CN108032027B - 一种车辆支撑桥管与端面法兰焊机及其焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种车辆支撑桥管与端面法兰焊机及其焊接方法，车辆支撑桥管与端面法兰焊机包括焊接座，焊接座上端固定支撑平板，支撑平板固定三爪卡盘二，支撑平板上设置有与三爪卡盘二同轴的圆周转动装置，圆周转动装置的中心两侧固定两个焊枪，所述的支撑平板上固定竖梁，竖梁上固定升降机构，升降结构通过弹性连接固定三爪卡盘一，三爪卡盘二、三爪卡盘一分别固定法兰、支撑桥管，两个焊枪转动的同时对法兰和桥管焊接，采用两个圆周两侧对称布置的焊枪对焊接位置同时焊接，减少焊接应力引起的支撑管与法兰的焊接变形，提高支撑管与法兰的同轴度。
Description
技术领域
本发明涉及支撑桥管与法兰焊接设备及其焊接方法，特别涉及一种车辆支撑桥管与端面法兰焊机及其焊接方法。
背景技术
车辆支撑桥管一端与后桥壳体固定连接，另一端焊接法兰，法兰用于安装刹车鼓，支撑管内孔支撑车轮轴，保证法兰与车辆支撑管同轴度，能够延长刹车鼓的使用寿命，提高刹车时的制动效果，由于支撑桥管与法兰之间的焊接工作量大、任务重，且经济效率低，很多企业采用焊接自动化水平不高，焊接质量难以保证。
本申请采用下侧三爪卡盘定位法兰、上侧的三爪卡盘定位支撑管，保证了支撑管与法兰的同轴度，采用两个圆周两侧对称布置的焊枪对焊接位置同时焊接，减少焊接应力引起的支撑管与法兰的焊接变形，提高支撑管与法兰的同轴度，采用弹簧压紧支撑管，保证焊接时支撑管与法兰焊接位置充分接触，提高焊接质量。
发明内容
本发明的目的在于：为车辆后桥生产企业提供一种后桥刹车鼓安装法兰盘与连接管的手动定位安装、双侧定位、弹性压紧的自动焊接装置。
本发明的目的是这样实现的：一种车辆支撑桥管与端面法兰焊机，包括焊接座1、伺服电机一2、伺服电机二5、三爪卡盘一6、三爪卡盘二10、升降机构、焊枪一20、焊枪二21，所述的焊接座1上端固定支撑平板17，支撑平板17的左侧固定竖梁3的下端，支撑平板17的中间固定三爪卡盘二10，导轨架15上端呈环形并与三爪卡盘二10同轴设置，导轨架15下端固定在支撑平板17上，导轨架15上端固定环形导轨16，环形导轨上安装两个滑块一18，两个滑块一18沿环形导轨圆周方向均布，滑块一18上表面固定齿圈9，齿圈9、环形导轨16、三爪卡盘二10同轴设置，所述的齿圈9与齿轮12啮合，齿轮12固定在伺服电机一2的输出轴上，伺服电机一2的输出轴沿竖直方向设置，伺服电机一2通过电机架11固定在支撑平板17上，所述的齿圈9上表面固定气缸架一13、气缸架二14，气缸架一13、气缸架二14沿齿圈的圆周方向均布，气缸架一13上端固定双杆气缸一4，气缸架二14上端固定双杆气缸二8；
所述的双杆气缸一4的活塞杆前端固定焊枪固定块一19，焊枪固定块一19夹持焊枪一20，所述的双杆气缸二8的活塞杆前端固定焊枪固定块二22，焊枪固定块二22夹持焊枪二21，所述的气缸架一13、气缸架二14上端均设置有朝向三爪卡盘二10倾斜的斜面，用于焊枪一20、焊枪二21的前端对准支撑桥管100与法兰200的焊接位置；
所述的竖梁3固定升降机构，下压板31呈倒置的L形，下压板31的L形竖直边的下端与升降机构固定连接，下压板31的L形水平边设置的四个光孔与四个螺柱32滑动连接，四个螺柱32上端安装有锁紧螺母33，四个螺柱32下端固定在连接盘35上，四个螺柱的中部穿设弹簧34，弹簧34位于下压板31的L形水平边与连接盘35之间，连接盘35下表面固定三爪卡盘一6固定连接，所述的三爪卡盘一6、三爪卡盘二10均为气动三爪卡盘，三爪卡盘一6上的卡爪用于卡紧支撑桥管100的上端外圆柱面；
所述的三爪卡盘二10定位及固定法兰200。
