CN103846529A - 用于集装箱前墙板的自动焊接装置及焊接系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接设备，提供了一种用于集装箱前墙板的自动焊接装置及焊接系统，所述自动焊接装置包括机架、设于所述机架上且可水平移动的移动装置、设于所述移动装置上且可对位于机架下方的前墙板上的焊缝进行扫描的焊缝轨迹识别装置、设于所述移动装置上且可对焊缝进行焊接的焊枪，以及控制以上各部件动作的控制器。本发明中，利用焊缝轨迹识别装置对焊缝自动跟踪，并利用焊枪进行焊接，不需单独安排人员进行焊接操作，保证焊接质量，且大幅度提升作业效率，适用于批量化生产。

Description

用于集装箱前墙板的自动焊接装置及焊接系统

技术领域

本发明涉及一种焊接设备，更具体地说，是涉及一种用于集装箱前墙板的自动焊接系统及焊接装置。

背景技术

目前，针对集装箱前墙板的间断焊缝，一般采用手工焊接，但由于焊缝较多，这样导致工作量大，焊接效率低；采用人工来完成，主观因素较多，焊道长度及间隔不均匀，焊接质量及精度难以保证；同时，采用手工焊接，还需增加在焊接前的划线工作。故在讲求效率及质量的今日，这种手工焊接方式也越来越不适应市场发展的需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术之缺陷，提供一种可实现自动对前墙板的焊缝进行焊接的自动焊接装置及焊接系统。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种用于集装箱前墙板的自动焊接装置，包括机架、设于所述机架上且可水平移动的移动装置、设于所述移动装置上且可对位于机架下方的前墙板上的焊缝进行扫描的焊缝轨迹识别装置、设于所述移动装置上且可对焊缝进行焊接的焊枪，以及控制以上各部件动作的控制器。

具体地，所述焊缝轨迹识别装置包括可对焊缝进行扫描并拍摄的摄像机以及可感应焊缝位置的传感器。

进一步地，所述机架上设有至少一横梁，所述移动装置设于一升降机构上，所述升降机构包括竖直设于所述横梁两端的气缸，平行设置于所述横梁下且两端分别与各所述气缸的活塞相连的导轨梁，所述移动装置设于所述导轨梁上。

进一步地，所述导轨梁的两端还设有一同步导向机构，所述同步导向机构包括竖直设于所述横梁两端的传动齿条、与所述导轨梁的两端连接且与所述传动齿条平行设置的两导向柱、与各传动齿条啮合且可沿其上、下移动的传动齿轮以及连接两所述传动齿轮的同步轴；所述导向柱由所述横梁中穿过。

具体地，所述导轨梁上设有齿带，所述移动装置上设有步进电机，所述步进电机的电机输出轴通过一同步带轮机构驱动一转动轴，所述转动轴上设有可与所述齿带啮合的齿轮。

具体地，所述移动装置上还设有可使所述焊枪沿水平且垂直于导轨梁方向上移动的调节电机。

本发明还提供了一种用于集装箱前墙板的自动焊接系统，应用于上述的自动焊接装置上，且集成于所述的控制器内，其包括中央控制器，所述中央控制器包括：

可接受所述焊缝轨迹识别装置获取的焊缝轨迹信息，进行轨迹识别的轨迹识别模块；

根据所述轨迹识别模块识别出的焊缝轨迹来控制焊枪移动的运动控制模块；

以及可将操作人员的控制动作转换为控制信号的人机交互单元。

具体地，所述轨迹识别模块包括焊缝位置检测子模块、焊缝高度检测子模块以及焊缝轨迹运算子模块。

具体地，所述运动控制模块包括驱动所述移动装置水平移动的X轴驱动模块、驱动焊枪水平移动的Y轴驱动模块以及驱动焊枪垂直移动的Z轴驱动模块。

进一步地，所述中央控制器还包括：

可对焊缝分段数量、相邻焊缝段之间的间隔以及各焊缝段长度进行设置的分段设置模块；

可对焊接参数进行设定的参数调节模块。

本发明中，利用焊缝轨迹识别装置对焊缝自动跟踪，并利用焊枪进行焊接，不需单独安排人员进行焊接操作，保证焊接质量，且大幅度提升作业效率，适用于批量化生产。

附图说明

图1是本发明提供的用于集装箱前墙板的自动焊接装置的一较佳实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例中移动装置与机架横梁的安装示意图；

图3是本发明实施例中同步导向机构的结构示意图；

图4是图2中A处放大图；

图5是本发明提供的用于集装箱前墙板的自动焊接系统的一较佳实施例的方框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，为本发明提供的用于集装箱前墙板的自动焊接装置的一较佳实施例的结构示意图。所述焊接装置，与一置于其下方的水平工作台（图中未示出）配合使用。定义图1中所示的坐标分别为X轴方向、Y轴方向及Z轴方向。焊接时，前墙板（图中未示出）通过传送装置运送至水平工作台上，并通过水平工作台上的X轴向及Y轴向定位装置进行定位后才能启动焊接装置进行焊接操作。

