CN107030426B - 一种挂车车架组件拼装焊接系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种挂车车架组件拼装焊接系统，包括支撑架、翻转轴、工件支撑部件和电控装置；工件支撑部件包括平板结构的工件支撑板，工件支撑板的两端分别与翻转轴的另一端固定连接，工件支撑板的上表面上设置有多个的压紧装置和定位装置，压紧装置包括支撑座、伸缩控制机构和压头，定位装置包括大梁定位机构、横梁定位机构、边梁定位机构，工件支撑板上对应车架组件底面上焊缝的位置还设有镂空的槽型结构；电控装置包括工业控制计算机、电源回路、翻转控制回路。本挂车车架组件拼装焊接系统能够实现挂车的整体快速定位拼装和焊接，拼焊效率高，且便于翻转、可以避免吊装翻转易散架的安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及一种拼装焊接系统，具体是一种适用于挂车车架组件的拼装焊接系统，属于挂车技术领域。
背景技术
挂车是指由汽车牵引而本身无动力驱动装置的车辆，通常可以是一辆牵引车(货车或牵引车、叉车等)与一辆或一辆以上挂车组成的汽车列车，汽车列车属于汽车范畴，采用汽车列车运输是提高经济效益最有效而简单的重要手段，具有迅速、机动、灵活、安全等优势，可方便地实现区段运输。
挂车按挂车与牵引汽车的连接方式分为全挂车和半挂车，全挂车由牵引车牵引且其全部质量由本身承受的挂车；半挂车由牵引车牵引且其部分质量由牵引车承受的挂车。
挂车通常包括车架组件、车架上装部分、悬挂部分、行走部分、电气部分、伸缩支腿部分和附件部分，挂车通常具有前后方向上较长的、用于支撑载荷的车架组件，通常主要包括焊接工字钢大梁、支撑横梁、连接横梁、边梁等，焊接工字钢大梁通常平行且左右对称设置为两件、且贯穿整个车架组件前后方向，支撑横梁和连接横梁焊接固定在两件焊接工字钢大梁之间、两边和两端，边梁平行于焊接工字钢大梁焊接固定在连接横梁的外侧，车架组件整体呈空间框架式结构。
由于车架组件整体工件前后尺寸较长、体积较大、焊缝较多、且焊缝的焊接质量要求较高，因此目前挂车车架组件的拼装和焊接通常分步进行，即先按部件进行拼装和分别焊接，然后将各部件进行整合拼装，最后进行整合焊接，整合拼装和焊接过程中为防止焊接变形，通常需行车配合整体进行多次翻转，这种传统的拼装焊接方式通常无法实现在前后方向上的整段焊缝，因此焊缝强度相对较低；而且分步拼装焊接的方式若各部件焊接过程中发生焊接变形，则在整合焊接过程中容易产生累计误差，进而易造成车架组件整体调斜等形位误差；另外，较大的车架体积造成翻转较困难，不仅易造成吊装散架、而且存在安全隐患。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种挂车车架组件拼装焊接系统，能够实现挂车的整体快速定位拼装和焊接，拼焊效率高，且便于翻转、可以避免吊装翻转易散架的安全隐患。
为实现上述目的，本挂车车架组件拼装焊接系统包括支撑架、翻转轴、工件支撑部件和电控装置；
所述的支撑架前后方向对称设置为两件、固定安装于地面；
所述的翻转轴设置为两件，两件翻转轴同心设置，两件翻转轴的一端通过轴承座安装在支撑架的上部内侧面，至少一件翻转轴上设有与安装在支撑架或地面上的翻转驱动装置；
所述的工件支撑部件包括平板结构的工件支撑板，工件支撑板的两端分别与翻转轴的另一端固定连接，工件支撑板的上表面上设置有多个的压紧装置和定位装置，压紧装置包括固定安装在工件支撑板上的支撑座、安装在支撑座上的伸缩控制机构和安装在伸缩控制机构伸缩端上的压头，定位装置包括用于对车架组件的焊接工字钢大梁进行位置定位的大梁定位机构、用于对车架组件的各支撑横梁和连接横梁进行位置定位的横梁定位机构、用于对车架组件的边梁进行位置定位的边梁定位机构，工件支撑板上对应车架组件底面上焊缝的位置还设有镂空的槽型结构；