所述的升降机构包括电机架二23、联轴器24、轴承轴承座一25、丝杠26、滑块二27、丝杠螺母28、直线导轨一29、轴承轴承座二30、直线导轨二36、滑块三37，所述的竖梁3的右侧表面后前两侧分别固定直线导轨一29、直线导轨二36，直线导轨一29、直线导轨二36沿上下方向竖直设置，直线导轨一29、直线导轨二36分别安装滑块二27、滑块三37，滑块二27、滑块三37固定丝杠螺母28，丝杠螺母28内孔旋合丝杠26，丝杠26上下两端分别安装在轴承轴承座二30、轴承轴承座一25的内孔中，丝杠26下端穿过轴承轴承座一25与联轴器24固定连接，联轴器24另一端固定伺服电机二5的输出轴，伺服电机二5固定在电机架二23上，电机架二23固定在竖梁3上，下压板31的L形竖直边的下端与丝杠螺母28固定连接。
所述的三爪卡盘二10定位及固定法兰200的结构为：所述的三爪卡盘二10的卡爪上表面与法兰200的外缘下表面贴合，用于法兰200的轴向定位，三爪卡盘二10的卡爪卡紧法兰200下端的外圆柱面，用于实现法兰200的径向定位和固定，支撑桥管100的下端内圆柱面与法兰200的上端外圆柱面间隙配合，支撑桥管100下端面靠重力压在法兰200的水平台阶面上，焊枪一20、焊枪二21前端对准支撑桥管100与法兰200的焊接位置。
所述的车辆支撑桥管与端面法兰焊机的焊接方法包括如下步骤：
第一步：控制气动的三爪卡盘一6的三个卡爪张开，控制伺服电机二5旋转，带动丝杠26旋转，丝杠螺母28在滑块二27和滑块三37的支撑下实现向上移动，下压板31通过螺柱32带动连接盘35、三爪卡盘一6向上移动，与此同时控制气动的三爪卡盘二10三个卡爪张开；
第二步：将法兰200的外缘下表面与三爪卡盘二10的三个卡爪上表面贴合，控制三爪卡盘二10的三个卡爪夹紧法兰200下端的外圆柱面；
第三步：将支撑桥管100下端内孔同轴贴合在法兰200的上端外圆柱面贴合，定位安装支撑桥管100的下端；
第四步：控制伺服电机二5反向旋转，丝杠26带动丝杠螺母28下移，下压板31通过螺柱32带动连接盘35、三爪卡盘一6下移，三爪卡盘一下移到预定位置；
第五步：控制三爪卡盘一的三个卡爪夹紧支撑桥管100的上端；
第六步：控制伺服电机二5继续反向转动，下压板31继续下移，压缩弹簧34，通过压紧三爪卡盘一6压紧支撑桥管100，使支撑桥管100下端与法兰200紧密贴合，提高焊接质量；
第七步：控制双杆气缸一4、双杆气缸二8的活塞杆同时前伸，使焊枪一20、焊枪二21的前端靠近支撑桥管100与法兰200的焊接位置，开始焊接；
第八步：控制伺服电机一2转动，带动齿轮12转动，齿圈9转动，带动焊枪一20、焊枪二21圆周转动，支撑桥管100与法兰200双侧同步焊接，伺服电机一2的输出轴转动半圈后，停止转动；
第九步：焊枪一20、焊枪二21停止焊接，双杆气缸一4、双杆气缸二8的活塞杆同时缩回，三爪卡盘一6的卡爪张开，控制伺服电机二5旋转，三爪卡盘一6上升，三爪卡盘二10的三个卡爪张开，取下焊接后的支撑桥管100和法兰200。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.采用下侧三爪卡盘定位法兰、上侧的三爪卡盘定位支撑管，保证了支撑管与法兰的同轴度；
2.采用两个圆周两侧对称布置的焊枪对焊接位置同时焊接，减少焊接应力引起的支撑管与法兰的焊接变形，提高支撑管与法兰的同轴度；
3.采用弹簧压紧支撑管，保证焊接时支撑管与法兰焊接位置充分接触，提高焊接质量。
附图说明
图1是车辆支撑桥管与端面法兰焊机的总体结构图。
图2是车辆支撑桥管与端面法兰焊机焊枪圆周方向转动结构图。
图3是焊机焊枪的安装结构图。
图4是车辆支撑桥管的上端定位与固定结构图一。
图5是车辆支撑桥管的上端定位与固定结构图二。
图6是车辆支撑桥管与端面法兰焊接位置结构图。
具体实施方式
