CN111266784A - 高空吊臂四板拼焊装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高空吊臂四板拼焊装置，包括工作台机构、龙门架机构、夹紧定位焊接机构、压紧焊接机构、控制系统、桶装焊丝、焊接及焊前加热系统、循环水箱、风道、吸尘系统。该双工位焊接装置通过特殊设计的工作台机构、龙门架机构及压紧焊接机构的相互配合，能够将四边形箱体工件有效定位、夹紧，并自动对四条主焊缝同步焊接成形，大大地提高了加工效率，保证了加工精度，降低了工人的劳动强度。

Description

高空吊臂四板拼焊装置

技术领域：

本发明涉及吊臂加工技术领域，尤其涉及一种用于高空吊臂四板拼焊装置。

背景技术：

如图1所示，工件内胎是实现吊臂组焊截面尺寸精度和控制吊臂轴向焊接变形量的关键部件，并且与工件截面尺寸具有一一对应关系。也就是说某种工件内胎只能适用于已经约定好的特定的工件。如果用户改变吊臂内腔截面尺寸，就必须重新设计制作符合新工件使用的工件内胎。由于内胎制造精度极高，所以强烈建议用户在吊运、使用或存放时务必做好文明施工、严禁冲撞，避免挤压、摔跌或敲击。暂时不用的内胎应做好防尘、防锈后平放于木制工作台、架上且不准堆码或在其上搁置重物，严禁直接放置于地面或随意堆放。

现有技术中对四边形箱体焊接一般都是采用手动或半自动化设备，加工效率较差，需要工人大量的劳动力。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种操作简单、使用方便、加工效率高、产品精度高的高空吊臂四板拼焊装置。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种高空吊臂四板拼焊装置，包括工作台机构、龙门架机构、夹紧定位焊接机构及压紧焊接机构；

所述工作台机构包括工作台、工件纵向限位压紧组件及牵引组件，所述工件纵向限位压紧组件固定在工作台的台面上，用于对工件限位压紧，所述牵引组件设置在工作台一端，用于牵引工件沿工作台纵向行走；

所述龙门架机构设置在工作台上，龙门架机构通过滑座组件沿工作台移动；

所述夹紧定位焊接机构设置在龙门架机构底端，夹紧定位焊接组件包括左夹紧定位焊接组件、右夹紧定位焊接组件，所述左夹紧定位焊接组件或右夹紧定位焊接组件包括夹紧定位架及设置在夹紧定位架上的侧部焊枪总成、若干夹紧滑块、夹紧动力件，所述侧部焊枪总成设置在夹紧定位架一侧，所述夹紧动力件与夹紧滑块连接，夹紧动力件可驱动夹紧滑块移动对工件的底部及侧部横向定位；

所述压紧焊接机构设置在龙门架机构顶端，压紧焊接机构包括横梁、下压动力件、压辊、焊接机头、下压焊枪总成，所述横梁设置在滑座组件上，所述压辊固定在横梁底端，下压动力件可驱动横梁沿滑座组件升降，所述焊接机头设置在横梁上并可沿横梁水平滑动，所述下压焊枪总成固定在焊接机头上。

为了便于龙门架机构行走，所述工作台侧部安装有可供龙门架机构行走的驱动齿条及保证龙门架机构行走直线精度的导向路轨。

为了将工件准确定位压紧，所述工件纵向限位压紧组件包括工件纵向限位机架、端面压紧轴、Y向挡块、Z向左挡块、Z向右挡块、连接螺栓、工件压板及顶紧螺钉，所述工件纵向限位机架固定在工作台的台面上，所述Y向挡块固定在工件纵向限位机架顶端并可上下移动，所述Z向左挡块、Z向右挡块通过连接螺栓与工件纵向限位机架固定并可左右移动，所述工件压板设置在工件纵向限位机架底端，工件压板一端通过顶紧螺钉与工件纵向限位机架固定连接，另一端通过端面压紧轴与工件纵向限位机架转动连接。