所述的电控装置包括工业控制计算机、电源回路、翻转控制回路，工业控制计算机与翻转驱动装置电连接。
作为本发明的进一步改进方案，本挂车车架组件拼装焊接系统还包括焊接机械臂，所述的焊接机械臂包括轨道部件和多坐标机械臂总成，轨道部件沿平行于工件支撑部件的前后方向设置，多坐标机械臂总成包括坐标控制机构和安装在多坐标机械臂总成端部的焊枪，坐标控制机构至少包括沿前后方向设置的X坐标驱动、沿左右方向设置的Y坐标驱动和沿竖直上下方向设置的Z坐标驱动，坐标控制机构可以控制多坐标机械臂总成动作使安装在多坐标机械臂总成上的焊枪靠近车架组件工件进行拼点及焊接；X坐标驱动与轨道部件配合，多坐标机械臂总成通过X坐标驱动与轨道部件连接；所述的电控装置还包括拼点控制回路和焊接控制回路，所述的工业控制计算机与多坐标机械臂总成电连接。
作为本发明的进一步改进方案，所述的多坐标机械臂总成的坐标控制机构还包括以X坐标方向为旋转轴的A坐标旋转驱动和/或以Y坐标方向为旋转轴的B坐标旋转驱动和/或以Z坐标方向为旋转轴的C坐标旋转驱动。
作为本发明的进一步改进方案，所述的多坐标机械臂总成沿轨道部件的长度方向上设置为多件。
作为本发明的进一步改进方案，所述的轨道部件至少平行设置为两套，其中一套作为前后长焊缝焊接轨道，所述的多件多坐标机械臂总成中至少一件设置在前后长焊缝焊接轨道上。
作为本发明的一种实施方式，所述的翻转驱动装置包括电动机和变速箱，电动机的输出轴与变速箱的输入轴固定连接，变速箱的输出轴通过连接机构与翻转轴连接，所述的电控装置的工业控制计算机与翻转驱动装置的电动机电连接。
作为本发明的另一种实施方式，本挂车车架组件拼装焊接系统还包括液压泵站，液压泵站包括控制阀组，所述的翻转驱动装置包括液压马达，液压泵站的控制阀组通过液压管路与液压马达连接，液压马达的输出轴通过连接机构与翻转轴连接，所述的电控装置的工业控制计算机与液压泵站和控制阀组电连接。
作为本发明的进一步改进方案，所述的压紧装置的伸缩控制机构是液压缸，液压缸通过液压管路与液压泵站的控制阀组连接。
作为本发明的进一步改进方案，所述的焊接机械臂上的焊枪上设有距离传感器，所述的距离传感器与所述的电控装置的工业控制计算机电连接。
与现有技术相比，本挂车车架组件拼装焊接系统是以水平的平板结构工件支撑板的上表面作为拼点基准面，利用定位装置和压紧装置将车架组件工件的各零部件依次定位并压紧在工件支撑板的上表面上可以保证拼点前各零部件的准确位置定位，拼点或焊接时通过控制翻转驱动装置可以使工件支撑板沿驱动翻转轴的轴线翻转至设定角度，进而实现降低操作人员的劳动强度、防止车架组件工件的磕碰变形；由于工件支撑板上对应车架组件底平面焊缝的位置还设有镂空的槽型结构，因此可以自工件支撑板背面的镂空槽型结构对需焊接的位置进行拼点或焊接，不需拆卸后对车架组件工件进行翻个儿、避免吊装翻转易散架的安全隐患，拼点和焊接的效率较高；由于设有焊接机械臂和电控装置，因此通过工业控制计算机根据设定程序控制焊接机械臂的动作可以实现自动拼点和焊接，不仅可以降低人为因素对车架组件拼点焊接生产进度的影响、生产效率高，而且可以保证车架组件的拼焊质量。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的俯视图。
