CN107378225B - 自动送料及装卡系统及焊接方法 - Google Patents

Abstract

一种自动送料及装卡系统及焊接方法，用于在进行铝电解槽阴极钢棒和爆炸焊钢片焊接时的操作难度，自动送料及装卡系统包括：焊接夹具，以阴极钢棒为基准对爆炸焊钢片进行定位，防止焊接过程中爆炸焊钢片角变形；抓取移动机构，用于抓取焊接钢板，并放置在所述阴极钢棒与爆炸焊钢片之间的焊接位置；以及压紧机构，用于将多个焊接钢板整齐放置，并压紧所述多个焊接钢板。

Description

自动送料及装卡系统及焊接方法

技术领域

本发明涉及机械自动化领域，具体涉及一种自动送料及装卡系统及焊接方法。

背景技术

阴极钢棒作为铝电解槽的消耗部件，需要定期进行更换。每个待焊接工位的爆炸焊钢板和阴极钢棒的连接一直是一个棘手的问题。最早多采用螺栓连接的方式。这种方法的优点是容易安装，但会造成连接处电阻太大，损耗很多的电能，多数铝厂早已不再采用。目前我国几乎所有铝厂都采用多层钢板焊接的方式实现阴极钢棒和爆炸焊钢片的连接。这种连接方式相比于传统的方式，大大减少了接触电阻，但是其工作量巨大。以350kA电解系列为例，共有288个电解槽，每个电解槽有A，B两侧，每侧有30个待焊接工位，每个待焊接工位由60块焊接钢板完成焊接。

作为传统重工业，电解铝行业现场作业环境相当的恶劣。高温，粉尘，强磁，噪声，机械以及高压电气等严重危害着工人的生命安全与健康。待焊接位置所处位置狭小，非常不利于完成焊接任务。焊接过程中，通常伴随着变形的发生，因此焊接工人必须要压着焊接钢板，对于不熟练的工人甚至需要额外再增加一个人手进行此项工作，大大增加的了人工成本。通过分析我们可以看出这些任务不仅作业空间非常狭小，不利于工人进行操作，而且焊接过程产生的热会导致钢板发热，严重会烧伤工人。综上分析，亟需自动化设备降低工人的劳动强度。

发明内容

鉴于上述技术问题，为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了自动送料及装卡系统及焊接方法。

根据本发明的一个方面，提供一种自动送料及装卡系统，用于在进行铝电解槽阴极钢棒和爆炸焊钢片焊接时的操作难度，包括：焊接夹具，以阴极钢棒为基准对爆炸焊钢片进行定位，防止焊接过程中爆炸焊钢片角变形；抓取移动机构，用于抓取焊接钢板，并放置在所述阴极钢棒与爆炸焊钢片之间的焊接位置；以及压紧机构，用于将多个焊接钢板整齐放置，并压紧所述多个焊接钢板。

在本发明的一些实施例中，所述抓取移动机构包括：抓取装置，包括真空式抓取装置和/或伯努利式抓取装置；以及移动装置，具有水平方向及竖直方向上的移动自由度，用于带动吸取有焊接钢板的抓取装置移动至焊接位置。

在本发明的一些实施例中，所述伯努利式抓取装置包括：吸盘，用于吸取待焊接的所述焊接钢板；圆形电路板，通过可压缩的压缩部分与所述吸盘连接；支撑部，连接至所述圆形电路板的远离吸盘的一侧。

在本发明的一些实施例中，所述吸盘顶部设置有至少一个第一限位组件，所述圆形电路板下部设置有与所述第一限位组件对应的第二限位组件，避免所述压缩部分过度压缩。

在本发明的一些实施例中，所述支撑部包括柔性连接部，缓冲吸盘吸附所述焊接钢板时的冲击力。

在本发明的一些实施例中，所述压紧机构包括：伸缩杆，能够沿所述焊接钢板堆叠方向延展，并防止焊接钢板在水平方向上偏离焊接位置；以及旋转压紧杆，能够在压紧位置和开启位置之间旋转切换，所述旋转压杆位于压紧位置时用于在竖直方向上压紧所述抓取移动机构放置在焊接位置的焊接钢板方便进行焊接，所述旋转压紧杆位于开启位置时，允许抓取移动装置放置下一焊接钢板于焊接位置。

在本发明的一些实施例中，所述伸缩杆的最大长度为180mm-220mm。

在本发明的一些实施例中，所述旋转压紧杆采用气动或液压的方式在压紧位置和开启位置之间切换。

在本发明的一些实施例中，自动送料及装卡系统还包括：料盒，用于放置焊接钢板。

根据本发明的另一个方面，提供一种焊接方法，采用自动送料及装卡系统，包括以下步骤：S101：采用焊接夹具以阴极钢棒为基准对爆炸焊钢片进行定位；S102：采用抓取移动机构抓取焊接钢板并放置在所述阴极钢棒与爆炸焊钢片之间的焊接位置；S103：采用压紧机构对放置在焊接钢板在水平方向上对齐并在竖直方向上压紧；S104：焊接所述焊接钢板于所述爆炸焊钢片与所述阴极钢棒之间；S105：重复步骤S102-S104直至焊接位置焊接全部完成。

