CN102601570A - 头尾式变位机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种头尾式变位机组，包括用于固定焊接工件(10)两端的头架(100)和尾架(200)，以及所述头架和尾架上分别安装的头架变位机(1)和尾架变位机(2)，该头架变位机和尾架变位机分别包括第一回转盘(11)和第二回转盘(21)，其中该头尾式变位机组还包括控制器，并且所述头架和尾架上分别设有用于使所述第一回转盘和第二回转盘上升或下降的头架提升机(3)和尾架提升机(4)，在所述焊接工件的组焊过程中，所述控制器分别控制所述头架变位机、尾架变位机、头架提升机和尾架提升机，以驱动所述第一回转盘和第二回转盘实现同步旋转和同步升降，从而达到精确运行和控制目的，尤其适用于非刚性连接的工件。

Description

头尾式变位机组

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体地，涉及一种同步行程的头尾式变位机组。

背景技术

在截面大而长度较长的桁架臂类部件的组焊过程中，由于焊接工件的尺寸和质量都很大而翻转不易，往往需要通过变位机来驱动焊接工件回转一定角度，以在最合适地位置进行组焊焊接。其中，焊接工件需要通过安装板来固定安装到变位机的回转机构上。例如在中国专利申请CN101941129A中，公开了一种增节臂架体的装配定位焊(即组焊)的焊接装置，该装置包括头尾式变位机组，其中焊接工件10即臂架的两端分别通过多孔工装底板98固定安装到头架变位机1和尾架变位机2上并由该头架变位机1和尾架变位机2驱动臂架转动。在组焊过程中，首先由升降平台99抬升焊接工件10的组件并将该组件固定安装到多孔工装底板98，而后进行组焊。在需要变换焊接位置时，则下降升降平台99，将焊接工件10翻转至合适位置，最后抬升升降平台99并进行所需的组焊焊接(亦称定位焊或装配组焊，其中组焊变位机因为焊接工件要求的定位精度高，因而相较于普通焊接变位机的精度要求更高)。由于升降平台99位置非固定，不利于焊接工件的安装，定位精准度变差。另外，如图1所示的头尾式变位机组中，为保证焊接工件10的两端同步旋转，尾架变位机2随着头架变位机1进行同步旋转。这就需要焊接工件10作力矩传导，因而也就需要焊接工件10自身连接以及与多孔工装底板98之间的连接均为刚性连接，从而不适用于非刚性连接尤其是长度超长、大截面的焊接工件。在非刚性连接的焊接工件10中，则头架变位机1和尾架变位机2需要进行同步旋转。此外，在调节焊接工件10的高度位置时，还存在焊接工件的同步提升或下降的问题。

此外，如图2所示，臂架两端分别通过多孔工装底板98固定安装到头架变位机1和尾架变位机2上，并由头架变位机1和尾架变位机2驱动臂架转动，以便进行所需的组焊焊接。其中，多孔工装底板98上设置有若干安装孔，与臂架相连的接头固定座固定到安装孔上，从而使臂架定位安装到多孔工装底板98上。但是，若要适应不同截面尺寸的臂架的安装，则需要多种布孔规格的多孔工装底板98，这都造成装卸和使用不方便，尤其是在工装底板通常尺寸较大的情形下。或者多孔工装底板98的表面需要满布安装孔，这在为减轻工装底板质量而采用轻质材料的情况下易造成底板的强度降低。而且，臂架通过接头固定座直接安装到多孔工装底板98上时，还存在一定的安装牢靠度问题，例如紧固件松脱，造成定位精度不高，进而影响组焊焊接精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种头尾式变位机组，该头尾式变位机组提供固定的焊接平台以便于焊接工件的安装和精确定位，并能够提升焊接工件。

为实现上述目的，本发明提供了一种头尾式变位机组，该头尾式变位机组包括用于固定焊接工件两端的头架和尾架以及在该头架和尾架之间设置的焊接平台，所述头架和尾架上分别安装有头架变位机和尾架变位机，该头架变位机和尾架变位机分别包括第一回转盘和第二回转盘以及驱动所述第一回转盘和第二回转盘旋转的第一回转驱动机构和第二回转驱动机构，其中所述焊接平台固定安装于所述第一回转盘和第二回转盘的下方，并且所述头架和尾架上还分别设有头架提升机和尾架提升机，该头架提升机和尾架提升机分别包括第一提升驱动机构和第二提升驱动机构，以分别驱动所述第一回转盘和第二回转盘上升或下降。

