CN111421259A - 一种输送辊轴头安装焊接装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及输送辊生产技术领域，具体涉及一种输送辊轴头安装焊接装置及方法。包括从左至右依次设置的上料单元、轴头安装单元、轴头焊接单元与存料单元；所述轴头安装单元包括辊身定位架、加热压紧车、轨道、定位机械臂与定位装置，轨道为加热压紧车的走行导向，辊身定位架及其两侧的2个加热压紧车为一个工作组，该工作组设有2个，定位机械臂设置在2个工作组之间，定位装置固接在定位机械臂末端；轴头焊接单元包括焊接机械臂与焊接工具，焊接工具固接在焊接机械臂上。实现输送辊轴头机械化安装和焊接，降低了劳动强度，保障了作业人员的人身安全，促进了安全生产，而且极大提高输送辊制造的生产效率，大幅度提升产品质量。

Description

一种输送辊轴头安装焊接装置及方法

技术领域

本发明涉及输送辊生产技术领域，具体涉及一种输送辊轴头安装焊接装置及方法。

背景技术

在热轧、冷轧、炼钢等钢铁企业中，大量使用输送辊，输送辊通常采用辊身(空心管)两侧镶嵌轴头的结构。在输送辊的生产工艺中，需要将轴头以过盈配合的方式准确装配到辊身两侧的凹止口中，然后再进行焊接等后序工序。目前普遍采用的制造工艺是人工方式的，首先用火焰将辊身两端凹止口加热，手动检测止口膨胀到合适尺寸后，再人工将轴头装入辊身，待冷却后再进行手动焊接。人工安装、焊接轴头的劳动强度大、生产效率低、焊接质量差且不稳定，急需一种输送辊轴头安装焊接装置及方法来替代人工劳动，提高输送辊的生产效率和产品质量。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种输送辊轴头安装焊接装置及方法，可有效提高输送辊的生产效率和产品质量。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种输送辊轴头安装焊接装置，包括从左至右依次设置的上料单元、轴头安装单元、轴头焊接单元与存料单元；所述轴头安装单元包括辊身定位架、加热压紧车、轨道、定位机械臂与定位装置，轨道为加热压紧车的走行导向，1组2个加热压紧车分别布置在辊身定位架的前后，辊身定位架及其两侧的2个加热压紧车为一个工作组，该工作组设有2个，定位机械臂设置在2个工作组之间，定位装置固接在定位机械臂末端；轴头焊接单元包括焊接机械臂与焊接工具，焊接工具固接在焊接机械臂上。

所述上料单元包括料架与上料板；料架主体部分倾斜设置，端部设有挡板；上料板设置在料架的两端，上料板上设有圆形标识。

所述辊身定位架为包含2个支撑轮的架子，该2个支撑轮在同一水平面上且平行布置，2个辊身定位架为一组共同支撑辊身。

所述加热压紧车包括车体、中频加热装置、液压缸、直线轴承与压紧头；液压缸与中频加热装置依次固接在车体上表面，液压缸与中频加热装置轴线相同，液压缸与直线轴承、压紧头相连。

所述加热压紧车还包括抱轨器、防撞块与小车电机；抱轨器固接在车体的车梁下方，防撞块固接在车体的车梁前端，小车电机与车体的走行轮相连。

所述定位装置包括框架、电机、夹爪、丝杠；框架固接在定位机械臂末端，夹爪与框架滑动相连，夹爪与丝杆螺纹相连，丝杆与电机相连；电机带动丝杆转动，进而带动夹爪夹紧或松开。

