(19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202221536787.X (22)申请日 2022.06.20 (73)专利权人 武汉武桥 桥梁钢构有限公司 地址 430058 湖北省武汉市蔡甸区沌口路 777号 专利权人 武汉武桥总装 有限公司 　 浙江环宇建 设集团有限公司 (72)发明人 陈凤　周湘桥　钱兆燕　陈成锋　 邓殿才　张华潮　 (74)专利代理 机构 武汉开元知识产权代理有限 公司 42104 专利代理师 赵龙骧 (51)Int.Cl. B23K 37/00(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明 专利 (54)实用新型名称 一种曲线 U肋外部焊缝自动焊 接装置 (57)摘要 本实用新型提供一种曲线U肋外部焊缝自动 焊接装置， 包括能沿着固定轨道移动的龙门架、 可沿水平和竖直方向运动的机械臂、 安装在机械 臂下端的电容感应跟踪系统、 安装在机械臂上的 焊接系统、 PLC系统， 所述固定轨道之间设置有待 焊接的桥面板， 所述桥面板包括面板和U肋， 所述 桥面板一侧倾斜地放置在支架上； 所述电容感应 器和桥面板分别通电源正、 负极， 使得感应探头 与U肋和面板之间由于均存在间距而形成电容； 所述PLC系统包括PLC控制系统和伺服电机驱动 系统， 用于监测电容感应器测得的电容以及控制 驱动装置对机械臂进行横移及升降。 本实用新型 利用双向电容感应器， 控制电容感应器与U肋和 面板的距离， 从而实现对焊枪的定位， 实现空间 曲线U肋自动焊 接。 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 CN 217618602 U 2022.10.21 CN 217618602 U 1.一种曲线U肋外部焊缝自动焊接装置， 包括龙门架(1)、 机械臂(2)、 电容感应跟踪系 统(3)、 焊接系统(4)、 PLC系统， 所述机械臂(2)活动安装于龙门架(1)上， 并可沿水平和竖直 方向运动， 所述龙门架(1)设置于与龙门架(1)长度方向垂直的固定轨道上， 并能沿着固定 轨道移动， 固定轨道之间设置有待焊接的桥面板(5)， 所述桥面板(5)包括面板(5.2)和U肋 (5.1)， 其特 征在于： 所述桥面板(5)一侧倾 斜地放置在支 架(5.3)上； 所述电容感应跟踪系统(3)包括固定于机械臂(2)下端的电容感应器(3.1)， 所述电容 感应器(3.1)包括分别 朝向U肋(5.1)和面板(5.2)的两个感应探 头； 所述焊接系统(4)安装在机械臂(2)上， 所述焊接系统(4)包括 固定于机械臂(2)下端的 焊枪(4.2)； 所述电容感应器(3.1)和桥面板(5)分别通电源正、 负极， 使得感应探头与U肋(5.1)和 面板(5.2)之间由于均存在间距而形成电容； 所述PLC系统包括PLC控制系统和伺服电机驱动系统， 用于监测电容感应器(3.1)测得 的电容以及控制驱动装置(2.2)对机 械臂(2)进行横移及升降。 2.如权利要求1所述的一种曲线U肋外部焊缝自动焊接装置， 其特征在于， 所述电容感 应器(3.1)和焊枪(4.2)分别位于 机械臂(2)下端靠 近龙门架(1)和远离龙门架(1)一侧。 3.如权利要求2所述的一种曲线U肋外部焊缝自动焊接装置， 其特征在于， 所述焊枪 (4.2)与所述感应探 头位于同一高度。 4.如权利要求1至3任一项所述的一种曲线U肋 外部焊缝自动焊接装置， 其特征在于， 所 述龙门架(1)包括安装在所述固定轨道上的走行机构(1.1)， 走行机构(1.1)上固定有立柱 (1.2)， 所有立柱(1.2)顶部通过横梁(1.3)  连接在一起， 形成门架结构， 所述横梁(1.3)上 方设置有梯子平台(1.5)， 所述横梁(1.3)一侧设置有导轨(1.4)。 5.