的變化越敏感。為此目的，EP 0439975提出了一種導(dǎo)向系統(tǒng)，其能夠精確地保證焊炬在凹槽內(nèi)部的定位并且能夠考慮到凹槽的寬度和深度的變化并且由此改進(jìn)在特定應(yīng)用中所需的焊接品質(zhì)，特別是用于管形成管道部分的端對(duì)端焊接。

發(fā)明內(nèi)容
由此，一種自動(dòng)機(jī)械導(dǎo)向系統(tǒng)，所述系統(tǒng)用于在由待焊接到一起的兩個(gè)金屬零件的斜角端表面限界出的凹槽中的電弧焊接單元的一個(gè)或更多個(gè)焊炬，所述系統(tǒng)類型為包括主焊接車和第二焊接車，其中所述主焊接車沿著與凹槽平行的固定導(dǎo)向部移動(dòng)，所述第二焊接車通過(guò)接合式連接組件與所述主焊接車相連并且配備有焊炬保持裝置和導(dǎo)向裝置，所述導(dǎo)向裝置包括與界定出所述凹槽的金屬零件的表面接觸的輥部件以及進(jìn)入所述凹槽內(nèi)的示蹤器部件。所述導(dǎo)向裝置包括第一示蹤器及輥組件，所述第一示蹤器及輥組件設(shè)置于所述第二焊接車的沿所述主焊接車的運(yùn)動(dòng)方向的前部，并且包括與所述凹槽的兩個(gè)側(cè)壁中的一個(gè)接觸的前部示蹤器部件以及在所述兩個(gè)金屬零件中的位于所述凹槽的一側(cè)上的一個(gè)的表面上滾動(dòng)的前部輥部件。所述裝置還包括第二示蹤器及輥組件，所述第二示蹤器及輥組件設(shè)置于所述第二焊接車的后部，并且包括與所述凹槽的另一側(cè)壁接觸的后部示蹤器部件以及在位于所述凹槽的另一側(cè)上的另一金屬零件的表面上滾動(dòng)的后部輥部件。所述焊炬隨后安裝在所述第二焊接車上，使得所述焊炬位于所述第一和第二示蹤器及輥組件之間。所述接合式連接組件包括第一樞轉(zhuǎn)軸和第二樞轉(zhuǎn)軸，其中所述第一樞轉(zhuǎn)軸垂直于所述主焊接車的運(yùn)動(dòng)方向并且設(shè)置在與所述凹槽的中平面平行的平面中，所述第二樞轉(zhuǎn)軸垂直于所述主焊接車的運(yùn)動(dòng)方向并且垂直于所述凹槽的中平面，所述第一和第二樞轉(zhuǎn)軸設(shè)置在所述第一和第二示蹤器及輥組件之間。橫向推動(dòng)裝置也設(shè)置為作用在所述第二焊接車上以促使所述第二焊接車?yán)@第一軸樞轉(zhuǎn)，使得每個(gè)示蹤器部件保持與所述凹槽的關(guān)聯(lián)壁接觸； 并且推動(dòng)裝置將位于所述第二焊接車上的所述輥部件恒定地推靠在分別與它們相關(guān)聯(lián)的金屬零件上。通過(guò)這些不同的定位，焊炬布置在示蹤器部件之間，凹槽的寬度和深度變化的僅小部分轉(zhuǎn)移到焊接電極上，使得所述焊接電極相對(duì)于凹槽的中平面和底部的偏差被減到最小，這意味著對(duì)凹槽的幾何形狀特性的改進(jìn)的遵循以及改進(jìn)的焊接精確性。但是，已經(jīng)注意的是，在操作期間，在使第二焊接車定位至接合平面期間，機(jī)器軸線有時(shí)不垂直于接合平面的軸線，或者機(jī)器軸線有時(shí)不與待焊接管的軸線共軸。第二焊接車由此在示蹤器及輥組件不起作用的情況下沿著接合平面移動(dòng)，或者必須使整個(gè)焊接裝置重新定位。由此，本發(fā)明的目的是提出一種上述類型的系統(tǒng)，其中獲得精確的焊炬定位，而且其還補(bǔ)償當(dāng)?shù)诙附榆囅陆抵两雍掀矫鏁r(shí)需要被克服的第二焊接車的不準(zhǔn)確的定位，特別是使焊炬的軸線與接合平面的軸線對(duì)齊，即使當(dāng)機(jī)器的軸線不垂直于接合平面(斜角切口)的軸線或者當(dāng)機(jī)器軸線與管(不同的管徑)軸線不共軸時(shí)也如此。為此，本發(fā)明的目的是一種自動(dòng)機(jī)械導(dǎo)向系統(tǒng)，所述系統(tǒng)用于在由待焊接到一起的兩個(gè)金屬零件的斜角端表面限界出的凹槽中的焊接單元的一個(gè)或更多個(gè)焊炬，所述系統(tǒng)類型為包括主焊接車和第二焊接車，其中所述主焊接車沿著與所述凹槽平行的固定導(dǎo)向部移動(dòng)，所述第二焊接車通過(guò)接合式連接組件與所述主焊接車相連并且配備有焊炬保持裝置和導(dǎo)向裝置，所述導(dǎo)向裝置包括與界定出所述凹槽的金屬零件的表面接觸的輥部件以及進(jìn)入所述凹槽內(nèi)的示蹤器部件，所述裝置包括第一示蹤器及輥組件和第二示蹤器及輥組件， 