CN104551465B - 用于焊接换热器板片的机械手焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于焊接换热器板片的机械手焊接设备，其包括：二工件焊接装置，每个工件焊接装置均包括：第一机座、安装于第一机座上的第一转台及若干安装于第一转台上的工装模组；一工件挂架，其安装于工件焊接装置旁侧；一工件存放架，其安装于另一工件焊接装置旁侧；一搬运机械手装置，其包括安装于二工件焊接装置之间的第二基座、安装于第二基座上并可在任意方向移动的第二机械手及安装于第二机械手端部的抓取装置；一焊接机械手装置，其包括第一基座、安装于第一基座上并可在任意方向移动的第一机械手及安装于第一机械手端部的焊枪。本发明具有自动化程度极高，工作效率高，焊接质量高，市场竞争力高的优点。

Description

用于焊接换热器板片的机械手焊接设备

技术领域：

本发明涉及换热器板片焊接技术领域，特指一种自动化程度极高、工作效率也极高，且焊接质量高的用于焊接换热器板片的机械手焊接设备。

背景技术：

换热器(英语翻译：heatexchanger)，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用极为广泛。

现有的换热器以板壳式换热器为主导，板壳式换热器一般包括一壳体以及安装于壳体内的换热芯，该换热芯包括多组由两块板片焊接而成的板片组配合构成，其中，每两片板片叠加，板片的波纹凸起应对应，即波峰对波峰进行全焊接，且相对应的圆孔边缘通过全焊接组合形成所述板片组，其中该板片组内部形成有多个波纹间隙；然后，分别将两组板片组的外沿焊接在一起，这样板片的间壁形成波纹间隙，形成板片束。将板片束的前后两端焊接在一头板和尾板之间，构成整体式换热芯，该换热芯插入壳体内，并固定以组装形成完整的板壳式换热器。

针对上述的焊接工艺，传统的焊接方式采用下述方式：

提供一工作台、焊枪，在焊接的过程中，操作人员通过人工手动将两块板片对应放置好，其中，两块板片中的圆孔相对应；此时通过人工手动使用焊枪沿着两块板片中圆孔的边缘实现焊接，形成一板片组；然后将两组板片组的外圆对应，此时通过人工手动使用焊枪沿着两板片组的外圆实现焊接，经多组焊接后，形成板片束。

在针对板片组(两块板片)之间的内圆进行焊接时，由于上述的传统的焊接方式定位不准确，以致使在焊接过程中会出现两板片的内圆出现偏离，或出现开口张开较大的间隙，导致焊接过程十分困难，且焊接效果极差，令焊接出来的产品的质量大打折扣，还可能会出现无法焊接或虚焊的现象。另外，上述的传统的焊接方式基本都是采用人工操作，由于换热芯的焊接工艺需求精度更高，而人工操作则会产生极大的人为误差，焊接效果极差，导致需要多次返工，浪费大量的人力物力，增加了生产成本。

有鉴于此，本发明人提出以下技术方案。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种自动化程度极高、工作效率也极高，且焊接质量高的用于焊接换热器板片的机械手焊接设备。

为了解决上述技术问题，本发明采用了下述技术方案：该用于焊接换热器板片的机械手焊接设备包括二工件焊接装置，每个工件焊接装置均包括：第一机座、安装于第一机座上的第一转台以及若干安装于第一转台上的用于对换热器板片进行定位的工装模组；一工件挂架，其安装于工件焊接装置旁侧；一工件存放架，其安装于另一工件焊接装置旁侧；一用于将工件挂架上悬挂的换热器板片抓取并放置于工装模组中或将工装模组中焊接完成的换热器板片抓取并放置于工件存放架上的搬运机械手装置，其包括安装于二工件焊接装置之间的第二基座、安装于第二基座上并可在任意方向移动的第二机械手以及安装于第二机械手端部的抓取装置；用于对两片放置于工装模组中的换热器板片内圆进行焊接的焊接机械手装置，其包括第一基座、安装于第一基座上并可在任意方向移动的第一机械手以及安装于第一机械手端部的焊枪。

