CN110773966A - 环状钢板自动装配设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环状钢板自动化装配设备，包括激光检测系统、多个立柱、侧端面调整油缸、工作台、多个立柱滑移导轨、立柱滑移进给机构；所述立柱滑移导轨安装在工作台上，立柱能够沿导轨做往复运动；立柱形成夹具状，其上安装有多个调整油缸，用于夹紧并调整钢板，为了适应锥度型环状钢板，在立柱底板上设置有能改变立柱倾斜角度的立柱斜度调整机构，以适应任意锥度的环状钢板装配要求；所述激光检测系统包括滑移支座、激光检测仪，激光检测仪可以随滑移支座上下移动以及围绕滑移支座中心轴线旋转。本发明通过智能化检测与控制，实现环状钢板装配的自动化，大大提高生产效率和产品质量，缩短了生产工期，减轻了劳动强度。

Description

环状钢板自动装配设备

技术领域

本发明属于工业装配技术领域，特别是一种环状钢板自动装配设备。

背景技术

工业自动化是当今制造业的发展趋势。传统的环状钢板装配，采用简易工装，内部配置固定式四腿支撑架，通过拉杆及双头螺纹方式顶出或者拉入；外周采用弓形支架或者焊接调节马板调节，人力投入较大，人员劳动强度大，工作效率低，对于操作人员技术要求较高，环状钢板自动装配机也就应运而生。环状钢板自动装配机用于环状钢板装配，即它是在钢板卷曲成型后，将多件钢板落位、对接、调整钢板状态，以便于实现多件钢板装配点焊成为一个完整的环状钢板的装备，但现有的环状钢板自动装配机结构和操作复杂，装配精度不高。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种环状钢板自动装配设备，以解决环状钢板装配效率和精度低下的问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种环状钢板自动装配设备，包括激光检测系统、多个立柱、侧端面调整油缸、工作台、多个立柱滑移导轨，其中，

所述多个立柱滑移导轨以所述工作台中心为中心点呈辐射状安装在工作台上，每个立柱滑移导轨上安装有一个立柱，所述立柱能够沿立柱滑移导轨做往复运动；

所述立柱包括立柱底板和立柱臂，所述立柱底板设置于立柱滑移导轨上，所述立柱臂设置于所述立柱底板上，所述立柱臂包括立柱臂底座、前立柱臂和后立柱臂，所述前立柱臂和后立柱臂的底部与立柱臂底座连接、顶部互相分离设置且所述前立柱臂和后立柱臂之间具有用于夹持环状钢板的间隙，所述前立柱臂和/或后立柱臂的相对的侧端面上设置有至少一个侧端面调整油缸；

所述激光检测系统设置在工作台的中心。

进一步地，所述立柱还包括立柱端盖，所述立柱端盖与前立柱臂或后立柱臂顶端面铰接设置，所述立柱端盖上与所述间隙对应的位置设置有上端面调整油缸。

进一步地，所述前立柱臂和后立柱臂的底部与立柱臂底座一体连接，所述立柱臂底座位于所述前立柱臂和后立柱臂之间的上端面上设置有至少一个底端面调整油缸。

进一步地，还包括立柱斜度调整机构，所述立柱斜度调整机构包括两个控制油缸、两个连接环、一个双头螺栓、第一铰接机构、第二铰接机构，两个控制油缸的下端与所述立柱底板上端面铰接、上端与前立柱臂的侧臂面连接，所述立柱臂底座的前端通过第一铰接机构与所述立柱底板铰接，所述双头螺栓穿过后立柱臂后在后立柱臂的两侧分别穿过两个连接环的中心孔设置，两个连接环的中心孔的下部通过第二铰接机构与所述立柱底板铰接，所述立柱臂底座的底面与立柱底板的上表面之间隔开有一段距离。

进一步地，所述立柱滑移导轨配置立柱滑移进给机构，所述进给机构包括进给丝杆、丝杆座、丝杆驱动电机与拖板，所述立柱底板与拖板固定连接，丝杆与丝杆座转动连接，丝杆驱动电机输出轴与丝杆连接，拖板与丝杆螺纹连接。

