CN105127652A - 一种水平翻转焊接变位机及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种水平翻转焊接变位机。包括底座、机头、尾座、气泵、控制盒。控制盒连接在机头所包含的电机上，机头安装于底座左侧，底座上安装有导轨，尾座安装于底座右侧的导轨上，尾座所包含的气缸连有气泵，为气缸提供动力。机头包括电机、减速机、法兰、左顶针(或卡盘)及减速机支架；尾座包括滑块、气缸支架、套筒、顶针，可在导轨上左右滑动，实现与机头距离的无级调节。工作时，将尾座固定在导轨上的合适位置后，在气泵作用下气缸的活塞推动尾座顶针与机头顶针(或卡盘)配合，顶紧工件，随后，电机根据需要旋转工件。本发明操作简单，使用方便，可根据需要灵活更换顶针或者卡盘，可通过控制盒独立控制，也可实现与焊接机器人的联动，特别适合具有管状回转中心的工件的环焊缝的焊接。

Description

一种水平翻转焊接变位机及其使用方法
技术领域
本发明属于焊接用设备技术领域，具体的涉及一种水平翻转焊接变位机及其使用方法。
背景技术
在我国，焊接变位机也已悄然成为制造业的一种不可缺少的设备，在焊接领域把它划为焊接辅机。随着焊接领域自动化程度的不断提高，焊接机器人的应用也越来越广泛，焊接变位机作为一种焊接辅助设备，在焊接领域的重要性也越来越大。近几年来，这一产品在我国工程机械行业，有了较大的发展，获得了广泛的应用。就型式系列和品种规格而言，已问世的，约有十余个系列，百余品种规格。
现有技术中，中国专利申请公开号204413479U公开了一种新型机器人用水平翻转伺服焊接变位机，包括，底座，工字梁翻转动力部，工字梁翻转从动部，工字梁，夹具翻转动力头，夹具从动端。此焊接变位机，在机器人焊接工位和人工装卸件工位之间，工字梁带动夹具垂直翻转切换。中国专利申请CN103600195A公开了实用变位机，包括回转系统、翻转架、从动机座，所述翻转架一端与回转系统连接，另一端则与从动机座连接，所述回转系统固定在翻转主机座上。所述回转系统包括电机、减速机、回转支撑，所述减速机的一端与电机连接，另一端与回转支撑连接，回转支撑再连接翻转架。所述回转支撑包括回转支撑内齿圈和回转支撑外齿圈，所述回转支撑外齿圈与翻转架连接，回转支撑内齿圈通过连接盘与翻转主机座连接，回转支撑内齿圈还与减速机外齿圈啮合。所述翻转架上安装有定位夹紧装置。现有变位机大多通过多爪卡盘夹紧待焊工件，在夹持待焊工件时需要依次拧紧卡盘的每一个爪，影响效率且影响夹紧精度。鉴于这种技术问题，需要出现一种结构简单，使用方便，夹紧容易且精度高的一种水平翻转焊接变位机及其使用方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单，使用方便，夹紧容易且精度高的一种水平翻转焊接变位机及其使用方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种水平翻转焊接变位机，其特征在于，包括机头，底座、尾座、控制盒和气泵；机头上设置有电机，控制盒通过线缆与电机连接，控制盒用于控制电机转动，其中：
底座包括3个地脚座、2块槽钢、2块挡板、1块盖板、2条导轨、1块滑块；2块槽钢安装在3个地脚座上，2块挡板安装在槽钢的两端，盖板安装在槽钢上，2条导轨安装在盖板上，滑块安装在2条导轨之间，滑块能够在两条导轨导轨间滑动，滑块上设有螺纹孔，滑块与尾座通过螺栓连接，松开螺栓，尾座可带着滑块在导轨间左右移动，拧紧螺栓，则将尾座固定在导轨的某一位置；