进一步而言，上述技术方案中，所述第一机械手包括：安装于第一基座上并依次连接的第一旋转座、安装于第一旋转座上并可水平转动的第一连接臂、安装于第一连接臂端部并可左右摆动的第一摆臂、安装于第一摆臂端部并可左右摆动的第二摆臂、安装于第二摆臂端部并可垂直转动的第一旋转臂、安装于第一旋转臂端部并可左右摆动的第三摆臂以及安装于第三摆臂端部并可水平转动的第二旋转臂，所述的焊枪安装于第二旋转臂端部。

进一步而言，上述技术方案中，所述第二机械手包括：安装于第二基座上并依次连接的第二旋转座、安装于第二旋转座上并可水平转动的第二连接臂、安装于第二连接臂端部并可左右摆动的第四摆臂、安装于第四摆臂端部并可左右摆动的第五摆臂、安装于第五摆臂端部并可垂直转动的第三旋转臂、安装于第三旋转臂端部并可左右摆动的第六摆臂，所述的抓取装置安装于第六摆臂端部。

进一步而言，上述技术方案中，所述抓取装置包括安装于第六摆臂端部并相互配合的固定夹板和活动夹板以及用于驱动活动夹板与固定夹板相互夹紧的驱动装置。

进一步而言，上述技术方案中，所述固定夹板和活动夹板前端分别设置有弧形引导面，且该固定夹板和活动夹板用于与换热器板片贴合的面均安装有软垫。

进一步而言，上述技术方案中，每个工件焊接装置上安装有五个所述工装模组，该工装模组呈梅花状分布于第一转台边缘。

进一步而言，上述技术方案中，所述工装模组包括安装于第一转台上的支撑架、活动安装于支撑架中的压板、用于驱动压板于支撑架中上下移动的第一气缸以及与换热器板片上两个圆孔相对应的第一、第二定位柱和分别驱动第一、第二定位柱上下移动的第二、第三气缸。

进一步而言，上述技术方案中，所述支撑架包括安装于第一转台上的底板、若干安装于底板上的第一导柱以及安装于第一导柱上端的顶板，所述压板活动套接于该第一导柱上，并位于顶板与底板之间；所述压板、顶板及底板上分别设置有与换热器板片上两个圆孔相对应的孔位，且所述压板、顶板上分别设置有与换热器板片上两个圆孔焊边相对应的第一、第二夹紧套，该第一、第二夹紧套上安装有冷却结构。

进一步而言，上述技术方案中，所述第二、第三气缸均通过若干第二导柱固定安装于底板底部，所述第一、第二定位柱均活动安装于该第二导柱上，并分别与第二、第三气缸的活塞杆连接。

进一步而言，上述技术方案中，所述的工件存放架包括第一底座及两根设置于第一底座上并与换热器板片上的两个圆孔相对应的圆柱；所述焊枪具有一弯折段。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：本发明工作时，所述焊接机械手装置交替对两个工件焊接装置中定位的换热器板片进行焊接，而所述搬运机械手装置不间断地将工件挂架上悬挂的换热器板片抓取并放置于工装模组中或将工装模组中焊接完成的换热器板片抓取并放置于工件存放架上，也就是说，该搬运机械手装置不停的进行搬运，以致焊接机械手装置也在不断的焊接，令本发明基本不存在焊接等待时间，极大程度上提高了本发明的工作效率，另外，本发明自动化程度极高，且焊接质量高，有利于提高本发明的市场竞争力。

附图说明：

图1是本发明的立体图；

图2是本发明的主视图；

图3是图2中A部分的局部放大示意图；

图4是本发明中工装模组的立体图；

图5是本发明中工装模组夹紧换热器板片后的立体图。

具体实施方式：

下面结合具体实施例和附图对本发明进一步说明。

见图1-5所示，为一种用于焊接换热器板片的机械手焊接设备，其包括：二工件焊接装置1、工件挂架2、工件存放架3、搬运机械手装置4、焊接机械手装置5。

每个所述的工件焊接装置1均包括：第一机座11、安装于第一机座11上的第一转台12以及若干安装于第一转台12上的用于对换热器板片100进行定位的工装模组13，其中，每个工件焊接装置1上安装有五个所述工装模组13，该工装模组13呈梅花状分布于第一转台12边缘。

