一种横向焊接辅助装置、使用其的辅助焊接方法

1.本发明涉及焊接技术领域，尤其是横向焊接，具体是一种横向焊接辅助装置、使用其的辅助焊接方法，能够用于大跨度钢板对接横焊的辅助焊接。


背景技术：

2.在进行大跨度厚钢板的对接横焊时，经常采用斜环形运条以及多层多道的焊接方式，此施焊过程对焊接工人的技术和耐力提出了较高的要求，往往在生产实际中为了保证焊接质量需要消耗较长的时间，而在规定时间内完成焊接工作又很难保证质量。目前横向焊接中，大多使用手动焊接，工人劳动强度大，焊接变形大，焊接效率低，焊接完成的产品在美观上无法满足客户的需求。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本发明提供一种横向焊接辅助装置，以及使用该装置的辅助焊接方法，以解决现有技术中的一个或多个问题。
4.为达到以上目的，本发明是这样实现的：本发明首先提供一种横向焊接辅助装置，用于辅助焊接工人横向焊接钢板，包括手臂支撑机构、横向运动支撑机构和固定机构，其中所述手臂支撑机构可移动安装在横向运动支撑机构上，能够在横向运动支撑机构上做横向往复移动，用于支撑焊接工人的手臂做横向平稳的往复运动；所述横向运动支撑机构用于支撑手臂支撑机构，并供手臂支撑机构在其上做横向往复移动；所述固定机构安装在横向运动支撑机构的两端，并能够固定到待焊接钢板上。
5.在一个实施例中，所述手臂支撑机构包括手垫单元和定向轮单元，手垫单元用于支撑焊接工人的手臂，并通过定向轮单元移动安装在横向运动支撑机构上。
6.在一个实施例中，所述手臂支撑机构还包括伸缩杆单元，伸缩杆单元的顶端安装手垫单元，底端连接定向轮单元。
7.在一个实施例中，所述手垫单元包括软垫、弧形钢板和支座，软垫粘接在弧形钢板表面，弧形钢板底部焊接支座，支座通过连接销转动连接在伸缩杆单元的顶端。
8.在一个实施例中，所述伸缩杆单元包括伸缩径杆、伸缩套管和紧固夹，伸缩径杆嵌入到伸缩套管内，紧固夹固定在伸缩套管的上端，伸缩径杆能够在伸缩套管内做上下运动，到达合适的位置通过紧固夹固定。
9.在一个实施例中，所述定向轮单元包括一个倒u形固定架和两个定向轮，固定架与伸缩杆单元底端焊接，两个定向轮安装在固定架内的上部和下部，并分别与横向运动支撑机构的上表面和下表面接触。
10.在一个实施例中，所述横向运动支撑机构为由多节平椭圆钢管插接组成的伸缩结构，包括一端带孔的母钢管、一端带凸起另一端带孔的标准节钢管和一端带凸起的子钢管，
各钢管通过凸起与孔的嵌合插接连接，并能够通过不设置标准节钢管、设置一节或多节标准节钢管灵活调整所述横向运动支撑机构的总长度。
11.在一个实施例中，所述横向运动支撑机构还包括固定夹，固定夹安装在所述母钢管和子钢管的外端，用于夹持所述固定机构以将固定机构安装在横向运动支撑机构的两端。
12.在一个实施例中，所述固定机构包括带旋钮开关的电磁座和支撑臂杆，电磁座能够通过磁力固定到待焊接的下层钢板上，电磁座上带有插孔，支撑臂杆一端插入插孔中与电磁座连接，另一端由所述固定夹夹持。
13.本发明进一步提供一种采用所述横向焊接辅助装置的辅助焊接方法，包括如下步骤：第一步：组装横向焊接辅助装置，并将装置固定至待焊接钢板上；第二步：焊接工人将持焊枪的手臂搭载到手垫单元的软垫上，松开伸缩杆单元的紧固夹，将软垫调整到合适的高度后，拧紧紧固夹；第三步：焊接工人手臂带动定向轮单元在所述横向运动支撑机构的平椭圆钢管上移动，从焊缝的一端向另一端做横向的焊接运动；在横向运动的同时，借助手垫单元的连接销的转动完成斜环形运条焊接动作；第四步，若焊缝的长度在横向运动支撑机构的长度范围内，则当第一层焊缝焊接完后，带动定向轮单元往相反的方向进行第二层焊接，经过如此往复的运动，实现多层焊接；若焊缝的长度超出横向运动支撑机构的长度范围，关闭固定机构中的电磁座的旋钮开关，将整个装置整体横向平移，平移到合适位置后，打开电磁座的旋钮开关，将整个装置再固定到钢板上，重复上述焊接步骤，直到焊接工作完成。