其中所述第一示蹤器及輥組件設(shè)置于所述第二焊接車的沿所述主焊接車的運(yùn)動(dòng)方向的前部，并且包括與所述凹槽的兩個(gè)側(cè)壁中的一個(gè)接觸的前部示蹤器部件以及在所述兩個(gè)金屬零件中的位于所述凹槽的一側(cè)上的一個(gè)的表面上滾動(dòng)的前部輥部件，所述第二示蹤器及輥組件設(shè)置于所述第二焊接車的后部，并且包括與另一側(cè)壁接觸的后部示蹤器部件以及在位于所述凹槽的另一側(cè)上的另一金屬零件的表面上滾動(dòng)的后部輥部件；所述焊炬隨后安裝在所述第二焊接車上，使得所述焊炬位于所述第一和第二示蹤器及輥組件之間；所述接合式連接組件包括第一樞轉(zhuǎn)軸和第二樞轉(zhuǎn)軸，其中所述第一樞轉(zhuǎn)軸垂直于所述主焊接車的運(yùn)動(dòng)方向并且設(shè)置在與所述凹槽的中平面平行的平面中，所述第二樞轉(zhuǎn)軸垂直于所述主焊接車的運(yùn)動(dòng)方向并且垂直于所述凹槽的中平面，所述第一和第二樞轉(zhuǎn)軸設(shè)置在所述第一和第二示蹤器及輥組件之間；橫向推動(dòng)裝置設(shè)置為作用在所述第二焊接車上以促使所述第二焊接車?yán)@所述第一軸樞轉(zhuǎn)，使得每個(gè)所述示蹤器部件保持與所述凹槽的所述關(guān)聯(lián)壁接觸；并且推動(dòng)裝置將位于所述第二焊接車上的所述輥部件恒定地推靠在分別與它們相關(guān)聯(lián)的金屬零件上，其特征在于，所述連接組件還包括第三樞轉(zhuǎn)軸，所述第三樞轉(zhuǎn)軸垂直于所述主焊接車的運(yùn)動(dòng)方向并且設(shè)置在與所述凹槽的所述中平面平行的平面中，所述第三樞轉(zhuǎn)軸位于所述焊炬保持裝置的外部并且推動(dòng)裝置設(shè)置為作用在所述第二焊接車上以促使所述第二焊接車?yán)@所述第三軸樞轉(zhuǎn)，使得所述焊炬的軸線能夠與接合平面的軸線對(duì)準(zhǔn)，并且所述第二焊接車隨后能夠回位到其初始位置。由此，有利地，當(dāng)所述第二焊接車與所述斜角的軸線一致且相對(duì)于該軸線偏移時(shí)， 所述第三樞轉(zhuǎn)軸能夠用于將所述第二焊接車定位在所述斜角的軸線上，而所述推動(dòng)裝置容許樞轉(zhuǎn)并且使所述第二焊接車能夠在每次焊接操作之后回位到其初始位置。應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)軸相對(duì)于所述凹槽的中平面限定時(shí)，這是用于本發(fā)明的機(jī)械導(dǎo)向系統(tǒng)相對(duì)于接合平面的理想的基準(zhǔn)參照情形，并且所述樞轉(zhuǎn)軸限定了用于非理想情形的補(bǔ)償。根據(jù)一優(yōu)選實(shí)施例，接合式連接組件包括連接臂，所述連接臂在一端將所述第二焊接車保持在所述凹槽的上方，并且所述連接臂的相對(duì)端通過(guò)轂安裝在主焊接車上，所述臂安裝為在所述轂上繞所述第三樞轉(zhuǎn)軸樞轉(zhuǎn)，所述第三樞轉(zhuǎn)軸垂直于所述主焊接車的運(yùn)動(dòng)方向。由此，該第三樞轉(zhuǎn)軸位于所述焊炬的所述保持裝置的外部，而橫向推動(dòng)裝置設(shè)置為作用在所述臂上以促使所述臂在其初始位置周圍繞所述第三軸樞轉(zhuǎn)。另外，通過(guò)所述轂，所述連接臂安裝為在所述主焊接車上繞第四軸樞轉(zhuǎn)，所述第四軸垂直于接合平面和所述主焊接車的運(yùn)動(dòng)方向，可以使所述連接臂在與所述凹槽的中平面基本平行的平面中、在所述連接臂下降以將所述第二焊接車帶至接合平面來(lái)執(zhí)行焊接的位置及所述連接臂在所述焊接一旦完成就升高到的位置之間樞轉(zhuǎn)。由此，當(dāng)所述第二焊接車使用所述連接臂下降至所述斜角的軸線時(shí)，即使在所述軸線相對(duì)于所述臂的軸線稍偏移使得所述示蹤器及輥裝置的軸線也相對(duì)于所述斜角的軸線稍偏移的情況下，所述臂繞所述第三樞轉(zhuǎn)軸的樞轉(zhuǎn)也容許這樣在所述凹槽中容置的所述示蹤器及輥裝置的軸線與所述斜角的軸線對(duì)準(zhǔn)，并且由此也容許所述焊炬的軸線與所述斜角的軸線對(duì)準(zhǔn)。一旦焊接完成，所述推動(dòng)裝置就使所述連接臂能夠在所述連接臂升高時(shí)回位到其初始位置。