机头通过螺栓固定在盖板上；机头包括电机、减速机后法兰、减速机、减速机支架、减速机前法兰、过渡法兰、机头顶针；电机安装在减速机后法兰上，减速机后法兰安装在减速机上，减速机安装在减速机支架上；机头顶针安装在过渡法兰上，过渡法兰安装在减速机前法兰上，减速机前法兰安装在减速机上；
尾座包括气缸、气缸法兰、套筒法兰、螺母、气缸支架、套筒、尾座顶针；气缸安装在气缸法兰上，气缸法兰安装在气缸支架上，套筒法兰安装在套筒上，螺母安装在气缸活塞推杆上，位于套筒法兰和套筒之间，尾座顶针安装在套筒内，气缸与气泵通过气动软管相连，气泵为气缸提供动力，推动尾座顶针运动。
进一步的，减速机支架包括支架底板、支架横板、2块支架侧板、方法兰；支架横板安装在支架底板上，2块支架侧板安装在支架横板两侧，方法兰竖直安装在2块支架侧板之间。
进一步的，减速机后法兰有两圈通孔，外圈为光孔，用于和减速机连接，内圈为螺纹孔，用于和电机连接；减速机后法兰外边缘存在凸沿，凸沿内径略大于减速机外径，用于对减速机起密封作用。
进一步的，减速机前法兰有3圈通孔，中间一圈为光孔，用于和减速机连接，内圈及外圈为螺纹孔，用于连接过渡法兰，前法兰外边缘也有一圈凸沿，用于对减速机起密封作用。
进一步的，过渡法兰上安装有机头顶针，该机头顶针可更换为卡盘。
进一步的，气缸支架包括尾座底板、尾座横板、2块尾座竖板、尾座支撑管；尾座横板安装在尾座底板上，2块尾座竖板安装在尾座横板两端，尾座支撑管安装在2块尾座竖板之间。
为更好的实现本发明目的，本发明还公开了一种水平翻转焊接变位机的使用方法，其中，包括如下步骤：
根据待焊工件长度将尾座沿导轨调整至合适位置后，上紧连接滑块与尾座的螺栓，从而将尾座固定；
将待焊工件置于工位后，气泵向气缸内充气，推动气缸活塞及推杆向左运动，螺母安装于套筒法兰及套筒之间，气缸推杆通过螺母带动套筒运动，尾座顶针安装于套筒内，随套筒一起运动顶紧待焊工件；
卸载时，气缸放气，气缸推杆带动套筒向右运动，释放工件；
变位机独立使用时，可通过控制盒控制电机的转动；变位机与焊接机器人协同使用时，可将电机的线缆连接与焊接机器人的端子台上，将变位机作为焊接机器人的外部轴，通过焊接机器人的示教器控制变位机电机的转动
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明机头部机头顶针和卡盘两种夹紧方案，可根据需要灵活选用；若待焊工件为存在管状回转中心，则可以采用机头顶针，这种方案可以免去常用变位机上紧以及松开卡盘的过程；尾座与滑块连接，可通过上紧或者松开螺栓实现尾座的固定或者滑动；另外，本发明尾座部分的滑动方式能够准确地保证尾座中心线和机头中心线的一致，且可以实现尾座位置的无级调节。相对于现有种类的变位机，本发明更加灵活方便，提升了工作效率。
附图说明
图1为本发明整体示意图；
图2为本发明机械主体总装配图的分解图；
图3为本发明机头的分解图；
图4为本发明底座的分解图；
图5为本发明尾座的分解图；
图6为本发明机头部分减速机后法兰结构图；
图7为本发明机头部分减速机前法兰结构图；
图8为本发明机头部分过渡法兰结构图；
图9为本发明机头部分机头顶针结构图；
图10为本发明底座部分导轨及滑块结构图；
图11为本发明尾座部分气缸套筒连接方式结构图；