结合图1～6，本发明的一种车辆支撑桥管与端面法兰焊机，包括焊接座1、伺服电机一2、竖梁3、双杆气缸一4、伺服电机二5、三爪卡盘一6、双杆气缸二8、齿圈9、三爪卡盘二10、电机架一11、齿轮12、气缸架一13、气缸架二14、导轨架15、环形导轨16、支撑平板17、滑块一18、焊枪固定块一19、焊枪一20、焊枪二21、焊枪固定块二22、电机架二23、联轴器24、轴承轴承座一25、丝杠26、滑块二27、丝杠螺母28、直线导轨一29、轴承轴承座二30、下压板31、螺柱32、锁紧螺母33、弹簧34、连接盘35、直线导轨二36、滑块二37，所述的焊接座1上端固定支撑平板17，支撑平板17沿水平方向设置，支撑平板17的左侧固定竖梁3的下端，支撑平板17的中间上表面固定三爪卡盘二10的下端，导轨架15上端呈环形，导轨架15上端的环形与三爪卡盘二10的中心轴线同轴，导轨架15下端伸出的四个支撑板，四个支撑板下端固定在支撑平板17上，导轨架15上端固定环形导轨16，环形导轨上安装两个滑块一18，滑块一18沿环形导轨圆周方向均布，两个滑块一18上表面固定齿圈9，齿圈、环形导轨16、三爪卡盘二10同轴设置，所述的齿圈9与齿轮12啮合，齿轮12固定在伺服电机一2的输出轴上，伺服电机一2的输出轴沿竖直方向设置，伺服电机一2通过电机架11固定在支撑平板17上，所述的齿圈9上表面固定气缸架一13、气缸架二14，气缸架一13、气缸架二14沿齿圈的圆周方向均布，气缸架一13上端固定双杆气缸一4，气缸架二14上端固定双杆气缸二8。
所述的双杆气缸一4的活塞杆前端固定焊枪固定块一19，焊枪固定块一19夹持焊枪一20，所述的双杆气缸二8的活塞杆前端固定焊枪固定块二22，焊枪固定块二22夹持焊枪二21。
所述的气缸架一13、气缸架二14上端均设置有朝向三爪卡盘二10倾斜的斜面，用于焊枪一20、焊枪二21的前端对准支撑桥管100与法兰200的焊接位置。
升降机构包括电机架二23、联轴器24、轴承轴承座一25、丝杠26、滑块二27、丝杠螺母28、直线导轨一29、轴承轴承座二30、直线导轨二36、滑块三37，所述的竖梁3的右侧表面后前两侧分别固定直线导轨一29、直线导轨二36，直线导轨一29、直线导轨二36沿上下方向竖直设置，直线导轨一29、直线导轨二36分别安装滑块二27、滑块三37，滑块二27、滑块三37固定丝杠螺母28，丝杠螺母28内孔旋合丝杠26，丝杠26上下两端分别安装在轴承轴承座二30、轴承轴承座一25的内孔中，丝杠26下端穿过轴承轴承座一25与联轴器24固定连接，联轴器24另一端固定伺服电机二5的输出轴，伺服电机二5固定在电机架二23上，电机架二23固定在竖梁3上，下压板31呈倒置的L形，下压板31的L形竖直边的下端与丝杠螺母28固定连接，下压板31的L形水平边设置的四个光孔与四个螺柱32滑动连接，四个螺柱32上端安装有锁紧螺母33，四个螺柱32下端固定在连接盘35上，四个螺柱的中部穿设弹簧34，弹簧34位于下压板31的L形水平边与连接盘35之间，连接盘35下表面固定三爪卡盘一6固定连接，所述的三爪卡盘一6、三爪卡盘二10均为气动三爪卡盘，三爪卡盘一6上的卡爪用于卡紧支撑桥管100的上端外圆柱面。
所述的三爪卡盘二10的卡爪上表面与法兰200的外缘下表面贴合，用于法兰200的轴向定位，三爪卡盘二10的卡爪卡紧法兰200下端的外圆柱面，用于实现法兰200的径向定位和固定，支撑桥管100的下端内圆柱面与法兰200的上端外圆柱面间隙配合，支撑桥管100下端面靠重力压在法兰200的水平台阶面上，焊枪一20、焊枪二21前端对准支撑桥管100与法兰200的焊接位置。