通过上述技术方案，本发明的头尾式变位机组在头架和尾架上分别设置独立的提升机构，能够独立提升焊接工件例如桁架臂的两端，而不必推动焊接平台进行升降操作，更有利于焊接工件的安装和精确定位。此外，更具有控制器以实现焊接工件的同步旋转和同步升降，达到精确运行和控制目的，并避免在一个变位机主动回转驱动而另一个变位机从动回转的旋转驱动方式下有赖于焊接工件的刚性连接进行传动的缺陷或不足，从而适用于非刚性连接的焊接工件。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据现有技术的头尾式变位机组的结构示意图；

图2是根据图1的头尾式变位机组中的多孔工装底板的结构示意图；

图3是根据本发明一种优选实施方式的头尾式变位机组的结构示意图；

图4是根据图3的头尾式变位机组中的可转动安装板的结构示意图；

图5是根据图3的头尾式变位机组中的头架或尾架提升机的局部结构示意图；

图6是根据图5的头架或尾架提升机中的滚珠丝杆机构的局部结构示意图。

附图标记说明

1        头架变位机                2        尾架变位机

3        头架提升机            4         尾架提升机

5        焊接平台              6         工件支撑件

7        直线滑动导轨          8         固定底座

9        可转动安装板          10        焊接工件

11       第一回转盘            21        第二回转盘

31       滚珠丝杆机构          311       丝杆

312      承载螺母              313       连接件

314      安全螺母              315       间隔检测与锁定装置

316      配重                  317       限位挡块

318      螺母安装座            319       安全罩

41       滚珠丝杆机构          411       丝杆

412      承载螺母              413       连接件

414      安全螺母              415       间隔检测与锁定装置

416      配重                  417       限位挡块

418      螺母安装座            419       安全罩

91       底板                  92        垫板

93       连接板                94        固定支座

95       第一紧固件            96        第二紧固件

97       第三紧固件            98        多孔工装底板

99       升降平台              913       第三安装孔

931      第一安装孔            941       安装凸台

942      第二安装孔            100       头架

200      尾架                  d         检测间距

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、上升、下降”通常是针对焊接平台表面的垂直方向而言的。本发明的头尾式变位机中的“头”和“尾”是相对而言的，不应理解为对具体方案的限制。

如图3所示，本发明提供了一种头尾式变位机组，该变位机组包括用于固定焊接工件10两端的头架100和尾架200，以及所述头架100和尾架200上分别安装的头架变位机1和尾架变位机2，该头架变位机1和尾架变位机2分别包括第一回转盘11和第二回转盘21，其中该变位机组还包括控制器，并且所述头架100和尾架200上分别设有用于使所述第一回转盘11和第二回转盘21上升或下降的头架提升机3和尾架提升机4，在所述焊接工件的组焊过程中，所述控制器能够分别控制所述头架变位机1、尾架变位机2、头架提升机3和尾架提升机4，以驱动所述第一回转盘11和第二回转盘21实现同步旋转和同步升降。藉此，本发明在变位机组的头架100和尾架200上分别设置独立的提升机构，以独立提升焊接工件10例如桁架臂的两端，这样就能够在将焊接工件10安装到位后，根据需要进行提升或下降操作，同时为保证焊接精度而保持焊接平台5的位置不动，并且操作灵活性好。这有别于图1所示的通过升降平台99(焊接平台设置在升降平台99上)将焊接工件10抬升再安装并且在工件翻转和焊接时适时地推进焊接平台的方式，在此过程中焊接平台位置移动而焊接工件只翻转而不产生上下移动，组焊焊接时的组装定位和焊接精度难以保证。更重要的是，本发明更通过设计控制器来实现焊接工件10的同步旋转和同步升降，达到精确运行和控制的目的。从而也避免了现有技术中常见的一个变位机主动的旋转驱动而另一个变位机从动的旋转驱动的方式下所产生的依赖于焊接工件10的刚性连接的不足，使得本发明的头尾式变位机组能够适用于非刚性连接的焊接工件10的组焊焊接，当然更能应用于普通焊接等作业中，甚至在焊接机器人系统中使用。

为驱动并实现上述的提升操作和回转操作，所述头架变位机1和尾架变位机2还可分别包括驱动所述第一回转盘11和第二回转盘21旋转的第一回转驱动机构和第二回转驱动机构，所述头架提升机3和尾架提升机4可分别包括驱动所述第一回转盘11和第二回转盘21上升或下降的第一提升驱动机构和第二提升驱动机构。所述控制器可分别与所述第一回转驱动机构、第二回转驱动机构、第一回转驱动机构和第二回转驱动机构形成电连接，从而方便地操控提升机构和变位机的驱动电机以进行同步控制。

其中，为实现上述的同步控制，所述控制器可包括：

回转行程调节模块，被配置成根据回转控制参数生成并发送分别用于在所述焊接工件10的组焊过程中控制所述第一回转驱动机构和第二回转驱动机构以调节所述第一回转盘11和第二回转盘21的旋转方向和旋转角度的第一回转行程调节信号和第二回转行程调节信号；以及