图12为本发明尾座部分套筒结构图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述。如图1-12所示，图1为本发明整体示意图；图2为本发明机械主体总装配图的分解图；图3为本发明机头的分解图；图4为本发明底座的分解图；图5为本发明尾座的分解图；图6为本发明机头部分减速机后法兰结构图；图7为本发明机头部分减速机前法兰结构图；图8为本发明机头部分过渡法兰结构图；图9为本发明机头部分机头顶针结构图；图10为本发明底座部分导轨及滑块结构图；图11为本发明尾座部分气缸套筒连接方式结构图；图12为本发明尾座部分套筒结构图；
本发明水平翻转焊接变位机，包括机头1、底座2、尾座3、控制盒4和气泵5；机头1上设置有电机1-1，控制盒4通过线缆与电机1-1连接，控制盒4用于控制电机1-1转动，其中：
底座2包括3个地脚座2-1、2块槽钢2-2、2块挡板2-3、1块盖板2-4、2条导轨2-5、1块滑块2-6；2块槽钢2-2安装在3个地脚座2-1上，2块挡板2-3安装在槽钢2-2的两端，盖板2-4安装在槽钢2-2上，2条导轨2-5安装在盖板2-4上，滑块2-6安装在2条导轨2-5之间，滑块2-6能够在两条导轨导轨2-5间滑动，滑块2-6上设有螺纹孔，滑块2-6与尾座3通过螺栓连接，松开螺栓，尾座可带着滑块在导轨间左右移动，拧紧螺栓，则将尾座固定在导轨的某一位置；机头1通过螺栓固定在盖板2-4上；机头1包括电机1-1、减速机后法兰1-2、减速机1-3、减速机支架1-4、减速机前法兰1-5、过渡法兰1-6、机头顶针1-7；电机1-1安装在减速机后法兰1-2上，减速机后法兰1-2安装在减速机1-3上，减速机1-3安装在减速机支架1-4上；机头顶针1-7安装在过渡法兰1-6上，过渡法兰1-6安装在减速机前法兰1-5上，减速机前法兰1-5安装在减速机1-3上；尾座3包括气缸3-1、气缸法兰3-2、套筒法兰3-3、螺母3-4、气缸支架3-5、套筒3-6、尾座顶针3-7；气缸3-1安装在气缸法兰3-2上，气缸法兰3-2安装在气缸支架3-5上，套筒法兰3-3安装在套筒3-6上，螺母3-4安装在气缸活塞推杆上，位于套筒法兰3-3和套筒3-6之间，尾座顶针3-7安装在套筒3-6内，气缸3-1与气泵5通过气动软管相连，气泵5为气缸3-1提供动力，推动尾座顶针3-4运动。减速机支架1-4包括支架底板1-4-1、支架横板1-4-2、2块支架侧板1-4-3、方法兰1-4-4；支架横板1-4-2安装在支架底板1-4-1上，2块支架侧板1-4-3安装在支架横板1-4-2两侧，方法兰1-4-4竖直安装在2块支架侧板1-4-3之间。减速机后法兰1-2有两圈通孔，外圈为光孔，用于和减速机1-3连接，内圈为螺纹孔，用于和电机连接；减速机后法兰1-2外边缘存在凸沿，凸沿内径略大于减速机1-3外径，用于对减速机起密封作用。减速机前法兰1-5有3圈通孔，中间一圈为光孔，用于和减速机连接，内圈及外圈为螺纹孔，用于连接过渡法兰1-6，前法兰外边缘也有一圈凸沿，用于对减速机起密封作用。过渡法兰1-6上安装有机头顶针1-7，该机头顶针1-7可更换为卡盘。气缸支架3-5包括尾座底板3-5-1、尾座横板3-5-2、2块尾座竖板3-5-3、尾座支撑管3-5-4；尾座横板3-5-2安装在尾座底板3-5-1上，2块尾座竖板3-5-3安装在尾座横板3-5-2两端，尾座支撑管3-5--4安装在2块尾座竖板3-5-3之间。