所述工装模组13具有一供换热器板片100放置的焊接工位，其它工装模组进入待命状态，所述焊接装置受机械手控制，每焊完一组板片，旋转下一工装模组至焊接工位进行焊接，焊接完成板片组，由抓取装置自动取下再装上新的板片组，以此类推，实现全自动，无人化生产。

所述工装模组13包括安装于第一转台12上的支撑架14、活动安装于支撑架14中的压板131、用于驱动压板131于支撑架14中上下移动的第一气缸132以及与换热器板片100上两个圆孔相对应的第一、第二定位柱133、134和分别驱动第一、第二定位柱133、134上下移动的第二、第三气缸135、136。

所述支撑架14包括安装于第一转台12上的底板141、若干安装于底板141上的第一导柱142以及安装于第一导柱142上端的顶板143，所述压板131活动套接于该第一导柱142上，并位于顶板143与底板141之间；所述压板131、顶板143及底板141上分别设置有与换热器板片100上两个圆孔相对应的孔位。所述第二、第三气缸135、136均通过若干第二导柱137固定安装于底板141底部，所述第一、第二定位柱133、134均活动安装于该第二导柱137上，并分别与第二、第三气缸135、136的活塞杆连接。

所述压板131、顶板143上分别设置有与换热器板片上两个圆孔焊边相对应的第一、第二夹紧套，具体而言，所述第一、第二夹紧套是凸边或者是与板片波纹贴合的夹具，并安装有冷却结构。

所述工件挂架2安装于工件焊接装置1旁侧，该工件挂架2呈龙门状，用于悬挂换热器板片100。

所述的工件存放架3安装于另一工件焊接装置1旁侧；所述的工件存放架3包括第一底座31及两根设置于第一底座31上并与换热器板片上的两个圆孔相对应的圆柱32，当放板片时两圆柱伸出，起导向定位作用，当两板片放置完成，压板往上顶后，两圆柱收回，才可进行焊接。具体而言，在存放板片时，搬运机械手装置用于将工装模组13中焊接完成的换热器板片抓取并放置于工件存放架3中的圆柱32上，令焊接形成的换热器板片整齐层叠于工件存放架3上。

所述搬运机械手装置4用于将工件挂架2上悬挂的换热器板片抓取并放置于工装模组13中或将工装模组13中焊接完成的换热器板片抓取并放置于工件存放架3上，该搬运机械手装置4包括安装于两个工件焊接装置1之间的第二基座41、安装于第二基座41上并可在任意方向移动的第二机械手42以及安装于第二机械手42端部的抓取装置43。

所述第二机械手42包括：安装于第二基座41上并依次连接的第二旋转座421、安装于第二旋转座421上并可水平转动的第二连接臂422、安装于第二连接臂422端部并可左右摆动的第四摆臂423、安装于第四摆臂423端部并可左右摆动的第五摆臂424、安装于第五摆臂424端部并可垂直转动的第三旋转臂425、安装于第三旋转臂425端部并可左右摆动的第六摆臂426，所述的抓取装置43安装于第六摆臂426端部，整个抓取装置在六轴驱动下，可以全方位360度旋转，按控制要求到达指定的位置点。

所述抓取装置43包括安装于第六摆臂426端部并相互配合的固定夹板431和活动夹板432以及用于驱动活动夹板432与固定夹板431相互夹紧的驱动装置。所述固定夹板431和活动夹板432前端分别设置有弧形引导面，且该固定夹板和活动夹板用于与换热器板片贴合的面均安装有软垫，这样的结构能够便于抓取换热器板片，且可防止划伤板片。

所述焊接机械手装置5用于对两片放置于工装模组13中的换热器板片内圆进行焊接，该焊接机械手装置5包括第一基座51、安装于第一基座51上并可在任意方向移动的第一机械手52以及安装于第一机械手52端部的焊枪53。