所述斜角的平面可以在施工時(shí)不完全垂直于管道的軸線，例如，在待連接的兩個(gè)管狀部件的對(duì)準(zhǔn)形成不垂直于待組裝的管狀部件的凹槽的情況下。由此，如果焊接裝置設(shè)置為垂直于管道并且所述凹槽不垂直于管道，則使用本發(fā)明的機(jī)械導(dǎo)向系統(tǒng)仍將可能遵循接合，其中位于所述轂處的所述第三樞轉(zhuǎn)軸使所述焊炬能夠在接合平面上對(duì)準(zhǔn)。相似地，待組裝管的線性對(duì)準(zhǔn)可能因幾何形狀的限制或設(shè)置在上部零件上的線性焊接而不能獲得。在該情況下，管未被對(duì)準(zhǔn)并且焊接裝置可能不垂直于管或者甚至不與這些管共軸。但是，接合仍然能夠被遵循，其中所述第三樞轉(zhuǎn)軸通過(guò)使位于所述轂上的所述連接臂樞轉(zhuǎn)來(lái)允許對(duì)失準(zhǔn)的補(bǔ)償，并且所述臂下降到接合平面上則恢復(fù)共軸。在優(yōu)選實(shí)施例中，所述第二焊接車還具有用于至少一個(gè)焊炬的保持裝置，所述保持裝置相對(duì)于所述第二焊接車移動(dòng)，使得所述至少一個(gè)焊炬在所述凹槽內(nèi)的穿透深度能夠在每次焊接焊道之后被調(diào)節(jié)。非常有利地，根據(jù)本發(fā)明的用于在由兩個(gè)待焊接到一起的兩個(gè)金屬零件的斜角端表面限界出的凹槽中的焊接單元的一個(gè)或更多個(gè)焊炬的自動(dòng)機(jī)械導(dǎo)向系統(tǒng)還允許提議使用彼此獨(dú)立地兩個(gè)焊炬的方案。根據(jù)一優(yōu)選變型，所述保持裝置保持有兩個(gè)焊炬，所述兩個(gè)焊炬中的一個(gè)相對(duì)于所述保持裝置固定，而另一焊炬相對(duì)于所述保持裝置活動(dòng)，使得所述焊炬的穿透深度能夠獨(dú)立于所述固定焊炬被調(diào)節(jié)。由此，本發(fā)明提出了使用通過(guò)保持裝置機(jī)械相連的至少兩個(gè)焊炬，所述焊炬例如位于單個(gè)焊嘴中并且由此在相同的氣體防護(hù)下，但是安裝為使得所述至少兩個(gè)焊炬能夠獨(dú)立地上下移動(dòng)并且由此在設(shè)有用于電弧焊接的電極的情況下在電弧高度方面是獨(dú)立的。所述至少兩個(gè)焊炬的自動(dòng)控制比如對(duì)高度或焊絲長(zhǎng)度進(jìn)料的管理是獨(dú)立的，并且控制準(zhǔn)則由此是單獨(dú)的而增益是可變的。由此可以使焊接工藝與對(duì)單個(gè)焊嘴內(nèi)的環(huán)境的不同的反應(yīng)速度相組合。根據(jù)本發(fā)明的機(jī)械導(dǎo)向系統(tǒng)有利地容許使用設(shè)有兩個(gè)焊炬的這種焊頭，所述兩個(gè)焊炬均由可變的控制準(zhǔn)則控制，所述控制準(zhǔn)則能夠?qū)τ诿總€(gè)焊道構(gòu)造。根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)向系統(tǒng)允許對(duì)焊炬的定心的完全控制并且使其能夠提出相對(duì)于已知斜角的邊緣的基準(zhǔn)系統(tǒng)。當(dāng)然，本發(fā)明還應(yīng)用至如下焊炬所述焊炬彼此獨(dú)立地操作并且其還能夠在機(jī)械方面獨(dú)立，即由獨(dú)立的機(jī)械保持裝置保持。相似地，關(guān)于氣體防護(hù)，能夠設(shè)置成使用用于每個(gè)焊炬的分離的防護(hù)、或者通過(guò)單焊嘴和活動(dòng)側(cè)凸緣的單個(gè)氣體防護(hù)、或者實(shí)施合適氣體防護(hù)的任意其他形式。當(dāng)焊炬由同一保持裝置保持時(shí)，可以具有兩種類型的機(jī)構(gòu)。在第一類型中，第一焊炬或初始焊炬是固定到保持裝置上的焊炬而第二焊炬是活動(dòng)焊炬，其中所述第一焊炬允許接近運(yùn)動(dòng)和高度管理以調(diào)節(jié)焊絲高度進(jìn)給用于MIG工藝、調(diào)節(jié)工件-電極距離用于TIG工藝、并且調(diào)節(jié)激光高度用于激光工藝，所述第二焊炬獨(dú)立于所述第一焊炬的運(yùn)動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)允許如前述的高度管理。在第二類型中，第二焊炬是固定焊炬而第一焊炬是活動(dòng)焊炬，其中所述第二焊炬允許用于焊絲高度進(jìn)給的接近運(yùn)動(dòng)和管理，所述第一焊炬的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)提供對(duì)焊絲進(jìn)給的管理。