本发明工作时，先根据待焊工件长度将尾座沿导轨调整至合适位置后，上紧连接滑块与尾座的螺栓，从而将尾座固定；将待焊工件置于工位后，气泵向气缸内充气，推动气缸活塞及推杆向左运动，螺母安装于套筒法兰及套筒之间，气缸推杆通过螺母带动套筒运动，尾座顶针安装于套筒内，随套筒一起运动顶紧待焊工件；卸载时，气缸放气，气缸推杆带动套筒向右运动，释放工件；变位机独立使用时，可通过控制盒控制电机的转动；变位机与焊接机器人协同使用时，可将电机的线缆连接与焊接机器人的端子台上，将变位机作为焊接机器人的外部轴，通过焊接机器人的示教器控制变位机电机的转动
本发明的关键部件：如图3所示，为机头，机头1主要用于待焊工件的夹持及旋转。机头1包括电机1-1、减速机后法兰1-2、减速机1-3、减速机支架1-4、减速机前法兰1-5、过渡法兰1-6、机头顶针1-7；电机1-1采用伺服电机，型号为安川电机SGMRV-13ANA-YR11，通过螺栓安装在减速机后法兰1-2上，减速机后法兰1-2通过螺栓安装在减速机1-3上，减速机1-3采用RV减速机，型号为帝人RV-140E，减速机1-3通过螺栓安装在减速机支架1-4上；机头顶针1-7中心开有通孔，通过螺栓安装在过渡法兰1-6上，过渡法兰1-6通过螺栓安装在减速机前法兰1-5上，减速机前法兰1-5通过螺栓安装在减速机1-3上。减速机支架1-4由包括支架底板1-4-1、支架横板1-4-2、2块支架侧板1-4-3、方法兰1-4-4；支架横板1-4-2通过螺栓安装在支架底板1-4-1上，2块支架侧板1-4-3通过焊接安装在支架横板1-4-2的两侧，方法兰1-4-4通过焊接竖直安装在2块支架侧板1-4-3之间。如图6所示，减速机后法兰1-2有两圈通孔，外圈为光孔，用于和减速机1-3连接，内圈为螺纹孔，用于和电机连接；减速机后法兰1-2外边缘存在凸沿，凸沿内径略大于减速机1-3的外径，用于对减速机起密封作用。如图7所示，减速机前法兰1-5有3圈通孔，中间一圈为光孔，用于和减速机连接，内圈及外圈为螺纹孔，用于连接过渡法兰1-6，前法兰外边缘也有一圈凸沿，用于对减速机起密封作用。如图8所示，过渡法兰1-6中心有螺纹孔，用于安装机头顶针1-7，该机头顶针1-7可更换为卡盘，通过螺栓安装在过渡法兰1-6的其它螺纹孔上。如图9所示，机头顶针1-7中心有通孔，可通过螺栓安装在过渡法兰1-6中心螺纹孔上，方便更换。机头1通过螺栓安装在底座2上。如图4所示，底座2的主要作用是安装机头1及尾座3。底座2包括3个地脚座2-1、2块槽钢2-2、2块挡板2-3、1块盖板2-4、2条导轨2-5、1块滑块2-6。2块槽钢2-2的型号为200*75*9mm，长度为2800mm，2块槽钢通过焊接安装在3个地脚座2-1上；2块挡板2-3通过焊接安装在槽钢2-2的两端；盖板2-4通过焊接安装在槽钢2-2上，盖板2-4的尺寸为2800*500*20mm；2条导轨2-5通过螺栓安装在盖板2-4上，导轨为工字型，长度为2000mm；滑块2-6安装在2条导轨2-5之间(它们的相对位置如图10所示)，滑块尺寸为250*200*12mm，滑块上有两个螺纹孔。尾座，如图5所示，尾座3包括气缸3-1、气缸法兰3-2、套筒法兰3-3、螺母3-4、气缸支架3-5、套筒3-6、尾座顶针3-7。