提升行程调节模块，被配置成根据提升控制参数生成并发送分别用于在所述焊接工件10的组焊过程中控制所述第一提升驱动机构和第二提升驱动机构以调节所述第一回转盘11和第二回转盘21的升降方向和升降高度的第一提升行程调节信号和第二提升行程调节信号；

并且，在所述焊接工件的组焊过程中，所述回转位置调节模块中生成并发送的所述第一回转行程调节信号和第二回转行程调节信号一致，所述提升位置调节模块中生成并发送的所述第一提升行程调节信号和第二提升行程调节信号一致。

根据以上描述，本发明的控制器分别包括回转行程调节模块和提升行程调节模块，从而能够根据回转或提升控制参数分别生成并发送用于驱动控制对头架变位机、尾架变位机、头架提升机和尾架提升机的信号，以实现对各个设备的驱动机构进行独立的精确控制。其中，所述第一回转行程调节信号、第二回转行程调节信号、第一提升行程调节信号和第二提升行程调节信号的一个或多个信号可以为零，从而实现对单个设备的控制，或驱使一个设备主动运动，另一个从动跟随。在利用控制器来执行控制步骤或控制方法时，通过输入设备例如用户输入界面可以给控制器输入特定的控制参数和/或者在控制器中可以预先存储控制参数，控制器可以根据这些控制参数并按照预定的程序来执行控制步骤或控制方法的至少一部分，从而实现焊接工件10在头尾式变位机组中的工件焊接步骤和工件翻转步骤，尤其方便进行超长尺寸、大截面和大质量焊接工件的组焊焊接。并且，所述控制器中相关联的回转控制参数可以例如包括但不限于：回转盘的旋转方向(例如正转或反转)、旋转速度、旋转角度和初始相位角，所述控制器中相关联的提升控制参数可以例如包括但不限于：提升速度、下降速度、高度基准位置、设定提升高度位置和设定下降高度位置等。

本发明的控制器至少应具有以上两个功能模块以实现同步控制，并且各个功能模块分别发送给两个变位机或两个提升机构的信号应该相同并同步，也就是完全一致，即可在理论上实现同步控制。例如，回转位置调节模块中生成并向所述第一回转驱动机构和第二回转驱动机构分别发送的所述第一回转行程调节信号和第二回转行程调节信号完全一致，即回转盘的初始相位角、旋转方向、旋转速度和旋转角度都相同，则在可容许的误差范围内，通过控制器可实现对第一回转盘11和第二回转盘21的同步旋转和/或同步升降控制。当然，也有可能产生一定的误差，但可以通过控制器进一步设置消除，以下将述及。

其中，所述控制器优选为PLC控制器，该PLC控制器可包括常见的固定式控制柜及其相连的输入设备例如用户输入界面和移动线控盒等硬件。相应地，所述第一回转驱动机构、第二回转驱动机构、第一提升驱动机构和第二提升驱动机构中的至少一个包括伺服电机或液压马达，即所有的驱动机构可以是液压驱动或电机驱动，以便于实现精确控制。

以下将具体地描述本发明中的控制器在焊接工件10的组焊过程中实现同步控制的具体步骤或方式。参见图3，在对如图所示的具有多个焊接面的焊接工件10进行组焊焊接作业时，所述焊接工件10的组焊过程包括交替进行的工件翻转步骤和工件焊接步骤(可包括焊接工件的组件在焊接平台5上的对齐和组焊)，在所述组焊过程中：在完成一道工件焊接步骤后，进入工件翻转步骤，所述提升行程调节模块向所述第一提升驱动机构和第二提升驱动机构分别发送所述第一提升行程调节信号和第二提升行程调节信号以将所述第一回转盘11和第二回转盘21分别从各自的高度基准位置提升至一个设定提升高度位置上，之后所述回转行程调节模块向所述第一回转驱动机构和第二回转驱动机构分别发送所述第一回转行程调节信号和第二回转行程调节信号以将所述第一回转盘11和第二回转盘21分别从各自的初始相位角位置朝向设定旋转方向翻转设定旋转角度，最后所述提升行程调节模块向所述第一提升驱动机构和第二提升驱动机构分别发送所述第一提升行程调节信号和第二提升行程调节信号以将所述第一回转盘11和第二回转盘21分别从所述设定提升高度位置下降至一个设定下降高度位置上，从而进入下一道工件焊接步骤。