現(xiàn)在將參照附圖更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明，其中
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)向系統(tǒng)的概圖；圖2示出了連接臂-第二焊接車組件的前視立體圖；圖3示出了圖2中的組件的側(cè)視立體圖，其中保持裝置與臂分離；圖4示出了用于將臂固定到主焊接車上的轂的側(cè)視立體圖；圖fe和圖恥分別示出了安裝在轂上的臂-第二焊接車組件的頂部的俯視圖；圖6示出了在樞轉(zhuǎn)軸Al處的接合組件的分解立體圖；圖7示出了在樞轉(zhuǎn)軸A2處的接合組件的分解立體圖；圖和圖8b分別示出了保持裝置的側(cè)視立體圖；以及圖9a至圖9h均圖解示出了根據(jù)本發(fā)明的保持裝置的變型實(shí)施例的保持裝置。
具體實(shí)施例方式如圖所示的用于焊接單元的焊炬的自動(dòng)機(jī)械導(dǎo)向系統(tǒng)包括稱為主焊接車的焊接車1，焊接車1在與環(huán)形凹槽3平行的環(huán)形導(dǎo)向部2上移動(dòng)，環(huán)形凹槽3由待焊接到一起的兩個(gè)金屬管4、5的兩個(gè)斜角端表面限定。稱為第二焊接車的焊接車7通過(guò)連接組件與主焊接車1相連，并且保持有用于兩個(gè)焊炬9的保持裝置8，焊炬9形成焊接單元。第二焊接車7裝配有機(jī)械導(dǎo)向裝置，該機(jī)械導(dǎo)向裝置包括示蹤器部件10a、10b和輥部件11a、lib。兩個(gè)示蹤器部件10a、IOb相對(duì)于彼此偏移并且分別設(shè)置為示蹤器部件IOa 位于第二焊接車7的沿主焊接車1的運(yùn)動(dòng)方向D的前部處而另一示蹤器部件IOb位于后部處。同樣的設(shè)置應(yīng)用至兩個(gè)輥部件IlaUlb的定位。用于使第二焊接車7與主焊接車1相連的連接組件形成連接臂12，該連接臂12的一端安裝為使得連接臂12能夠在主焊接車1上樞轉(zhuǎn)，而該連接臂12的另一端保持第二焊接車7。連接臂12通過(guò)轂13安裝在主焊接車1上，從而允許所述臂12在所述焊接單元的下降位置與所述焊接單元的升高位置之間樞轉(zhuǎn)，所述下降位置位于管4、5之間的凹槽3上用于焊接操作，所述升高位置是當(dāng)不再有焊接時(shí)的位置。該轂13由此能夠使用旋轉(zhuǎn)裝置比如缸14而在與凹槽3的中平面平行的平面中旋轉(zhuǎn)。該缸14例如是氣動(dòng)的但是也能夠使用電動(dòng)或液壓致動(dòng)裝置。保持第二焊接車7的連接臂12由與控制單元16相連的臂部分15構(gòu)成，在該控制單元16上安裝有保持第二焊接車7的支架17?？刂茊卧?6另外地構(gòu)造為保持用于填充焊絲(填充金屬)送料機(jī)18的緊固件。由第二焊接車7保持的導(dǎo)向裝置接合在彼此垂直的兩個(gè)樞轉(zhuǎn)軸Al、A2上。軸Al 垂直于主焊接車1的運(yùn)動(dòng)方向D并且設(shè)置在與凹槽3的中平面平行的平面中，使得導(dǎo)向裝置能夠繞該軸Al樞轉(zhuǎn)以容許示蹤器部件10a、10b遵循凹槽3的壁部的幾何形狀。支架17的端部形成有座靠在箍筋(stirrup) 19的基部19a上的連接部。導(dǎo)向裝置的樞轉(zhuǎn)軸Al由樞轉(zhuǎn)的一端形成，該一端與箍筋19的基部19a成一體并且垂直于該基部 19a延伸。樞轉(zhuǎn)軸Al穿過(guò)容置于在支架17的端部中形成的孔中的軸承，使得其自由端通向支架17中的中央開口 17a內(nèi)，樞轉(zhuǎn)軸Al的自由端帶有螺紋，以接收螺母21并且由此能夠使樞轉(zhuǎn)軸Al軸向固定。軸A2垂直于凹槽3的中平面，使得導(dǎo)向裝置能夠繞該軸A2樞轉(zhuǎn)以容許輥部件