所述夹爪顶部设有燕尾，燕尾与框架下面的燕尾槽滑道配合，夹爪内部设有与丝杠适配的内螺纹，夹爪内侧设有V形凹槽。

所述丝杠为双向丝杠。

还包括视觉传感器，视觉传感器通过信号线与定位机械臂的控制器相连。

一种输送辊轴头安装焊接方法，包括如下步骤：

1)辊身放置到上料单元的料架上后，在重力的作用下自动定位到料架前端的挡板上，轴头事先摆放到上料板上，板上画有圆形标识可辅助准确摆放轴头；

2)通过吊车将存放在上料单元的辊身放置到轴头安装区的辊身定位架上；辊身到达指定位置后，小车电机驱动加热压紧车向中间移动，加热压紧车上面的中频加热装置为辊身两端进行加热，使辊身两端止口受热膨胀以便于轴头的装入，加热完毕后加热夹紧车退回；

3)定位机械臂的控制器通过视觉传感器对轴头和辊身的止口位置进行识别，之后定位机械臂通过机械臂末端的夹具夹起轴头装入加热后的辊身的两端止口内；

4)中频加热车带动压紧头向前移动，到达指定位置后，抱轨器与轨道抱死，液压缸伸出压紧头抵住轴头端面，定位机械臂放开，进行另一侧轴头定位安装；

5)待辊身冷却后，液压缸退回；吊车将安装好辊头的待焊接输送辊运输到焊接区，焊接机器臂带动视觉传感器进行焊缝位置识别，之后带动焊接工具进行焊接；

6)焊接结束后，用吊车将成品输送辊运输到存料单元。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明从左至右依次布置上料单元、轴头安装单元、轴头焊接单元和存料单元。轴头与辊身放置在上料单元，轴头安装单元将轴头安装在辊身上，轴头焊接单元进行焊接，成品存放在存料单元。本发明可替代人工安装、焊接轴头，实现输送辊轴头机械化安装和焊接，降低了劳动强度，保障了作业人员的人身安全，促进了安全生产，而且极大提高输送辊制造的生产效率，大幅度提升产品质量。

2、完成轴头安装后，由于需要较长时间冷却，为提高生产效率，在定位机械臂两侧各设置1组加热压紧车，双安装工位加单焊接工位的设计，使生产效率提高了2倍。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图；

图2为本发明加热压紧车立体结构示意图；

图3为本发明定位装置立体结构示意图；

图4为本发明的工艺流程图。

图中：1-料架，2-辊身，3-轴头，4-上料板，5-加热压紧车，6-定位机械臂，7-焊接机械臂，8-辊身定位架，9-存料单元，10-焊接工具，11-视觉传感器，12-夹具，13-车体，14-轨道挡块，15-轨道，16-抱轨器，17-轨道垫板，18-压紧头，19-防撞块，20-小车电机，21-中频加热装置，22-直线轴承，23-液压缸，24-框架，25-端盖，26-丝杠，27-轴承，28-夹爪，29-联轴器，30-电机、31-压紧头。

具体实施方式

实施例：

下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步说明：

如图1～3所示，一种输送辊轴头安装焊接装置，从左至右依次布置上料单元、轴头安装单元、轴头焊接单元和存料单元。

上料单元包括倾斜的料架1和放置在料架1上的辊身2。辊身2放置到料架1上后自动定位到料架前端的挡板上。在料架1右侧两端设置两处轴头上料板4，轴头3事先摆放到上料板4上，板上画有圆形标识可辅助准确摆放轴头3，以方便定位机械臂(KUKA KR 240R2900)6抓取。

轴头安装单元设置在上料单元的右侧，所述轴头安装单元主要包括辊身定位架8、加热压紧车5、轨道15、定位机械臂6和定位装置。定位机械臂6为现有产品，内置控制器，选用KUKA KR 240 R2900型。所述辊身定位架8为包含2个支撑轮的架子，该2个支撑轮在同一水平面上且平行布置，所述辊身定位架8有2组，共同支撑1个辊身，沿一条直线设置在中间位置，可实现辊身2的自动定心。