如权利要求4所述的一种曲线U肋外部焊缝自动焊接装置， 其特征在于， 所述机械臂 (2)包括竖直设置的长条状机械臂本体(2.1)、 直接安装在导轨(1.4)上的能够横移及升降 的驱动装置(2.2)， 所述机 械臂本体(2.1)安装在驱动装置(2.2)上。 6.如权利要求1所述的一种曲线U肋外部焊缝自动焊接装置， 其特征在于， 所述焊接系 统(4)还包括焊机(4.1)、 焊剂布料装置(4.3)， 所述焊剂布料装置(4.3)与焊枪(4.2)通过管 路连接。 7.如权利要求6所述的一种曲线U肋外部焊缝自动焊接装置， 其特征在于， 所述焊接系 统(4)还包括焊剂回收装置(4.4)、 焊剂回收斗(4.5)， 所述焊枪(4.2)、 焊剂布料装置(4.3)、 焊剂回收斗(4.5)通过管路依次连接， 所述焊剂回收斗(4.5)固定在机械臂(2)上部， 所述焊 剂回收装置(4.4)一端与焊剂回收斗(4.5)连接， 另一端靠近焊枪(4.2)远离机械臂(2)一 侧， 用于回收已焊接 部位的多余焊剂。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 217618602 U 2一种曲线U肋外部焊缝自动焊接装 置 技术领域 [0001]本实用新型 涉及焊接技 术， 具体为 一种曲线 U肋外部焊缝自动焊接装置 。 背景技术 [0002]随着国内及国际上钢结构 桥梁施工技术的发展， 桥梁钢结构的制造。 U肋作为传统 桥梁钢结构系列化标准部件， 在正交异性桥面板结构中大量应用。 U肋同桥面板的焊接， 工 作量大， 焊接要求高。 其焊接效率及焊接质量的高低， 直接影响桥梁钢结构生产单的的制造 及加工成本 。 [0003]桥梁钢结构U肋同桥面板之间外部焊缝的的焊接， 可采用埋弧焊、 气保焊、 手工焊 等各种方式焊接。 其中埋弧焊方式效率最高、 成本最低。 传统的埋弧焊接， 为将单台或多台 普通埋弧焊剂通过工装结构使其能桥面板长度方向纵向直线走行， 从而可实现直线型U肋 的外部自动埋弧焊接， 施焊前需对U肋 及桥面板放置方式进 行精确调整， 确保焊缝 处于水平 状态方可施焊。 施焊效率相对较低。 随着桥梁行业的发展， 很多曲线 型钢结构桥梁开始使用 曲线型U肋， 曲线 型U肋在常规的焊接工位下， 其焊缝呈不规则空间曲线 型， 传统方法均无法 实现空间曲线焊缝的自动施焊。 [0004]授权公告号为CN212858292U的中国实用新型专利公开了一种U肋外焊装置及U肋 焊接系统， 该装置通过接触头同U肋与面板接触角的焊缝边部接触， 将过接触头的移动信号 转化为电信号， 然后 将电信号传送至电机对机械臂进 行控制， 实现焊缝跟踪。 该装置有以下 缺陷： 1.仅设置一个接触头， 仅能实现一个方向的跟踪， 因此只能实现直线或斜线焊缝跟踪 焊接； 2.接触头与焊缝为接触式， 易磨损， 测量精度低， 可靠性低。 实用新型内容 [0005]本实用新型的目的在于提供一种利用双向电容感应器对焊枪进行定位、 非接触式 的空间曲线型U肋自动焊接装置 。 [0006]为实现上述目的， 本 实用新型提供如下技术方案： 一种曲线U肋外部焊缝自动焊接 装置， 包括龙门架、 机械臂、 电容感应跟踪系统、 焊接系统、 PLC系统， 所述机械臂活动安装于 龙门架上， 并可沿水平和竖直方向运动， 所述龙门架设置于与龙门架长度方向垂直的固定 轨道上， 并能沿着固定轨道移动， 固定轨道之 间设置有待焊接的桥面板， 所述桥面板包括面 板和U肋； [0007]所述桥面板一侧倾 斜地放置在支 架上； [0008]所述电容感应跟踪系统包括固定于机械臂下端的电容感应器， 所述电容感应器包 括分别朝向U肋和面板的两个感应探 头； [0009]所述焊接系统安装在机 械臂上， 所述焊接系统包括固定 于机械臂下端的焊枪； [0010]所述电容感应器和桥面板分别通电源正、 负极， 使得感应探头与U肋和面板之间由 于均存在间距而形成电容。 [0011]所述PLC系统包括P LC控制系统和伺服电机驱动系统， 用于监测电容感应器测得的说　明　书 1/4 页 3 CN 217618602 U 3