8IlaUlb遵循界定出凹槽3的零件的表面的幾何形狀。導(dǎo)向裝置的與軸Al垂直的樞轉(zhuǎn)軸A2由箍筋19的兩個(gè)凸緣19b保持，并且保持導(dǎo)向裝置的第二焊接車7的板7a接合到樞轉(zhuǎn)軸A2上。由此，導(dǎo)向裝置一方面能夠直接繞軸 A2樞轉(zhuǎn)并且另一方面能夠通過(guò)箍筋19和軸Al在軸承內(nèi)部樞轉(zhuǎn)。第二焊接車7恒定地經(jīng)受推力，該推力分別傳遞到示蹤器部件10a、10b和輥部件 IlaUlb 上。由此，箍筋19在其基部處、在箍筋19的兩個(gè)凸緣之間保持控制桿臂20a，該控制桿臂20a垂直于軸Al突出并且在與軸Al所延伸平面垂直的平面中延伸。支架17的端部包括推動(dòng)部件20b，該推動(dòng)部件20b在同一平面中垂直于控制臂20a延伸。該推動(dòng)部件20b 由此將推力施加到所述控制桿臂20a上，從而使箍筋19繞軸Al旋轉(zhuǎn)，而固定到支架17的端部上的止擋部22 (螺栓/墊圈)限制箍筋19的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)缸14使連接臂12下降至接合平面時(shí)，缸14將力施加到第二焊接車上，使得第二焊接車通過(guò)導(dǎo)向裝置上的輥部件IlaUlb而被恒定地推到零件4、5上。此外，導(dǎo)向系統(tǒng)沿著與主焊接車1的運(yùn)動(dòng)方向垂直且與凹槽3的中平面平行的第三樞轉(zhuǎn)軸A3接合，所述軸A3在焊炬保持裝置8的外部且也在第二焊接車7的外部設(shè)置為與保持主焊接車1上的連接臂12的轂13平齊。該轂13安裝為使得其能夠通過(guò)固定板13a 繞主焊接車1上的樞轉(zhuǎn)軸A4旋轉(zhuǎn)，并且在其周緣上具有徑向突起部或突片13b，在該突起部或突片13b的端部處安裝有缸14的桿的端部，缸14的致動(dòng)使突起部13b的端部平移并且導(dǎo)致轂13相對(duì)于主焊接車1繞軸A4旋轉(zhuǎn)。該轂13還保持箍筋22，該箍筋22的凸緣2 分別具有孔隙22b，在該孔隙22b中容置臂12的一端，該臂12在其另一端保持第二焊接車7。箍筋22的基部22b也固定到轂 13上，使得箍筋22繞所述第三樞轉(zhuǎn)軸A3樞轉(zhuǎn)，推動(dòng)裝置比如彈簧23設(shè)置為作用在箍筋22 的基部22b上以促使箍筋22繞所述第三軸A3樞轉(zhuǎn)。由此，保持配備有第二焊接車7的連接臂12的轂13 —方面能夠在第二焊接車7 相對(duì)于凹槽3的升高位置與位于凹槽3上的下降位置之間樞轉(zhuǎn)。但是更進(jìn)一步地，臂12繞樞轉(zhuǎn)軸A3的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以及由此焊接車7及由此導(dǎo)向系統(tǒng)繞樞轉(zhuǎn)軸A3的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使得能夠?qū)⑺霰?2的軸線與凹槽3的軸線對(duì)準(zhǔn)(參見圖5b)，甚至當(dāng)所述臂12的軸線與凹槽3 的軸線稍偏移時(shí)也如此(參見圖5a)。通過(guò)使臂12繞軸A3樞轉(zhuǎn)，稍偏移的導(dǎo)向系統(tǒng)以合適的方式使其自身在凹槽3中再定位。一旦焊接完成，第二焊接車7就被升高并且推動(dòng)裝置23使臂12回位到其初始位置。在所示的示例中，保持裝置8保持設(shè)置在兩個(gè)示蹤器及輥組件10a、1 Ia和10b、l Ib 之間的兩個(gè)焊炬Tl和T2。保持裝置8能夠從如圖中所示的第二焊接車7中移除并且其還相對(duì)于所述第二焊接車7移動(dòng)，使得電極El和E2在凹槽3中的穿透深度能夠在每個(gè)焊接焊道之后被調(diào)節(jié)。為此目的，保持裝置8安裝為沿著由第二焊接車7的板7a保持的兩個(gè)滑動(dòng)導(dǎo)軌滑動(dòng)。為了精確地調(diào)節(jié)電極El和E2的穿透深度，還設(shè)有安裝在旋轉(zhuǎn)鼓上的不同高度的止擋部。固定到位于第二焊接車7上的板上的缸使缸的活塞桿與保持裝置成一體以使保持裝置沿著滑動(dòng)導(dǎo)軌移動(dòng)，從而使保持裝置8的銷與在鼓上選定的止擋部接觸。另外，能夠向保持裝置8賦予振蕩運(yùn)動(dòng)，其頻率和振幅能夠通過(guò)本身已知的機(jī)械或電子裝置調(diào)節(jié)。除了更大的精確性以外，還管理強(qiáng)度。焊絲長(zhǎng)度給送限定了電弧的電阻(R)并且電弧電壓由發(fā)電機(jī)(U)保持恒定。