CN110961776A - 大型瓜瓣壁板机器人自动上料装置 - Google Patents

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孙世烜
陈雪峰
王志峰
郝云飞
李世鹏
肖喜龙
戴钦
呼啸
高彦军
魏瑞刚
刘海燕
毛京伟
杨富伟
胡改娟
易帆
何凡锋
孔德跃
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Capital Aerospace Machinery Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种大型瓜瓣壁板机器人自动上料装置，用于解决大型瓜瓣壁板类零件采用人工吊具带来的水平吊装难度大，上架定位、位姿调整困难，装配效率低的问题，包括：抓料型架，所述抓料型架底部安装有托料装置，所述抓料型架上部安装有压紧装置，所述抓料型架中间安装有顶紧装置；所述抓料型架的外侧通过转接盘与机器人端部进行法兰连接；所述抓料型架、所述托料装置、所述压紧装置、所述顶紧装置和所述机器人共同形成机械手抓取装置；所述机器人底部安装于底座之上，所述底座的高度与纵缝焊接工装的高度相匹配，所述底座与地基固定连接。

Description

大型瓜瓣壁板机器人自动上料装置
技术领域
本发明涉及大型瓜瓣壁板机器人自动上料装置，可用于解决大型瓜瓣壁板类零件采用人工吊具带来的水平吊装难度大，上架定位、位姿调整困难，装配效率低的问题，属于运载火箭大型贮箱箱底装配焊接自动化装备研制技术领域。
背景技术
箱底圆环瓜瓣纵缝拼焊采用的是搅拌摩擦焊接工艺，该工艺要求两两瓜瓣之间错缝间隙、并缝间隙不超过0.5mm，因此大型瓜瓣的装配精度对最终产品质量影响至关重要。目前直径3.35m运载火箭瓜瓣零件由于壁厚较薄(一般不超过8mm)，结构较小，零件总重相对较小，采用吊具吊装瓜瓣至纵缝工装模胎上，通过吊具及人工调整相结合的方式调整其装配位置，最终基本达到装配焊接精度。直径5m运载火箭瓜瓣纵缝焊接采用的时熔焊工艺，其装配精度要求与搅拌摩擦焊接工艺装配精度要求低很多，采用上述方式也基本能满足生产要求。但采用以上方式瓜瓣装配效率极低，一次定位精度差，瓜瓣调整困难，工人劳动强度大。
本发明提出的上料装置正是针对上述困难，以实现大型贮箱箱底高效、高质量、自动化装配焊接，提升整个焊接系统加工效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大型瓜瓣壁板自动夹紧上料装置，该装置用于中大型运载火箭纵缝装配焊接时瓜瓣壁板类零件自动化上架、调整、定位，解决了大型瓜瓣壁板类零件采用人工吊具带来的水平吊装难度大，上架定位、位姿调整困难，装配效率低等问题，满足装配焊接过程中大型瓜瓣壁板类零件自动化上架、调整、定位，从而实现大型贮箱箱底高效、高质量、自动化装配焊接，提升整个焊接系统加工效率。
本发明的技术解决方案是：一种大型瓜瓣壁板机器人自动上料装置，用于抓紧瓜瓣壁板，包括：
抓料型架，所述抓料型架底部安装有托料装置，所述抓料型架上部安装有压紧装置，所述抓料型架中间安装有顶紧装置；
所述抓料型架的外侧通过转接盘与机器人端部进行法兰连接；
所述抓料型架、所述托料装置、所述压紧装置、所述顶紧装置和所述机器人共同形成机械手抓取装置；
所述机器人底部安装于底座之上，所述底座的高度与纵缝焊接工装的高度相匹配，所述底座与地基固定连接。
优选地，所述抓料型架为焊接式仿形型架，包括下部的竖向型架和与所述竖向型架的顶部焊接的斜向型架；
所述抓料型架采用焊后充分时效处理并校形，最终机加出托料装置，上部安装压紧装置，中间安装顶紧装置的安装面。
优选地，在所述焊接式仿形型架的竖向型架和斜向型架上均匀设置有多个减重孔。
优选地，所述托料装置设置有两组，分别位于所述抓料型架两侧的底部。
优选地，每个所述托料装置均采用气缸驱动式自动化方式夹紧。