所述第一机械手52包括：安装于第一基座51上并依次连接的第一旋转座521、安装于第一旋转座521上并可水平转动的第一连接臂522、安装于第一连接臂522端部并可左右摆动的第一摆臂523、安装于第一摆臂523端部并可左右摆动的第二摆臂524、安装于第二摆臂524端部并可垂直转动的第一旋转臂525、安装于第一旋转臂525端部并可左右摆动的第三摆臂526以及安装于第三摆臂526端部并可水平转动的第二旋转臂527，所述的焊枪53安装于第二旋转臂527端部。所述的焊枪53在六轴驱动下，实现全方位360度旋转，或按控制要求到达指定的位置点，实行焊接命令。

所述焊枪53具有一弯折段，以便于伸入放置于工装模组13中，并对换热器板片内圆进行焊接。所述焊枪53为其它满足焊接要求的不同类型的焊枪。

本发明工作时，先通过人工间需要焊接的换热器板片悬挂于一工件挂架2上，随后，所述搬运机械手装置4将工件挂架2上悬挂的换热器板片抓取并依次放置于一个工件焊接装置1的五个工装模组13中，其中，工装模组13自动对换热器板片进行定位，随后，焊接机械手装置5中的焊枪53通过第一机械手52驱动而伸入工装模组13中，并对定位于工装模组13中的换热器板片的内圆进行焊接，在焊接一个工装模组中的换热器板片后，工件焊接装置1中的第一转台12转动，以驱动下一个工装模组移动至上一个完成焊接的工装模组的位置，此时，焊接机械手装置5中的焊枪53对该工装模组中定位的换热器板片的内圆进行焊接，随后，焊接机械手装置5依次对剩下的三个工装模组13中定位的换热器板片的内圆进行焊接。

在焊接机械手装置5中的焊枪53进行焊接的同时，所述搬运机械手装置4用于将工件挂架2上悬挂的换热器板片抓取并依次放置于另一个工件焊接装置的五个工装模组中，该工装模组对换热器板片自动进行定位。

当焊接机械手装置5对第一个工件焊接装置1中定位的换热器板片焊接完成后，焊接机械手装置5中的第一机械手52驱动焊枪53移动至第二个工件焊接装置中，并通过同样的方式对工件焊接装置中定位的换热器板片内圆进行焊接，与此同时，所述搬运机械手装置4用将第一个工件焊接装置1中焊接完成的换热器板片抓取并放置于工件存放架3上，完成一次焊接动作。

所述焊接机械手装置5交替对两个工件焊接装置1中定位的换热器板片进行焊接，而所述搬运机械手装置4将工件挂架2上悬挂的换热器板片抓取并放置于工装模组13中或将工装模组13中焊接完成的换热器板片抓取并放置于工件存放架3上，且该搬运机械手装置4不停的进行搬运，以致焊接机械手装置5也在不断的焊接，令本发明基本不存在焊接等待时间，极大程度上提高了本发明的工作效率，另外，本发明自动化程度极高，且焊接质量高，有利于提高本发明的市场竞争力。

当然，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非来限制本发明实施范围，凡依本发明申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (10)

1.用于焊接换热器板片的机械手焊接设备，其特征在于：其包括：

二工件焊接装置(1)，每个工件焊接装置(1)均包括：第一机座(11)、安装于第一机座(11)上的第一转台(12)以及若干安装于第一转台(12)上的用于对换热器板片进行定位的工装模组(13)；

一工件挂架(2)，其安装于工件焊接装置(1)旁侧；

一工件存放架(3)，其安装于另一工件焊接装置(1)旁侧；

一用于将工件挂架(2)上悬挂的换热器板片抓取并放置于工装模组(13)中或将工装模组(13)中焊接完成的换热器板片抓取并放置于工件存放架(3)上的搬运机械手装置(4)，其包括安装于二工件焊接装置(1)之间的第二基座(41)、安装于第二基座(41)上并可在任意方向移动的第二机械手(42)以及安装于第二机械手(42)端部的抓取装置(43)；

一用于对两片放置于工装模组(13)中的换热器板片内圆进行焊接的焊接机械手装置(5)，其包括第一基座(51)、安装于第一基座(51)上并可在任意方向移动的第一机械手(52)以及安装于第一机械手(52)端部的焊枪(53)。

