CN109396121B - 一种金属圆筒环缝自动清洗焊接装置 - Google Patents

一种金属圆筒环缝自动清洗焊接装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种金属圆筒环缝自动清洗焊接装置，包括：装夹平台、清洗组件、焊接组件以及控制系统；其中，装夹平台用于装夹金属圆筒；清洗组件用于清洗金属圆筒的环缝；焊接组件用于焊接金属圆筒的环缝；控制系统用于控制金属圆筒的转动、清洗组件的移动与转动以及焊接组件的移动与转动。通过本发明，实现了金属圆筒的自动化清洗与焊接，降低了人员的参与度，减少了劳动力，降低了劳动强度，提高了金属圆筒的生产效率。

Description

一种金属圆筒环缝自动清洗焊接装置
技术领域
本发明涉及航天技术领域，尤其涉及一种金属圆筒环缝自动清洗焊接装置。
背景技术
目前金属圆筒清洗与焊接采用在不同工位进行操作，金属圆筒清洗是将圆筒放置在清洗工装上，由人工采用清洗机进行清洗。整个清洗过程主要由手工进行完成，对操作人员的经验依赖程度较大。金属圆筒焊接是将清洗完的圆筒安装在焊接工装上进行焊接。由于金属在自然环境下存在氧化反应，清洗后需要在一定时间内进行焊接，对于整个生产调度提出较高的要求。现有焊接清洗模式存在人员参与度高、经验依赖大、劳动强度大；清洗与焊接分离，吊装环节多；清洗检测手段落后，焊接参数在线测量应用不足；信息分散，难以集中管控等问题。
随着航天产品中金属圆筒的需求量的增大，亟需一种新的金属圆筒环缝自动激光清洗焊接装置来降低人员的劳动强度，提高其生产效率，确保型号产品的质量可控。
发明内容
本发明提供一种金属圆筒环缝自动清洗焊接装置，以解决生产效率低、难于集中管控的问题。
本发明提供了一种金属圆筒环缝自动清洗焊接装置，包括：装夹平台、清洗组件、焊接组件以及控制系统；其中，
所述装夹平台用于装夹金属圆筒；
所述清洗组件用于清洗所述金属圆筒的环缝；
所述焊接组件用于焊接所述金属圆筒的环缝；
所述控制系统用于控制所述金属圆筒的转动、所述清洗组件的移动与转动以及所述焊接组件的移动与转动。
本发明的金属圆筒环缝自动清洗焊接装置的工作过程为：将两侧的金属圆筒安装在装夹平台上；通过控制系统控制清洗组件的移动，使清洗头移动到清洗面；通过控制系统控制清洗组件的转动，使清洗头达到清洗工艺的角度；启动清洗头清洗金属圆筒表面；当清洗完后，通过装夹平台将两侧的金属圆筒对齐，并且使两侧的金属圆筒夹紧；通过控制系统控制焊接组件的移动，使焊接机移动到清洗面，通过控制系统控制焊接组件的转动，使得焊接组件达到焊接工艺的角度；启动焊接机焊接金属圆筒表面；当金属圆筒焊接完后，利用装夹平台将金属圆筒移动到下一个工位，完成金属圆筒的清洗以及焊接工作。
可选的，所述控制系统还用于控制所述清洗组件的清洗头的开启与关闭；还用于控制所述焊接组件的焊接机的开启与关闭。
可选的，所述控制系统还用于接收所述清洗组件的清洗数据和/或所述焊接组件的焊接数据。
可选的，所述装夹平台包括：装夹底座以及安装在所述装夹底座上的气缸、链轮组件、电磁离合器、电机、工艺法兰、圆筒支撑组件、内撑机构以及主轴组件；其中，
所述装夹底座用于安装在机床上，能够沿着机床导轨进行运动；
所述气缸用于在焊接时将两侧的金属圆筒夹紧；
所述工艺法兰用于固定其中一侧的金属圆筒；
所述电磁离合器用于控制所述电机与链轮的连接与离合；
所述电机用于驱动所述链轮组件以及工艺法兰带动其中一侧的金属圆筒进行转动；
所述圆筒支撑组件以及内撑机构用于实现另一侧的金属圆筒的支撑以及固定；
所述主轴组件用于实现另一侧的金属圆筒的转动。
可选的，所述清洗组件包括：清洗组件转台、清洗组件Z轴直线模组、清洗组件Y轴直线模组、清洗组件X轴转台以及清洗头；其中，
所述清洗组件转台用于将清洗组件转动到所述装夹平台上；