进一步地，所述激光检测系统包括两个相互啮合的旋转齿轮和固定齿轮、旋转齿轮驱动电机、底部壳体、竖管、滑移支座、激光检测仪、顶部驱动电机和设置于竖管内部的内部丝杠，所述旋转齿轮驱动电机固定设置于底部壳体上，其输出轴与位于底部壳体下部的旋转齿轮连接，所述固定齿轮与所述工作台固定连接并与底部壳体转动连接，所述竖管的底部与底部壳体的上表面固定连接，所述竖管的侧面沿其轴向开设有一开口槽，所述滑移支座套设于竖管外部，所述滑移支座的内壁面具有一凸起，所述凸起通过所述开口槽伸入竖管内部与内部丝杠螺纹配合，所述激光检测仪设置于所述滑移支座上，所述顶部驱动电机位于竖管顶部且其输出轴与所述内部丝杠连接。

进一步地，每个侧端面调整油缸、上端面调整油缸和底端面调整油缸均配置有一个位移传感器。

进一步地，所述立柱和立柱滑移导轨的数量均为3个。

进一步地，所述工作台为圆盘状。

进一步地，所述上端面调整油缸和底端面调整油缸的数量均为2个。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

(1)本发明提供了一种环状钢板自动装配设备，包括机械与液压联合安装定位机构液压执行机构，激光扫描机构，以及数字化处理和控制系统，通过智能化检测与控制，实现环状钢板装配的自动化，大大提高生产效率和产品质量，缩短了生产工期，减轻了劳动强度；

(2)多个立柱的特有结构设计可以使得钢板能够被夹持限位，通过侧端面调整油缸、上端面调整油缸和底端面调整油缸的配合能够实现精确定位，大大提高了装配精度；

(3)本发明还包括立柱斜度调整机构，通过控制油缸、连接环、双头螺栓、第一铰接机构和第二铰接机构的设置和配合使得立柱能够倾斜角度，以适应任意锥度的环状钢板装配要求；

(4)本发明激光检测系统设置于工作台的中心，激光检测系统能够围绕自身轴线旋转且激光检测仪能够上下运动实现高度的调节，能够在圆周方向和不同高度位置检测不同钢板接缝的偏差。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明的环状钢板自动装配设备的总体结构示意图。

图2为本发明的环状钢板自动装配设备装配钢板的示意图。

图3为立柱的第一视角的结构和安装示意图。

图4为立柱的第二视角的结构和安装示意图。

图5为激光检测仪第一视角的结构示意图。

图6为激光检测仪第二视角的结构示意图。

具体实施方式

为了说明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。

如图1-5所示，一种环状钢板自动装配设备，包括激光检测系统2、3个立柱3、侧端面调整油缸4、工作台5、3个立柱滑移导轨6，其中，

所述3个立柱滑移导轨6以所述工作台5中心为中心点呈辐射状均匀安装在工作台5上，每个立柱滑移导轨6上安装有一个立柱3，所述立柱3能够沿立柱滑移导轨6做往复运动；

结合图3-4，所述立柱3包括立柱底板3-1和立柱臂3-2，所述立柱底板3-1设置于立柱滑移导轨6上，所述立柱臂3-2设置于所述立柱底板3-1上，所述立柱臂3-2包括立柱臂底座3-2-3、前立柱臂3-2-1和后立柱臂3-2-2，所述前立柱臂3-2-1和后立柱臂3-2-2的底部与立柱臂底座3-2-3连接、顶部互相分离设置且所述前立柱臂3-2-1和后立柱臂3-2-2之间具有用于夹持环状钢板的间隙，所述前立柱臂3-2-1和后立柱臂3-2-2的相对的侧端面上设置有至少一个侧端面调整油缸8；

所述激光检测系统2设置在工作台5的中心，所述工作台5为圆盘状。

其中图2示出了环状钢板自动装配设备装配钢板4的示意图，3个钢板4通过环状钢板自动装配设备实现对接和定位以便于后续工艺的实施。

进一步地，结合图3-4，所述立柱3还包括立柱端盖3-3，所述立柱端盖3-3与前立柱臂3-2-1或后立柱臂3-2-2顶端面铰接设置，所述立柱端盖3-3上与所述间隙对应的位置设置有上端面调整油缸7，所述前立柱臂3-2-1和后立柱臂3-2-2的底部与立柱臂底座3-2-3一体连接，所述立柱臂底座3-2-3位于所述前立柱臂3-2-1和后立柱臂3-2-2之间的上端面上设置有2个底端面调整油缸10。