2.根据权利要求1所述的用于焊接换热器板片的机械手焊接设备，其特征在于：所述第一机械手(52)包括：安装于第一基座(51)上并依次连接的第一旋转座(521)、安装于第一旋转座(521)上并可水平转动的第一连接臂(522)、安装于第一连接臂(522)端部并可左右摆动的第一摆臂(523)、安装于第一摆臂(523)端部并可左右摆动的第二摆臂(524)、安装于第二摆臂(524)端部并可垂直转动的第一旋转臂(525)、安装于第一旋转臂(525)端部并可左右摆动的第三摆臂(526)以及安装于第三摆臂(526)端部并可水平转动的第二旋转臂(527)，所述的焊枪(53)安装于第二旋转臂(527)端部。

3.根据权利要求1所述的用于焊接换热器板片的机械手焊接设备，其特征在于：所述第二机械手(42)包括：安装于第二基座(41)上并依次连接的第二旋转座(421)、安装于第二旋转座(421)上并可水平转动的第二连接臂(422)、安装于第二连接臂(422)端部并可左右摆动的第四摆臂(423)、安装于第四摆臂(423)端部并可左右摆动的第五摆臂(424)、安装于第五摆臂(424)端部并可垂直转动的第三旋转臂(425)、安装于第三旋转臂(425)端部并可左右摆动的第六摆臂(426)，所述的抓取装置(43)安装于第六摆臂(426)端部。

4.根据权利要求3所述的用于焊接换热器板片的机械手焊接设备，其特征在于：所述抓取装置(43)包括安装于第六摆臂(426)端部并相互配合的固定夹板(431)和活动夹板(432)以及用于驱动活动夹板(432)与固定夹板(431)相互夹紧的驱动装置。

5.根据权利要求4所述的用于焊接换热器板片的机械手焊接设备，其特征在于：所述固定夹板(431)和活动夹板(432)前端均设置有弧形引导面,且该固定夹板(431)和活动夹板(432)用于与换热器板片贴合的面均安装有软垫。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的用于焊接换热器板片的机械手焊接设备，其特征在于：每个工件焊接装置(1)上安装有五个所述工装模组(13)，该工装模组(13)呈梅花状分布于第一转台(12)边缘。

7.根据权利要求1-5任意一项所述的用于焊接换热器板片的机械手焊接设备，其特征在于：所述工装模组(13)包括安装于第一转台(12)上的支撑架(14)、活动安装于支撑架(14)中的压板(131)、用于驱动压板(131)于支撑架(14)中上下移动的第一气缸(132)以及与换热器板片上两个圆孔相对应的第一、第二定位柱(133、134)和分别驱动第一、第二定位柱(133、134)上下移动的第二、第三气缸(135、136)。

8.根据权利要求7所述的用于焊接换热器板片的机械手焊接设备，其特征在于：所述支撑架(14)包括安装于第一转台(12)上的底板(141)、若干安装于底板(141)上的第一导柱(142)以及安装于第一导柱(142)上端的顶板(143)，所述压板(131)活动套接于该第一导柱(142)上，并位于顶板(143)与底板(141)之间；所述压板(131)、顶板(143)及底板(141)上均设置有与换热器板片上两个圆孔相对应的孔位，且所述压板(131)、顶板(143)上均设置有与换热器板片上两个圆孔焊边相对应的第一、第二夹紧套，该第一、第二夹紧套上安装有冷却结构。

9.根据权利要求8所述的用于焊接换热器板片的机械手焊接设备，其特征在于：所述第二、第三气缸(135、136)均通过若干第二导柱(137)固定安装于底板(141)底部，所述第一、第二定位柱(133、134)均活动安装于该第二导柱(137)上，并分别与第二、第三气缸(135、136)的活塞杆连接。

10.根据权利要求1所述的用于焊接换热器板片的机械手焊接设备，其特征在于：所述的工件存放架(3)包括第一底座(31)及两根设置于第一底座(31)上并与换热器板片上的两个圆孔相对应的圆柱(32)；所述焊枪(53)具有一弯折段。