为了便于牵引工件移动，所述牵引机构包括牵引链条、牵引驱动件及链条导向架，所述牵引链条与内胎连接，所述牵引驱动件与牵引链条连接，所述链条导向架套设在牵引链条外；作为优选，所述牵引驱动件包括牵引驱动架、牵引链轮、电机减速机，所述牵引链轮设置在牵引驱动架内，所述电机减速机与牵引链轮连接。

为了便于龙门架机构移动，所述滑座组件包括对称设置的左滑座组件、右滑座组件，所述左滑座组件或右滑座组件包括滑座及设置在滑座上的电机减速器、驱动齿轮、导向滑块、升降路轨，所述导向滑块固定在滑座底端一侧并与工作台的导向路轨滑动连接，所述电机减速器通过驱动齿轮与工作台的驱动齿条连接，所述升降路轨垂直固定在滑座上方。

为了便于对工件顶部焊接，所述横梁两端通过导向滑块设置在滑座组件的升降路轨上，横梁上设置有X向导向路轨，所述焊接机头通过X向导向滑块设置在X向导向路轨上，所述焊接动力件包括伸缩气缸及升降滑板，所述伸缩气缸通过升降滑板驱动下压焊枪总成升降。

为了进一步提高该高空吊臂四板拼焊装置的自动化程度，所述高空吊臂四板拼焊装置还包括加热系统、循环水箱及吸尘系统。

本发明的有益效果是：该高空吊臂四板拼焊装置通过特殊设计的工作台机构、龙门架机构及压紧焊接机构的相互配合，能够将四边形箱体工件有效定位、夹紧，并自动对四条主焊缝同步焊接成形，大大地提高了加工效率，保证了加工精度，降低了工人的劳动强度。

附图说明：

图1为本发明的内胎的结构示意图；

图2为本发明的高空吊臂四板拼焊装置的立体结构示意图；

图3为本发明的高空吊臂四板拼焊装置的侧视图；

图4为本发明的工作台机构的立体结构示意图；

图5为本发明的工作台机构的侧视图；

图6为本发明的工件纵向限位压紧组件的立体结构示意图；

图7为本发明的工件纵向限位压紧组件的侧视图；

图8为本发明的牵引组件的结构示意图；

图9为本发明的牵引组件的立体结构示意图；

图10为本发明的牵引组件的剖视图；

图11为本发明的滑座组件的主视图；

图12为本发明的滑座组件的侧视图；

图13为本发明的夹紧定位焊接机构的主视图；

图14为本发明的夹紧定位焊接机构的侧视图；

图15为本发明的压紧焊接机构的结构示意图；

图16为图15的A-A向剖视图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图2、图3所示的一种高空吊臂四板拼焊装置，包括工作台机构2、龙门架机构3、夹紧定位焊接机构4及压紧焊接机构5，工件内胎1与牵引组件23相连接并在工作台机构2上移动，龙门架机构3可沿工作台机构2移动，夹紧定位焊接机构4及压紧焊接机构5安装在龙门架机构3上，可对四边形箱体工件的侧部及顶部焊接。另外，龙门架机构3上还安装有控制系统、桶装焊丝8、焊接及焊前加热系统9、循环水箱、风道7、吸尘系统6等。

工作台是设备最重要的构成部件之一，所有的机械结构运动及焊接系统的焊接操作都将在工作台机构上实现。本发明的工作台机构总成如图4、图5所示，包括工作台21、工件纵向限位压紧组件22及牵引组件23，所述工件纵向限位压紧组件22固定在工作台21的台面上，用于对工件限位压紧，所述牵引组件23设置在工作台21一端，用于牵引工件内胎1沿工作台21纵向行走，工作台21两侧安装有可供龙门架机构行走的驱动齿条及保证龙门架机构行走直线精度的导向路轨24。另外，工作台21底端设置有若干支撑点25，侧部设置有机械限位块27，其台面上还设置有定位销安装孔、T型螺栓安装槽等，该工作台21为拼接式，相邻两工作台21之间通过连接调整机构26连接。