当焊接支撑桥管100与法兰200时，控制气动的三爪卡盘一6的三个卡爪张开，控制伺服电机二5旋转，带动丝杠26旋转，丝杠螺母28在滑块二27和滑块三37的支撑下实现向上移动，下压板31通过螺柱32带动连接盘35、三爪卡盘一6向上移动，同时控制气动的三爪卡盘二10三个卡爪张开，将法兰200的外缘下表面与三爪卡盘二10的三个卡爪上表面贴合，控制三爪卡盘二10的三个卡爪夹紧法兰200下端的外圆柱面，将支撑桥管100下端内孔同轴贴合在法兰200的上端外圆柱面，定位安装支撑桥管100的下端，控制伺服电机二5反向旋转，丝杠26带动丝杠螺母28下移，下压板31通过螺柱32带动连接盘35、三爪卡盘一6下移，三爪卡盘一下移到预定位置，控制三爪卡盘一的三个卡爪夹紧支撑桥管100的上端，之后控制伺服电机二5继续反向转动，下压板31继续下移，压缩弹簧34，通过压紧三爪卡盘一6压紧支撑桥管100，使支撑桥管100下端与法兰200紧密贴合，提高焊接质量，然后控制双杆气缸一4、双杆气缸二8的活塞杆同时前伸，使焊枪一20、焊枪二21的前端靠近支撑桥管100与法兰200的焊接位置，开始焊接，控制伺服电机一2转动，带动齿轮12转动，齿圈9转动，带动焊枪一20、焊枪二21圆周转动，支撑桥管100与法兰200双侧同步焊接，减少因双侧焊接受热不均而引起的支撑桥管100与法兰200的不同轴，伺服电机一2的输出轴转动半圈后，停止转动，焊枪一20、焊枪二21停止焊接，双杆气缸一4、双杆气缸二8的活塞杆同时缩回，三爪卡盘一6的卡爪张开，控制伺服电机二5旋转，三爪卡盘一6上升，三爪卡盘二10的三个卡爪张开，取下焊接后的支撑桥管100和法兰200，完成一个支撑桥管100和法兰200的焊接，重复上述过程，完成下一个支撑桥管100和法兰200的焊接。
Claims (4)
1.一种车辆支撑桥管与端面法兰焊机，包括焊接座（1）、伺服电机一（2）、伺服电机二（5）、三爪卡盘一（6）、三爪卡盘二（10）、升降机构、焊枪一（20）、焊枪二（21），其特征在于：所述的焊接座（1）上端固定支撑平板（17），支撑平板（17）的左侧固定竖梁（3）的下端，支撑平板（17）的中间固定三爪卡盘二（10），导轨架（15）上端呈环形并与三爪卡盘二（10）同轴设置，导轨架（15）下端固定在支撑平板（17）上，导轨架（15）上端固定环形导轨（16），环形导轨上安装两个滑块一（18），两个滑块一（18）沿环形导轨圆周方向均布，滑块一（18）上表面固定齿圈（9），齿圈（9）、环形导轨（16）、三爪卡盘二（10）同轴设置，所述的齿圈（9）与齿轮（12）啮合，齿轮（12）固定在伺服电机一（2）的输出轴上，伺服电机一（2）的输出轴沿竖直方向设置，伺服电机一（2）通过电机架（11）固定在支撑平板（17）上，所述的齿圈（9）上表面固定气缸架一（13）、气缸架二（14），气缸架一（13）、气缸架二（14）沿齿圈的圆周方向均布，气缸架一（13）上端固定双杆气缸一（4），气缸架二（14）上端固定双杆气缸二（8）；
所述的双杆气缸一（4）的活塞杆前端固定焊枪固定块一（19），焊枪固定块一（19）夹持焊枪一（20），所述的双杆气缸二（8）的活塞杆前端固定焊枪固定块二（22），焊枪固定块二（22）夹持焊枪二（21），所述的气缸架一（13）、气缸架二（14）上端均设置有朝向三爪卡盘二（10）倾斜的斜面，用于焊枪一（20）、焊枪二（21）的前端对准支撑桥管（100）与法兰（200）的焊接位置；
所述的竖梁（3）固定升降机构，下压板（31）呈倒置的L形，下压板（31）的L形竖直边的下端与升降机构固定连接，下压板（31）的L形水平边设置的四个光孔与四个螺柱（32）滑动连接，四个螺柱（32）上端安装有锁紧螺母（33），四个螺柱（32）下端固定在连接盘（35）上，四个螺柱的中部穿设弹簧（34），弹簧（34）位于下压板（31）的L形水平边与连接盘（35）之间，连接盘（35）下表面固定三爪卡盘一（6）固定连接，所述的三爪卡盘一（6）、三爪卡盘二（10）均为气动三爪卡盘，三爪卡盘一（6）上的卡爪用于卡紧支撑桥管（100）的上端外圆柱面；
所述的三爪卡盘二（10）定位及固定法兰（200）。