从上述技术方案可以看出，本发明具有至少以下有益效果：

自动送料及装卡系统将工人用于压紧焊接钢板的手给解放出来，大大减低了焊接难度，降低了对焊接工人的技术要求，有着广阔的推广前景；

抓取移动机构采用伯努利式抓取装置，避免对气体管路造成阻塞及气泵发生故障；

压紧机构采用伸缩杆及旋转压紧杆，保障焊接钢板的堆放位置，方便焊接。

附图说明

图1为本发明实施中铝电解槽阴极钢棒和爆炸焊钢片焊接处结构示意图；

图2为本发明实施例中自动送料及装卡系统的结构示意图；

图3为本发明实施例中伯努利式抓取装置的结构示意图；

图4为本发明实施例中自动送料及装卡系统进行焊接时的结构示意图；

图5为本发明实施例中的采用自动送料及装卡系统的焊接方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明实施例提供一种自动送料及装卡系统，用于在进行铝电解槽阴极钢棒和爆炸焊钢片焊接时的操作难度，包括：焊接夹具，抓取移动机构以及压紧机构。焊接夹具，以阴极钢棒为基准对爆炸焊钢片进行定位，防止焊接过程中爆炸焊钢片角变形；抓取移动机构用于抓取焊接钢板，并放置在所述阴极钢棒与爆炸焊钢片之间的焊接位置；以及压紧机构用于将多个焊接钢板整齐放置，并压紧所述多个焊接钢板。该自动送料及装卡系统将工人用于压紧焊接钢板的手给解放出来，大大减低了焊接难度，降低了对焊接工人的技术要求。

图1为本发明一实施例中铝电解槽阴极钢棒和爆炸焊钢片焊接处结构示意图，两平行设置的阴极钢棒1需要与一爆炸焊钢片焊接2。图2为本发明一实施例中自动送料及装卡系统的结构示意图。如图2所示，自动送料及装卡系统100，包括焊接夹具3、抓取移动机构以及压紧机构。

焊接夹具夹持爆炸焊钢片2，以阴极钢棒为基准对爆炸焊钢片进行定位，使得爆炸焊钢片2与平行设置的两阴极钢棒1的之间的相对位置固定，如图2所示，爆炸焊钢片2平行于两阴极钢棒1的焊接面，间隔并预定的距离，防止焊接过程中爆炸焊钢片角变形。

抓取移动机构，从自动送料及装卡系统100的料盒6中抓取焊接钢板，并放置在所述阴极钢棒1与爆炸焊钢片2之间的焊接位置A。所述抓取移动机构包括抓取焊接钢板的抓取装置和带动抓取装置移动的移动装置。

抓取装置可以是真空式抓取装置和/或伯努利式抓取装置，真空式抓取装置通过在吸盘和待抓取物体之间产生负压从而将待抓取物吸附至吸盘。伯努利式抓取装置是利用伯努利原理，流速越快压强越小，通过对待抓取物体表面吹气流的方式，可以增强流速，而待抓取物下方气体流速小，因此会产生一个向上的压力差，从而将物体吸取。

本实施例中优选采用伯努利式抓取装置，可以避免工业现场铁屑尘土吸入对气体管路造成阻塞，甚至导致气泵发生故障。

图3为本发明一实施例中伯努利式抓取装置的结构示意图，如图3所示，伯努利式抓取装置4包括吸盘41、圆形电路板42以及支撑部43。吸盘41上设置有吹气孔411，可以控制吹出气体的流速，进而吸取待焊接的所述焊接钢板。圆形电路板42，通过可压缩的压缩部分44与所述吸盘41连接……，吸盘41顶部设置有至少一个第一限位组件451，所述圆形电路板44下部设置有与所述第一限位组件451对应的第二限位组件452，例如第二限位组件452焊接在圆形电路板上，避免所述压缩部分44过度压缩，圆形电路板可以传输限位组件的状态信息。支撑部43连接至所述圆形电路板44的远离吸盘41的一侧，支撑部43包括柔性连接部431，可以适应焊接钢板和机械机构的位置偏差，缓冲吸盘41吸附所述焊接钢板时的冲击力。

移动装置需要具有至少三个方向上的自由度，例如具有水平方向及竖直方向上的移动自由度，可以竖直方向的上升和下降带动用于抓取焊接钢板的抓取装置在竖直方向上提升和下降；水平方向两个自由度的移动可以使得抓取装置将焊接钢板从盛放焊接钢板的料盒位置水平移动至待焊接位置。