所述清洗组件Z轴直线模组用于实现所述清洗头的Z轴方向的运动；
所述清洗组件Y轴直线模组用于实现所述清洗头的Y轴方向的运动；
所述清洗组件X轴转台用于实现所述清洗头的X轴方向的转动；
所述清洗头用于实现所述金属圆筒的清洗。
可选的，所述焊接组件包括：焊接组件转台、焊接组件Z轴直线模组、焊接组件Y轴直线模组、焊接组件X轴转台以及焊接机；其中，
所述焊接组件转台用于将焊接组件转动到所述装夹平台上；
所述焊接组件Z轴直线模组用于实现所述焊接机的Z轴方向的运动；
所述焊接组件Y轴直线模组用于实现所述焊接机的Y轴方向的运动；
所述焊接组件X轴转台用于实现所述焊接机的X轴方向的转动；
所述焊接机用于实现所述金属圆筒的焊接。
可选的，所述控制系统包括：工控机、运动控制器、脉冲模块、伺服电机以及数字量IO模块；其中，
所述工控机与所述运动控制器相连，用于对运动控制器进行输入；
所述运动控制器通过所述脉冲模块与所述伺服电机相连，所述运动控制器用于控制伺服电机的转动，所述脉冲模块用于输入伺服电机运动信号，所述伺服电机用于带动金属圆筒的转动；
所述运动控制器还与所述数字量IO模块相连；所述数字量IO模块与所述清洗组件以及所述焊接组件相连；所述运动控制器还用于通过所述数字量IO模块控制所述清洗组件的清洗头的开启与关闭以及所述焊接组件的焊接机的开启与关闭。
可选的，所述控制系统还包括：变速感应传感器；所述变速感应传感器用于测量电机转动的速度；
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明提供的金属圆筒环缝自动清洗焊接装置，通过控制系统自动控制金属圆筒、清洗组件以及焊接组件，实现了金属圆筒的自动化清洗与焊接，降低了人员的参与度，减少了劳动力，降低了劳动强度，提高了金属圆筒的生产效率；
(2)本发明的金属圆筒环缝自动清洗焊接装置，通过对清洗与焊接过程中的数据进行采集与监控，保证了装置正常运行，还可以方便后续查询。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例中金属圆筒环缝自动清洗焊接装置的结构示意图一；
图2是本发明一较佳实施例中装夹平台的结构示意图；
图3是本发明一较佳实施例中清洗组件的结构示意图；
图4是本发明一较佳实施例中焊接组件的结构示意图；
图5是本发明一较佳实施例中控制系统的框架图。
附图标记说明：
1-装夹平台；
2-清洗组件；
3-焊接组件；
11-装夹底座；
12-气缸；
13-链轮组件；
14-电磁离合器；
15-电机；
16-工艺法兰；
17-圆筒支撑组件；
18-内撑机构；
19-主轴组件；
21-转台；
22-清洗组件Z轴直线模组；
23-清洗组件Y轴直线模组；
24-清洗组件X轴转台；
25-清洗头；
31-焊接组件Z轴直线模组；
32-焊接组件Y轴直线模组；
33-焊接组件X轴转台；
34-焊接机；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图1是本发明一实施例中金属圆筒环缝自动清洗焊接装置的结构示意图。
请参考图1，金属圆筒环缝自动清洗焊接装置，包括：装夹平台1、清洗组件2、焊接组件3以及控制系统。其中，装夹平台1用于装夹金属圆筒；清洗组件2用于清洗金属圆筒的环缝；焊接组件3用于焊接金属圆筒的环缝；控制系统用于控制金属圆筒的转动、清洗组件1的移动与转动以及焊接组件3的移动与转动。
较佳实施例中，控制系统还用于控制清洗组件的清洗头的开启与关闭；还用于控制焊接组件的焊接机的开启与关闭。
较佳实施例中，控制系统还用于接收清洗组件的清洗数据和/或焊接组件的焊接数据。
图2是本发明一较佳实施例中装夹平台1的结构示意图。