为控制完成上述的一个组焊过程，相应地，本实施方式中的所述控制器还可包括过程控制模块，该过程控制模块被配置成根据过程控制参数生成并发送用于在所述组焊过程中控制所述回转行程调节模块或提升行程调节模块运行或停止的第一过程调节信号、第二过程调节信号、第三过程调节信号和第四过程调节信号，其中，所述第一过程调节信号用于控制所述提升行程调节模块运行以将所述第一回转盘11和第二回转盘21分别从各自的高度基准位置提升至一个设定提升高度位置，所述第二过程调节信号用于在第二过程调节信号之后控制所述回转行程调节模块运行以将所述第一回转盘11和第二回转盘21分别从各自的初始相位角位置朝向设定旋转方向翻转设定旋转角度，所述第三过程调节信号用于在所述第二过程调节信号之后控制所述提升行程调节模块运行以将所述第一回转盘11和第二回转盘21分别从所述设定提升高度位置下降至一个设定下降高度位置，所述第四过程调节信号用于在所述第三过程调节信号之后控制所述回转行程调节模块和提升行程调节模块均停止运行以进行组焊操作。其中，所述的过程控制模块及其过程调节信号可以手动的或自动的，其过程控制参数可包括但不限于上述的回转控制参数和提升控制参数，以及各过程调节信号的始点和终点时间、持续时间等。

通过控制器的过程控制模块可进行以上方式的重复控制操作，通过重复并连续地发送所述第一至第四过程调节信号，可完成图3所示的桁架臂件的组焊焊接，在实现同步焊接的基础上，桁架臂的四个面可依次翻转到焊接平台5上以组合焊接腹杆和斜杆等。更优选地，为适应图3所示的具有4个焊接面的焊接工件，在所述工件翻转步骤中，所述设定旋转角度可固定地设置为90度。这样，还可以减少或调节同步翻转的误差。

如图3所示，该变位机组还包括焊接平台5，以在焊接平台上进行焊接。该焊接平台5位于所述头架100与尾架200之间并设置在所述焊接工件10下方，其中，焊接平台5可固定在底座上。另外，为支撑焊接工件或方便焊接，该变位机组还可包括工件支撑件6，该工件支撑件6可拆卸地固定安装于所述焊接平台5的侧面以支撑例如弦杆或方便找准焊接基础等。所述第一回转盘11和第二回转盘21各自的高度基准位置优选为所述焊接平台5的上表面的高度位置。

本发明的变位机组还可包括用于检测所述第一回转盘11和第二回转盘21的光电开关，并且所述控制器还包括复位清零模块，被配置成当所述光电开关检测到所述第一回转盘11或第二回转盘21回转一周时，对所述回转行程调节模块的回转控制参数进行重置清零并调节控制所述第一回转盘11或第二回转盘21回到各自的所述初始相位角位置，并且当所述头架提升机3或尾架提升机4完成一次上升和下降行程时，对所述提升行程调节模块的提升控制参数进行重置清零并调节控制所述第一回转盘11或第二回转盘21回到各自的所述高度基准位置。控制器通过这种一次回转和升降清零和回归初始位置的方式，可减少误差及误差积累。

此外，该变位机组还可包括报警装置，相应地，所述控制器也还包括报警模块，被配置成当所述回转行程调节模块发送所述第一提升行程调节信号或第二提升行程调节信号时，驱使所述报警装置报警。报警装置可设置在头架100或尾架200上或其它地方，报警装置可以是常见的各种声光报警装置，用以安全警示操作人员。当然，报警装置也可以是不依赖或独立于控制器的独立部件。

另外，参见图5和图6，作为一种优选方式，头架提升机3或尾架提升机4还可包括滚珠丝杆机构31、41，该滚珠丝杆机构31、41由所述第一提升驱动机构或第二提升驱动机构驱动并竖直地设置在所述头架100或尾架200上。即优选地通过行程可控并具有自锁功能的滚珠丝杆机构的方式以提升回转机构。

如图5所示，所述滚珠丝杆机构31、41可包括相互配合的丝杆311、411和承载螺母312、412，以及与所述承载螺母312、412固定连接的连接件313、413，该连接件313、413用于连接所述头架变位机1或尾架变位机2并带动所述第一回转盘11或第二回转盘21上升或下降，在图5中该连接件313、413为滑板形状，这样通过连接件完成了提升机构与回转机构之间的联动。

具体地，头架100和尾架200可用地脚螺栓等安装在地基(例如固定底座8)上，头架、尾架上安装的提升机构在提升焊接工件10时，可通过例如编码器控制丝杆311、411的转速从而使承载螺母312、412的升降速度一致，达到同步升降的目的。具体地，由编码器检测到的丝杆311、411转速反馈到PLC控制器，PLC控制器将其与设定的转速比对，若转速有差异，将发出指令给作为第一提升驱动机构和第二提升驱动机构的马达或电机，通过控制其输入电源的频率从而控制其转速，使得两套提升机构的速度始终与给定值一致。头架、尾架的连接件313、413(图5中采用滑板结构)连接变位机的翻转机构(未显示)，通过第一回转驱动机构和第二回转驱动机构带动翻转机构可使焊接工件10翻转，翻转可采用双旋向驱动(正、反向)，并通过编码器控制翻转同步，其原理同上，从而使焊接工件10例如臂架处于最有利的焊接位置或使焊接工件的零部件方便地进行组合的位置，以进行焊接工件的部件组对或工件焊接。