优选地，每个所述托料装置上均设置有气缸驱动勾爪、导向槽和托板，所述气缸驱动勾爪能够在所述导向槽内前后运动，所述托板随所述气缸驱动勾爪的移动，将产品压紧托板靠面，完成底部装夹的工序。
优选地，所述压紧装置设置有两组，分别对应两组所述托料装置；
每组所述压紧装置包括压钩夹紧部和定位撑紧部，均由气缸驱动，当定位撑紧部的气缸驱动定位块运动至满行程，所述压钩夹紧部的气缸驱动压钩绕一支点旋转，完成对上部材料的夹紧工序。
优选地，所述顶紧装置的结构与所述压紧装置的所述定位撑紧部的结构相同，由气缸驱动定位块运动，从而完成中部材料的夹紧工序。
本发明与现有技术相比，除成功解决了背景技术中的问题外，还具有如下优点：
(1)、重型运载火箭瓜瓣纵缝拼焊是通过纵缝搅拌摩擦焊接工装实现的。纵缝拼焊前，首先通过位于一侧的大型瓜瓣壁板机器人自动夹紧上料装置将大型瓜瓣壁板零件从瓜瓣承料工位定位装夹，通过机器人与装夹装置将瓜瓣壁板装配于纵缝搅拌摩擦焊接工装的定位型胎上，纵缝搅拌摩擦焊接工装夹紧定位后的壁板实现纵缝拼焊；
(2)、提升了非标自动化装备轻量化、自动化设计水平，壁板零件抓取原理、装夹方式、仿形设计等可便于拓展至其它型号类似产品加工过程中。该装置设计方法及设计理念未来可应用于航空航天、船舶等大型壳体自动化装配焊接领域，为后续更加复杂先进自动化非标装备设计制造提供可靠经验，为公司开发先进制造设备提供有力技术支持。
附图说明
图1为本发明的大型瓜瓣壁板自动夹紧上料装置的半剖结构示意图；
图2为本发明的抓料型架抓取大型瓜瓣壁板的轴侧结构示意图；
图3为本发明的图1中的托料装置的轴侧结构示意图；
图4为本发明的图1中的压紧装置的轴侧结构示意图。
图5为本发明的图1中的顶紧装置的轴侧结构示意图；
图6为本发明的图1中的底座的轴侧结构示意图。
具体实施方式
实施例1
一种大型瓜瓣壁板机器人自动上料装置，用于抓紧瓜瓣壁板，包括：抓料型架，抓料型架底部安装有托料装置，抓料型架上部安装有压紧装置，抓料型架中间安装有顶紧装置；抓料型架的外侧通过转接盘与机器人端部进行法兰连接；抓料型架、托料装置、压紧装置、顶紧装置和机器人共同形成机械手抓取装置；机器人底部安装于底座之上，底座的高度与纵缝焊接工装的高度相匹配，底座与地基固定连接。
进一步的，抓料型架为焊接式仿形型架，包括下部的竖向型架和与竖向型架的顶部焊接的斜向型架；抓料型架采用焊后充分时效处理并校形，最终机加出托料装置，上部安装压紧装置，中间安装顶紧装置的安装面。
进一步的，在焊接式仿形型架的竖向型架和斜向型架上均匀设置有多个减重孔。
进一步的，托料装置设置有两组，分别位于抓料型架两侧的底部。
进一步的，每个托料装置均采用气缸驱动式自动化方式夹紧。
进一步的，每个托料装置上均设置有气缸驱动勾爪、导向槽和托板，气缸驱动勾爪能够在导向槽内前后运动，托板随气缸驱动勾爪的移动，将产品压紧托板靠面，完成底部装夹的工序。
进一步的，压紧装置设置有两组，分别对应两组托料装置；每组压紧装置包括压钩夹紧部和定位撑紧部，均由气缸驱动，当定位撑紧部的气缸驱动定位块运动至满行程，压钩夹紧部的气缸驱动压钩绕一支点旋转，完成对上部材料的夹紧工序。
进一步的，顶紧装置的结构与压紧装置的定位撑紧部的结构相同，由气缸驱动定位块运动，从而完成中部材料的夹紧工序。
采用本发明的大型瓜瓣壁板自动夹紧上料装置，解决了大型瓜瓣壁板类零件采用人工吊具带来的水平吊装难度大，上架定位、位姿调整困难，装配效率低等问题，满足装配焊接过程中大型瓜瓣壁板类零件自动化上架、调整、定位，从而实现大型贮箱箱底高效、高质量、自动化装配焊接，提升整个焊接系统加工效率，满足本公司重型运载火箭贮箱箱底装配搅拌摩擦焊接生产任务需求。提升了非标自动化装备轻量化、自动化设计水平，壁板零件抓取原理、装夹方式、仿形设计等可便于拓展至其它型号类似产品加工过程中。该装置设计方法及设计理念未来可应用于航空航天、船舶等大型壳体自动化装配焊接领域，为后续更加复杂先进自动化非标装备设计制造提供可靠经验，为公司开发先进制造设备提供有力技术支持。
本发明未详细描述内容为本领域技术人员公知技术。