14.本发明相对于现有技术的有益效果是：本发明提供一种横向焊接辅助装置，通过使用该横向焊接辅助装置进行辅助焊接，可以保证工人的手臂做平稳横向的往复运动，保证了焊接的平稳性，同时给工人手臂上提供一个支撑力，减轻了手持焊枪装备的重力作用，降低劳动强度，从而提高焊接速度；本发明尤其可以满足大跨度厚钢板对接横焊时斜环形运条以及多层多道的焊接方式。本发明结构简单，组装拆卸方便，功能实用，满足焊接质量、效率和美观的要求，值得实际运用推广。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
16.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容涵盖的范围内。
17.图1为本发明实施例提供的横向焊接辅助装置的系统组成结构示意图；
图2为本发明实施例提供的横向焊接辅助装置的各部件组成结构示意图；图3为本发明实施例提供的手垫单元结构示意图；图4为本发明实施例提供的伸缩杆和定向轮的结构示意图；图5为本发明实施例提供的平椭圆钢管结构示意图；图6为本发明实施例提供的固定夹结构示意图；图7为本发明实施例提供的固定机构结构示意图。
具体实施方式
18.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
19.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“包括/包含”、“由
……
组成”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的产品、设备、过程或方法不仅包括那些要素，而且需要时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括/包含
……”
、“由
……
组成”限定的要素，并不排除在包括所述要素的产品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。
20.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
21.还需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置、部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，不能理解为对本发明的限制。
22.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
23.以下结合较佳的实施方式对本发明的实现进行详细的描述。
24.参见图1，本发明提供的一种横向焊接辅助装置包括手臂支撑机构1、横向运动支撑机构2和固定机构3，三个机构组装后，能够用于辅助焊接工人横向焊接钢板，并且：手臂支撑机构1可移动安装在横向运动支撑机构2上，能够在横向运动支撑机构2上做横向往复移动，用于支撑焊接工人的手臂做横向平稳的往复运动；横向运动支撑机构2用于支撑手臂支撑机构1，并供手臂支撑机构1在其上做横向往复移动；固定机构3安装在横向运动支撑机构2的两端，并能够固定到待焊接钢板上。
25.如图2，在一个具体实施例中，手臂支撑机构1包括手垫单元11和定向轮单元13，手
垫单元11用于支撑焊接工人的手臂，手垫单元11的具体结构在此不做具体限制，适合支撑焊接工人的手臂做焊接作业即可。
26.手垫单元11通过定向轮单元13移动安装在横向运动支撑机构2上，定向轮单元13在横向运动支撑机构2上做横向移动，以适应焊接工人的手臂做横向的焊接运动。可以预见的是，定向轮单元13在横向运动支撑机构2的横向移动方式并不唯一，可以是滚轮的滚动，也可以是滑动移动等。
27.再如图2，在一个具体实施例中，手臂支撑机构1还包括伸缩杆单元12，伸缩杆单元12的顶端安装手垫单元11，底端连接定向轮单元13。通过采用伸缩杆单元12，伸缩杆单元12能够做伸缩运动，即伸长或缩短，从而改变整个伸缩杆的总长度，调整对手臂的支撑高度，以适应不同的焊接高度。