其中，提升机构可采用三相交流电机驱动，经蜗杆蜗轮减速器减速，带动丝杆转动，涡轮蜗杆具有自锁功能，通过所述螺母的作用带动连接件313、413即滑板作垂直运动，可使得滑板的升降平稳。而且丝杆311、411可选用较小的螺纹螺距，使其螺旋升角小于例如3.5度(即自锁角度)，这样在重力作用下也不能使丝杆发生转动。变位机的翻转机构也可采用涡轮蜗杆减速机，使得整套机构具有自锁功能，不会发生自行逆转。另外，图5所示的提升机构中还设有配重和防坠措施。即通过设置滑轮或滑轮组，绕滑轮的钢丝绳的两端分别连接安装所述连接件313、413和配重316、416，配重的设置是为了平衡变位机及焊接工件的重量，减少滚珠丝杆机构的负载，这样可以采用较小功率的电机，并提高提升机构的寿命。防坠措施包括机构限位的设置，即如图5所示在一定行程位置上的限位挡块317、417，用于连接件在失控情况下的下跌止位，防止焊接工件10砸伤地面人员或设备。

如图6所示，所述滚珠丝杆机构31、41还可包括安全螺母314、414和间隔检测与锁定装置315、415，所述安全螺母314、414套装在所述丝杆311、411上并与所述承载螺母312、412间隔设置，所述间隔检测与锁定装置被配置成当所述间隔检测与锁定装置(315、415)检测到所述承载螺母(312、412)与安全螺母(314、414)之间的检测间距(d)小于设定间距时锁定所述头尾式变位机组。间隔检测与锁定装置的锁定功能也可由控制器实现，即间隔检测与锁定装置中的检测元件与控制器实现通讯。这样，通过安全螺母和承载螺母的组合螺母结构以及间隔检查装置的设置，使得能够监控滚珠丝杠的磨损情况，实现安全操作。

具体地，通过所述组合螺母结构能自动检测到承载螺母312、412的磨损情况，当其达到磨损极限，使得间隔检测与锁定装置315、415检测到的承载螺母312、412与安全螺母314、414之间的检测间距d(即以下将述及的感应开关与检测柱之间的距离)小于设定间距时，通过控制器的锁定模块锁定所有设备。须重新更换承载螺母后才能重新使用。如图6所示，承载螺母(铜螺母)312、412、螺母安装座318、418、安全罩319、419等用螺栓固连在一起。不存在磨损时，承载螺母312、412与安全螺母(钢螺母)314、414之间在丝杆上的相对位置都是一定的。间隔检测与锁定装置315、415可包括设置在安全罩319、419上的感应开关以及设置在安全螺母314、414上的检测柱。在正常使用情况下，丝杆311、411转动，驱动承载螺母312、412、螺母安装座318、418、安全罩319、419等作直线运动，安全螺母314、414也跟随做等速直线运动，检测柱与感应开关的检测距离d不会有变化。但是，在长时间的使用过程中，由于承载螺母312、412负荷大，内螺纹槽磨损快，安全螺母314、414基本上无负荷，磨损小。存在磨损时，由于重力的作用，承载螺母312、412、螺母安装座318、418、安全罩319、419以及感应开关等会向下移动，而安全螺母314、414由于没磨损，不会向下运动，感应开关与检测柱的间距就会变小。当承载螺母312、412磨损达到设定的极限量时，感应开关给控制器发出信号从而通过锁定模块锁定整台设备的所有功能，直到操作人员更换好新的承载螺母312、412后，设备才能正常使用。

另外，参见图3和图4，本发明的变位机组还包括相向设置的两块可转动安装板9，该两块可转动安装板9分别固定安装于所述第一回转盘11或第二回转盘21上，所述可转动安装板包括底板91、固定支座94和固定安装在所述底板91上的连接板93，该连接板93上设有多个第一安装孔931并且所述多个第一安装孔931沿着从所述底板91表面的中心向外发散的方向分布，所述固定支座94通过所述第一安装孔931可拆卸地固定安装于所述连接板93上。通过以上结构设计，本发明中的可转动安装板在底板91与固定支座94之间增设了连接板93，连接板93相当于垫片且厚度可根据需要设计，可在通过紧固件固定的情况下增加安装牢靠度，防止紧固件例如铰制孔螺栓的松脱。并且由于在连接板93上设置从底板91中心向外发散的多个第一安装孔931，可使固定支座94在连接板93上位置可移动地安装固定，从而能够符合不同直径大小或截面尺寸大小的旋转工件的安装位置要求。另外，连接板93和固定支座94都是可替换件，规格变化灵活，方便安装和拆卸。因而，在使用本发明中的可转动安装板后，在面对不同截面尺寸或直径大小的工件安装时，不必使用多种数量和规格的所述可转动安装板，只需通过更换连接板93和固定支座94即可，避免拆卸底板91，减轻劳动者的工作强度，更换快捷、使用可靠，可提高生产效率。

