CN106346107A - 栓钉自动焊接机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动焊接机，特别是一种栓钉自动焊接机。包括底座，置于底座上的行走平台，回转码盘组件，与底座连接的立柱，立柱上方连接悬臂支撑组件，电器控制系统，该机整体呈悬臂式结构，回转码盘组件置于底座上，悬臂支撑组件上装有水平移动滑板、焊接机头竖直调整滑座和自动输送螺钉组件；焊接机头竖直调整滑座底部装有自动焊接机头组件，自动输送螺钉组件包含三个方向的调整滑座。上述技术方案的本发明与现有技术相比，自动化程度高，焊接效果好。

Description

栓钉自动焊接机

技术领域

本发明涉及一种自动焊接机，特别是一种栓钉自动焊接机。

背景技术

各类型钢结构生产过程中，重钢梁或钢板墙上均有焊接螺柱，焊接量大。经统计每人每天焊接数量在1000-2000颗之间。因需焊接的栓钉直径都比较大，目前国内外并没有全自动的大直径栓钉焊接设备，全部为人工焊接。人工焊接不仅劳动强度大，而且需要事先在工件上划线标记焊接位置，准备工时较多，而且焊接效果、成型质量受人为因素影响较大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种能够实现栓钉的自动定位、抓取、焊接全运行过程的栓钉自动焊接机。

本发明采用如下技术方案：

一种栓钉自动焊接机，包括底座，置于底座上的行走平台，回转码盘组件，与底座连接的立柱，立柱上方连接悬臂支撑组件，电器控制系统，该机整体呈悬臂式结构，回转码盘组件置于底座上，悬臂支撑组件上装有水平移动滑板、焊接机头竖直调整滑座和自动输送螺钉组件；焊接机头竖直调整滑座底部装有自动焊接机头组件，自动输送螺钉组件包含三个方向的调整滑座。

上述技术方案的本发明与现有技术相比，自动化程度高，焊接效果好。

本发明的优选方案是：

自动焊接机头组件中的固定支架上装有调整螺杆、拉弧式焊枪、瓷环抓取机构以及螺柱抓取机构；螺柱抓取机构通过L连接板与拉弧式焊枪连接。

栓钉抓取机构为气动式抓取手指结构，栓钉抓取手指结构连接栓钉导电卡指；栓钉导电卡指由两个对称设置的分体式卡指构成，两个卡指上分别设置有相向的V型槽结构；瓷环抓取机构为气动式抓取手指结构，瓷环抓取手指结构连接瓷环卡指，瓷环卡指由两个对称设置的分体式卡指构成，两个卡指上分别设置有相向的V型槽结构；瓷环卡指位于栓钉导电卡指的正下方。

螺柱抓取机构中的气缸通过L型连接板与拉弧式焊枪连接；瓷环抓取机构中的第二导向杆和螺柱抓取机构中的第一导向杆两者的轴线平行设置；瓷环抓取机构中的第二导向杆置于第二导套向，第二导向套通过第二凹槽式支座与瓷环抓取气缸的外壁连接；栓钉抓取机构中的第一导向杆置于第一导向套内，第一导向套通过第一凹槽式支座与栓钉抓取气缸的外壁连接，第一导向杆呈阶梯状非等直径结构，导向杆大直径部的上端与支座连接，导向杆大直径部下端与小直径部连接，小直径部上套装有减重弹簧；大直径部和小直径部的连接部位位于套筒内，小直径部的下端装有弹簧限位座。

码盘回转组件包括回转支座，回转支座与底座连接，回转支座上装有回转伺服电机，回转伺服电机的输出轴上装有小齿轮，小齿轮与大齿轮相啮合，大齿轮通过回转主轴以及圆锥滚子轴承装在回转支座上；大齿轮的一端面支撑有平台，平台上的左侧部位装有传感棒定位座，该定位座上装有传感验棒；平台上装有方形码盘；方形码盘上均布设置有螺柱定位套。

