CN110682025B - 一种轨枕螺旋筋高速卷焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轨枕螺旋筋高速卷焊接装置，包括有卷簧机、伺服定位输送机、成品出料皮带机、三坐标定位机构、若干旋转夹爪单元、焊接装置以及与旋转夹爪单元数量对应的若干组送丝机构；本发明装置完全改变了现有的簧筋焊接技术方案设备，集坯料自动成型、自动上料、自动焊接、自动出料为一体，极大地提升了轨枕螺旋筋的整体加工效率和加工精度，同时设备集剪立筋、夹紧以及连续碰焊于一体，动作可靠，效率极高。

Description

一种轨枕螺旋筋高速卷焊接装置

技术领域

本发明涉及焊接工具设备技术领域，尤其是一种轨枕螺旋筋高速卷焊接装置。

背景技术

螺旋筋是一种混凝土轨枕构件加强筋，它是由弹簧状螺旋筋加焊三根直筋组成的零件，是提高混凝土构件强度所必须使用的预埋件；现有技术的轨枕螺旋筋焊接全部是卷簧机完成圆形簧筋制作，再通过定长切断机完成圆形簧筋和立筋的切断，然后手工在点簧机上将立筋沿圆形簧筋圆周等分焊接在其表面，这种方法制作的螺旋筋立筋伸出圆形簧筋的长短不一，三根立筋在焊接时不能保证等分，放入轨枕模壳后，容易造成螺旋筋歪斜，其与构件距离差别较大，大大影响使用效果，且需要大量人工操作，人工成本和废品率较高；当然现在也有自动化的立筋和圆形簧筋的焊接机器，例如申请号为201811539607 .1、201610762452 .2等的自动化焊接设备，但是这些自动化设备还是存在效率不高、不能完全实现坯料自动成型、自动上料、自动焊接、自动出料的过程，还存在大量需要改进的地方。

发明内容

本发明的目的就是针对上述情况提供一种轨枕螺旋筋高速卷焊接装置，该焊接装置集坯料自动成型、自动上料、自动焊接、自动出料为一体，极大地提升了轨枕螺旋筋的整体加工效率和加工精度。

本发明的具体方案是：一种轨枕螺旋筋高速卷焊接装置，包括有卷簧机、伺服定位输送机、成品出料皮带机、三坐标定位机构、若干旋转夹爪单元、焊接装置以及与旋转夹爪单元数量对应的若干组送丝机构；所述卷簧机的簧筋出口处装有一根90°弯折的弧形导杆，该弧形导杆的下端对准所述伺服定位输送机，卷制好的簧筋经过弧形导杆落在伺服定位输送机上并向前输送定位；所有旋转夹爪单元一起并排布置在三坐标定位机构上，三坐标定位机构实现对所有旋转夹爪单元的横向定位移动以及90°翻转运动；所述焊接装置具有机架，机架上装有伺服减速机组A，伺服减速机组A的输出端传动连接有一根纵向布置的主动轴，所述主动轴上并排布置有数量与旋转夹爪单元数量相同的凸轮组，每个凸轮组均包括有一个焊接驱动凸轮和一个立筋剪切凸轮，在机架上分别对应于焊接驱动凸轮和立筋剪切凸轮设有焊接旋转臂与剪切旋转臂，焊接旋转臂的中间部位通过销轴转动连接在机架上，焊接旋转臂的尾部通过拉力弹簧连在机架上，焊接旋转臂的前端设有一弹性压杆A，弹性压杆A与一竖向滑块A相连，竖向滑块A与对应的上电极滑台滑动连接，竖向滑块A上还装有上电极和上焊极，与所述上焊极相对应的在其下方还设有下焊极和下电极；所述焊接旋转臂的靠近中间部位还设有一个压轮A，压轮A下方设有一凸轮滑块和凸轮滑台，凸轮滑块在焊接驱动凸轮作用下沿着凸轮滑台上下滑动并顶着压轮A及其上的焊接旋转臂动作；所述剪切旋转臂的中间部位同样通过销轴转动连接在机架上，剪切旋转臂的尾部通过拉力弹簧连在机架上，剪切旋转臂的前端设有一弹性压杆B，弹性压杆B与一竖向滑块B相连，竖向滑块B与对应的剪切刀具滑台滑动连接，竖向滑块B的下端装有剪切刀具，剪切刀具正对从其下方经过的立筋；所述剪切旋转臂上靠近中间部位还设有一个压轮B，压轮B与所述立筋剪切凸轮滚动连接。