在增设连接板93后，固定支座94可通过连接板93直接固定安装于底板91上，即通过铰制孔螺栓将三者直接固定安装在一起，也可以将固定支座94位置可调节地安装于连接板93，进而间接地固定安装于底板91，以下将详述。无论直接或间接方式，都能避免在底板91上设置过多安装孔。并且，连接板93和固定支座94可以是一个或多个，或者是多个的组合。例如，图4所示的4个固定支座94可以是相互联动的一体结构，或者连接板93为一个十字形状，布置在底板91的对角方向。

如图4所示，所述底板1优选为四边形平板，所述连接板93形成为大致长条形，并且所述长条形的连接板93为4个并沿所述四边形平板表面的对角线布置。当然，所述底板91也可以是圆板，所述连接板93形成为大致长条形且沿所述圆板表面的径向方向布置，并且所述连接板93为多个并在所述圆板表面的圆周方向上均匀分布。底板91和连接板93的结构形式多样，在此不再多做描述。连接板93优选为长条形状并设置在圆板的径向或多边形平板的对角线方向时，可在适应不同截面大小的工件的安装要求基础上，最大限度地减少安装孔的设置数量。在连接板93优选地形成为大致长条形的基础上，所述多个第一安装孔931在所述连接板93表面沿长度方向至少呈两行布置，如图4所示，以便于安装固定支座，否则若是单排布置的安装孔，则固定支座94难以牢靠固定。相应地，为安装固定支座94，该固定支座94上应设有与所述第一安装孔931相对应并呈多边形分布的至少3个第二安装孔942，以稳固安装。如图4所示，固定支座94上设有4个第二安装孔942，在连接板93上移动安装时也能够实现至少3个安装孔固定。

在以上详细介绍连接板93的结构形状的基础上，固定支座94可实现与底板91的直接或间接地连接方式。其中，如图4所示，本发明中的可转动安装板优选地还包括第一紧固件95，所述底板91上设有与所述连接板93的第一安装孔931相对应的多个第三安装孔913，所述第一紧固件95穿过所述第三安装孔913、第一安装孔931和第二安装孔942并将所述固定支座94和连接板93固定安装于所述底板91上。所述第一紧固件95优选为铰制孔螺栓等。通过多个铰制孔螺栓，可实现将固定支座94、连接板93和底板91固定在一起的优选的直接固定安装方式，即如图4所示的安装方式。此外，作为可选择地一种安装实施方式，所述可转动安装板可包括第二紧固件96(此处的第二紧固件6用以区分于图4所示安装实施方式中的第一紧固件95，但指的都是用以连接安装固定支座94的相同紧固件)，所述第二紧固件96穿过所述第一安装孔931和第二安装孔942并将所述固定支座94固定安装于所述连接板93上。在此实施方式中，在连接板93固定安装于底板91的基础上，固定支座94位置可可调节地固定安装于连接板93上，进而固定安装于底板91。采用此间接安装方式，底板91上甚至不必设置与所述多个第一安装孔931一一相应的第三安装孔913，只需要将连接板93固定安装在底板91上，例如连接板93的两端固定方式，并且在连接板93与底板91之间间隔一定间距设置即可，所述间距用作第二紧固件96的安装操作空间，可用以容纳例如铰制孔螺栓的螺母等，以方便地将连接板93与固定支座94固定连接在一起。

在将工件例如桁架臂通过固定支座94安装到底板91上时，固定支座94应设计成与所需连接的工件结构相适配。例如，桁架臂或者图2所示的臂架都具有位于弦杆两端的耳饺结构，因而固定支座94可设计成与适合耳饺的固定结构，并采用如图2或图4所示的用定位销固定。具体地，如图4所示，该可转动安装板还可包括第三紧固件97，所述固定支座94上形成有安装凸台941，该安装凸台941上设有与所述第三紧固件97相配合的通孔。图4中所述第三紧固件97即定位销，通孔即销孔。固定支座94与工件的耳饺端连接时，安装凸台941插入耳饺中部的空腔，并用定位销固定即形成牢固安装。

优选地，在以上所述的可转动安装板结构的基础上，在所述连接板93与所述底板91之间还可设有垫板92。通过进一步设置垫板92，可起到垫片作用加强连接可靠度，并防止磨损以及连接板93的位置移动，方便安装结构的高度位置调整。垫板92可以是钢板或者是具有一定弹性度的弹性垫等。