自动输送螺栓组件中的水平移动滑板上装有第一驱动电机，第一驱动电机的输出轴上装有齿轮，齿轮与位于悬臂式结构上的齿条相配合，悬臂上设置有与齿条相平行的直线导轨，直线导轨与水平滑板上的导轨槽相配合；水平移动滑板通过第一活动连接板与送钉横向移动滑座连接，送钉横向移动滑座通过第二活动板与送钉纵向移动滑座连接，送钉纵向移动滑座通过第三连接板与送钉竖向滑座连接，送钉竖向滑座下端装有托取方形码盘的腿结构，托取方形码盘的支腿结构上设置方形码盘。

悬臂支撑组件的外侧通过安装架装有焊接机头竖直调整滑座，焊接机头竖直调整滑座下端装有自动焊接机头组件；焊接机头竖直调整滑座中的第二驱动电机通过精密减速机与丝杠连接，丝杠与丝杠滑座相配合，丝杠滑座通过连接板与安装架连接，焊接机头竖直滑座中的支承体连接焊接机头固定架。

支腿结构上设置有四个定位销，该四个定位销与方形码盘底部相应的四个定位孔相匹配安装。

行走平台中的行走电机与行走齿轮连接，行走齿轮与行走齿条相配合，行走齿条与底部滑座的一侧固接，底部滑座置于底部直线导轨上。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是图1的侧视图。

图4是码盘组件的结构示意图。

图5是图4的俯视图。

图6是图5中的A-A剖视图。

图7是图6中的B-B剖视图。

图8是图5中的I部放大图。

图9是自动输送螺钉组件的主视图。

图10是图9的俯视图。

图11是图9的侧视图。

图12是图11中的A-A剖视图。

图13是图9中的A-A剖视图。

图14是图9中的B-B剖视图。

图15是焊接机头组件中的主视图。

图16是图15的侧视图。

图17是图15中的A-A剖视图。

图18是图15中的B-B剖视图。

图19是栓钉卡指的结构示意图。

图20是瓷环卡指的结构示意图。

图21是图3中的A-A剖视图。

图22是图1中的B-B剖视图。

图23是图22中的A向视图。

图24是图23中的B-B剖视图。

具体实施方式

下面结合附图以及实施例详述本发明：

一种栓钉自动焊接机，参见附图1至附图24，图中：底座1、焊接电源2、电气控制系统3、立柱4、悬臂支撑组件5、悬臂连接架501、悬臂直线导轨502、悬臂齿条503、回转码盘组件6、焊接机头竖直调整滑座7、自动输送螺钉组件8、自动焊接机头组件9、水平移动滑板10、行走电机11、行走齿轮12、行走齿条13、底部滑座14、底部直线导轨道15。

回转码盘组件6中，回转支座601、回转驱动伺服电机602、圆锥滚子轴承603、回转主轴604、大齿轮605、传感棒定位座606、传感验棒607、平台608、方形码盘609、栓钉610、瓷环611、螺柱定位套612、弹性球头柱塞613。

焊接机头竖直调整滑座7中：竖直调整电机701、竖直调整丝杠702、竖直调整丝杠母703、竖直调整滑板704、竖直直线导轨705、竖直安装板706、竖直直线滑座707、竖直支承板708。

自动输送螺钉组件8中，送钉竖向移动滑座801、送钉横向移动滑座802、送钉纵向移动滑座803、支腿结构804、定位销805、纵向驱动电机806、纵向驱动主轴807、纵向丝杠轴808、纵向丝杠母809、纵向导轨810、送钉竖直驱动电机811、纵向滑板812、竖直丝杠轴813、竖直丝杠母814、竖直滑板815、竖直直线导轨816。

自动焊接机头组件中，固定支架901、调节螺杆902、拉弧式焊枪903、支座904、第一导向杆905、第二导向杆906、瓷环抓取手指结构907、瓷环卡指908、瓷环卡指连接面9081、瓷环卡指连接螺栓9082、瓷环909、栓钉导电卡指910、L型连接板9101、栓钉抓取手指结构911、减重弹簧912、导电卡指连接座91201、栓钉抓取手指连接螺栓91202、第一导向套913、第一凹槽式支座914、第二导向套915、第二凹槽式支座916、弹簧限位座917。