轨道15为加热压紧车5的走行导向，布置在辊身定位架8的两侧，轨道两侧设置挡块14以限定加热压紧车5的位置。

加热压紧车5，主要包括车体13、抱轨器16、防撞块19、小车电机20、中频加热装置21、液压缸23、直线轴承22和压紧头18。车体13设置在轨道15上方，小车电机20设置在小车下方，小车梁下方设置有抱轨器16，以实现压紧头18压紧轴头3时小车的刹车作用，小车梁前端设置防撞块19；所述中频加热装置21设置在车体13上平面上，靠近辊身2端面，主体为环状加热线圈并与辊身2同轴，当辊身2凹止口进入加热线圈后，可实现止口的迅速加热；所述液压缸23也布置在车体13的上表面上，与辊身2及中频加热装置21同轴，其前端布置有直线轴承22和压紧头18，当轴头3装配到位后，压紧头18在冷却前起到防止轴头3移位的作用。轨道15及其上的加热压紧车5共2组，对称布置在辊身定位架8两侧。

定位机械臂6设置在加热压紧车5右侧，其末端安装有定位装置。所述定位装置包括夹具12和视觉传感器(CK2380)11，视觉传感器11为现有产品，选用CK2380型，夹具12位于定位机械臂6末端，视觉传感器11设置在夹具12的前上方，视觉传感器11过信号线与定位机械臂6控制器相连。视觉传感器11可以识别轴头3的摆放位置和辊身2的凹止口位置，定位机械臂6可以准确夹持在轴头3的特定位置且将轴头3准确装入辊身2。

夹具12包括框架(含滑道结构)24、电机30、联轴器29、夹爪28、端盖25、丝杠26、轴承27。框架24与定位机械臂6末端连接，夹爪28上部的燕尾结构与框架滑道24下部燕尾槽配合，夹爪28内部设置内螺纹，该内螺纹与丝杠26配合，夹爪28内侧为V形，用于夹紧定位轴头3，所述电机30设置在框架24的侧面，所述丝杠26为双向丝杠，电机30通过联轴器29带动丝杠26旋转，实现夹爪28同时夹紧或防松，以实现自动定心。

加热压紧车5、辊身定位架8、另一侧的加热压紧车5为一个工作组，共2组。完成轴头安装后，由于需要较长时间冷却，为提高生产效率，在定位机械臂6两侧各设置1组。

轴头焊接单元包括焊接机械臂(KUKA KR 90 R3700)7、焊接工具10和视觉传感器11。焊接机械臂7为现有产品，选用KUKA KR 90 R3700型，内置控制器，视觉传感器11通过信号线与焊接机械臂7控制器相连。轴头装入辊身冷却后吊运至焊接位置的辊身定位架8上，焊接机器臂7带动视觉传感器11进行焊缝位置识别，之后带动焊接工具10进行焊接，焊接结束后，用吊车将成品输送辊送到存料单元9。

轴头安装、焊接的工艺流程如图4所示，首先通过吊车将存放在上料单元的辊身2放置到轴头安装区的辊身定位架8上；辊身2到达指定位置后，小车电机20驱动加热夹紧车5向中间移动，加热压紧车5上面的中频加热装置21为辊身2两端进行加热，使辊身2两端止口受热膨胀以便于轴头3的装入，加热完毕后加热压紧车5退回；定位机械臂6通过视觉传感器11对轴头3和辊身2的止口位置进行识别，之后定位机械臂6通过机械臂末端的夹具12夹起轴头装入加热后的辊身的两端止口内；加热压紧车5带动压紧头18向前移动，到达指定位置后，抱轨器16与轨道15抱死，液压缸23伸出压紧头18抵住轴头3端面，定位机械臂6放开，进行另一侧轴头定位安装；待辊身冷却后，液压缸23退回；吊车将待焊接的输送辊运输(辊头已焊接好)到焊接区，焊接机器臂7带动视觉传感器11进行焊缝位置识别，之后带动焊接工具10进行焊接；焊接结束后，用吊车将成品输送辊运输到存料单元9。