如图3所示，本发明的头尾式变位机组还可包括固定底座8，该固定底座8上设有直线滑动导轨7，所述头架100和尾架200可相向移动地安装于所述直线导轨7上。头架100和尾架200可在直线导轨7上相对移动并通过定位销等方式定位。换言之，可调节头尾架之间的距离从而适应于不同长度的焊接工件10。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (22)

1.头尾式变位机组，该头尾式变位机组包括用于固定焊接工件(10)两端的头架(100)和尾架(200)以及在该头架(100)和尾架(200)之间设置的焊接平台(5)，所述头架(100)和尾架(200)上分别安装有头架变位机(1)和尾架变位机(2)，该头架变位机(1)和尾架变位机(2)分别包括第一回转盘(11)和第二回转盘(21)以及驱动所述第一回转盘(11)和第二回转盘(21)旋转的第一回转驱动机构和第二回转驱动机构，其特征在于，所述焊接平台(5)固定安装于所述第一回转盘(11)和第二回转盘(21)的下方，并且所述头架(100)和尾架(200)上还分别设有头架提升机(3)和尾架提升机(4)，该头架提升机(3)和尾架提升机(4)分别包括第一提升驱动机构和第二提升驱动机构，以分别驱动所述第一回转盘(11)和第二回转盘(21)上升或下降。

2.根据权利要求1所述的头尾式变位机组，其中，所述头架提升机(3)和尾架提升机(4)还包括分别由所述第一提升驱动机构和第二提升驱动机构驱动的滚珠丝杆机构(31、41)，该滚珠丝杆机构(31、41)分别与所述第一回转盘(11)和第二回转盘(21)相连接并竖直地设置在所述头架(100)或尾架(200)上。

3.根据权利要求2所述的头尾式变位机组，其中，所述滚珠丝杆机构(31、41)包括相互配合的丝杆(311、411)和承载螺母(312、412)，以及与所述承载螺母(312、412)固定连接的连接件(313、413)，该连接件(313、413)连接所述头架变位机(1)或尾架变位机(2)并带动所述第一回转盘(11)或第二回转盘(21)上升或下降。

4.根据权利要求3所述的头尾式变位机组，其中，所述滚珠丝杆机构(31、41)还包括安全螺母(314、414)和间隔检测与锁定装置(315、415)，所述安全螺母(314、414)套装在所述丝杆(311、411)上并与所述承载螺母(312、412)间隔设置，所述间隔检测与锁定装置被配置成当所述间隔检测与锁定装置(315、415)检测到所述承载螺母(312、412)与安全螺母(314、414)之间的检测间距(d)小于设定间距时锁定所述头尾式变位机组。

5.根据权利要求1所述的头尾式变位机组，其中，该头尾式变位机组还包括控制器，该控制器包括：

回转行程调节模块，被配置成根据回转控制参数生成并发送分别用于在所述焊接工件(10)的组焊过程中控制所述第一回转驱动机构和第二回转驱动机构以调节所述第一回转盘(11)和第二回转盘(21)的旋转方向和旋转角度的第一回转行程调节信号和第二回转行程调节信号；以及

提升行程调节模块，被配置成根据提升控制参数生成并发送分别用于在所述焊接工件(10)的组焊过程中控制所述第一提升驱动机构和第二提升驱动机构以调节所述第一回转盘(11)和第二回转盘(21)的升降方向和升降高度的第一提升行程调节信号和第二提升行程调节信号；

并且，在所述焊接工件(10)的组焊过程中，所述回转位置调节模块中生成并发送的所述第一回转行程调节信号和第二回转行程调节信号一致，所述提升位置调节模块中生成并发送的所述第一提升行程调节信号和第二提升行程调节信号一致。

6.根据权利要求5所述的头尾式变位机组，其中，所述控制器为PLC控制器，所述第一回转驱动机构、第二回转驱动机构、第一提升驱动机构和第二提升驱动机构中的至少一个包括伺服电机或液压马达。

7.根据权利要求5所述的头尾式变位机组，其中，所述控制器还包括过程控制模块，该过程控制模块被配置成根据过程控制参数生成并发送用于在所述组焊过程中控制所述回转行程调节模块或提升行程调节模块运行或停止的第一过程调节信号、第二过程调节信号、第三过程调节信号和第四过程调节信号，其中，所述第一过程调节信号用于控制所述提升行程调节模块运行以将所述第一回转盘(11)和第二回转盘(21)分别从各自的高度基准位置提升至一个设定提升高度位置，所述第二过程调节信号用于在第二过程调节信号之后控制所述回转行程调节模块运行以将所述第一回转盘(11)和第二回转盘(21)分别从各自的初始相位角位置朝向设定旋转方向翻转设定旋转角度，所述第三过程调节信号用于在所述第二过程调节信号之后控制所述提升行程调节模块运行以将所述第一回转盘(11)和第二回转盘(21)分别从所述设定提升高度位置下降至一个设定下降高度位置，所述第四过程调节信号用于在所述第三过程调节信号之后控制所述回转行程调节模块和提升行程调节模块均停止运行以进行组焊操作。