所有主机机械运动和焊接系统的焊接功能的实现完全依赖于工作台制造和安装精度。本设备工作台主体采用钢板与型材焊接、退火、精加工后形成箱型结构件，具有较高的加工精度和尺寸稳定性，因此，要求设备基础要牢固可靠且对工作台提供足够可靠的支撑，工作台底面根据工作台不同的规格，取合适数量的支撑点25并保证工作台重量均匀分布于各支撑点；工作台侧边安装有供主机龙门架机构行走的驱动齿条和保证龙门架机构行走直线精度的导向路轨24，台面有工件底板定位销钉，以及工件纵向限位压紧组件22等；工作台侧边安装有牵引组件23，为工件内胎随动龙门架机构移动提供有效驱动力。

定位销在工作台上的横向位置是根据用户提供的工件底板尺寸确定的。从工作台边缘往中心，销孔位置分别对应于工件的底板尺寸。并且所有销孔位置在加工时采用数控加工一次性精确做出，具有极高的位置尺寸精度。

导向路轨24表面经过淬火处理，用螺栓固定在工作台左、右侧止口位置。如有任何需要修磨导轨面的情况，必须保证修磨后各导轨尺寸的一致性且必须保证重新安装在工作台上后左右两导轨的纵向平行度不大于0.4毫米，所有导轨的水平面平面度在1.5毫米之内。

如图6、图7所示的工件纵向限位压紧组件，包括工件纵向限位机架221、端面压紧轴227、Y向挡块222、Z向左挡块223、Z向右挡块224、连接螺栓225、工件压板226及顶紧螺钉228，所述工件纵向限位机架221固定在工作台的台面上，所述Y向挡块222固定在工件纵向限位机架顶端并可上下移动调节位置，通过螺栓固定，所述Z向左挡块223、Z向右挡块224通过连接螺栓225与工件纵向限位机架221固定并可左右移动调节位置，所述工件压板226设置在工件纵向限位机架221底端，工件压板226一端通过顶紧螺钉228与工件纵向限位机架221固定连接，另一端通过端面压紧轴227与工件纵向限位机架221转动连接。

工件纵向限位压紧组件用T型螺栓固定在工作台台面上，通过调整工作台台面上的T型螺栓安装槽对工件纵向限位压紧组件进行调整。所有限位挡块的限位功能的实现完全依赖于工件纵向限位机架制造和安装精度。本设备限位机架主体采用钢板与型材焊接、退火、精加工后形成箱型结构件，具有较高的加工精度和尺寸稳定性，并且所有挡块的安装位置在加工时采用数控加工一次性精确做出，具有极高的位置尺寸精度。

工件纵向限位压紧组件通过调节Z向左挡块223、Z向右挡块224分别限位箱形梁左右腹板，调节Y向挡块222限位箱形梁上盖板。

压紧装置通过调整顶紧螺钉228的高度，使工件压板226绕端面压紧轴227旋转，从而调整工件压面压紧头的压紧高度，以满足不同高度的箱形梁底板。该装置也可以用标准移动压板替代。

如图8所示的牵引机构，包括牵引链条232、牵引驱动件231、链条导向架237、端面导向块234、弧形板235、链条下挡板236，所述牵引链条232与工件内胎1连接，所述牵引驱动件231与牵引链条232连接，所述链条导向架237套设在牵引链条232外。

牵引机构用于牵引工件内胎1纵向行走并由电器控制其行走速度以保持与龙门架机构行走的同步。牵引机构配备有多套牵引链条限位装置233可以保证牵引链条232即使在重负荷情况下仍然能够进行可靠啮合。

牵引链条232沿左右移动，链条一端与工件内胎1连接，另一端处于自由状态。该装置在链条旋转驱动位置增加限位，迫使链条啮合链轮。

牵引链条232向右移动时，牵引链条232推动工件内胎1。链条转轴在两头受力的情况下可能出现松动翘起现象，选用大规格或转轴过盈配合的链条来克服以上问题。

牵引驱动件如图9、图10所示，包括牵引驱动架2313、牵引链轮2312、电机减速机2311、盖板2315、轴承2316、轴2314，所述牵引链轮2312设置在牵引驱动架2313内，所述电机减速机2311与牵引链轮2312连接。