通過(guò)移動(dòng)靠近焊珠而對(duì)焊絲長(zhǎng)度的動(dòng)作使得能夠減小R， 而遠(yuǎn)離焊珠移動(dòng)使得能夠增大R，這構(gòu)成了對(duì)強(qiáng)度(I)值的動(dòng)作“Η0Μ”。保持裝置8保持機(jī)械相連但在高度上獨(dú)立的兩個(gè)焊炬，其中的一個(gè)焊炬Tl相對(duì)于保持裝置8固定，而另一焊炬T2相對(duì)于保持裝置8活動(dòng)，使得所述焊炬T2的穿透深度能夠相對(duì)于固定焊炬Tl被調(diào)節(jié)。由此可以具有兩種類型的機(jī)構(gòu)。在第一類型中，第一焊炬或初始焊炬是位于保持裝置8上的固定焊炬Tl，而第二焊炬是活動(dòng)焊炬T2，其中所述第一焊炬使得對(duì)焊絲高度進(jìn)給的接近運(yùn)動(dòng)和管理成為可能，而所述第二焊炬獨(dú)立于所述第一焊炬的運(yùn)動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)容許管理焊絲進(jìn)給(參看圖&!)。在第二類型中，第二焊炬是固定焊炬Tl，其容許焊絲高度進(jìn)給的接近運(yùn)動(dòng)和管理， 而第一焊炬是活動(dòng)焊炬T2，其獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)提供了對(duì)焊絲進(jìn)給的管理(參見圖8b)。活動(dòng)焊炬T2安裝為沿著布置在保持裝置8上的滑動(dòng)導(dǎo)軌M滑動(dòng)。本發(fā)明當(dāng)然并非限于所給出的示例，而是還包括圖9a至圖9h中所示的所有變型。由此，圖9a和圖9b示出了保持有固定到保持裝置上的兩個(gè)焊炬Tl、T2的保持裝置，所述保持裝置可以相對(duì)于止擋部固定(圖％)或活動(dòng)(圖9b)，這容許焊絲長(zhǎng)度控制。圖9c和圖9d中的保持裝置保持有活動(dòng)焊炬和固定焊炬，所述保持裝置固定至圖 9c中的止擋部，而能夠相對(duì)于塊體上下移動(dòng)的另一焊炬容許在所述焊炬上的焊絲長(zhǎng)度管理。在圖9e和圖9f中，保持裝置能夠上下移動(dòng)并且保持有固定焊炬以及能夠相對(duì)于保持裝置上下移動(dòng)的焊炬。由此提出了對(duì)兩個(gè)焊炬的焊絲長(zhǎng)度管理。在圖9g和圖9h中，提出了保持有兩個(gè)焊炬的塊體，這兩個(gè)焊炬能夠在所述塊體上上下移動(dòng)，其中圖9g中塊體固定到止擋部上而在圖9h中其安裝為使其能夠上下滑動(dòng)。本發(fā)明當(dāng)然并不限于所給出的示例。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)機(jī)械導(dǎo)向系統(tǒng)，所述系統(tǒng)用于在由待焊接到一起的兩個(gè)金屬零件的斜角端表面限界出的凹槽(3)中的焊接單元的一個(gè)或更多個(gè)焊炬，所述系統(tǒng)的類型為包括主焊接車(1)，所述主焊接車(1)沿著或多或少平行于所述凹槽(3)的固定導(dǎo)向部( 移動(dòng)；第二焊接車(7)，所述第二焊接車(7)通過(guò)接合式連接組件(1 與所述主焊接車(1)相連并且配備有焊炬保持裝置和導(dǎo)向裝置，所述導(dǎo)向裝置包括與界定所述凹槽(3)的所述金屬零件的表面接觸的輥部件(IOaUOb)以及進(jìn)入所述凹槽(3)內(nèi)的示蹤器部件(IlaUlb)；所述導(dǎo)向裝置包括第一示蹤器及輥組件(IOaUla)和第二示蹤器及輥組件(IObUlb)，其中所述第一示蹤器及輥組件(IOaUla)設(shè)置于所述第二焊接車(7)的沿所述主焊接車(1) 的運(yùn)動(dòng)方向的前部，并且包括與所述凹槽(3)的兩個(gè)側(cè)壁中的一個(gè)接觸的前部示蹤器部件 (IOa)以及在所述兩個(gè)金屬零件中的位于所述凹槽的一側(cè)上的一個(gè)的表面上滾動(dòng)的前部輥部件(11a)，所述第二示蹤器及輥組件(IObUlb)設(shè)置于所述第二焊接車(7)的后部，并且包括與所述凹槽(3)的另一側(cè)壁接觸的后部示蹤器部件(IOb)以及在位于所述凹槽(3)的另一側(cè)上的另一所述金屬零件的表面上滾動(dòng)的后部輥部件(lib)；所述焊炬(Tl、T2)隨后安裝在所述第二焊接車(7)上，使得所述焊炬位于所述第一示蹤器及輥組件(IOaUla)和第二示蹤器及輥組件(IObUlb)之間；所述接合式連接組件(1 