进一步的，本发明中所述三坐标定位机构具有横向定位滑台，横向定位滑台上装有竖向布置的升降滑台支架，升降滑台支架上装有旋转动力箱，旋转动力箱在外部伺服电机的驱动下做整体旋转运动，旋转动力箱中并排装有数量与旋转夹爪单元数量相同的旋转轴，所有的旋转轴都是通过同步链条带动旋转，同步链条通过设在旋转动力箱侧壁上的旋转驱动电机进行驱动；每根旋转轴上均连接有一个转台，转台上装有旋转夹爪单元。

进一步的，本发明中弹性压杆A和弹性压杆B各自均具有中心螺杆，中心螺杆上套有两个调节螺母，两调节螺母之间套装有缓冲弹簧，缓冲弹簧的一端顶在调节螺母上，缓冲弹簧的另一端顶在对应的焊接旋转臂或剪切旋转臂上；中心螺杆的前端装有滚轮，滚轮在对应的滑块上滚动，滚轮的轮轴两端通过拉紧簧与对应的滑块拉紧连接。

进一步的，本发明中所述送丝机构包括有上下相对布置的送丝轮，两送丝轮中的其中一个通过伺服减速机组B进行驱动运转；在两送丝轮的入口侧还装有钢丝十轮校直器，用于焊接的钢丝立筋自钢丝十轮校直器进入依次穿过送丝轮并到达剪切刀具正下方。

进一步的，本发明中所述钢丝十轮校直器是由横向五轮校直机构和竖向五轮校直机构组成，横向五轮校直机构和竖向五轮校直机构中的校直轮子均是可以通过螺栓进行间距调节的。

进一步的，本发明中所述伺服定位输送机是由伺服电机驱动的皮带输送机构成，皮带输送机的输送皮带上等间距的布置有若干个卷簧工件接口杯。

进一步的，本发明中所述旋转夹爪单元采用三爪气动夹紧的结构形式。

进一步的，本发明中所述旋转夹爪单元的数量为1～4个。

本发明装置完全改变了现有的簧筋焊接技术方案设备，集坯料自动成型、自动上料、自动焊接、自动出料为一体，极大地提升了轨枕螺旋筋的整体加工效率和加工精度，同时设备集剪立筋、夹紧以及连续碰焊于一体，动作可靠，效率极高。

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图；

图2是本发明的主剖结构示意图；

图3是本发明中焊接装置内部传动部分结构放大示意图；

图4是本发明装置所加工出来的轨枕螺旋筋的主视方向结构示意图；

图5是本发明装置所加工出来的轨枕螺旋筋的侧视方向结构示意图；

图6是本发明的单工位俯视方向示意图；

图7是本发明的双工位俯视方向示意图；

图8是本发明的三工位俯视方向示意图。

图中：1—三坐标定位机构，2—旋转夹爪单元，3—伺服减速机组A，4—竖向五轮校直机构，5—横向五轮校直机构，6—伺服减速机组B，7—机架，8—横向定位滑台，9—升降滑台支架，10—转台，11—上焊极，12—上电极滑台，13—上电极，14—竖向滑块A，15—拉紧簧，16—缓冲弹簧，17—中心螺杆，18—调节螺母，19—焊接旋转臂，20—剪切旋转臂，21—压轮A，22—拉力弹簧，23—主动轴，24—送丝轮，25—钢丝立筋，26—剪切刀具滑台，27—剪切刀具，28—下电极，29—下焊极，30—焊接驱动凸轮，31—立筋剪切凸轮，32—立筋，33—簧筋，34—焊接装置，35—成品出料皮带机，36—伺服定位输送机，37—卷簧工件接口杯，38—弧形导杆，39—卷簧机，40—旋转动力箱，41—簧筋钢丝。