本发明的龙门架机构设置在工作台上，通过滑座组件沿工作台移动，如图11、图12所示的滑座组件，包括对称设置的左滑座组件、右滑座组件，所述左滑座组件或右滑座组件包括滑座39及设置在滑座39上的电机减速器310、驱动齿轮311（龙门架机构行走）、导向滑块312（龙门架机构行走）、升降路轨36、立柱31、立柱32、立柱33、横梁34、横梁35、导向滑块38（夹紧定位焊接机构）、支撑板37，所述导向滑块312固定在滑座39底端一侧并与工作台的导向路轨滑动连接，所述电机减速器310通过驱动齿轮311与工作台的驱动齿条连接，所述升降路轨36设置在立柱32上。

滑座组件是龙门架机构的主体及主要承载机构，由交流伺服电机驱动、经行星减速机减速后带动驱动齿轮、驱动齿轮与齿条啮合实现纵向空行走或焊接行走，行走速度由PLC可编程控制器控制、无级调速，以实现不同焊接速度和返回原点的高速行走的自动或手动控制。

如图13、图14所示的夹紧定位焊接机构，设置在龙门架机构底端，包括左夹紧定位焊接组件、右夹紧定位焊接组件，所述左夹紧定位焊接组件或右夹紧定位焊接组件包括夹紧定位架41及设置在夹紧定位架41上的侧部焊枪总成、若干夹紧滑块、定位轮417、夹紧动力件411、夹紧路轨412，夹紧定位架41上设置有左右夹紧定位槽42，侧部焊枪总成包括焊枪43、左右托板挡板44、焊枪抱夹45、加热机构410，夹紧滑块包括夹紧滑块46、夹紧滑块47、夹紧滑块49，定位轮417一侧设置有夹紧定位轮飞溅挡板48，夹紧定位焊接机构还包括旋转滑块413、旋转滑块L板414、手动托板415（纵向）、手动托板416（横向）。

夹紧定位焊接机构分别通过直线滑轨安装于龙门架底部左右并在气缸的作用下实现定位（夹紧）架的横向位移（定位或夹紧）动作，其机械结构基本相同。定位机构下部安装有阶梯形定位轮417，在气缸的作用下定位轮417外圆将工件底板侧边顶向工作台上的定位销钉，完成底板在工作台上的横向定位，并与夹紧机构一起通过夹紧滑块外圆完成侧板的横向定位。阶梯定位轮417的半径差值A决定了工件底板与侧板的相对位置。所以，当更换工件后，必须确认新工件底板与侧板的横向相对位置尺寸（即A值）是否与现用定位轮尺寸A一致，否则必须更换尺寸A与新工件相吻合的定位轮；定位轮417通过紧固螺母与夹紧定位架41连接并可在夹紧定位架41的左右夹紧定位槽42内上下调节高度位置。

如图15、图16所示的压紧焊接机构，设置在龙门架机构顶端，压紧焊接机构包括横梁51、下压动力件、压辊54、焊接机头、下压焊枪总成，所述横梁51两端通过导向滑块52设置在滑座组件上，所述压辊54通过压紧支撑座55固定在横梁51底端，横梁51上设置有可供焊接机头移动的导向路轨53。

所述焊接机头包括压紧气缸连接铰耳519、导向滑块518（焊接机头X向导向）、导向滑块517（焊接机头X向导向）、焊接机头移动滑板516、伸缩气缸515、升降滑板58、升降滑板56、顶板压轮57、手动托板510（Y向）、手动托板59（X向）；所述下压焊枪总成包括焊枪511、焊枪抱夹512、旋转滑块513、旋转滑块L板514，焊枪可自由调整方向及位置。

压紧焊接机构工作时，压紧气缸推动压紧焊接机构下压，压辊54接触工件侧板上，停止下压。横梁51下移运动轨迹由导向路轨制约，工作时应保持路轨滑动面的清洁与润滑良好。焊接机头的导向滑块518沿紧固在横梁51上的导向路轨53作横向运动,以实现不同截面宽度工件对焊枪位置调节的要求。焊枪横向位置调节好后应拧紧横向锁紧手柄。伸缩气缸515控制顶板压轮57和焊枪511的纵向移动。焊接工作时，顶板压轮57始终压紧工件顶板以保证顶板处于紧贴工件内胎从而得到设定的组焊效果。一般情况下顶板压轮57的压力通过横梁上的气路减压阀调整为0.3～0.5MPa，出厂时已经调好，用户无需调整。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“侧”、“端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”、“设有”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述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：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种高空吊臂四板拼焊装置，其特征在于：包括工作台机构、龙门架机构、夹紧定位焊接机构及压紧焊接机构；

