(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211284309.9 (22)申请日 2022.10.20 (71)申请人 上海船舶工艺研究所 （中国船舶集 团有限公司第十一研究所） 地址 200032 上海市徐汇区中山 南二路851 号 申请人 上海交通大 学 (72)发明人 韦乃琨　石琎　杨润党　习俊通　 顾胜　骆晓萌　续爱民　潘慧君　 杨帅　陆皓　余春　 (74)专利代理 机构 北京盛询知识产权代理有限 公司 11901 专利代理师 张焱 (51)Int.Cl. B23K 26/70(2014.01)B23K 26/21(2014.01) B23K 26/60(2014.01) B23K 31/00(2006.01) (54)发明名称 一种船用薄板纵骨激光复合焊接变形控制 装置及方法 (57)摘要 本发明公开一种船用薄板纵骨激光复合焊 接变形控制装置及方法， 包括反变形装置本体、 电磁铁吸附机构、 顶升梁机构、 预热单元、 加压梁 机构、 定位单元和控制单元； 电磁铁吸附机构和 加压梁机构均安装反变形装置本体上， 反变形装 置本体中部开设有焊缝， 电磁铁吸附机构固定设 置在焊缝两侧， 电磁铁吸附机构辅助所述加压梁 机构做片段； 焊缝中部可拆卸连接有纵骨， 压升 梁机构位于纵骨上方， 顶升梁机构位于纵骨下 方； 顶升梁机构中间位置固定设置有预热单元。 本发明适用于船体 建造的薄板纵骨角焊缝焊接， 在保证焊缝的质量基础上， 解决了4 ‑12毫米钢板 纵骨焊接变形以及在填角焊接时的焊接收缩等 问题。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 115502589 A 2022.12.23 CN 115502589 A 1.一种船用薄板纵骨激光复合焊接变形控制装置， 其特征在于： 包括反变形装置本体 (1)、 电磁铁吸附机构(2)、 顶升梁机构(3)、 预热单元(4)、 加压梁机构(5)、 定位单元和控制 单元(26)； 所述电磁铁吸附机构(2)和加压梁机构均安装在所述反变形装置本体(1)上， 所 述反变形装置本体(1)中部开设有焊缝， 所述电磁铁吸附机构(2)固定设置在所述焊缝两 侧， 所述电磁铁吸附机构(2)辅助所述加 压梁机构(5)做片段； 所述焊缝中部可拆卸连接有 纵骨， 所述加压梁机构(5)位于所述纵骨(6)上方， 所述顶升梁机构(3)位于所述纵骨(6)下 方； 所述顶升梁机构(3)中间位置固定设置有预热单元(4)， 所述电磁铁吸附机构(2)、 所述 顶升梁机构(3)、 所述预热单元(4)、 所述加压梁机构(5)、 所述预热单元(4)和所述定位单元 机构均与所述控制单 元(26)电性连接 。 2.根据权利要求1所述的一种船用薄板纵骨激光复合焊接变形控制装置， 其特征在于： 所述电磁铁吸附机构(2)包括电磁铁安装板(9)， 所述电磁铁安装板(9)上方固定设置有电 磁铁(8)， 所述电磁铁安装板(9)下方固定设置有电磁铁支撑柱(10)， 所述电磁铁支撑柱 (10)滑动连接有电磁铁限位套筒(11)， 所述电磁铁限位套筒(11)下方固定连接有电磁铁限 位板(12)。 3.根据权利要求2所述的一种船用薄板纵骨激光复合焊接变形控制装置， 其特征在于： 所述电磁铁(8)的规格为 420×250×85mm， 所述电磁铁(8)的定位调整精度 ±1mm。 4.根据权利要求1所述的一种船用薄板纵骨激光复合焊接变形控制装置， 其特征在于： 所述加压梁机构(5)包括压紧块安装架(20)， 所述压紧块安装架(20)底部滑动连接有压紧 块安装块(17)， 所述压紧块安装块(17)中部连接有压紧块(16)， 所述压紧块(16)用于压紧 所述纵骨(6)； 所述压紧块安装块(17)下方固定连接有压紧块浮动块(18)； 所述压紧块安装 架(20)上方中部设置有液压缸(22)， 所述液压缸(22)的活塞杆(21)与所述压紧块安装架 (20)的顶部固定连接； 所述液压缸(22)两侧设置有液压缸导向轴(23)， 所述液压缸导向轴 (23)的底端与所述压紧块 安装架(20)固定连接 。 5.根据权利要求4所述的一种船用薄板纵骨激光复合焊接变形控制装置， 其特征在于： 所述液压缸(2 2)压力范围为0 ‑0.25Mpa， 液压缸(2 2)的行程范围为0 ‑25mm。 6.根据权利要求1所述的一种船用薄板纵骨激光复合焊接变形控制装置， 其特征在于： 所述顶升梁机构(3)包括若干个顶升旋转臂安装座(15)， 每个所述顶升旋转臂安装座(15) 上方均转动连接有一个顶升旋转臂(14)； 若干所述顶升旋转臂(14)远离所述顶升旋转臂安 装座(15)的上 方转动连接有一个顶升臂(13)。 7.根据权利要求1所述的一种船用薄板纵骨激光复合焊接变形控制装置， 其特征在于： 所述预热单元(4)采用感应式预加热方式， 所述预热单元(4)采用预热感应头加热， 所述预 热单元(4)的预热感应头的输出功率为20 ‑45kw， 频率为1 ‑25kHz， 预热温度范围为120 ‑180 ℃。 8.根据权利要求1所述的一种船用薄板纵骨激光复合焊接变形控制装置， 其特征在于： 所述定位单元包括若干个激光传感器， 所述定位单元采用激光扫描纵骨(6)与板材(7)之间 的间隙。 9.根据权利要求1所述的一种船用薄板纵骨激光复合焊接变形控制装置， 其特征在于： 所述控制单元(26)集成产品及材料数据生成变形工艺数据库， 包括焊接及预热工艺、 各材 质等级板材(7)和反变形控制装置的信息 。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115502589 A 210.一种船用薄板纵骨激光复合焊接变形控制方法， 应用于权利要求1 ‑9任一种船用薄 板纵骨激光复合焊接变形控制装置， 其特 征在于： 包括以下步骤： A.控制单元(26)导入板材(7)设计、 生产数据、 工位纵骨数据， 根据工艺规划软件分析 输出控制指令； B.型材移动至纵骨装焊工位第 一根纵骨安装位置， 到达指定位置后通过定位单元的激 光传感器来确定位置并修 正偏差； C.启动变形控制装置， 两排电磁铁吸住型材， 根据控制单元(26)输出的控制指令输出 顶升梁机构(3)的顶升行程完成自动顶升， 实现纵骨焊接反变形； D.纵骨通过辊道输送至纵骨装焊区的指定位置， 在定位单元激光感应系统的辅助下， 对X向、 Y向和垂向角度进行定位并自动微调； E.加压梁根据纵骨定位信息对纵骨进行压紧， 一端可移动加压梁根据纵骨位置自动调 整， 保证纵骨两端压紧； F.启动预热单元(4)， 根据变形工艺规划软件自动选择焊接方式并完成该纵骨的焊接 工作； G.焊接完成后等板材(7)冷却到一定温度释放变形控制装置， 板材(7)片段自动向前移 动至下一 纵骨装焊位置； 重复A ‑F步骤， 完成板材(7)片段的下一根 纵骨装焊循环过程， 直至 型材的所有纵骨装焊完成。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115502589 A 3