8.根据权利要求7所述的头尾式变位机组，其中，在所述工件翻转步骤中，所述设定旋转角度为90度。

9.根据权利要求7所述的头尾式变位机组，其中，所述焊接平台(5)上表面的高度位置形成为所述第一回转盘(11)和第二回转盘(21)各自的所述高度基准位置。

10.根据权利要求7所述的头尾式变位机组，其中，该变位机组还包括用于检测所述第一回转盘(11)或第二回转盘(21)的光电开关，并且所述控制器还包括复位清零模块，被配置成当所述光电开关检测到所述第一回转盘(11)或第二回转盘(21)回转一周时，对所述回转行程调节模块的所述回转控制参数进行重置清零并调节控制所述第一回转盘(11)或第二回转盘(21)回到各自的所述初始相位角位置，并且当所述头架提升机(3)或尾架提升机(4)完成一次上升和下降行程后，对所述提升行程调节模块的所述提升控制参数进行重置清零并调节控制所述第一回转盘(11)或第二回转盘(21)回到各自的所述高度基准位置。

11.根据权利要求5所述的头尾式变位机组，其中，该变位机组还包括报警装置，并且所述控制器还包括报警模块，被配置成当所述回转行程调节模块发送所述第一提升行程调节信号或第二提升行程调节信号时，驱使所述报警装置报警。

12.根据权利要求1所述的头尾式变位机组，其中，该变位机组还包括相向设置的两块可转动安装板(9)，该两块可转动安装板(9)分别固定安装于所述第一回转盘(11)或第二回转盘(21)上，所述可转动安装板包括底板(91)、固定支座(94)和固定安装在所述底板(91)上的连接板(93)，该连接板(93)上设有多个第一安装孔(931)并且所述多个第一安装孔(931)沿着从所述底板(91)表面的中心向外发散的方向分布，所述固定支座(94)通过所述第一安装孔(931)可拆卸地固定安装于所述连接板(93)上。

13.根据权利要求12所述的头尾式变位机组，其中，所述底板(91)为圆板，所述连接板(93)形成为大致长条形且沿所述圆板表面的径向方向布置，并且所述连接板(93)为多个并在所述圆板表面的圆周方向上均匀分布。

14.根据权利要求12所述的头尾式变位机组，其中，所述底板(91)为四边形平板，所述连接板(93)形成为大致长条形，并且所述长条形的连接板(93)为4个并沿所述四边形平板表面的对角线布置。

15.根据权利要求13或14所述的头尾式变位机组，其中，所述多个第一安装孔(931)在所述长条形的连接板(93)表面沿长度方向至少呈两行布置。

16.根据权利要求15所述的头尾式变位机组，其中，所述固定支座(94)上设有与所述第一安装孔(931)相对应并呈多边形分布的至少3个第二安装孔(942)。

17.根据权利要求16所述的头尾式变位机组，其中，所述可转动安装板还包括第一紧固件(95)，所述底板(91)上设有与所述连接板(93)的第一安装孔(931)相对应的多个第三安装孔(913)，所述第一紧固件(95)穿过所述第三安装孔(913)、第一安装孔(931)和第二安装孔(942)并将所述固定支座(94)和连接板(93)固定安装于所述底板(91)上。

18.根据权利要求16所述的头尾式变位机组，其中，所述可转动安装板还包括第二紧固件(96)，所述第二紧固件(96)穿过所述第一安装孔(931)和第二安装孔(942)并将所述固定支座(94)固定安装于所述连接板(93)上。

19.根据权利要求12所述的头尾式变位机组，其中，所述可转动安装板还包括第三紧固件(97)，所述固定支座(94)上形成有安装凸台(941)，该安装凸台(941)上设有与所述第三紧固件(97)相配合的通孔。

20.根据权利要求12所述的头尾式变位机组，其中，所述连接板(93)与所述底板(91)之间设有垫板(92)。

21.根据权利要求1所述的头尾式变位机组，其中，该变位机组还包括工件支撑件(6)，该工件支撑件(6)可拆卸地固定安装于所述焊接平台(5)的侧面。

22.根据权利要求1所述的头尾式变位机组，其中，该变位机组还包括固定底座(8)，该固定底座(8)上设有直线滑动导轨(7)，所述头架(100)和尾架(200)可相向移动地安装于所述直线导轨(7)上。

Images