图中：1、支撑架，2、翻转轴，21、翻转驱动装置，3、工件支撑部件，31、工件支撑板，32、压紧装置，33、定位装置，4、焊接机械臂，41、轨道部件，42、多坐标机械臂总成。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明(以下以牵引车的牵引方向为前方描述)。
如图1、图2所示，本挂车车架组件拼装焊接系统包括支撑架1、翻转轴2、工件支撑部件3和电控装置。
所述的支撑架1前后方向对称设置为两件、固定安装于地面。
所述的翻转轴2设置为两件，两件翻转轴2同心设置，两件翻转轴2的一端通过轴承座安装在支撑架1的上部内侧面，至少一件翻转轴2上设有与安装在支撑架1或地面上的翻转驱动装置21，翻转驱动装置21可以驱动翻转轴2沿其轴线至少180°范围内旋转。
所述的工件支撑部件3包括平板结构的工件支撑板31，工件支撑板31的两端分别与翻转轴2的另一端固定连接，工件支撑板31的上表面上设置有多个的压紧装置32和定位装置33，压紧装置32包括固定安装在工件支撑板31上的支撑座、安装在支撑座上的伸缩控制机构和安装在伸缩控制机构伸缩端上的压头，定位装置33包括用于对车架组件的焊接工字钢大梁进行位置定位的大梁定位机构、用于对车架组件的各支撑横梁和连接横梁进行位置定位的横梁定位机构、用于对车架组件的边梁进行位置定位的边梁定位机构，工件支撑板31上对应车架组件底面上焊缝的位置还设有镂空的槽型结构。
所述的电控装置包括工业控制计算机、电源回路、翻转控制回路，工业控制计算机与翻转驱动装置21电连接。
本挂车车架组件拼装焊接系统在使用前，平板结构的工件支撑板31的上表面位于上方、处于水平初始状态，压紧装置32处于完全松开的初始状态。
在使用时，以水平的工件支撑板31的上表面作为基准面，先将焊接工字钢大梁的各个组件板依次放置在工件支撑板31的上表面上、并通过大梁定位机构和压紧装置32对各个组件板进行位置定位呈工字状，即可对焊接工字钢大梁进行拼点，拼点后直接进行焊接，拼点和焊接过程中严格按照工艺路线以防止焊接变形，可配合翻转控制回路工作使工业控制计算机控制翻转驱动装置21配合进行动作将工件支撑板31翻转至适当角度以保证角焊缝的最佳焊接角度和焊接质量。
完成焊接工字钢大梁的焊接后，将车架组件的各支撑横梁和连接横梁依次放置在两件焊接工字钢大梁之间、焊接工字钢大梁前后两端及焊接工字钢大梁外侧的位置，并通过横梁定位机构和压紧装置32进行位置定位和压紧，即可对各支撑横梁、各连接横梁与焊接工字钢大梁进行连接拼点，拼点后直接进行焊接，拼点和焊接过程中严格按照工艺路线以防止焊接变形，可配合翻转控制回路工作使工业控制计算机控制翻转驱动装置21配合进行动作将工件支撑板31翻转至适当角度以保证角焊缝的最佳焊接角度和焊接质量。
完成各支撑横梁和连接横梁的焊接后，将车架组件的各边梁依次放置在各支撑横梁和连接横梁的外侧的位置、并通过边梁定位机构和压紧装置32进行位置定位和压紧，即可对各边梁与各支撑横梁和连接横梁进行连接拼点，拼点后直接进行焊接，拼点和焊接过程中严格按照工艺路线以防止焊接变形，可配合翻转控制回路工作使工业控制计算机控制翻转驱动装置21配合进行动作将工件支撑板31翻转至适当角度以保证角焊缝的最佳焊接角度和焊接质量。
全部焊接完成后先控制工件支撑板31复位至初始状态，然后松开全部的压紧装置32后即可将车架组件整体吊出。
