CN103252614B - 双龙门升降式翻转机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及双龙门升降式翻转机。所要解决的技术问题是提供的设备应能实现大尺寸工件的位置调整，具有结构稳定、跨距大、占地面积小以及操作方便的特点。技术方案是：双龙门升降式翻转机，包括相向而对地设置在焊接工位两端的两个龙门架以及安装在龙门架上的控制箱；其特征在于两个龙门架上分别设置一抬举固定工件用的夹持工装并驱使该工装竖直运动的提升机构、驱动前述工装绕水平轴线转动的翻转机构以及用于平衡前述工装重量的配重机构。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊接变位设备，尤其是双龙门升降式翻转机。
背景技术
为提高产品质量、提高生产率以及减低焊工劳动强度，在工程机械、铁路、桥梁、金属结构等制造业中，焊接机器人及其配套的焊接变位设备的应用越来越多。其中，对于大尺寸（长度及宽度）工件的焊接，需要焊接变位设备适当变换位置将工件调整到最佳位置进行焊接。例如，水泥泵车的臂架（图8所示），通常尺寸长达十几米，重量以吨计；为保证焊接质量和焊接工作效率，需要变位设备配合焊接机器人的施焊要求精确变位。因此，针对大尺寸工件的焊接，如何设计一种配合机器人焊接的焊件变位设备是业内技术人员急需解决的一项课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种配套焊接机器人的变位设备，该设备应能实现大尺寸工件的位置调整，具有结构稳定、跨距大、占地面积小以及操作方便的特点。
本发明提供的技术方案是：双龙门升降式翻转机，包括相向而对地设置在焊接工位两端的两个龙门架以及安装在龙门架上的控制箱；其特征在于两个龙门架上分别设置一抬举固定工件用的夹持工装并驱使该工装竖直运动的提升机构、驱动前述工装绕水平轴线转动的翻转机构以及用于平衡前述工装重量的配重机构。
所述提升机构包括竖直设置在龙门架上的滑轨、可沿滑轨滑动的提升板以及驱使提升板上下运动且由电机带动的丝杠机构。
两个提升机构中的提升板相向而对；所述夹持工装的两端各与一提升板联接，以实现被抬举的目的。
所述配重机构包括配重块、可转动地定位在龙门架上的链轮以及与链轮配合且两端分别连接提升板和配重块的链条。
所述翻转机构包括固定在提升板上且由电机驱动的减速机、通过一绕水平轴线转动的外圈支撑可转动地定位在提升板上且用于联接夹持工装的回转板以及安装在回转板与减速机之间以驱使回转板转动的齿轮副。
所述齿轮副包括固定在减速机输出轴上的齿轮以及安装在回转板外圆周面且与前述齿轮配合的外圈。
所述焊接工位铺设有用于运输工件的地轨；该地轨沿着两个龙门架的中心连线分别穿越两个龙门架后延伸至相邻工位。
本发明的工作流程为：翻转机构将夹持工装8翻至水平，工件输送设备10以一定的速度从上一工位运载待焊工件到达焊接工位预设位置（两个龙门架之间位置），升降机构又将夹持工装降至预设高度再与工件输送设备交接工件（将工件固定在夹持工装上），然后由升降机构和翻转机构协调运动，将工件移动至合适的待焊位置供机器人自动焊接；完成焊接作业后，双龙门升降式翻转机再将工件交接给工件输送设备，然后升至预设高度；而工件输送设备则将工件送至下一焊接工位。
本发明的有益效果是：由于提供的设备具有高精度的升降及翻转运动，能够实现较高的到位精度，完全满足机器人焊接需求；输送设备运载工件从双龙门升降式翻转机的龙门架中间通过，可有效减小生产线占地面积；与普通变位机相比具有结构稳定、跨距大、操作方便、上下料方便、适应多品种工件等优点。另外，工作台升降及翻转均采用精密涡轮蜗杆减速器传动，具有自锁功能；适用于长度尺寸变化较大的大型金属构件的变位。
本发明可用于焊接柔性生产线中，实现弧焊机器人焊接时的工件变位，也可用于单个机器人焊接工作站中的工件变位；如设备中的电机采用变频电机，由变频器实现调速，可用于人工焊接时的工件变位。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图。
图2是本发明中的提升机构的左视结构示意图。
图3是本发明中的提升机构的立体结构示意图。
图4是本发明中的翻转机构的主视结构示意图。
图5是本发明中的翻转机构的俯视结构示意图。
图6是图5中的S部放大结构示意图。
图7是本发明中的配重机构的主视结构示意图。
图8是水泥泵车臂架的立体结构示意图。
具体实施方式
下面参照附图1，对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。