2.根据权利要求1所述的车辆支撑桥管与端面法兰焊机，其特征在于：所述的升降机构包括电机架二（23）、联轴器（24）、轴承轴承座一（25）、丝杠（26）、滑块二（27）、丝杠螺母（28）、直线导轨一（29）、轴承轴承座二（30）、直线导轨二（36）、滑块三（37），所述的竖梁（3）的右侧表面后前两侧分别固定直线导轨一（29）、直线导轨二（36），直线导轨一（29）、直线导轨二（36）沿上下方向竖直设置，直线导轨一（29）、直线导轨二（36）分别安装滑块二（27）、滑块三（37），滑块二（27）、滑块三（37）固定丝杠螺母（28），丝杠螺母（28）内孔旋合丝杠（26），丝杠（26）上下两端分别安装在轴承轴承座二（30）、轴承轴承座一（25）的内孔中，丝杠（26）下端穿过轴承轴承座一（25）与联轴器（24）固定连接，联轴器（24）另一端固定伺服电机二（5）的输出轴，伺服电机二（5）固定在电机架二（23）上，电机架二（23）固定在竖梁（3）上，下压板（31）的L形竖直边的下端与丝杠螺母（28）固定连接。
3.根据权利要求2所述的车辆支撑桥管与端面法兰焊机，其特征在于：所述的三爪卡盘二（10）定位及固定法兰（200）的结构为：所述的三爪卡盘二（10）的卡爪上表面与法兰（200）的外缘下表面贴合，用于法兰（200）的轴向定位，三爪卡盘二（10）的卡爪卡紧法兰（200）下端的外圆柱面，用于实现法兰（200）的径向定位和固定，支撑桥管（100）的下端内圆柱面与法兰（200）的上端外圆柱面间隙配合，支撑桥管（100）下端面靠重力压在法兰（200）的水平台阶面上，焊枪一（20）、焊枪二（21）前端对准支撑桥管（100）与法兰（200）的焊接位置。
4.根据权利要求3所述的车辆支撑桥管与端面法兰焊机的焊接方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步：控制气动的三爪卡盘一（6）的三个卡爪张开，控制伺服电机二（5）旋转，带动丝杠（26）旋转，丝杠螺母（28）在滑块二（27）和滑块三（37）的支撑下实现向上移动，下压板（31）通过螺柱（32）带动连接盘（35）、三爪卡盘一（6）向上移动，与此同时控制气动的三爪卡盘二（10）三个卡爪张开，如果三爪卡盘一（6）的三个卡爪已经张开、三爪卡盘一（6）已经上移到上端行程、三爪卡盘二（10）三个卡爪已经张开，则直接进入第二步；
第二步：将法兰（200）的外缘下表面与三爪卡盘二（10）的三个卡爪上表面贴合，控制三爪卡盘二（10）的三个卡爪夹紧法兰（200）下端的外圆柱面；
第三步：将支撑桥管（100）下端内孔同轴贴合在法兰（200）的上端外圆柱面，定位安装支撑桥管（100）的下端；
第四步：控制伺服电机二（5）反向旋转，丝杠（26）带动丝杠螺母（28）下移，下压板（31）通过螺柱（32）带动连接盘（35）、三爪卡盘一（6）下移，三爪卡盘一下移到预定位置；
第五步：控制三爪卡盘一的三个卡爪夹紧支撑桥管（100）的上端；
第六步：控制伺服电机二（5）继续反向转动，下压板（31）继续下移，压缩弹簧（34），通过压紧三爪卡盘一（6）压紧支撑桥管（100），使支撑桥管（100）下端与法兰（200）紧密贴合，提高焊接质量；
第七步：控制双杆气缸一（4）、双杆气缸二（8）的活塞杆同时前伸，使焊枪一（20）、焊枪二（21）的前端靠近支撑桥管（100）与法兰（200）的焊接位置，开始焊接；
第八步：控制伺服电机一（2）转动，带动齿轮（12）转动，齿圈（9）转动，带动焊枪一（20）、焊枪二（21）圆周转动，支撑桥管（100）与法兰（200）双侧同步焊接，伺服电机一（2）的输出轴转动半圈后，停止转动；
第九步：焊枪一（20）、焊枪二（21）停止焊接，双杆气缸一（4）、双杆气缸二（8）的活塞杆同时缩回，三爪卡盘一（6）的卡爪张开，控制伺服电机二（5）旋转，三爪卡盘一（6）上升，三爪卡盘二（10）的三个卡爪张开，取下焊接后的支撑桥管（100）和法兰（200）。
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