所述工作台机构包括工作台、工件纵向限位压紧组件及牵引组件，所述工件纵向限位压紧组件固定在工作台的台面上，用于对工件限位压紧，所述牵引组件设置在工作台一端，用于牵引工件沿工作台纵向行走；

所述龙门架机构设置在工作台上，龙门架机构通过滑座组件沿工作台移动；

所述夹紧定位焊接机构设置在龙门架机构底端，夹紧定位焊接组件包括左夹紧定位焊接组件、右夹紧定位焊接组件，所述左夹紧定位焊接组件或右夹紧定位焊接组件包括夹紧定位架及设置在夹紧定位架上的侧部焊枪总成、若干夹紧滑块、夹紧动力件，所述侧部焊枪总成设置在夹紧定位架一侧，所述夹紧动力件与夹紧滑块连接，夹紧动力件可驱动夹紧滑块移动对工件的底部及侧部横向定位；

所述压紧焊接机构设置在龙门架机构顶端，压紧焊接机构包括横梁、下压动力件、压辊、焊接机头及下压焊枪总成，所述横梁设置在滑座组件上，所述压辊固定在横梁底端，下压动力件可驱动横梁沿滑座组件升降，所述焊接机头设置在横梁上并可沿横梁水平滑动，所述下压焊枪总成固定在焊接机头上。

2.根据权利要求1所述的高空吊臂四板拼焊装置，其特征在于：所述工作台侧部安装有可供龙门架机构行走的驱动齿条及保证龙门架机构行走直线精度的导向路轨。

3.根据权利要求1所述的高空吊臂四板拼焊装置，其特征在于：所述工件纵向限位压紧组件包括工件纵向限位机架、端面压紧轴、Y向挡块、Z向左挡块、Z向右挡块、连接螺栓、工件压板及顶紧螺钉，所述工件纵向限位机架固定在工作台的台面上，所述Y向挡块固定在工件纵向限位机架顶端并可上下移动，所述Z向左挡块、Z向右挡块通过连接螺栓与工件纵向限位机架固定并可左右移动，所述工件压板设置在工件纵向限位机架底端，工件压板一端通过顶紧螺钉与工件纵向限位机架固定连接，另一端通过端面压紧轴与工件纵向限位机架转动连接。

4.根据权利要求1所述的高空吊臂四板拼焊装置，其特征在于：所述牵引机构包括牵引链条、牵引驱动件及链条导向架，所述牵引链条与内胎连接，所述牵引驱动件与牵引链条连接，所述链条导向架套设在牵引链条外。

5.根据权利要求4所述的高空吊臂四板拼焊装置，其特征在于：所述牵引驱动件包括牵引驱动架、牵引链轮、电机减速机，所述牵引链轮设置在牵引驱动架内，所述电机减速机与牵引链轮连接。

6.根据权利要求2所述的高空吊臂四板拼焊装置，其特征在于：所述滑座组件包括对称设置的左滑座组件、右滑座组件，所述左滑座组件或右滑座组件包括滑座及设置在滑座上的电机减速器、驱动齿轮、导向滑块、升降路轨，所述导向滑块固定在滑座底端一侧并与工作台的导向路轨滑动连接，所述电机减速器通过驱动齿轮与工作台的驱动齿条连接，所述升降路轨垂直固定在滑座上方。

7.根据权利要求6所述的高空吊臂四板拼焊装置，其特征在于：所述横梁两端通过导向滑块设置在滑座组件的升降路轨上，横梁上设置有X向导向路轨，所述焊接机头通过X向导向滑块设置在X向导向路轨上，所述焊接动力件包括伸缩气缸及升降滑板，所述伸缩气缸通过升降滑板驱动下压焊枪总成升降。

8.根据权利要求1所述的高空吊臂四板拼焊装置，其特征在于：所述高空吊臂四板拼焊装置还包括加热系统、循环水箱及吸尘系统。

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