所述焊接装置包括一机架100，设于机架100上的移动装置200、设于移动装置200上且可对位于机架下方的前墙板上的焊缝进行扫描的焊缝轨迹识别装置300、设于移动装置200上可对焊缝进行焊接的焊枪400，以及控制以上各部件动作的控制器500。

具体地，机架100包括一四边形框架110及支撑框架110的四个支脚120。框架110上设有至少一与X轴向平行的横梁130。本实施例中横梁130为两个，且两横梁130平行设置，各横梁130上均设有可沿其水平移动的移动装置200，各移动装置200上均设有一上述的焊缝轨迹识别装置300及一上述的焊枪400。本实施例中，两横梁130上的焊缝轨迹识别装置300分别对一前墙板的两相对边缘上的焊缝轨迹进行扫描，相应的，两焊枪400对应焊接前墙板的两相对边缘上的焊缝。这样，通过移动装置200的带动，完成焊缝轨迹识别装置300及焊枪400在X轴向上的移动调节。

具体地，本实施例中，焊缝轨迹识别装置300包括可对焊缝进行扫描并拍摄的摄像机（图中未示出）以及可感应焊缝位置的传感器（图中未示出）。当前墙板置于水平工作台上并定位后，采用摄像机对焊缝进行预先或实时扫描；同时传感器记录下焊缝相应位置点的高度变化。

进一步地，参照图2，本实施例中，移动装置200设于一升降机构600上，升降机构600包括竖直设于横梁130两端的气缸610，平行设置于横梁130下且两端分别与各气缸610的活塞611相连的导轨梁620，移动装置200设置于导轨梁620上。当前墙板运至水平工作台上并精确定位后，气缸610的活塞611向下抽出带动导轨梁620、移动装置200及设于移动装置200的焊缝轨迹识别装置300及焊枪400下移至水平工作台上。此时，摄像机向下伸出在移动装置200带动下移动、并进行焊缝扫描，扫描结束后收回。此时，根据传感器记录下焊缝相应位置点的高度变化，由控制器发出指令，通过调节升降机构600来调节焊枪400的Z轴向的高度。本实施例中，移动装置200上还设有可使焊枪400进行Y轴向调节移动的驱动电机（图中未示出）。通过上述Z轴、Y轴上的调节，使焊枪400位于焊缝位置并进行焊接。当焊接完成后，气缸610的活塞611带动导轨梁620、移动装置200、焊缝轨迹识别装置300及焊枪400上移复位，避免前墙板通过传送装置运送至水平工作台时与移动装置200发生触碰。

进一步地，参照图1，为确保导轨梁620两端的气缸610的活塞611上、下运动时保持同步，不发生倾斜，本实施例中，导轨梁620的两端还设有一同步导向机构700。结合图2、图3，同步导向机构700包括竖直设于横梁130两端的传动齿条710、与导轨梁620的两端连接且与传动齿条710平行设置的两导向柱720、与各传动齿条710啮合且可沿其上、下移动的传动齿轮730以及连接两传动齿轮730的同步轴740；导向柱720由横梁130中穿过。通过同步轴740的连接，当导轨梁620的两端随气缸610的活塞611上、下移动时，两传动齿轮730沿各自啮合的传动齿条710上、下移动，从而保证导轨梁620两端运行的同步及平稳。

参照图4，本实施例中，导轨梁620上设有齿带621，移动装置200上设有步进电机210，步进电机210的电机输出轴211通过上同步带轮机构220驱动一转动轴230，转动轴230上设有可与齿带621啮合的齿轮240。步进电机210启动后，其电机输出轴211转动，转动轴230在同步带轮220带动下转动，从而带动齿轮240旋转，由于齿轮240与齿带621上的齿条啮合，故在齿条推动下，齿轮240沿齿带621移动，从而带动移动装置200沿导轨梁620水平移动，即完成移动装置200X轴方向上的移动。

进一步地，参照图4，为保证移动装置200沿导轨梁620水平移动的平稳性，本实施例中，导轨梁620上还水平设置至少一导向轴622（图4中所示为两个），移动装置200上设有可沿导向轴622滑动的滑块250。

本实施例中，控制器500包括一人机交互式操作屏，通过这一操作屏，操作人员可对焊接装置进行实时操作，同时也可通过操作屏进行焊接前的相关参数的设定。

参照图5，本发明还提供了一种应上述自动焊接装置上的焊接系统，集成于上述的控制器内，其包括中央控制器，所述中央控制器800包括：

可接受所述焊缝轨迹识别装置获取的焊缝轨迹信息，进行轨迹识别的轨迹识别模块810；

根据所述轨迹识别模块识别出的焊缝轨迹来控制焊枪移动的运动控制模块820；

以及可将操作人员的控制动作转换为控制信号的人机交互单元830。

具体地，所述轨迹识别模块包括焊缝位置检测子模块811、焊缝高度检测子模块812以及焊缝轨迹运算子模块813。通过上述的各模块，对焊缝位置进行精确的跟踪、定位，为后序精确焊接提供可靠保障。