进一步地，结合图3-4，为了适应锥度型环状钢板，还包括立柱斜度调整机构1，所述立柱斜度调整机构1包括两个控制油缸9、两个连接环17、一个双头螺栓18、第一铰接机构19、第二铰接机构20，两个控制油缸9的下端与所述立柱底板3-1上端面铰接、上端与前立柱臂3-2-1的侧臂面连接，所述立柱臂底座3-2-3的前端通过第一铰接机构19与所述立柱底板3-1铰接，所述双头螺栓18穿过后立柱臂3-2-2后在后立柱臂3-2-2的两侧分别穿过两个连接环17的中心孔设置，两个连接环17的中心孔的下部通过第二铰接机构20与所述立柱底板3-1铰接，所述立柱臂底座3-2-3的底面与立柱底板3-1的上表面之间隔开有一段距离(如图4所示)。通过控制油缸9的活塞杆伸出长度，改变立柱3倾斜角度，以适应任意锥度的环状钢板装配要求。

进一步地，结合图2，所述立柱滑移导轨6配置立柱滑移进给机构，所述进给机构包括进给丝杆22、丝杆座23、丝杆驱动电机与拖板21，所述立柱底板3-1与拖板21固定连接，丝杆22与丝杆座23转动连接，丝杆驱动电机输出轴与丝杆22连接，拖板21与丝杆22螺纹连接，丝杆驱动电机驱动丝杆22旋转，丝杆22绕自身中轴旋转带动与之螺纹配合的拖板21前后移动从而实现立柱3能够沿立柱滑移导轨6做往复运动。

进一步地，每个侧端面调整油缸4、上端面调整油缸7和底端面调整油缸10均配置有一个位移传感器。机器根据提前设定的位置进行装配，使用液压驱动各个油缸活塞，进而调整钢板4对接接缝处的偏差和端面高度偏差。调整完毕，由所述激光检测系统2检测装配后环状钢板4的尺寸和位置情况，检测结果反馈给信息处理器，再通过运动控制器控制调整相应调整油缸的位置，使环状钢板4装配符合设计精度要求。

进一步地，结合图5-6，所述激光检测系统2包括两个相互啮合的旋转齿轮15和固定齿轮16、旋转齿轮驱动电机14、底部壳体24、竖管25、滑移支座13、激光检测仪12、顶部驱动电机11和设置于竖管25内部的内部丝杠，所述旋转齿轮驱动电机14固定设置于底部壳体24上，其输出轴与位于底部壳体24下部的旋转齿轮15连接，所述固定齿轮16与所述工作台5固定连接并与底部壳体24转动连接，所述竖管25的底部与底部壳体24的上表面固定连接，所述竖管25的侧面沿其轴向开设有一开口槽26，所述滑移支座13套设于竖管25外部，所述滑移支座13的内壁面具有一凸起，所述凸起通过所述开口槽26伸入竖管25内部与内部丝杠螺纹配合，所述激光检测仪12设置于所述滑移支座13上，所述顶部驱动电机11位于竖管25顶部且其输出轴与所述内部丝杠连接。旋转齿轮驱动电机14旋转带动旋转齿轮15围绕固定齿轮16旋转从而使得底部壳体24、竖管25、滑移支座13和激光检测仪12实现旋转；顶部驱动电机11旋转带动内部丝杠旋转，内部丝杠旋转驱动与之螺纹配合的凸起上下运动最终实现滑移支座13和激光检测仪12的上下运动，因此所述激光检测系统2能够在圆周方向和不同高度位置检测不同钢板4接缝的偏差。环状钢板4调整前、调整过程中，以及调整完成后，均可以通过激光检测仪12，对环状钢板4进行实时扫描，通过人机对话界面，将环状钢板4实际位置尺寸与存储在机器电脑中的标准位置尺寸进行比对，从而实时监控环状钢板装配的前后整个过程。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种环状钢板自动装配设备，其特征在于，包括激光检测系统(2)、多个立柱(3)、侧端面调整油缸(8)、工作台(5)、多个立柱滑移导轨(6)，其中，

所述多个立柱滑移导轨(6)以所述工作台(5)中心为中心点呈辐射状安装在工作台(5)上，每个立柱滑移导轨(6)上安装有一个立柱(3)，所述立柱(3)能够沿立柱滑移导轨(6)做往复运动；

所述立柱(3)包括立柱底板(3-1)和立柱臂(3-2)，所述立柱底板(3-1)设置于立柱滑移导轨(6)上，所述立柱臂(3-2)设置于所述立柱底板(3-1)上，所述立柱臂(3-2)包括立柱臂底座(3-2-3)、前立柱臂(3-2-1)和后立柱臂(3-2-2)，所述前立柱臂(3-2-1)和后立柱臂(3-2-2)的底部与立柱臂底座(3-2-3)连接、顶部互相分离设置且所述前立柱臂(3-2-1)和后立柱臂(3-2-2)之间具有用于夹持环状钢板的间隙，所述前立柱臂(3-2-1)和/或后立柱臂(3-2-2)的相对的侧端面上设置有至少一个侧端面调整油缸(8)；