本发明实现输送辊轴头机械化安装和焊接，降低了劳动强度，保障了作业人员的人身安全，促进了安全生产，而且极大提高输送辊制造的生产效率，大幅度提升产品质量。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种输送辊轴头安装焊接装置，其特征在于：包括从左至右依次设置的上料单元、轴头安装单元、轴头焊接单元与存料单元；所述轴头安装单元包括辊身定位架、加热压紧车、轨道、定位机械臂与定位装置，轨道为加热压紧车的走行导向，1组2个加热压紧车分别布置在辊身定位架的前后，辊身定位架及其两侧的2个加热压紧车为一个工作组，该工作组设有2个，定位机械臂设置在2个工作组之间，定位装置固接在定位机械臂末端；轴头焊接单元包括焊接机械臂与焊接工具，焊接工具固接在焊接机械臂上。

2.根据权利要求1所述的一种输送辊轴头安装焊接装置，其特征在于：所述上料单元包括料架与上料板；料架主体部分倾斜设置，端部设有挡板；上料板设置在料架的两端，上料板上设有圆形标识。

3.根据权利要求1所述的一种输送辊轴头安装焊接装置，其特征在于：所述辊身定位架为包含2个支撑轮的架子，该2个支撑轮在同一水平面上且平行布置，2个辊身定位架为一组共同支撑辊身。

4.根据权利要求1所述的一种输送辊轴头安装焊接装置，其特征在于：所述加热压紧车包括车体、中频加热装置、液压缸、直线轴承与压紧头；液压缸与中频加热装置依次固接在车体上表面，液压缸与中频加热装置轴线相同，液压缸与直线轴承、压紧头相连。

5.根据权利要求4所述的一种输送辊轴头安装焊接装置，其特征在于：所述加热压紧车还包括抱轨器、防撞块与小车电机；抱轨器固接在车体的车梁下方，防撞块固接在车体的车梁前端，小车电机与车体的走行轮相连。

6.根据权利要求1所述的一种输送辊轴头安装焊接装置，其特征在于：所述定位装置包括框架、电机、夹爪、丝杠；框架固接在定位机械臂末端，夹爪与框架滑动相连，夹爪与丝杆螺纹相连，丝杆与电机相连；电机带动丝杆转动，进而带动夹爪夹紧或松开。

7.根据权利要求6所述的一种输送辊轴头安装焊接装置，其特征在于：所述夹爪顶部设有燕尾，燕尾与框架下面的燕尾槽滑道配合，夹爪内部设有与丝杠适配的内螺纹，夹爪内侧设有V形凹槽。

8.根据权利要求6所述的一种输送辊轴头安装焊接装置，其特征在于：所述丝杠为双向丝杠。

9.根据权利要求1所述的一种输送辊轴头安装焊接装置，其特征在于：还包括视觉传感器，视觉传感器通过信号线与焊接机械臂的控制器相连。

10.一种基于权利要求1～9任意一项所述装置的输送辊轴头安装焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)辊身放置到上料单元的料架上后，在重力的作用下自动定位到料架前端的挡板上，轴头事先摆放到上料板上，板上画有圆形标识可辅助准确摆放轴头；

2)通过吊车将存放在上料单元的辊身放置到轴头安装区的辊身定位架上；辊身到达指定位置后，小车电机驱动加热压紧车向中间移动，加热压紧车上面的中频加热装置为辊身两端进行加热，使辊身两端止口受热膨胀以便于轴头的装入，加热完毕后加热夹紧车退回；

3)定位机械臂的控制器通过视觉传感器对轴头和辊身的止口位置进行识别，之后定位机械臂通过机械臂末端的夹具夹起轴头装入加热后的辊身的两端止口内；

4)加热压紧车带动压紧头向前移动，到达指定位置后，抱轨器与轨道抱死，液压缸伸出压紧头抵住轴头端面，定位机械臂放开，进行另一侧轴头定位安装；

5)待辊身冷却后，液压缸退回；吊车将安装好辊头的待焊接输送辊运输到焊接区，焊接机器臂带动视觉传感器进行焊缝位置识别，之后带动焊接工具进行焊接；

6)焊接结束后，用吊车将成品输送辊运输到存料单元。

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