请参考图2，装夹平台1包括：装夹底座11、气缸12、链轮组件13、电磁离合器14、电机15、工艺法兰16、圆筒支撑组件17、内撑机构18以及主轴组件19。其中，装夹底座4座安装在机床上，其余部件安装在装夹底座4上；装夹底座4用于安装在机床上，可以沿着机床导轨进行运动。气缸12用于在焊接时将两侧的金属圆筒夹紧；工艺法兰16用于固定其中一侧的金属圆筒；电磁离合器14用于控制电机15的开启与关闭；电机15用于驱动链轮组件13以及工艺法兰16带动其中一侧的金属圆筒进行转动；圆筒支撑组件17以及内撑机构18用于实现另一侧的金属圆筒的支撑以及固定；主轴组件19用于实现另一侧的金属圆筒的转动。
图3是本发明一较佳实施例中清洗组件的结构示意图。
请参考图3，清洗组件包括：清洗组件转台、清洗组件Z轴直线模组22、清洗组件Y轴直线模组23、清洗组件X轴转台24以及清洗头25；其中，清洗组件转台用于将清洗组件转动到装夹平台1上；清洗组件Z轴直线模组22用于实现清洗头的Z轴方向的运动；清洗组件Y轴直线模组23用于实现清洗头的Y轴方向的运动；清洗组件X轴转台24用于实现清洗头的X轴方向的转动；清洗头25用于实现金属圆筒的清洗。
图4是本发明一较佳实施例中焊接组件的结构示意图。
请参考图4，焊接组件包括：焊接组件转台、焊接组件Z轴直线模组31、焊接组件Y轴直线模组32、焊接组件X轴转台33以及焊接机34；其中，焊接组件转台用于将焊接组件转动到装夹平台1上；焊接组件Z轴直线模组31用于实现所述焊接机的Z轴方向的运动；焊接组件Y轴直线模组32用于实现所述焊接机的Y轴方向的运动；焊接组件X轴转台用于实现焊接机34的X轴方向的转动；焊接机34用于实现金属圆筒的焊接。
本实施例中，焊接组件转台与清洗组件转台使用同一个转台21来实现。不同实施例中，焊接组件以及清洗组件也可采用两个不同的转台来实现。
图5是本发明一较佳实施例中控制系统的框架图。
请参考图5，控制系统包括：工控机、运动控制器、脉冲模块、五个伺服电机、三个变速感应传感器(限位1、限位2、限位3)、一个无线遥控盒及接收器以及数字量I/O模块；工控机通过控制伺服系统运动，限位传感器、无线遥控盒及接收器、电磁离合器通过IO模块连入运动控制器进行控制。
所述工控机与所述运动控制器相连，用于对运动控制器进行输入；
所述运动控制器通过所述脉冲模块与所述伺服电机相连，所述运动控制器用于控制伺服电机的转动，所述脉冲模块用于输入伺服电机运动信号，所述伺服电机用于带动金属圆筒的转动；
所述的A轴伺服电机用于清洗平台1中的工艺法兰的转动；所述的B轴伺服电机用于清洗平台2中的工艺法兰的转动；所述的X轴电机用于X轴转台的运动；所述的Y轴电机用于Y轴直线模组的运动；所述的Z轴电机用于Z轴直线模组的运动；所述的变速感应传感器用于控制A轴伺服电机、B轴伺服电机、Y轴直线模组的运动；所述的无线遥控盒用于人工在装置运行时的操作。
所述运动控制器还与所述数字量IO模块相连；所述数字量IO模块与所述清洗组件以及所述焊接组件相连；所述运动控制器还用于通过所述数字量IO模块控制所述清洗组件的清洗头的开启与关闭以及所述焊接组件的焊接机的开启与关闭。
上述实施例中的金属圆筒环缝自动清洗焊接装置的工作过程为：将一侧的金属圆筒吊装在装夹平台1上的工艺法兰9上并用C型夹夹紧；将另一侧的金属圆筒吊装在装夹平台1上的内撑机构11上；转动清洗组件转台使清洗组件的清洗头25这一侧到这一侧装夹平台1上；通过控制系统移动清洗组件Z轴直线模组22以及清洗组件Y轴直线模组23使清洗头到清洗面；通过控制系统转动清洗组件X轴转台24使清洗头25达到激光清洗工艺的角度；启动清洗头25清洗金属圆筒表面，同时将清洗数据送至控制系统；当清洗完后，转动焊接组件转台使焊接组件的焊接机34这一侧到这一侧装夹平台1上；移动装夹底座11对齐两侧的金属圆筒；启动气缸12使两侧的金属圆筒夹紧；通过控制系统移动焊接组件Z轴直线模组31以及焊接组件Y轴直线模组32使焊接机34到清洗面；通过控制系统转动焊接组件X轴转台使焊接机34达到激光焊接工艺的角度；启动焊接机34焊接金属圆筒表面，同时将焊接数据送至控制系统；当圆筒焊接完后，松开C型夹；移动装夹底座11将金属圆筒移动到下一个工位，完成金属圆筒的清洗以及焊接工作。