参照图1，双龙门升降式翻转机包括：混凝土基础1、安装调节板2、龙门架3、检修爬梯4、提升机构5、配重机构6、安全护栏7、夹持工装8、工件（水泥泵车臂架）9、工件输送设备10、控制箱11、翻转机构12。
两个龙门架3相向而对地设置在焊接工位两端，因而能够成对配套、共同抬举一夹持工装8；夹持工装的两端分别与两个龙门架上的提升机构5相连（应针对工件的不同长度、宽度使用相应的夹持工装）。每个龙门架的两个立柱A6（类似两条腿）分跨在地轨的两边；用于运输工件的地轨13铺设在两个立柱的中央（图中可见两条地轨铺设在地轨坑中），该地轨沿着两个龙门架的中心连线分别穿越两个龙门架后，延伸至相邻工位。工件输送设备10沿着地轨运动，依次将工件输送至相邻的工位，按设定程序进行加工。
所述提升机构中（参见图2、图3），滑轨A4竖直设置在龙门架的立柱A6上（龙门架两侧各配置一滑轨），提升板A5通过相应的滑块A5-1可滑动地定位在滑轨上，由电机A1（优选伺服电机）带动的丝杠机构A2驱使提升板沿着滑轨上下运动。图3中可见：丝杠A7的下端通过销轴A8与连接座A10上的止动板A9连接；电机驱使丝母（图中丝母省略）转动，丝杆就被竖直驱动，提升板即被带动着上下运动。
提升机构的提升板上还安装着驱使夹持工装绕水平轴线转动的翻转机构；该翻转机构中（参见图4、图5、图6）：由电机B1驱动的减速机B2固定在提升板A5上，减速机的转动轴线与提升板板面垂直；用于联接夹持工装的回转板B9，通过一绕水平轴线转动的外圈支承B7可转动地定位在提升板上（回转板B9采用螺钉固定在外圈支承上；夹持工装又通过定位销钉和联接螺栓固定在回转板上）。该外圈支承的结构类似轴承：内圈B7-2固定在提升板上，内圈的外圆周以及外圈B7-1的内圆周面分别制作有用于钢珠滚动的滚道，多个钢珠同时嵌入内圈和外圈的滚道中，使外圈连同回转板一起保持灵活的转动状态。
回转板与减速机之间还安装着传递动力的齿轮副，以实现回转板的转动。所述齿轮副包括固定在减速机输出轴B3上的齿轮B10以及制作在外圈B7-1上且与前述齿轮配合的啮合齿（外圈即为齿圈）。为保证传动精度，传动轴还采用轴承10-1进行定位（作为辅助支承点），以提高传动轴的刚度。
两个提升机构中，翻转机构的电机驱动系统相互协调配合，共同实现夹持工装8的平稳翻转。
所述用于平衡前述工装重量的配重机构中（图7所示），两个链轮C5通过链轮座C6可转动地安装在立柱上；与链轮配合的链条C4横跨在立柱上，链条的两端分别连接提升板和配重块C2（配重块藏于立柱的箱梁内）；该配重机构以龙门架为支承与提升机构相连，可显著减小提升机构的负载。
此外，导电装置B8设于翻转机构的回转中心处，与焊接电源形成焊接回路；提升机构以及翻转机构中的电机均采用输出转矩较大的伺服电机，缩短了传动链，提高传动精度，可实现无级调速和较高的到位精度。
本发明适用于长度尺寸变化较大的大型金属构件的变位；在针对大型金属构件的焊接柔性生产线中，本发明与输送设备、焊接工装夹具、机器人变位机组成机器人外围设备能够根据机器人焊接需要，适时变换位置避免焊件和焊枪发生结构干涉，且把焊缝调整到水平、船型等最佳位置进行焊接；在提高焊缝质量、生产率的同时，将焊接员工从有害、单调、繁重的工作环境中解放出来；是工程机械、铁路、桥梁、金属结构等制造业的理想的焊接设备。
Claims (1)
1.双龙门升降式翻转机，包括相向而对地设置在焊接工位两端的两个龙门架以及安装在龙门架上的控制箱；其特征在于两个龙门架上分别设置一抬举固定工件用的夹持工装(8)并驱使该工装竖直运动的提升机构(5)、驱动前述工装绕水平轴线转动的翻转机构(12)以及用于平衡前述工装重量的配重机构；
所述提升机构包括竖直设置在龙门架上的滑轨(A4)、可沿滑轨滑动的提升板(A5)以及驱使提升板上下运动且由电机带动的丝杠机构(A2)；
两个提升机构中的提升板相向而对；所述夹持工装的两端各与一提升板联接，以实现被抬举的目的；
所述配重机构包括配重块(C2)、可转动地定位在龙门架上的链轮(C5)以及与链轮配合且两端分别连接提升板和配重块的链条(C4)；
所述翻转机构包括固定在提升板上且由电机(B1)驱动的减速机(B2)、通过一绕水平轴线转动的外圈支撑(B7)可转动地定位在提升板上且用于联接夹持工装的回转板(B9)以及安装在回转板与减速机之间以驱使回转板转动的齿轮副；
所述齿轮副包括固定在减速机输出轴上的齿轮(B10)以及安装在回转板外圆周面且与前述齿轮配合的外圈；
所述焊接工位铺设有用于运输工件的地轨(13)；该地轨沿着两个龙门架的中心连线分别穿越两个龙门架后延伸至相邻工位。
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