包括第一樞轉(zhuǎn)軸(Al)和第二樞轉(zhuǎn)軸(A》，其中所述第一樞轉(zhuǎn)軸(Al)垂直于所述主焊接車(1)的運(yùn)動(dòng)方向并且設(shè)置在與所述凹槽(3)的中平面平行的平面中，所述第二樞轉(zhuǎn)軸m垂直于所述主焊接車(1) 的運(yùn)動(dòng)方向并且垂直于所述凹槽(3)的中平面，所述第一樞轉(zhuǎn)軸(Al)和第二樞轉(zhuǎn)軸(A2) 設(shè)置在所述第一示蹤器及輥組件(IOaUla)和第二示蹤器及輥組件(10b、llb)之間；橫向推動(dòng)裝置00、21)，所述橫向推動(dòng)裝置(20、21)設(shè)置為作用在所述第二焊接車(7)上以促使所述第二焊接車(7)繞所述第一軸(Al)樞轉(zhuǎn)，使得每個(gè)示蹤器部件(IOaUOb)保持與所述凹槽C3)的關(guān)聯(lián)壁接觸；以及推動(dòng)裝置，所述推動(dòng)裝置將位于所述第二焊接車(7)上的所述輥部件(IlaUlb)恒定地推靠在分別與它們相關(guān)聯(lián)的所述金屬零件上，其特征在于，所述連接組件(1 還包括第三樞轉(zhuǎn)軸(Α； )，所述第三樞轉(zhuǎn)軸(Α； )垂直于所述主焊接車(1)的運(yùn)動(dòng)方向并且設(shè)置在與所述凹槽C3)的所述中平面平行的平面中，所述第三樞轉(zhuǎn)軸(A3)位于所述焊炬(T1、T2)保持裝置的外部并且推動(dòng)裝置設(shè)置為作用在所述第二焊接車(7)上以促使所述第二焊接車(7)繞所述第三軸(?。?)樞轉(zhuǎn)，使得所述焊炬(T1、D)的軸線能夠與接合平面的軸線對(duì)準(zhǔn)，并且所述第二焊接車(7)隨后能夠回位到其初始位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述接合式連接組件(1 包括連接臂，所述連接臂在一端將所述第二焊接車(7)保持在所述凹槽(3)的上方，并且所述連接臂的另一端通過(guò)轂(1 安裝在所述主焊接車上，所述臂安裝為在所述轂上繞所述第三樞轉(zhuǎn)軸(??； )樞轉(zhuǎn)，所述第三樞轉(zhuǎn)軸(??； )垂直于所述主焊接車(1)的運(yùn)動(dòng)方向并且設(shè)置在與所述凹槽(3)的中平面平行的平面中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述連接臂(12)通過(guò)所述轂(13)也安裝為在所述主焊接車(1)上繞第四軸(A4)樞轉(zhuǎn)，所述第四軸(A4)垂直于接合平面和所述主焊接車(1)的運(yùn)動(dòng)方向，可以使所述連接臂在與所述凹槽(3)的中平面基本平行的平面中、在所述連接臂下降以將所述第二焊接車 (7)帶至所述接合平面來(lái)執(zhí)行焊接的位置以及所述連接臂在所述焊接一旦完成時(shí)就升高到的位置之間樞轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3中一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述連接臂(1 通過(guò)所述轂(1 固定到所述主焊接車(1)上，所述轂(1 保持箍筋 (22)，所述箍筋(22)的凸緣(22a)分別具有孔隙(22b)，在所述孔隙(22b)中容置有所述臂(1 的一端，所述臂(1 在其另一端保持所述第二焊接車(7)，所述箍筋0 的基部 (22b)固定到所述轂(1 上，使得所述箍筋0 繞所述第三樞轉(zhuǎn)軸(??； )樞轉(zhuǎn)，例如彈簧的推動(dòng)裝置設(shè)置在所述轂中，所述推動(dòng)裝置作用在所述箍筋0 的所述基部(22b)上以促使所述箍筋0 繞所述第三軸(??