综上所述，本发明提供的金属圆筒环缝自动清洗焊接装置，通过控制系统自动控制金属圆筒、清洗组件以及焊接组件，实现了金属圆筒的自动化清洗与焊接，降低了人员的参与度，减少了劳动力，降低了劳动强度，提高了金属圆筒的生产效率。
同时，本发明通过对清洗与焊接过程中的数据进行采集与监控，保证了装置正常运行，还可以方便后续查询。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (1)

1.一种金属圆筒环缝自动清洗焊接装置，其特征在于，包括：装夹平台、清洗组件、焊接组件以及控制系统；其中，
所述装夹平台用于装夹金属圆筒；
所述清洗组件用于清洗所述金属圆筒的环缝；
所述焊接组件用于焊接所述金属圆筒的环缝；
所述控制系统用于控制所述金属圆筒的转动、所述清洗组件的移动与转动以及所述焊接组件的移动与转动；所述控制系统还用于控制所述清洗组件的清洗头的开启与关闭；还用于控制所述焊接组件的焊接机的开启与关闭；所述控制系统还用于接收所述清洗组件的清洗数据和/或所述焊接组件的焊接数据；所述装夹平台包括：装夹底座以及安装在所述装夹底座上的气缸、链轮组件、电磁离合器、电机、工艺法兰、圆筒支撑组件、内撑机构以及主轴组件；其中，
所述装夹底座用于安装在机床上，能够沿着机床导轨进行运动；
所述气缸用于在焊接时将两侧的金属圆筒夹紧；
所述工艺法兰用于固定其中一侧的金属圆筒；
所述电磁离合器用于控制所述电机与链轮的连接与离合；
所述电机用于驱动所述链轮组件以及工艺法兰带动其中一侧的金属圆筒进行转动；
所述圆筒支撑组件以及内撑机构用于实现另一侧的金属圆筒的支撑以及固定；
所述主轴组件用于实现另一侧的金属圆筒的转动；所述清洗组件包括：清洗组件转台、清洗组件Z轴直线模组、清洗组件Y轴直线模组、清洗组件X轴转台以及清洗头；其中，
所述清洗组件转台用于将清洗组件转动到所述装夹平台上；
所述清洗组件Z轴直线模组用于实现所述清洗头的Z轴方向的运动；
所述清洗组件Y轴直线模组用于实现所述清洗头的Y轴方向的运动；
所述清洗组件X轴转台用于实现所述清洗头的X轴方向的转动；
所述清洗头用于实现所述金属圆筒的清洗;所述焊接组件包括：焊接组件转台、焊接组件Z轴直线模组、焊接组件Y轴直线模组、焊接组件X轴转台以及焊接机；其中，
所述焊接组件转台用于将焊接组件转动到所述装夹平台上；
所述焊接组件Z轴直线模组用于实现所述焊接机的Z轴方向的运动；
所述焊接组件Y轴直线模组用于实现所述焊接机的Y轴方向的运动；
所述焊接组件X轴转台用于实现所述焊接机的X轴方向的转动；
所述焊接机用于实现所述金属圆筒的焊接;所述控制系统包括：工控机、运动控制器、脉冲模块、伺服电机以及数字量IO模块；其中，
所述工控机与所述运动控制器相连，用于对运动控制器进行输入；
所述运动控制器通过所述脉冲模块与所述伺服电机相连，所述运动控制器用于控制伺服电机的转动，所述脉冲模块用于输入伺服电机运动信号，所述伺服电机用于带动金属圆筒的转动；
所述运动控制器还与所述数字量IO模块相连；所述数字量IO模块与所述清洗组件以及所述焊接组件相连；所述运动控制器还用于通过所述数字量IO模块控制所述清洗组件的清洗头的开启与关闭以及所述焊接组件的焊接机的开启与关闭;所述控制系统还包括：变速感应传感器；
所述变速感应传感器用于测量电机转动的速度。
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