具体地，运动控制模块820包括驱动移动装置200水平移动的X轴驱动模块821、驱动焊枪400沿Y轴向移动的Y轴驱动模块822以及驱动焊枪垂直移动的Z轴驱动模块823。通过上述运动控制模块820使焊枪40准确、无误到达焊缝位置进行焊接。

进一步地，本实施例中，中央控制器800还包括：可对焊缝分段数量、相邻焊缝段之间的间隔以及各焊缝段长度进行设置的分段设置模块840，可对焊接参数进行设定的参数调节模块850。通过合理设置焊缝的分段数，各段焊缝的长度，能有效控制焊接时的起弧、收弧，确保焊接质量。

本实施例中，前墙板进入水平工作台并经过精确定位，确保其在焊接装置的跟踪范围内。此时，中央控制器800给出信号，升降机构600下降，移动装置200沿导轨梁620沿X轴向水平移动，带动焊缝轨迹识别装置300中的摄像机对焊缝进行扫描，扫描结束后焊缝轨迹识别装置300向上抬起，此时焊枪400伸出，中央控制器800根据轨迹识别模块810处理后的轨迹数据、分段设置模块840设置的分段参数、参数调节模块850设定的焊接参数发出指令给运动控制模块820，使其调节焊枪400至焊缝位置，从而进行焊缝的焊接。

综上，利用上述的自动焊接装置及焊接系统，实现对前墙板的焊缝的自动跟踪、焊接，不需单独安排人员进行焊接操作，保证焊接质量，且大幅度提升作业效率，适用于批量化生产。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，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。

Claims (10)

1.一种用于集装箱前墙板的自动焊接装置，其特征在于：包括机架、设于所述机架上且可水平移动的移动装置、设于所述移动装置上且可对位于机架下方的前墙板上的焊缝进行扫描的焊缝轨迹识别装置、设于所述移动装置上且可对焊缝进行焊接的焊枪，以及控制以上各部件动作的控制器。

2.如权利要求1所述的用于集装箱前墙板的自动焊接装置，其特征在于：所述焊缝轨迹识别装置包括可对焊缝进行扫描并拍摄的摄像机以及可感应焊缝位置的传感器。

3.如权利要求1或2所述的用于集装箱前墙板的自动焊接装置，其特征在于：所述机架上设有至少一横梁，所述移动装置设于一升降机构上，所述升降机构包括竖直设于所述横梁两端的气缸，平行设置于所述横梁下且两端分别与各所述气缸的活塞相连的导轨梁，所述移动装置设于所述导轨梁上。

4.如权利要求3所述的用于集装箱前墙板的自动焊接装置，其特征在于：所述导轨梁的两端还设有一同步导向机构，所述同步导向机构包括竖直设于所述横梁两端的传动齿条、与所述导轨梁的两端连接且与所述传动齿条平行设置的两导向柱、与各传动齿条啮合且可沿其上、下移动的传动齿轮以及连接两所述传动齿轮的同步轴；所述导向柱由所述横梁中穿过。

5.如权利要求3所述的用于集装箱前墙板的自动焊接装置，其特征在于：所述导轨梁上设有齿带，所述移动装置上设有步进电机，所述步进电机的电机输出轴通过一同步带轮机构驱动一转动轴，所述转动轴上设有可与所述齿带啮合的齿轮。

6.如权利要求3所述的用于集装箱前墙板的自动焊接装置，其特征在于：所述移动装置上还设有可使所述焊枪沿水平且垂直于导轨梁方向上移动的调节电机。

7.一种用于集装箱前墙板的自动焊接系统，其特征在于：应用于如权利要求1至6中任一项所述的自动焊接装置中，且集成于所述的控制器内，其包括中央控制器，所述中央控制器包括：

可接收所述焊缝轨迹识别装置获取的焊缝轨迹信息，进行轨迹识别的轨迹识别模块；

根据所述轨迹识别模块识别出的焊缝轨迹来控制焊枪移动的运动控制模块；

以及可将操作人员的控制动作转换为控制信号的人机交互单元。

8.如权利要求7所述的用于集装箱前墙板的自动焊接系统，其特征在于：所述轨迹识别模块包括焊缝位置检测子模块、焊缝高度检测子模块以及焊缝轨迹运算子模块。

9.如权利要求7所述的用于集装箱前墙板的自动焊接系统，其特征在于：所述运动控制模块包括驱动所述移动装置水平移动的X轴驱动模块、驱动焊枪水平移动的Y轴驱动模块以及驱动焊枪垂直移动的Z轴驱动模块。

10.如权利要求7所述的用于集装箱前墙板的自动焊接系统，其特征在于：所述中央控制器还包括：

可对焊缝分段数量、相邻焊缝段之间的间隔以及各焊缝段长度进行设置的分段设置模块；

可对焊接参数进行设定的参数调节模块。

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