气缸3-1通过螺栓安装在气缸法兰3-2上，气缸法兰3-2通过螺栓安装在气缸支架3-5上，气缸3-1的推杆贯穿套筒法兰3-3的中心孔，螺母3-4安装在气缸活塞推杆上，阻挡套筒法兰3-3，套筒法兰3-3通过螺栓安装在套筒3-6上，这样，螺母3-4安装完成后实际上位于套筒法兰3-3和套筒3-6之间，尾座顶针3-7安装在套筒3-6另一端的孔内。螺母3-4、套筒法兰3-3以及套筒3-6的相对安装位置如图11所示(省略了套筒法兰3-3与气缸3-1之间的气缸法兰3-2以及尾座竖板3-5-3)。气缸支架3-5包括尾座底板3-5-1、尾座横板3-5-2、2块尾座竖板3-5-3、尾座支撑管3-5-4。尾座横板3-5-2通过螺栓安装在尾座底板3-5-1上，2块尾座竖板3-5-3通过焊接安装在尾座横板3-5-2两端，尾座支撑管3-5-4通过焊接安装在2块尾座竖板3-5-3之间。套筒3-6可在尾座支撑管3-5--4内部左右滑动，套筒的结构如图12所示。气缸3-1的推杆通过套筒3-6带动顶针3-7运动。控制盒，控制盒4通过线缆与电机1-1连接，可独立控制电机1-1转动；若线缆与焊接机器人安川(YASKAWA)6轴垂直多关节机器人MOTOMAN-MA1400的端子台连接，则可实现与机器人的联动。现有的焊接变位机左侧的夹紧机构通常是多爪卡盘，即便是对于形状较为简单的管状工件，也需要依次上紧卡盘上的多个滑块，影响工作效率。本发明在保留卡盘安装方案的同时，提供了伞状机头顶针的夹持方案，另外，本发明尾座部分的滑动方式在准确地保证尾座中心线和机头中心线一致的前提下，实现了尾座位置的无级调节，方便实用，很大程度上提高了具有管状回转中心工件的焊接效率。气泵，气泵5通过气动软管与尾座3所包含的气缸3-1连接，为气缸3-1提供动力，带动套筒及顶针左右运动。
比较实验：本发明与背景技术的变位机，就相同的工件进行焊接，实验效果如下表：
本发明机头部机头顶针和卡盘两种夹紧方案，可根据需要灵活选用；若待焊工件为存在管状回转中心，则可以采用机头顶针，这种方案可以免去常用变位机上紧以及松开卡盘的过程；尾座与滑块连接，可通过上紧或者松开螺栓实现尾座的固定或者滑动；另外，本发明尾座部分的滑动方式能够准确地保证尾座中心线和机头中心线的一致，且可以实现尾座位置的无级调节。相对于现有种类的变位机，本发明更加灵活方便，提升了工作效率

Claims (7)

1.一种水平翻转焊接变位机，其特征在于，包括机头(1)、底座(2)、尾座(3)、控制盒(4)和气泵(5)；机头(1)上设置有电机(1-1)，控制盒(4)通过线缆与电机(1-1)连接，控制盒(4)用于控制电机(1-1)转动，其特征在于：
底座(2)包括3个地脚座(2-1)、2块槽钢(2-2)、2块挡板(2-3)、1块盖板(2-4)、2条导轨(2-5)、1块滑块(2-6)；2块槽钢(2-2)安装在3个地脚座(2-1)上，2块挡板(2-3)安装在槽钢(2-2)的两端，盖板(2-4)安装在槽钢(2-2)上，2条导轨(2-5)安装在盖板(2-4)上，滑块(2-6)安装在2条导轨(2-5)之间，滑块(2-6)能够在两条导轨导轨(2-5)间滑动，滑块(2-6)设有螺纹孔，滑块(2-6)与尾座(3)通过螺栓连接，松开螺栓，尾座可带着滑块在导轨间左右移动，拧紧螺栓，则将尾座固定在导轨的某一位置；