压紧机构可以在抓取移动机构完成堆放焊接钢板进行焊接时，将焊接钢板堆放整齐，定位并压紧，从而保证焊接任务的完成，并且在放置下一块焊接钢板时松开。图4为本发明一实施例中自动送料及装卡系统进行焊接时的结构示意图。如图4所示，压紧结构5包括伸缩杆51和旋转压紧杆52。图中仅示出了单侧的情况，因为带焊接工位是对称的，因此在另外一侧也有完全相同的机构。伸缩杆51可以沿所述焊接钢板7堆叠方向延展，防止焊接钢板在水平方向上偏离焊接位置，伸缩杆51随着堆放的焊接钢板数量越来越多，可以自由调整长度，其最大长度需要满足全部焊接钢板焊接完成，通常在180mm到220mm。旋转压紧杆52既要保证在进行焊接时的对焊接钢板7的压紧动作，同时需要在下次进行放置焊接钢板7时旋转到外侧，旋转压紧杆52可以在压紧位置和开启位置之间旋转切换，所述旋转压杆位于压紧位置时用于在竖直方向上压紧所述抓取移动机构放置在焊接位置的焊接钢板方便进行焊接，所述旋转压紧杆位于开启位置时，允许抓取移动装置放置下一焊接钢板于焊接位置。压紧动作可以采用气动或者液压的方式进行驱动实现控制。如果焊接钢板堆放不整齐，会导致一侧的焊缝过宽，另一侧的焊缝过窄，过宽的一侧焊接不满，过窄的一侧焊缝突出，这样在进行下一次焊接时，下一块焊接钢板无法放平。此外压紧机构的压紧力需要足够抵消焊接过程中的应力，压紧机构可以采用隔热绝缘的耐高温材料，避免在焊接过程的高温下影响其使用寿命。

本发明另一实施例还提供了一种采用上述的自动送料及装卡系统的焊接方法，图5为本发明另一实施例中的采用自动送料及装卡系统的焊接方法流程图，如图5所示，焊接方法包括以下步骤：

S101：采用焊接夹具以阴极钢棒为基准对爆炸焊钢片进行定位；

S102：采用抓取移动机构抓取焊接钢板并放置在所述阴极钢棒与爆炸焊钢片之间的焊接位置；

S103：采用压紧机构对放置在焊接钢板在水平方向上对齐并在竖直方向上压紧；

S104：焊接所述焊接钢板于所述爆炸焊钢片与所述阴极钢棒之间；

S105：重复步骤S102-S104直至焊接位置焊接全部完成。

本领域技术人员应当理解，本实施例中的参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应值。

需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种自动送料及装卡系统，用于在进行铝电解槽阴极钢棒和爆炸焊钢片焊接时的操作难度，其中，包括：

焊接夹具，以阴极钢棒为基准对爆炸焊钢片进行定位，防止焊接过程中爆炸焊钢片角变形；

抓取移动机构，用于抓取焊接钢板，并放置在所述阴极钢棒与爆炸焊钢片之间的焊接位置；以及

压紧机构，用于将多个焊接钢板整齐放置，并压紧所述多个焊接钢板，

所述压紧机构包括：

伸缩杆，能够沿所述焊接钢板堆叠方向延展，并防止焊接钢板在水平方向上偏离焊接位置；以及

旋转压紧杆，能够在压紧位置和开启位置之间旋转切换，所述旋转压紧杆位于压紧位置时用于在竖直方向上压紧所述抓取移动机构放置在焊接位置的焊接钢板方便进行焊接，所述旋转压紧杆位于开启位置时，允许抓取移动装置放置下一焊接钢板于焊接位置。

2.根据权利要求1所述的自动送料及装卡系统，其中，所述抓取移动机构包括：

抓取装置，包括真空式抓取装置和/或伯努利式抓取装置；以及

移动装置，具有水平方向及竖直方向上的移动自由度，用于带动吸取有焊接钢板的抓取装置移动至焊接位置。

3.根据权利要求2所述的自动送料及装卡系统，其中，所述伯努利式抓取装置包括：

吸盘，用于吸取待焊接的所述焊接钢板；

圆形电路板，通过可压缩的压缩部分与所述吸盘连接；

支撑部，连接至所述圆形电路板的远离吸盘的一侧。

4.根据权利要求3所述的自动送料及装卡系统，其中，所述吸盘顶部设置有至少一个第一限位组件，所述圆形电路板下部设置有与所述第一限位组件对应的第二限位组件，避免所述压缩部分过度压缩。

5.根据权利要求3所述的自动送料及装卡系统，其中，所述支撑部包括柔性连接部，缓冲吸盘吸附所述焊接钢板时的冲击力。

6.根据权利要求1所述的自动送料及装卡系统，其中，所述伸缩杆的最大长度为180mm-220mm。

7.根据权利要求1所述的自动送料及装卡系统，其中，所述旋转压紧杆采用气动或液压的方式在压紧位置和开启位置之间切换。

8.根据权利要求1所述的自动送料及装卡系统，还包括：

料盒，用于放置焊接钢板。

9.一种焊接方法，采用权利要求1-8任一所述的自动送料及装卡系统，其中，包括以下步骤：

S101：采用焊接夹具以阴极钢棒为基准对爆炸焊钢片进行定位；

S102：采用抓取移动机构抓取焊接钢板并放置在所述阴极钢棒与爆炸焊钢片之间的焊接位置；

S103：采用压紧机构对放置在焊接钢板在水平方向上对齐并在竖直方向上压紧；

S104：焊接所述焊接钢板于所述爆炸焊钢片与所述阴极钢棒之间；

S105：重复步骤S102-S104直至焊接位置焊接全部完成。

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