Claims (8)

1.一种大型瓜瓣壁板机器人自动上料装置，其特征在于，用于抓紧瓜瓣壁板，包括：
抓料型架，所述抓料型架底部安装有托料装置，所述抓料型架上部安装有压紧装置，所述抓料型架中间安装有顶紧装置；
所述抓料型架的外侧通过转接盘与机器人端部进行法兰连接；
所述抓料型架、所述托料装置、所述压紧装置、所述顶紧装置和所述机器人共同形成机械手抓取装置；
所述机器人底部安装于底座之上，所述底座的高度与纵缝焊接工装的高度相匹配，所述底座与地基固定连接。
2.根据权利要求1所述的大型瓜瓣壁板机器人自动上料装置，其特征在于，所述抓料型架为焊接式仿形型架，包括下部的竖向型架和与所述竖向型架的顶部焊接的斜向型架；
所述抓料型架采用焊后充分时效处理并校形，最终机加出托料装置，上部安装压紧装置，中间安装顶紧装置的安装面。
3.根据权利要求2所述的大型瓜瓣壁板机器人自动上料装置，其特征在于，在所述焊接式仿形型架的竖向型架和斜向型架上均匀设置有多个减重孔。
4.根据权利要求2所述的大型瓜瓣壁板机器人自动上料装置，其特征在于，所述托料装置设置有两组，分别位于所述抓料型架两侧的底部。
5.根据权利要求4所述的大型瓜瓣壁板机器人自动上料装置，其特征在于，每个所述托料装置均采用气缸驱动式自动化方式夹紧。
6.根据权利要求5所述的大型瓜瓣壁板机器人自动上料装置，其特征在于，每个所述托料装置上均设置有气缸驱动勾爪、导向槽和托板，所述气缸驱动勾爪能够在所述导向槽内前后运动，所述托板随所述气缸驱动勾爪的移动，将产品压紧托板靠面，完成底部装夹的工序。
7.根据权利要求1所述的大型瓜瓣壁板机器人自动上料装置，其特征在于，所述压紧装置设置有两组，分别对应两组所述托料装置；
每组所述压紧装置包括压钩夹紧部和定位撑紧部，均由气缸驱动，当定位撑紧部的气缸驱动定位块运动至满行程，所述压钩夹紧部的气缸驱动压钩绕一支点旋转，完成对上部材料的夹紧工序。
8.根据权利要求7所述的大型瓜瓣壁板机器人自动上料装置，其特征在于，所述顶紧装置的结构与所述压紧装置的所述定位撑紧部的结构相同，由气缸驱动定位块运动，从而完成中部材料的夹紧工序。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111390375A (zh) * 2020-04-14 2020-07-10 首都航天机械有限公司 大型瓜瓣壁板机器人自动夹紧上料装置
CN115196327A (zh) * 2021-04-12 2022-10-18 天津新松机器人自动化有限公司 一种智能机器人下料工作站

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