机头(1)通过螺栓固定在盖板(2-4)上；机头(1)包括电机(1-1)、减速机后法兰(1-2)、减速机(1-3)、减速机支架(1-4)、减速机前法兰(1-5)、过渡法兰(1-6)、机头顶针(1-7)；电机(1-1)安装在减速机后法兰(1-2)上，减速机后法兰(1-2)安装在减速机(1-3)上，减速机(1-3)安装在减速机支架(1-4)上；机头顶针(1-7)安装在过渡法兰(1-6)上，过渡法兰(1-6)安装在减速机前法兰(1-5)上，减速机前法兰(1-5)安装在减速机(1-3)上；
尾座(3)包括气缸(3-1)、气缸法兰(3-2)、套筒法兰(3-3)、螺母(3-4)、气缸支架(3-5)、套筒(3-6)、尾座顶针(3-7)；气缸(3-1)安装在气缸法兰(3-2)上，气缸法兰(3-2)安装在气缸支架(3-5)上，套筒法兰(3-3)安装在套筒(3-6)上，螺母(3-4)安装在气缸活塞推杆上，位于套筒法兰(3-3)和套筒(3-6)之间，尾座顶针(3-7)安装在套筒(3-6)内，气缸(3-1)与气泵(5)通过气动软管相连，气泵(5)为气缸(3-1)提供动力，推动尾座顶针(3-4)运动。
2.根据权利要求1所述的水平翻转焊接变位机，其特征在于，所述减速机支架(1-4)包括支架底板(1-4-1)、支架横板(1-4-2)、2块支架侧板(1-4-3)、方法兰(1-4-4)；支架横板(1-4-2)安装在支架底板(1-4-1)上，2块支架侧板(1-4-3)安装在支架横板(1-4-2)两侧，方法兰(1-4-4)竖直安装在2块支架侧板(1-4-3)之间。
3.根据权利要求2所述的水平翻转焊接变位机，其特征在于，减速机后法兰(1-2)有两圈通孔，外圈为光孔，用于和减速机(1-3)连接，内圈为螺纹孔，用于和电机连接；减速机后法兰(1-2)外边缘存在凸沿，凸沿内径略大于减速机(1-3)外径，用于对减速机起密封作用。
4.根据权利要求2所述的一种新型水平翻转焊接变位机，其特征在于，所述减速机前法兰(1-5)有3圈通孔，中间一圈为光孔，用于和减速机连接，内圈及外圈为螺纹孔，用于连接过渡法兰(1-6)，前法兰外边缘也有一圈凸沿，用于对减速机起密封作用。
5.根据权利要求4所述的水平翻转焊接变位机，其特征在于，所述过渡法兰(1-6)上安装有机头顶针(1-7)，该机头顶针(1-7)可更换为卡盘。
6.根据权利要求1所述的水平翻转焊接变位机，其特征在于，所述气缸支架(3-5)包括尾座底板(3-5-1)、尾座横板(3-5-2)、2块尾座竖板(3-5-3)、尾座支撑管(3-5-4)；尾座横板(3-5-2)安装在尾座底板(3-5-1)上，2块尾座竖板(3-5-3)安装在尾座横板(3-5-2)两端，尾座支撑管(3-5-4)安装在2块尾座竖板(3-5-3)之间。
7.一种如权利要求1-6任一所述水平翻转焊接变位机的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
根据待焊工件长度将尾座沿导轨调整至合适位置后，上紧连接滑块与尾座的螺栓，从而将尾座固定；
将待焊工件置于工位后，气泵向气缸内充气，推动气缸活塞及推杆向左运动，螺母安装于套筒法兰及套筒之间，气缸推杆通过螺母带动套筒运动，尾座顶针安装于套筒内，随套筒一起运动顶紧待焊工件；
卸载时，气缸放气，气缸推杆带动套筒向右运动，释放工件；
变位机独立使用时，可通过控制盒控制电机的转动；变位机与焊接机器人协同使用时，可将电机的线缆连接与焊接机器人的端子台上，将变位机作为焊接机器人的外部轴，通过焊接机器人的示教器控制变位机电机的转动。
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