具体实施方式

参见图1-图5，本发明是一种轨枕螺旋筋高速卷焊接装置，包括有卷簧机39、伺服定位输送机、成品出料皮带机35、三坐标定位机构1、若干旋转夹爪单元2、焊接装置34以及与旋转夹爪单元数量对应的若干组送丝机构；所述卷簧机的簧筋出口处装有一根90°弯折的弧形导杆38，该弧形导杆的下端对准所述伺服定位输送机，卷制好的簧筋33经过弧形导杆落在伺服定位输送机上并向前输送定位；所有旋转夹爪单元一起并排布置在三坐标定位机构上，三坐标定位机构实现对所有旋转夹爪单元的横向定位移动以及90°翻转运动；所述焊接装置具有机架7，机架上装有伺服减速机组A3，伺服减速机组A的输出端传动连接有一根纵向布置的主动轴23，所述主动轴上并排布置有数量与旋转夹爪单元数量相同的凸轮组，每个凸轮组均包括有一个焊接驱动凸轮30和一个立筋剪切凸轮31，在机架上分别对应于焊接驱动凸轮和立筋剪切凸轮设有焊接旋转臂19与剪切旋转臂20，焊接旋转臂的中间部位通过销轴转动连接在机架上，焊接旋转臂的尾部通过拉力弹簧22连在机架上，焊接旋转臂的前端设有一弹性压杆A，弹性压杆A与一竖向滑块A14相连，竖向滑块A与对应的上电极滑台12滑动连接，竖向滑块A上还装有上电极13和上焊极11，与所述上焊极相对应的在其下方还设有下焊极29和下电极28；所述焊接旋转臂的靠近中间部位还设有一个压轮A21，压轮A下方设有一凸轮滑块和凸轮滑台，凸轮滑块在焊接驱动凸轮作用下沿着凸轮滑台上下滑动并顶着压轮A及其上的焊接旋转臂动作；所述剪切旋转臂的中间部位同样通过销轴转动连接在机架上，剪切旋转臂的尾部通过拉力弹簧连在机架上，剪切旋转臂的前端设有一弹性压杆B，弹性压杆B与一竖向滑块B相连，竖向滑块B与对应的剪切刀具滑台26滑动连接，竖向滑块B的下端装有剪切刀具27，剪切刀具正对从其下方经过的立筋32；所述剪切旋转臂上靠近中间部位还设有一个压轮B，压轮B与所述立筋剪切凸轮滚动连接。

进一步的，本实施例中所述三坐标定位机构具有横向定位滑台8，横向定位滑台上装有竖向布置的升降滑台支架9，升降滑台支架上装有旋转动力箱40，旋转动力箱在外部伺服电机的驱动下做整体旋转运动，旋转动力箱中并排装有数量与旋转夹爪单元数量相同的旋转轴，所有的旋转轴都是通过同步链条带动旋转，同步链条通过设在旋转动力箱侧壁上的旋转驱动电机进行驱动；每根旋转轴上均连接有一个转台10，转台上装有旋转夹爪单元2。

进一步的，本实施例中弹性压杆A和弹性压杆B各自均具有中心螺杆17，中心螺杆上套有两个调节螺母18，两调节螺母之间套装有缓冲弹簧16，缓冲弹簧的一端顶在调节螺母上，缓冲弹簧的另一端顶在对应的焊接旋转臂或剪切旋转臂上；中心螺杆的前端装有滚轮，滚轮在对应的滑块上滚动，滚轮的轮轴两端通过拉紧簧15与对应的滑块拉紧连接。

进一步的，本实施例中所述送丝机构包括有上下相对布置的送丝轮24，两送丝轮中的其中一个通过伺服减速机组B6进行驱动运转；在两送丝轮的入口侧还装有钢丝十轮校直器，用于焊接的钢丝立筋25自钢丝十轮校直器进入依次穿过送丝轮并到达剪切刀具正下方。

进一步的，本实施例中所述钢丝十轮校直器是由横向五轮校直机构5和竖向五轮校直机构4组成，横向五轮校直机构和竖向五轮校直机构中的校直轮子均是可以通过螺栓进行间距调节的。