28.如图3，在一个具体实施例中，手垫单元11包括软垫111、弧形钢板112和支座114，软垫111通过粘结剂粘贴到弧形钢板112上，使两者成为一个整体，软垫111的材料不限，能够为焊接工人的手臂提供相对舒适的支撑即可。弧形钢板112底部焊接支座114，支座114通过连接销113转动连接在伸缩杆单元12的顶端，采用连接销113的销轴连接方式，为支座114提供向钢板倾斜的转动以及远离钢板倾斜的转动，满足焊枪和焊缝之间的角度要求。
29.较佳的，手垫单元11还包括支杆115，支杆115通过连接销113与支座114转动连接，从而实现弧形钢板112的转动，满足焊枪和焊缝之间的角度要求；支杆115的底端与伸缩杆单元12焊接在一起，因此手臂支撑机构1可实现上下运动和一定角度的转动。
30.如图4，在一个具体实施例中，伸缩杆单元12采用伸缩管的形式，包括伸缩径杆121、伸缩套管122和紧固夹123，伸缩径杆121嵌入到伸缩套管122内，伸缩径杆121能够在伸缩套管122内做上下运动从而调整伸缩杆单元12的总长度，紧固夹123固定在伸缩套管122的顶端，在伸缩径杆121到达合适的位置时，通过紧固夹123紧固伸缩套管122从而固定住伸缩径杆121的高度位置。
31.伸缩径杆121、伸缩套管122和紧固夹123三部分可以构成为一体结构；较佳的，伸缩径杆121能够从伸缩套管122内拔出，即伸缩径杆121与伸缩套管122为两个独立结构，伸缩径杆121与手垫单元11的支杆115焊接连接，伸缩径杆121与手垫单元11形成一体结构，伸缩套管122与后面的定向轮单元13形成一体结构，方便现场组装和拆卸。
32.较佳的，伸缩套管122由两个半圆截面的钢片组成，中间留有一定的空隙，在紧固夹123松弛状态下，伸缩径杆可上下移动，在紧固夹123拧紧状态下，两个半圆截面的钢片与伸缩径杆121紧紧的贴合在一起，从而起到固定的作用。显然，可以预见的是，本发明的伸缩管作为一种优选实施方式，并不是唯一实现方式，只要能够伸缩调整长度的杆件均可，紧固夹的紧固方式也不是唯一，能够实现对伸缩结构的紧固和松弛即可，例如采用卡扣卡接、环箍固定等。
33.继续参见图4，在一个具体实施例中，定向轮单元13包括一个倒u形固定架131和两个定向轮132，固定架131与伸缩杆单元12底端焊接，具体可以是与伸缩套管122的两个半圆截面的钢片焊接固定，两个定向轮132分别安装在固定架131内的上部和下部，并分别卡接在横向运动支撑机构2的上表面和下表面，两个定向轮132分别在上表面和下表面滚动运动。通过采用倒u形固定架131并配合两个定向轮132卡接在横向运动支撑机构2的上表面和下表面，具体是两个定向轮132的内凹弧面与横向运动支撑机构2的平椭圆钢管表面形状匹
配一致，实现精确卡合，防止了手臂横向运动过程中横向运动支撑机构2的晃动，避免晃动造成焊接失误。
34.如图5，在一个具体实施例中，横向运动支撑机构2为由多节平椭圆钢管插接组成的伸缩结构，平椭圆钢管作为定向轮132运动的导轨，本发明的平椭圆钢管由三部分组成，即一端带孔201的母钢管21、一端带凸起202另一端带孔201的标准节钢管22和一端带凸起202的子钢管23，标准节钢管22一端的凸起202插入母钢管21的孔201，子钢管23一端的凸起202插入标准节钢管22另一端的孔201，中间的标准节钢管22自身实现多节相互插接，从而获得不同长度的横向运动支撑机构2，以适应不同的焊缝长度要求。
35.当然，中间的标准节钢管22可以设置一节或多节，也可以不设置，根据每节钢管的长度，以及焊缝的长度，仅由母钢管21和子钢管23插接连接即能够满足焊缝长度要求则自然不需要拼接标准节钢管22。