； )樞轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4中一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述轂(1 在其周緣上包括徑向突片(1 ),在所述突片(13b)的端部處安裝有缸 (14)的桿的端部，所述缸(14)的致動(dòng)使所述突片(13b)的端部平移并且導(dǎo)致所述轂(13) 相對(duì)于所述主焊接車(1)繞第四樞轉(zhuǎn)軸(A4)旋轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述連接臂(12)由與控制單元(16)相連的臂部分(15)構(gòu)成，在所述控制單元(16) 上安裝有保持所述第二焊接車(7)的支架(17)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元(16)構(gòu)造為保持有用于填充焊絲(填充金屬)送料器(18)的緊固件。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7中一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述支架(17)的自由端形成了座靠在箍筋(19)的基部(19a)上的連接部，所述導(dǎo)向裝置的所述樞轉(zhuǎn)軸Al形成為其樞轉(zhuǎn)的一端與所述箍筋(19)的所述基部(19a)成一體并且垂直于所述基部(19a)延伸，所述樞轉(zhuǎn)軸(Al)穿過(guò)軸承，所述軸承容置于在所述支架(17) 的端部中形成的孔中，使得所述樞轉(zhuǎn)軸(Al)的自由端通向所述支架(17)中的中央開口 (17a)內(nèi)，所述樞轉(zhuǎn)軸(Al)的所述自由端帶有螺紋，以接收螺母并且由此使所述樞轉(zhuǎn)軸(Al)軸向固定。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)向裝置的垂直于所述軸(Al)的所述樞轉(zhuǎn)軸m由所述箍筋(19)的所述兩個(gè)凸緣(19b)保持，并且所述第二焊接車(7)的保持所述導(dǎo)向裝置的板(7a)鉸接到所述軸 (A2)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二焊接車(7)還具有用于至少一個(gè)焊炬(Tl)的保持裝置(8)，所述保持裝置 (8)相對(duì)于所述第二焊接車(7)移動(dòng)，使得所述至少一個(gè)焊炬(Tl)在所述凹槽(3)內(nèi)的穿透深度能夠在每個(gè)焊接焊道之后被調(diào)節(jié)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述保持裝置(8)保持有至少兩個(gè)焊炬，所述至少兩個(gè)焊炬通過(guò)所述保持裝置(8)機(jī)械相連，但是安裝為使得所述至少兩個(gè)焊炬能夠獨(dú)立地上下移動(dòng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述保持裝置(8)保持有兩個(gè)焊炬，所述焊炬中的一個(gè)(Tl)相對(duì)于所述保持裝置固定，而另一個(gè)焊炬(T2)相對(duì)于所述保持裝置(8)活動(dòng)，比如安裝為沿著布置在所述保持裝置(8)上的滑動(dòng)導(dǎo)軌04)滑動(dòng)，使得所述焊炬的穿透深度能夠相對(duì)于所述固定焊炬被調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機(jī)械系統(tǒng)，所述系統(tǒng)用于在由待焊接到一起的兩個(gè)金屬零件的斜角端表面限界出的凹槽(3)中自動(dòng)引導(dǎo)焊接單元的一個(gè)或更多個(gè)焊炬，所述系統(tǒng)的類型為包括主焊接車(1)和第二焊接車(7)，其中所述主焊接車(1)沿著與凹槽(3)相對(duì)平行的固定導(dǎo)向部(2)移動(dòng)，所述第二焊接車(7)通過(guò)鉸接式聯(lián)接組件(12)與所述主焊接車(1)相連并且設(shè)有焊炬支承單元和導(dǎo)向裝置，所述導(dǎo)向裝置包括與界定出所述凹槽(3)的所述金屬零件的表面接觸的軸承構(gòu)件、以及進(jìn)入所述凹槽內(nèi)的感測(cè)構(gòu)件。本發(fā)明涉及鉸接式聯(lián)接組件(12)包括三個(gè)樞轉(zhuǎn)軸的事實(shí)。
文檔編號(hào)B23K37/02GK102481654SQ201080026089
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月29日
發(fā)明者D·德圖什, E·拉沃爾 申請(qǐng)人:塞里馬克斯公司