进一步的，本实施例中所述伺服定位输送机是由伺服电机驱动的皮带输送机构成，皮带输送机的输送皮带上等间距的布置有若干个卷簧工件接口杯37。

进一步的，本实施例中所述旋转夹爪单元采用三爪气动夹紧的结构形式。

进一步的，本实施例中所述旋转夹爪单元的数量为1～4个,可以根据需要选择安装一个（单工位）、两个（双工位）、三个（三工位）或更多工位。

本发明装置工作过程如下：

1、卷簧区的簧筋钢丝即冷拔钢丝卷，将钢丝引入卷簧机将卷簧成型后，通过90°弯折的弧形导杆落入卷伺服定位输送机上的卷簧工件接口杯中进行定位、定距存放；

2、同时将钢丝立筋即冷拔钢丝卷，引入送丝装置，并通过伺服定长送入剪焊工作区；

3、与此同时三坐标定位机构及安装在其上的旋转夹爪单元动作，将存放于伺服定位输送机上的卷簧工件拾取到焊接工作位并套装在下焊极上；

4、当过程2和3完成后，伺服减速机组A驱动凸轮机构工作，同时对立筋钢丝进行剪切和碰焊工作；单一工作周期0.4秒（单工位、双工位、三工位相同）；每焊接完一条立筋后，再由相应的旋转夹爪单元旋转，进行120度换位，单个换拉周期0.2秒（单工位、双工位、三工位同），同时送丝机构进行定长送丝，单个按拉周期0.3秒（单工位、双工位、三工位同）；产品焊接成型，全部用时2.1S左右；

5、当过程4完成，由三坐标定位机构、旋转夹爪单元，将成品落入成品出料皮带机；然后旋转夹爪单元再进入卷簧定位存放的伺服定位输送机，进行再次抓取卷簧工件的工作；以此进入循环工作状态，单个循环工作完成全部用时4.7S。

单工位单个产品用时4.7S（适合1条生产线产量），双工位单个产品用时2.35S（适合1-3条生产线产量），三工位单个产品用时1.57S（适合2-3条生产线产量）。

本实施例中旋转夹爪单元通过伺服电机驱动转台做120度旋转定位，升降滑台支架驱动旋转夹爪单元升降实现对产品坯料（卷簧）进行夹紧和落料工作；

三坐标定位机构：主要驱动旋转夹爪单元进行抓取卷簧定位、送卷簧到下焊极即铜电极定位、焊接完成后产品退到落料皮带上定位、到取卷簧上方定位等功能动作；

送丝机构：通过送丝的伺服减速机组B驱动送丝轮将冷拔钢丝通过十轮校直器校直后定长送入下焊极的铜焊极上方；

焊接装置中的凸轮组伺服减速机组A的驱动下使得剪切刀具和上焊极按先后时续进行剪切、焊接的连续工作。

本实施例中的卷簧机可以从市场上根据需要直接进行购买使用即可，例如浙江的银丰自动化科技有限公司生产的一系列弹簧机，自动化程度高，完全可以根据需要采购使用，用来生产卷簧簧筋。

本发明装置具有以下优势：

1.由一台伺服电机，可以控制1-3套甚至更多的碰焊和剪切刀具断料机构动作，相较于传统的剪切断料机相比，尺寸更精准，调整范围更广阔，并且调整更加方便（只需要更改数字参数即可）。

2.新型焊接机构：本发明的焊接装置为伺服凸轮驱动，集剪立筋、夹紧连续碰焊于一体，动作可靠，效率极高。

3.整机结构为全新设计，之前没有雷同类似产品，设备生产产品主要针对特定产品，为行业内专用生产设备，工作原理、结构、焊接工艺为全新设计。

Claims (8)