36.需要说明的是，本发明的横向运动支撑机构2采用由多节平椭圆钢管插接构成作为优选实现方式，目的是使得单件构件尺寸适中，拆装方便，长度调整灵活，当然对于较短焊缝的焊接作业，横向运动支撑机构2采用一整根通长的平椭圆钢管，或者其他形式的杆件或管件也是可行的，这种改型并不脱离本发明的技术构思。
37.如图2、6，在一个具体实施例中，横向运动支撑机构2还包括固定夹24，固定夹24安装在母钢管21和子钢管23的外端，用于夹持固定机构3以将固定机构3安装在横向运动支撑机构2的两端。固定夹24可夹持可松弛，以便于对固定机构3的安装和拆卸。
38.较佳的，固定夹24包括s形夹持钢片241、紧固螺栓242和固定螺栓243，s形夹持钢片241具有相对设置的两个，两个s形夹持钢片241之间形成夹持圆，两个s形夹持钢片241通过固定螺栓243固定在母钢管21和子钢管23的外端，并通过紧固螺栓242牢牢地紧固夹持住固定机构3的支撑臂杆30。
39.如图7，在一个具体实施例中，固定机构3包括电磁座32和支撑臂杆30，电磁座32能够通过磁力固定到待焊接的下层钢板上，电磁座32上带有插孔31，支撑臂杆30一端插入插孔31中与电磁座32连接，另一端由固定夹24夹持。
40.电磁座32为充电设备，其上带有旋钮开关321，旋钮开关321打开产生磁吸力，横向运动支撑机构2两端的电磁座32能够牢牢吸附在待焊接的钢板表面，旋钮开关321关闭磁吸力自动消失。插接安装的电磁座32安装拆卸方便，便于充电、维修等。
41.使用本发明的横向焊接辅助装置的辅助焊接方法如下：第一步：组装横向焊接辅助装置，具体为：根据大跨度钢板对接焊缝的高度，以及该装置高度上的伸缩量确定电磁座32的高度位置，打开旋钮开关321，将电磁座32吸附固定到钢板的相应高度位置上；电磁座32固定后，将支撑臂杆30插入到电磁座32上的插孔31内；拼接横向运动支撑机构2的平椭圆钢管导轨，根据焊缝的长度选择合适的拼接数量，优选每一节平椭圆钢管为半米，整体长度≤4米最佳，可保证较小的弯曲程度；平椭圆钢管导轨拼接完成后，将固定夹24通过固定螺栓243固定到平椭圆钢管导轨的两端；紧接着将定向轮单元13套入拼装好的平椭圆钢管导轨上；定向轮单元13与伸缩杆单元12中的伸缩套管122是焊接在一起的整体，手垫单元11与伸缩杆单元12中的伸缩径杆
121是焊接在一起的整体，定向轮单元13安装好后，在伸缩套管122中插入伸缩径杆121，临时固定紧固夹123，整个手臂支撑机构1安装完成；通过平椭圆钢管导轨两端的固定夹24，夹住固定机构3的支撑臂杆30，将平椭圆钢管导轨与固定机构3安装固定，根据焊枪与焊缝的前后距离选择合适的夹持位置。
42.第二步：设备组装好后，焊接工人将持焊枪的手臂搭载到手垫单元11的软垫111上，松开伸缩杆单元12的紧固夹123，将软垫111调整到合适的高度后，拧紧紧固夹123。
43.第三步：焊接工人手臂带动定向轮单元13在平椭圆钢管导轨上移动，从焊缝的一端向另一端做横向的焊接运动；在横向运动的同时，借助手垫单元11的连接销113的转动完成斜环形运条焊接动作。
44.第四步，若焊缝的长度在横向运动支撑机构2的长度范围内，则当第一层焊缝焊接完后，带动定向轮单元13往相反的方向进行第二层焊接，经过如此往复的运动，实现多层焊接；若焊缝的长度超出横向运动支撑机构2的长度范围，关闭电磁座32的旋钮开关321，将整个装置整体横向平移，平移到合适位置后，打开旋钮开关321，将整个装置再固定到钢板上，重复上述焊接步骤，直到焊接工作完成。
45.通过使用本发明的横向焊接辅助装置进行辅助焊接，可以保证工人的手臂做平稳横向的往复运动，保证了焊接的平稳性，同时给工人手臂上提供一个支撑力，减轻了手持焊枪装备的重力作用，降低劳动强度，从而提高焊接速度；本发明尤其可以满足大跨度厚钢板对接横焊时斜环形运条以及多层多道的焊接方式。
46.本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。
47.以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。