为了实现自动拼点和焊接，作为本发明的进一步改进方案，本挂车车架组件拼装焊接系统还包括焊接机械臂4，所述的焊接机械臂4包括轨道部件41和多坐标机械臂总成42，轨道部件41沿平行于工件支撑部件3的前后方向设置，多坐标机械臂总成42包括坐标控制机构和安装在多坐标机械臂总成42端部的焊枪，坐标控制机构至少包括沿前后方向设置的X坐标驱动、沿左右方向设置的Y坐标驱动和沿竖直上下方向设置的Z坐标驱动，坐标控制机构可以控制多坐标机械臂总成42动作使安装在多坐标机械臂总成42上的焊枪靠近车架组件工件进行拼点及焊接；X坐标驱动与轨道部件41配合，多坐标机械臂总成42通过X坐标驱动与轨道部件41连接，通过控制X坐标驱动的动作可以实现多坐标机械臂总成42在轨道部件41上前后移动并定位；所述的电控装置还包括拼点控制回路和焊接控制回路，所述的工业控制计算机与多坐标机械臂总成42电连接；本挂车车架组件拼装焊接系统在使用前的初始状态时焊接机械臂4位于远离工作区域的初始位置，上述步骤中完成各工件的整体定位和压紧后，拼点控制回路开始工作后，工业控制计算机控制焊接机械臂4按照设定程序动作使安装在多坐标机械臂总成42上的焊枪移动至程序设定的工件零点位置，然后工业控制计算机控制多坐标机械臂总成42上下动作进行引弧并拼点，然后工业控制计算机控制前后定位驱动动作使多坐标机械臂总成42移动至程序设定的工件的下一工作点位置继续引弧并拼点，依次类推，至程序设定的工件的最后一工作点位置完成引弧并拼点后即完成拼点工作，焊接机械臂4移动至初始位置；拼点期间工业控制计算机可根据设定工艺程序使翻转控制回路开始工作，工业控制计算机控制翻转驱动装置21动作使工件支撑板31沿驱动翻转轴2的轴线翻转至程序设定角度后再进行拼点；完成拼点后焊接控制回路开始工作，工业控制计算机根据程序设定的焊缝轨迹控制焊接机械臂4动作对工件进行焊接，焊接过程中工业控制计算机根据程序设定进行适时翻转工件支撑板31至程序设定的角度以防止焊接变形，至程序设定的底架工件的焊缝轨迹末端时即完成工件的焊接工作。
为了实现更灵活地拼点和焊接、防止干涉，作为本发明的进一步改进方案，所述的多坐标机械臂总成42的坐标控制机构还包括以X坐标方向为旋转轴的A坐标旋转驱动和/或以Y坐标方向为旋转轴的B坐标旋转驱动和/或以Z坐标方向为旋转轴的C坐标旋转驱动。
由于各支撑横梁和连接横梁与焊接工字钢大梁拼点和焊接时各支撑横梁之间的间距大致相同，因此为了提高各支撑横梁和连接横梁与焊接工字钢大梁的拼点和焊接效率，作为本发明的进一步改进方案，所述的多坐标机械臂总成42沿轨道部件41的长度方向上设置为多件，通过设置合理的多坐标机械臂总成42之间的间距、并同步控制多件多坐标机械臂总成42沿轨道部件41移动可以实现提高拼点和焊接的效率。
针对焊接工字钢大梁，由于其属于关键部件、存在前后方向上较长的焊缝，为了保证其焊接质量，作为本发明的进一步改进方案，所述的轨道部件41至少平行设置为两套，其中一套作为前后长焊缝焊接轨道，所述的多件多坐标机械臂总成42中至少一件设置在前后长焊缝焊接轨道上；针对焊接工字钢大梁工件进行拼点和焊接时工业控制计算机可单独控制前后长焊缝焊接轨道上的多坐标机械臂总成42在前后方向上依次序动作实现连续拼点和长焊缝焊接，进而保证其焊接质量。
由于电动控制易于实现，因此作为本发明的一种实施方式，所述的翻转驱动装置21包括电动机和变速箱，电动机的输出轴与变速箱的输入轴固定连接，变速箱的输出轴通过连接机构与翻转轴2连接，所述的电控装置的工业控制计算机与翻转驱动装置21的电动机电连接，通过工业控制计算机控制电动机的正反转可实现工件支撑板31的翻转。
由于液压控制具有较高的稳定输出力，利于整体翻转较重的工件支撑部件3，且可防止电动机的过载，因此作为本发明的另一种实施方式，本挂车车架组件拼装焊接系统还包括液压泵站，液压泵站包括控制阀组，所述的翻转驱动装置21包括液压马达，液压泵站的控制阀组通过液压管路与液压马达连接，液压马达的输出轴通过连接机构与翻转轴2连接，所述的电控装置的工业控制计算机与液压泵站和控制阀组电连接，通过工业控制计算机控制液压泵站及控制阀组工作进而实现液压马达驱动工件支撑板31翻转。