1.一种轨枕螺旋筋高速卷焊接装置，其特征在于：包括有卷簧机、伺服定位输送机、成品出料皮带机、三坐标定位机构、若干旋转夹爪单元、焊接装置以及与旋转夹爪单元数量对应的若干组送丝机构；所述卷簧机的簧筋出口处装有一根90°弯折的弧形导杆，该弧形导杆的下端对准所述伺服定位输送机，卷制好的簧筋经过弧形导杆落在伺服定位输送机上并向前输送定位；所有旋转夹爪单元一起并排布置在三坐标定位机构上，三坐标定位机构实现对所有旋转夹爪单元的横向定位移动以及90°翻转运动；所述焊接装置具有机架，机架上装有伺服减速机组A，伺服减速机组A的输出端传动连接有一根纵向布置的主动轴，所述主动轴上并排布置有数量与旋转夹爪单元数量相同的凸轮组，每个凸轮组均包括有一个焊接驱动凸轮和一个立筋剪切凸轮，在机架上分别对应于焊接驱动凸轮和立筋剪切凸轮设有焊接旋转臂与剪切旋转臂，焊接旋转臂的中间部位通过销轴转动连接在机架上，焊接旋转臂的尾部通过拉力弹簧连在机架上，焊接旋转臂的前端设有一弹性压杆A，弹性压杆A与一竖向滑块A相连，竖向滑块A与对应的上电极滑台滑动连接，竖向滑块A上还装有上电极和上焊极，与所述上焊极相对应的在其下方还设有下焊极和下电极；所述焊接旋转臂的靠近中间部位还设有一个压轮A，压轮A下方设有一凸轮滑块和凸轮滑台，凸轮滑块在焊接驱动凸轮作用下沿着凸轮滑台上下滑动并顶着压轮A及其上的焊接旋转臂动作；所述剪切旋转臂的中间部位同样通过销轴转动连接在机架上，剪切旋转臂的尾部通过拉力弹簧连在机架上，剪切旋转臂的前端设有一弹性压杆B，弹性压杆B与一竖向滑块B相连，竖向滑块B与对应的剪切刀具滑台滑动连接，竖向滑块B的下端装有剪切刀具，剪切刀具正对从其下方经过的立筋；所述剪切旋转臂上靠近中间部位还设有一个压轮B，压轮B与所述立筋剪切凸轮滚动连接。

2.根据权利要求1所述的一种轨枕螺旋筋高速卷焊接装置，其特征在于：所述三坐标定位机构具有横向定位滑台，横向定位滑台上装有竖向布置的升降滑台支架，升降滑台支架上装有旋转动力箱，旋转动力箱在外部伺服电机的驱动下做整体旋转运动，旋转动力箱中并排装有数量与旋转夹爪单元数量相同的旋转轴，所有的旋转轴都是通过同步链条带动旋转，同步链条通过设在旋转动力箱侧壁上的旋转驱动电机进行驱动；每根旋转轴上均连接有一个转台，转台上装有旋转夹爪单元。

3.根据权利要求1所述的一种轨枕螺旋筋高速卷焊接装置，其特征在于：弹性压杆A和弹性压杆B各自均具有中心螺杆，中心螺杆上套有两个调节螺母，两调节螺母之间套装有缓冲弹簧，缓冲弹簧的一端顶在调节螺母上，缓冲弹簧的另一端顶在对应的焊接旋转臂或剪切旋转臂上；中心螺杆的前端装有滚轮，滚轮在对应的滑块上滚动，滚轮的轮轴两端通过拉紧簧与对应的滑块拉紧连接。

4.根据权利要求1所述的一种轨枕螺旋筋高速卷焊接装置，其特征在于：所述送丝机构包括有上下相对布置的送丝轮，两送丝轮中的其中一个通过伺服减速机组B进行驱动运转；在两送丝轮的入口侧还装有钢丝十轮校直器，用于焊接的钢丝立筋自钢丝十轮校直器进入依次穿过送丝轮并到达剪切刀具正下方。

5.根据权利要求4所述的一种轨枕螺旋筋高速卷焊接装置，其特征在于：所述钢丝十轮校直器是由横向五轮校直机构和竖向五轮校直机构组成，横向五轮校直机构和竖向五轮校直机构中的校直轮子均是可以通过螺栓进行间距调节的。

6.根据权利要求1所述的一种轨枕螺旋筋高速卷焊接装置，其特征在于：所述伺服定位输送机是由伺服电机驱动的皮带输送机构成，皮带输送机的输送皮带上等间距的布置有若干个卷簧工件接口杯。

7.根据权利要求1所述的一种轨枕螺旋筋高速卷焊接装置，其特征在于：所述旋转夹爪单元采用三爪气动夹紧的结构形式。

8.根据权利要求1所述的一种轨枕螺旋筋高速卷焊接装置，其特征在于：所述旋转夹爪单元的数量为1～4个。

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