本实施例中，底座1上设置有行走平台和回转码盘组件等零部件，底座1上方连接的立柱4，立柱4上方连接悬臂支撑组件5，该机整体呈悬臂式结构，悬臂支撑组件5中的悬臂行走电机504的安装轴上装有齿轮，齿轮与悬臂齿条503相啮合，行走电机电504置于水平移动滑板10上，水平移动滑板上10上上设置有与悬臂齿条503平行设置的悬臂直线导轨502相配合的滑座；悬臂直线导轨502设置为两个。

该机上配备有电器控制系统，回转码盘组件6置于底座1上，并位于悬臂式结构起始端的一侧，悬臂支撑组件5上装有水平移动滑板10、焊接机头竖直调整滑座7和自动输送螺钉组件8等。焊接机头竖直调整滑座7的底部装有自动焊接机头组件9，自动输送螺钉组件8包含三个方向的调整滑座。

自动焊接机头组件9中的固定支架901上装有调整螺杆902、拉弧式焊枪903、瓷环抓取机构以及螺柱抓取机构；螺柱抓取机构通过L连接板9101与拉弧式焊枪903连接。

栓钉抓取机构为气动式栓钉抓取手指结构911，栓钉抓取手指结构911连接栓钉导电卡指910，栓钉导电卡指910由铜材制成；栓钉导电卡指910由两个对称设置的分体式卡指构成，两个卡指上分别设置有相向的V型槽结构；参见附图19所示结构。

瓷环抓取机构为气动式瓷环抓取手指结构907，瓷环抓取手指结构907连接瓷环卡指908，瓷环卡指908由两个对称设置的分体式卡指构成，两个瓷环卡指908上分别设置有相向的V型槽结构；瓷环卡指908位于栓钉导电卡指910的正下方；瓷环卡指908的长度大于栓钉导电止指的长度。

导电卡指由于安装位置的限制，设计的有些短，通过导电卡指连接座91201与栓钉抓取手指结构911连接。

螺柱抓取机构中的气缸通过L型连接板9101与拉弧式焊枪903连接；瓷环抓取机构中的第二导向杆906和螺柱抓取机构中的第一导向杆905两者的轴线平行设置；瓷环抓取机构中的第二导向杆906置于第二导向套915向，第二导向套915通过第二凹槽式支座916与瓷环抓取气缸的外壁连接。

栓钉抓取机构中的第一导向杆905置于第一导向套913内，第一导向套913通过第一凹槽式支座914与栓钉抓取气缸的外壁连接，第一导向杆905呈阶梯状非等直径结构，第一导向杆大直径部的上端与支座904连接，第一导向杆大直径部下端与小直径部连接，小直径部上套装有减重弹簧912；大直径部和小直径部的连接部位位于套筒内，小直径部的下端装有弹簧限位座917。

码盘回转组件6包括回转支座601，回转支座601与底座1连接，回转支座上装有回转伺服电机602，回转伺服电机602的输出轴上装有小齿轮6051，小齿轮6051与大齿轮605相啮合，大齿轮605通过回转主轴604以及圆锥滚子轴承603装在回转支座601上；大齿轮605的一端面支撑有平台608，平台608上的左侧部位装有传感棒定位座606，该传感棒定位座606上装有传感验棒607；平台608上装有方形码盘609；方形码盘609上均布设置有螺柱定位套612。

自动输送螺栓组件8中的水平移动滑板上10装有第一驱动电机，第一驱动电机的输出轴上装有齿轮，齿轮与位于悬臂式结构上的齿条相配合，悬臂上设置有与齿条相平行的直线导轨，直线导轨与水平滑板上的导轨槽相配合；水平移动滑板10通过第一连接板与送钉横向移动滑座802连接，送钉横向移动滑座802通过第二连接板与送钉纵向移动滑座803连接，送钉纵向移动滑座803通过第三连接板与送钉竖向滑座801连接，送钉竖向滑座801下端装有托取方形码盘的支腿结构804，托取方形码盘的支腿结构804上设置有四个定位销805，该四个定位销805与方形码盘609底部相应的四个定位孔相匹配安装。

焊接机头竖直调整滑座7中的竖直调整电机701的输出轴与竖直调整丝杠702连接，竖直调整丝杠702上装有竖直调整丝杠母703，竖直调整丝杠母703上装有竖直调整滑板704，竖直调整滑板704装在悬臂连接架501上。竖直调整滑板704上装有竖直直线滑座707，竖直直线滑座707置于竖直调整丝杠杆702两侧的竖直直线导轨705上，竖直直线导轨705装在竖直安装板竖直安装板706上，竖直滑安装板底端的安装支承板708与焊接机头组件9中的固定支架901的上端连接。

自动输送螺钉组件8中的送钉竖向移动滑座801、送钉横向移动滑座802和送钉纵向移动滑座803三者的结构与图23 和图24所示的焊接机头竖直调整滑座7中的竖直调整电机701、竖直调整丝杠702、竖直调整丝杠703、竖直调整滑板704、竖直直线导轨705、竖直安装板706、竖直直线滑座707和竖直支承板708等之间的连接结构相同，只是相互之间通过前述的第二和第三连接板连接在一起。

送钉竖向移动滑座801中，送钉竖直驱动电机811与竖直丝杠轴813连接，竖直丝杠轴813上装有竖直丝杠母814，竖直丝杠母814上装有竖直滑板815，竖直滑板815置于竖直丝杠轴813两侧的竖直直线导轨816上。（图13的侧视图和俯视图，与图23和图24中的相关结构相同）。送钉纵向滑座803的结构与送钉横向滑座802的结构相同（与前述的焊接机头竖直调整滑座7中相关零部件的连接关系相同），送钉纵向滑座803中的纵向驱动电机806与纵向驱动主轴807连接，纵向驱动主轴807与纵向丝杠轴808连接，纵向丝杠轴808上装有纵向丝杠母809，纵向丝杠母809上装有纵向滑板812，纵向滑板812置于纵向丝杠轴两侧的纵向导轨810上，相关侧视图和俯视图，参见图23和图24。

悬臂支撑组件5的外侧通过安装架装有焊接机头竖直调整滑座7，焊接机头竖直调整滑座7的下端装有自动焊接机头组件9。

行走平台中的行走电机11与行走齿轮12连接，行走齿轮12与行走齿条13相配合，行走齿条13与底部滑座14的一侧固接，底部滑座14置于底部直线导轨15上； 底部滑座14呈平行状态设置为两条，分别与两条平行设置的底部直线导轨15连接。

自动输送钉组件包含三个方向的调整滑座：送钉横向移动滑座802、送钉纵向移动滑座803和送钉竖向滑座801，能根据既定程序将方形码盘609上的螺柱和瓷环909准确送到自动焊接机头的定位抓取位置。

自动焊接头以拉弧式焊枪为主体，搭配抓取螺柱和瓷环的栓钉导电卡指910和瓷环卡指908，能适应一定规格范围内的螺柱的自动焊接。方形码盘609内螺柱的固定，采用弹性球头柱塞613沿螺柱径向顶紧的方式，可解决因螺柱外径尺寸偏差较大造成的定位不准问题，使螺柱在经人工码放后保持竖直状态。一组码盘上螺柱焊接完成后，自动输送钉组件可自动返回到平台上回转变位机处，将空的码盘放置，并取走已人工装好的码盘。设备所有电机均采用伺服电机或步进电机，旋转速度快，且具有位置信息反馈，能够很好的保证运动精度和重复定位精度。

自动焊接过程采用伺服驱动技术与气动传动技术相结合实现螺柱自动夹取及焊接，无需人工干预。螺柱焊接位置，通过在程序中输入焊接点坐标，采用伺服驱动技术，焊接机头可准确到位，不需要人工再进行划线确认。

另外，设备可通过接触传感技术自动检测待焊工件相对设备主体的摆放斜率，焊接机头夹取传感验棒607与工件侧边接触，通过两点位置坐标计算工件斜率。程序会自动根据计算结果对每一个焊接点进行位置补偿，保证螺柱焊接后形成的的阵列与工件保持横平竖直。焊接过程采用端点检测技术，保证螺柱与工件达到有效接触状态后起弧焊接，消除因工件不平整造成的影响。

Claims (9)