为了在拼点操作过程中减轻操作人员的劳动强度，作为本发明的进一步改进方案，所述的压紧装置32的伸缩控制机构是液压缸，液压缸通过液压管路与液压泵站的控制阀组连接，通过工业控制计算机控制液压泵站及控制阀组工作实现压紧底架工件、减轻操作人员的劳动强度。
为了实现更准确地控制距离对底架工件进行引弧拼点和焊接，作为本发明的进一步改进方案，所述的焊接机械臂4上的焊枪上设有距离传感器，所述的距离传感器与所述的电控装置的工业控制计算机电连接，焊接机械臂4移动的过程中工业控制计算机通过距离传感器的反馈信息可准确控制焊枪上下移动的距离，进而实现更准确地对工件进行引弧拼点和焊接。
本挂车车架组件拼装焊接系统是以水平的平板结构工件支撑板31的上表面作为拼点基准面，利用定位装置33和压紧装置32将车架组件工件的各零部件依次定位并压紧在工件支撑板31的上表面上可以保证拼点前各零部件的准确位置定位，拼点或焊接时通过控制翻转驱动装置21可以使工件支撑板31沿驱动翻转轴2的轴线翻转至设定角度，进而实现降低操作人员的劳动强度、防止车架组件工件的磕碰变形；由于工件支撑板31上对应车架组件底平面焊缝的位置还设有镂空的槽型结构，因此可以自工件支撑板31背面的镂空槽型结构对需焊接的位置进行拼点或焊接，不需拆卸后对车架组件工件进行翻个儿、避免吊装翻转易散架的安全隐患，拼点和焊接的效率较高；由于设有焊接机械臂4和电控装置，因此通过工业控制计算机根据设定程序控制焊接机械臂4的动作可以实现自动拼点和焊接，不仅可以降低人为因素对车架组件拼点焊接生产进度的影响、生产效率高，而且可以保证车架组件的拼焊质量。
Claims (8)
1.一种挂车车架组件拼装焊接系统，其特征在于，包括支撑架(1)、翻转轴(2)、工件支撑部件(3)、焊接机械臂(4)和电控装置；
所述的支撑架(1)前后方向对称设置为两件、固定安装于地面；
所述的翻转轴(2)设置为两件，两件翻转轴(2)同心设置，两件翻转轴(2)的一端通过轴承座安装在支撑架(1)的上部内侧面，至少一件翻转轴(2)上设有与安装在支撑架(1)或地面上的翻转驱动装置(21)；
所述的工件支撑部件(3)包括平板结构的工件支撑板(31)，工件支撑板(31)的两端分别与翻转轴(2)的另一端固定连接，工件支撑板(31)的上表面上设置有多个的压紧装置(32)和定位装置(33)，压紧装置(32)包括固定安装在工件支撑板(31)上的支撑座、安装在支撑座上的伸缩控制机构和安装在伸缩控制机构伸缩端上的压头，定位装置(33)包括用于对车架组件的焊接工字钢大梁进行位置定位的大梁定位机构、用于对车架组件的各支撑横梁和连接横梁进行位置定位的横梁定位机构、用于对车架组件的边梁进行位置定位的边梁定位机构，工件支撑板(31)上对应车架组件底面上焊缝的位置还设有镂空的槽型结构；
所述的焊接机械臂(4)包括轨道部件(41)和多坐标机械臂总成(42)，轨道部件(41)沿平行于工件支撑部件(3)的前后方向设置，多坐标机械臂总成(42)包括坐标控制机构和安装在多坐标机械臂总成(42)端部的焊枪，坐标控制机构至少包括沿前后方向设置的X坐标驱动、沿左右方向设置的Y坐标驱动和沿竖直上下方向设置的Z坐标驱动，坐标控制机构可以控制多坐标机械臂总成(42)动作使安装在多坐标机械臂总成(42)上的焊枪靠近车架组件工件进行拼点及焊接；X坐标驱动与轨道部件(41)配合，多坐标机械臂总成(42)通过X坐标驱动与轨道部件(41)连接；
所述的电控装置包括工业控制计算机、电源回路、翻转控制回路、拼点控制回路和焊接控制回路，工业控制计算机分别与翻转驱动装置(21)、多坐标机械臂总成(42)电连接。