所述激光检测系统(2)设置在工作台(5)的中心。

2.根据权利要求1所述的环状钢板自动装配设备，其特征在于，所述立柱(3)还包括立柱端盖(3-3)，所述立柱端盖(3-3)与前立柱臂(3-2-1)或后立柱臂(3-2-2)顶端面铰接设置，所述立柱端盖(3-3)上与所述间隙对应的位置设置有上端面调整油缸(7)。

3.根据权利要求2所述的环状钢板自动装配设备，其特征在于，所述前立柱臂(3-2-1)和后立柱臂(3-2-2)的底部与立柱臂底座(3-2-3)一体连接，所述立柱臂底座(3-2-3)位于所述前立柱臂(3-2-1)和后立柱臂(3-2-2)之间的上端面上设置有至少一个底端面调整油缸(10)。

4.根据权利要求3所述的环状钢板自动装配设备，其特征在于，还包括立柱斜度调整机构(1)，所述立柱斜度调整机构(1)包括两个控制油缸(9)、两个连接环(17)、一个双头螺栓(18)、第一铰接机构(19)、第二铰接机构(20)，两个控制油缸(9)的下端与所述立柱底板(3-1)上端面铰接、上端与前立柱臂(3-2-1)的侧臂面连接，所述立柱臂底座(3-2-3)的前端通过第一铰接机构(19)与所述立柱底板(3-1)铰接，所述双头螺栓(18)穿过后立柱臂(3-2-2)后在后立柱臂(3-2-2)的两侧分别穿过两个连接环(17)的中心孔设置，两个连接环(17)的中心孔的下部通过第二铰接机构(20)与所述立柱底板(3-1)铰接，所述立柱臂底座(3-2-3)的底面与立柱底板(3-1)的上表面之间隔开有一段距离。

5.根据权利要求1-4任一项所述的环状钢板自动装配设备，其特征在于，所述立柱滑移导轨(6)配置立柱滑移进给机构，所述进给机构包括进给丝杆(22)、丝杆座(23)、丝杆驱动电机与拖板(21)，所述立柱底板(3-1)与拖板(21)固定连接，丝杆(22)与丝杆座(23)转动连接，丝杆驱动电机输出轴与丝杆(22)连接，拖板(21)与丝杆(22)螺纹连接。

6.根据权利要求1-4任一项所述的环状钢板自动装配设备，其特征在于，所述激光检测系统(2)包括两个相互啮合的旋转齿轮(15)和固定齿轮(16)、旋转齿轮驱动电机(14)、底部壳体(24)、竖管(25)、滑移支座(13)、激光检测仪(12)、顶部驱动电机(11)和设置于竖管(25)内部的内部丝杠，所述旋转齿轮驱动电机(14)固定设置于底部壳体(24)上，其输出轴与位于底部壳体(24)下部的旋转齿轮(15)连接，所述固定齿轮(16)与所述工作台(5)固定连接并与底部壳体(24)转动连接，所述竖管(25)的底部与底部壳体(24)的上表面固定连接，所述竖管(25)的侧面沿其轴向开设有一开口槽(26)，所述滑移支座(13)套设于竖管(25)外部，所述滑移支座(13)的内壁面具有一凸起，所述凸起通过所述开口槽(26)伸入竖管(25)内部与内部丝杠螺纹配合，所述激光检测仪(12)设置于所述滑移支座(13)上，所述顶部驱动电机(11)位于竖管(25)顶部且其输出轴与所述内部丝杠连接。

7.根据权利要求3所述的环状钢板自动装配设备，其特征在于，每个侧端面调整油缸(8)、上端面调整油缸(7)和底端面调整油缸(10)均配置有一个位移传感器。

8.根据权利要求6所述的环状钢板自动装配设备，其特征在于，所述立柱(3)和立柱滑移导轨(6)的数量均为3个。

9.根据权利要求8所述的环状钢板自动装配设备，其特征在于，所述工作台(5)为圆盘状。

10.根据权利要求8所述的环状钢板自动装配设备，其特征在于，所述上端面调整油缸(7)和底端面调整油缸(10)的数量均为2个。

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