1.一种栓钉自动焊接机，包括底座，置于底座上的行走平台，回转码盘组件，与底座连接的立柱，立柱上方连接悬臂支撑组件，电器控制系统，该机整体呈悬臂式结构，其特征在于：回转码盘组件置于底座上，悬臂支撑组件上装有水平移动滑板、焊接机头竖直调整滑座和自动输送螺钉组件；焊接机头竖直调整滑座底部装有自动焊接机头组件，自动输送螺钉组件包含三个方向的调整滑座。

2.根据权利要求1所述的栓钉自动焊接机，其特征在于：自动焊接机头组件中的固定支架上装有调整螺杆、拉弧式焊枪、瓷环抓取机构以及螺柱抓取机构；螺柱抓取机构通过L连接板与拉弧式焊枪连接。

3.根据权利要求2所述的栓钉自动焊接机，其特征在于：栓钉抓取机构为气动式抓取手指结构，栓钉抓取手指结构连接栓钉导电卡指；栓钉导电卡指由两个对称设置的分体式卡指构成，两个卡指上分别设置有相向的V型槽结构；

瓷环抓取机构为气动式抓取手指结构，瓷环抓取手指结构连接瓷环卡指，瓷环卡指由两个对称设置的分体式卡指构成，两个卡指上分别设置有相向的V型槽结构；瓷环卡指位于栓钉导电卡指的正下方。

4.根据权利要求2所述的栓钉自动焊接机，其特征在于：螺柱抓取机构中的气缸通过L型连接板与拉弧式焊枪连接；瓷环抓取机构中的第二导向杆和螺柱抓取机构中的第一导向杆两者的轴线平行设置；瓷环抓取机构中的第二导向杆置于第二导套向，第二导向套通过第二凹槽式支座与瓷环抓取气缸的外壁连接；栓钉抓取机构中的第一导向杆置于第一导向套内，第一导向套通过第一凹槽式支座与栓钉抓取气缸的外壁连接，第一导向杆呈阶梯状非等直径结构，导向杆大直径部的上端与支座连接，导向杆大直径部下端与小直径部连接，小直径部上套装有减重弹簧；大直径部和小直径部的连接部位位于套筒内，小直径部的下端装有弹簧限位座。

5.根据权利要求1所述的栓钉自动焊接机，其特征在于：码盘回转组件包括回转支座，回转支座与底座连接，回转支座上装有回转伺服电机，回转伺服电机的输出轴上装有小齿轮，小齿轮与大齿轮相啮合，大齿轮通过回转主轴以及圆锥滚子轴承装在回转支座上；大齿轮的一端面支撑有平台，平台上的左侧部位装有传感棒定位座，该定位座上装有传感验棒；平台上装有方形码盘；方形码盘上均布设置有螺柱定位套。

6.根据权利要求1所述的栓钉自动焊接机，其特征在于：自动输送螺栓组件中的水平移动滑板上装有第一驱动电机，第一驱动电机的输出轴上装有齿轮，齿轮与位于悬臂式结构上的齿条相配合，悬臂上设置有与齿条相平行的直线导轨，直线导轨与水平滑板上的导轨槽相配合；水平移动滑板通过第一活动连接板与送钉横向移动滑座连接，送钉横向移动滑座通过第二活动板与送钉纵向移动滑座连接，送钉纵向移动滑座通过第三连接板与送钉竖向滑座连接，送钉竖向滑座下端装有托取方形码盘的腿结构，托取方形码盘的支腿结构上设置方形码盘。

7.根据权利要求1所述的栓钉自动焊接机，其特征在于：悬臂支撑组件的外侧通过安装架装有焊接机头竖直调整滑座，焊接机头竖直调整滑座下端装有自动焊接机头组件；焊接机头竖直调整滑座中的第二驱动电机通过精密减速机与丝杠连接，丝杠与丝杠滑座相配合，丝杠滑座通过连接板与安装架连接，焊接机头竖直滑座中的支承体连接焊接机头固定架。

8.根据权利要求6所述的栓钉自动焊接机，其特征在于：支腿结构上设置有四个定位销，该四个定位销与方形码盘底部相应的四个定位孔相匹配安装。

9.根据权利要求1所述的栓钉自动焊接机，其特征在于：行走平台中的行走电机与行走齿轮连接，行走齿轮与行走齿条相配合，行走齿条与底部滑座的一侧固接，底部滑座置于底部直线导轨上。