2.根据权利要求1所述的挂车车架组件拼装焊接系统，其特征在于，所述的多坐标机械臂总成(42)的坐标控制机构还包括以X坐标方向为旋转轴的A坐标旋转驱动和/或以Y坐标方向为旋转轴的B坐标旋转驱动和/或以Z坐标方向为旋转轴的C坐标旋转驱动。
3.根据权利要求1或2所述的挂车车架组件拼装焊接系统，其特征在于，所述的多坐标机械臂总成(42)沿轨道部件(41)的长度方向上设置为多件。
4.根据权利要求3所述的挂车车架组件拼装焊接系统，其特征在于，所述的轨道部件(41)至少平行设置为两套，其中一套作为前后长焊缝焊接轨道，所述的多件多坐标机械臂总成(42)中至少一件设置在前后长焊缝焊接轨道上。
5.根据权利要求1或2所述的挂车车架组件拼装焊接系统，其特征在于，所述的翻转驱动装置(21)包括电动机和变速箱，电动机的输出轴与变速箱的输入轴固定连接，变速箱的输出轴通过连接机构与翻转轴(2)连接，所述的电控装置的工业控制计算机与翻转驱动装置(21)的电动机电连接。
6.根据权利要求1或2所述的挂车车架组件拼装焊接系统，其特征在于，本挂车车架组件拼装焊接系统还包括液压泵站，液压泵站包括控制阀组，所述的翻转驱动装置(21)包括液压马达，液压泵站的控制阀组通过液压管路与液压马达连接，液压马达的输出轴通过连接机构与翻转轴(2)连接，所述的电控装置的工业控制计算机与液压泵站和控制阀组电连接。
7.根据权利要求6所述的挂车车架组件拼装焊接系统，其特征在于，所述的压紧装置(32)的伸缩控制机构是液压缸，液压缸通过液压管路与液压泵站的控制阀组连接。
8.根据权利要求1或2所述的挂车车架组件拼装焊接系统，其特征在于，所述的焊接机械臂(4)上的焊枪上设有距离传感器，所述的距离传感器与所述的电控装置的工业控制计算机电连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20180328 Address after: 221000 Jiangsu city of Xuzhou province Peixian long Guzhen Industrial Park North Xu Ji Applicant after: Jiangsu Fuhua transportation equipment Co. Ltd. Address before: Peixian dragon Guzhen Zhang Gengzhuang village 221000 Jiangsu city of Xuzhou province No. 728 Applicant before: Jie Qingjia |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 221000 North Xuji Road, Longgu Town Industrial Park, Peixian County, Xuzhou City, Jiangsu Province Patentee after: Jiangsu Fuhua Transportation Equipment Co., Ltd. Address before: 221000 North Xuji Road, Longgu Town Industrial Park, Peixian County, Xuzhou City, Jiangsu Province Patentee before: Jiangsu Fuhua transportation equipment Co. Ltd. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |