CN111515569B - 一种起重机大型结构机器人焊接生产线 - Google Patents

Abstract

一种涉及起重机制造技术领域的起重机大型结构机器人焊接生产线，包含筋板归零装置、筋板抓取定位装置、盖板定位装置、自动焊接装置、行车机架和控制装置；行车机架一端设有归零支撑板架，行车机架中部固定有第一支撑座，行车机架另一端固定有第二支撑座；筋板归零装置安装于归零支撑板架上，用于将筋板位置归零；盖板定位装置设于第一支撑座和第二支撑座之间，用于定位盖板；筋板抓取定位装置安装于行车机架内，用于从筋板归零装置抓取筋板至盖板上定位；自动焊接装置安装于第二支撑座上，用于对筋板和盖板进行自动焊接；该自动焊接生产系统能够提高端梁的生产效率，免除人为干涉产生的误差，使得自动化程度更高，焊接质量更好。

Description

一种起重机大型结构机器人焊接生产线

技术领域

本发明涉及起重机制造技术领域，尤其是涉及一种起重机大型结构机器人焊接生产线。

背景技术

起重机的端梁作为整机的重要承重部件，主要由上盖板、下盖板、两侧腹板和筋板焊接组成，上盖板、下盖板和两侧腹板形成梁盒结构的主体，焊接在梁盒中间的筋板用于加强整个端梁的结构强度；端梁生产线中的第一道焊接工艺通常是盖板与筋板的焊接，传统工艺是将盖板固定好，并在盖板上画出筋板的焊接位置，然后选取筋板，并搬运至盖板上的焊接位置定位，再进行人工焊接；整个生产过程费时费力，效率低下，不利于批量生产制造，而且定位精度差，容易产出不合格的废品，造成浪费，增加成本，此外，人工焊接的焊接质量和精度也无法保证，这将直接影响到整机的性能，而且焊接释放的气体也会对人体造成较大的伤害。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种起重机大型结构机器人焊接生产线，能够大大提高端梁的生产效率，免除人为干涉产生的误差，使得自动化程度更高，焊接质量更好。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种起重机大型结构机器人焊接生产线，包含筋板归零装置、筋板抓取定位装置、盖板定位装置、自动焊接装置、行车机架和用于控制各个装置协调运作的控制装置；所述行车机架包含由两纵梁和两横撑组成的方形水平框架，所述行车机架一端的正下方设有归零支撑板架，所述行车机架中部的下表面固定有第一支撑座，所述行车机架另一端的下表面固定有第二支撑座；所述筋板归零装置安装于归零支撑板架上，并用于将前线辊道装置送入的筋板位置归零；所述盖板定位装置设于第一支撑座底部和第二支撑座底部之间，并用于定位待焊接的盖板；所述筋板抓取定位装置安装于行车机架内，并用于从筋板归零装置抓取筋板移动至盖板上表面对应位置定位；所述自动焊接装置安装于第二支撑座上，并用于对筋板和盖板进行自动焊接。

进一步，所述自动焊接生产系统还包含用于检验筋板焊接位置和垂直度的筋板对边检验装置。

进一步，所述筋板对边检验装置包含竖直的移动杆，一纵梁位于第一支撑座和第二支撑座之间的下表面沿纵梁纵向设有滑动导轨，所述移动杆的顶端安装于滑动导轨上并能沿滑动导轨移动，所述移动杆的下部上下并排设有两个轴端对应筋板侧边的水平对位轴。

进一步，所述筋板归零装置包含翻转架板，以及对称固定于归零支撑板架底板上表面两侧的两个铰耳支板，所述翻转架板的两侧面中部均固定有能够转动插入相应铰耳支板顶部耳孔的转轴，所述转轴的外端同轴固定有第一翻转齿轮，所述铰耳支板外板面底部安装有翻转电机，所述翻转电机的输出轴端部同轴固定有与第一翻转齿轮啮合的第二翻转齿轮；所述翻转架板的上板面中部安装有万向球，所述翻转架板上板面的两侧和靠近第一支撑座的端部均固定有定位挡边，所述翻转架板两侧的定位挡边均与端部的定位挡边垂直，且在翻转架板竖直状态下，两侧的定位挡边与竖直方向具有大于5度的夹角，所述定位挡边由一排垂直于翻转架板板面的定位轴组成。

进一步，所述盖板定位装置包含与行车机架纵向垂直的轨道基板，所述轨道基板上板面沿纵向设有轨道，所述轨道上安装有能沿轨道移动的滑动平台，所述滑动平台的上台面两侧和两端分别设有用于定位盖板边缘的横向拉杆爪和纵向拉杆爪。

进一步，所述筋板抓取定位装置包含运行行车、旋转柱、转头铰座、转动电机和矩形电磁吸盘；所述行车机架的两纵梁内侧均设有运行轨道，所述运行行车的两侧分别安装于两个运行轨道中并能沿运行轨道移动，所述旋转柱的顶端竖直安装于运行行车的中部并能够竖直移动，所述旋转柱的底端与转头铰座的底座转动连接并保持转头铰座的耳孔轴线水平，所述转头铰座的耳孔中转动安装有由转动电机驱动转动的销轴，所述矩形电磁吸盘的背面与销轴的轴身固定连接。

进一步，所述第二支撑座是由底座和两立柱组成的U形结构，两立柱的顶端分别与两纵梁下表面固定连接。

进一步，所述自动焊接装置包含伸缩臂杆、升降台、焊枪和两焊枪夹；两立柱内侧均设有升降轨道，所述升降台的两端分别安装于对应的升降轨道上并能沿升降轨道竖直升降；所述升降台的上台面固定有双枪机架，所述双枪机架的上表面并排固定有两台焊接机箱；所述伸缩臂杆水平间隔设置有相互平行的两条，两条伸缩臂杆的杆身均安装于双枪机架中，并能沿垂直于双枪机架侧面的方向伸缩移动；两条伸缩臂杆的外端面均固定有焊枪座，两焊枪夹的尾端与对应的焊枪座转动连接并能够由旋转电机控制水平转动，两焊枪夹的头端均夹持有一焊枪，两焊枪分别与两台焊接机箱信号连接；所述双枪机架对应焊枪的侧面顶部安装有第一激光测距仪，所述焊枪座的底部安装有第二激光测距仪。

进一步，所述双枪机架包含两个分别被相应伸缩臂杆穿过的固定方壳，所述伸缩臂杆的外侧设有水平齿条，所述固定方壳外表面安装有驱动电机，所述驱动电机的输出轴同轴固定有与相应水平齿条啮合的齿轮。

进一步，所述固定方壳对应伸缩臂杆内侧、上侧和下侧的内表面均固定有用于顶紧伸缩臂杆的辊轮机构，所述辊轮机构包含与伸缩臂杆侧面对应的辊轮，以及与固定方壳固定的轮架。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明公开的起重机大型结构机器人焊接生产线，利用盖板定位装置将待焊接的盖板卡紧定位，筋板归零装置中的翻转架板在水平状态下承接由前线辊道装置送来的筋板，然后向竖直状态翻转使得筋板在重力作用下位置归零，便于由筋板抓取定位装置的矩形电磁吸盘将筋板吸取后移动到盖板的上方，并与盖板拼接定位，然后通过自动焊接装置两条伸缩臂杆上安装的焊枪，对筋板与盖板拼接处的两侧进行焊接，焊接结束后移动滑动平台和移动杆使得筋板的侧边与对位轴对应，来检验筋板的垂直度以及保证系列筋板位置的一致性，从而实现了筋板从抓取、定位、焊接，再到检验的系统化生产；综上所述，本发明能够便于配合控制装置，在程序的指令下，自动调整距离、调整角度，实现筋板的自动归零位，自动抓取、运送及定位，并旋转焊枪，调整焊枪位置，完成盖板与筋板的自动焊接等一系列动作，免除了人为干涉产生的误差，节约了人力，自动化程度较高，焊接质量好，更精准快速的满足工艺需求，大大提高了工作质量及效率。

附图说明

图1是本发明的示意图；

图2是所述行车机架与支撑座的连接结构示意图；

图3是所述筋板归零装置的结构示意图；

图4是所述盖板定位装置的结构示意图；

图5是所述筋板抓取定位装置的结构示意图；

图6是所述自动焊接装置的结构示意图；

图7是所述固定方壳与伸缩臂杆的连接结构示意图。

图中：1、行车机架；101、纵梁；102、横撑；2、筋板抓取定位装置；201、运行行车；202、旋转柱；203、转头铰座；204、转动电机；205、矩形电磁吸盘；3、筋板归零装置；301、翻转架板；302、万向球；303、定位轴；304、铰耳支板；305、翻转电机；4、归零支撑板架；5、第一支撑座；6、盖板定位装置；601、轨道基板；602、纵向拉杆爪；603、横向拉杆爪；604、滑动平台；7、第二支撑座；701、立柱；702、底座；8、自动焊接装置；801、焊接机箱；802、第一激光测距仪；803、双枪机架；804、伸缩臂杆；805、焊枪；806、焊枪座；807、第二激光测距仪；808、焊枪夹；809、固定方壳；9、筋板对边检验装置；901、移动杆；902、对位轴。

具体实施方式

通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进，本发明并不局限于下面的实施例；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系，仅是与本申请的附图对应，为了便于描述本发明，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：

结合附图1-7所述的起重机大型结构机器人焊接生产线，包含筋板归零装置3、筋板抓取定位装置2、盖板定位装置6、自动焊接装置8、行车机架1和用于控制各个装置协调运作的控制装置；行车机架1包含由两纵梁101和两横撑102组成的方形水平框架，行车机架1一端的正下方设有归零支撑板架4，行车机架1中部的下表面固定有第一支撑座5，行车机架1另一端的下表面固定有第二支撑座7；第一支撑座5、第二支撑座7和归零支撑板架4能够对行车机架1支撑稳固，且不影响筋板抓取定位装置2沿行车机架1纵向移动；根据需要，第二支撑座7是由底座702和两立柱701组成的U形结构，两立柱701的顶端分别与两纵梁101下表面固定连接，保证第二支撑座7能够支撑平稳，也便于安装自动焊接装置8；

筋板归零装置3安装于归零支撑板架4上，并用于将前线辊道装置送入的筋板位置归零；根据需要，筋板归零装置3包含翻转架板301，以及对称固定于归零支撑板架4底板上表面两侧的两个铰耳支板304，翻转架板301的两侧面中部均固定有能够转动插入相应铰耳支板304顶部耳孔的转轴，转轴的外端同轴固定有第一翻转齿轮，铰耳支板304外板面底部安装有翻转电机305，翻转电机305的输出轴端部同轴固定有与第一翻转齿轮啮合的第二翻转齿轮，通过翻转电机305来控制翻转架板301进行翻转动作，翻转架板301的初始位置为水平位置，并向筋板抓取定位装置2一侧翻转，翻转角度一般大于45度，小于90度；翻转架板301的上板面中部安装有万向球302，便于筋板滑动到翻转架板301的上，翻转架板301上板面的两侧和靠近第一支撑座5的端部均固定有定位挡边，定位挡边由一排垂直于翻转架板301板面的定位轴303组成，翻转架板301两侧的定位挡边均与端部的定位挡边垂直，且在翻转架板301竖直状态下，两侧的定位挡边与竖直方向具有大于5度的夹角，一般该夹角也小于45度，便于筋板在翻转架板301能够依靠重力，使得筋板的相邻两边能够分别贴合翻转架板301其中一侧的定位挡边和端部的定位挡边，保证位置归零，便于筋板抓取定位装置2精准抓取；

盖板定位装置6设于第一支撑座5底部和第二支撑座7底部之间，并用于定位待焊接的盖板；根据需要，盖板定位装置6包含与行车机架1纵向垂直的轨道基板601，轨道基板601上板面沿纵向设有轨道，轨道上安装有能沿轨道移动的滑动平台604，滑动平台604的上台面两侧和两端分别设有用于定位盖板边缘的横向拉杆爪603和纵向拉杆爪602，横向拉杆爪603和纵向拉杆爪602能够采用弹簧拉紧或者电推杠挤紧的方式对定位盖板进行加紧定位，滑动平台604能够在轨道基板601上滑动，一是为了便于多块筋板能够依次在盖板上并排焊接，二是为了在焊接结束后进入检测工位；

筋板抓取定位装置2安装于行车机架1内，并用于从筋板归零装置3抓取筋板移动至盖板上表面对应位置定位；根据需要，筋板抓取定位装置2包含运行行车201、旋转柱202、转头铰座203、转动电机204和矩形电磁吸盘205；行车机架1的两纵梁101内侧均设有运行轨道，运行行车201的两侧分别安装于两个运行轨道中并能沿运行轨道移动，旋转柱202的顶端竖直安装于运行行车201的中部并能沿旋转柱202纵向竖直移动，旋转柱202的底端与转头铰座203的底座转动连接并保持转头铰座203的耳孔轴线水平，转头铰座203的耳孔中转动安装有由转动电机204驱动转动的销轴，矩形电磁吸盘205的背面与销轴的轴身固定连接；通过运行行车201的水平移动，旋转柱202的竖直移动、转头铰座203绕竖直轴线的转动和矩形电磁吸盘205绕水平轴线的转动，使得该筋板抓取定位装置2能够精准便捷的将筋板从筋板归零装置3上取下，并对应到盖板的设计焊接位置定位好；

自动焊接装置8安装于第二支撑座7上，并用于对筋板和盖板进行自动焊接；根据需要，自动焊接装置8包含伸缩臂杆804、升降台、焊枪805和两焊枪夹808；两立柱701内侧均设有升降轨道，升降台的两端分别安装于对应的升降轨道上并能沿升降轨道竖直升降；升降台的上台面固定有双枪机架803，双枪机架803的上表面并排固定有两台焊接机箱801；伸缩臂杆804水平间隔设置有相互平行的两条，两条伸缩臂杆804的杆身均安装于双枪机架803中，并能沿垂直于双枪机架803侧面的方向伸缩移动；两条伸缩臂杆804的外端面均固定有焊枪座806，两焊枪夹808的尾端与对应的焊枪座806转动连接并能够由旋转电机控制水平转动，两焊枪夹808的头端均夹持有一焊枪805，两焊枪805分别与两台焊接机箱801信号连接；双枪机架803对应焊枪805的侧面顶部安装有第一激光测距仪802，焊枪座806的底部安装有第二激光测距仪807；此外，双枪机架803包含两个分别被相应伸缩臂杆804穿过的固定方壳809，伸缩臂杆804的外侧设有水平齿条，固定方壳809外表面安装有驱动电机，驱动电机的输出轴同轴固定有与相应水平齿条啮合的齿轮，通过驱动电机为伸缩臂杆804提供伸缩动力；此外，固定方壳809对应伸缩臂杆804内侧、上侧和下侧的内表面均固定有用于顶紧伸缩臂杆804的辊轮机构，辊轮机构包含与伸缩臂杆804侧面对应的辊轮，以及与固定方壳809固定的轮架，确保伸缩臂杆804运行精度高，减少误差；

自动焊接装置8的初始状态是，升降台停于升降轨道的上部，焊枪夹808与伸缩臂杆804平行，伸缩臂杆804处于收缩状态，使焊枪805靠近升降台；此次只描述筋板与盖板一侧焊缝的焊接工作，即一条伸缩臂杆804的运动状态，另一伸缩臂杆804运动状态相同；第一激光测距仪802感应到筋板的位置和距离后，说明筋板已经被放置到位，也即处于两条伸缩臂杆804之间，控制伸缩臂杆804向筋板方向移动；待第二激光测距仪807感应到筋板边沿后，控制升降台开始下滑，达到安全高度后，升降台停止下滑；待第二激光测距仪807感应到筋板另一侧边沿后，伸缩臂杆804停止运动；此时控制焊枪夹808开始旋转，根据第二激光测距仪807测定的与筋板的距离旋转至一定角度，焊枪805打火，开始焊接；同时控制伸缩臂杆804开始反向运动；待第二激光测距仪807感应到筋板边沿时，焊枪805熄火，伸缩臂杆804停止运动，且焊枪夹808旋转归位，筋板与盖板一侧焊接工作完成；

根据需要，自动焊接生产系统还包含用于检验筋板焊接位置和垂直度的筋板对边检验装置9，此外，筋板对边检验装置9包含竖直的移动杆901，一纵梁101位于第一支撑座5和第二支撑座7之间的下表面沿纵梁101纵向设有滑动导轨，移动杆901的顶端安装于滑动导轨上并能沿滑动导轨移动，移动杆901的下部上下并排设有两个轴端对应筋板侧边的水平对位轴902；待筋板焊好后，滑动平台604移动设定距离后停止，移动杆901筋板侧移动，直至对位轴902距筋板边沿5mm处，停止移动，用塞尺分别量取两对位轴902距筋板距离，从而确保筋板垂直度及系列筋板的位置一致性。

实施本发明所述的起重机大型结构机器人焊接生产线，利用盖板定位装置6将待焊接的盖板卡紧定位，筋板归零装置3中的翻转架板301在水平状态下承接由前线辊道装置送来的筋板，然后向竖直状态翻转使得筋板在重力作用下位置归零，便于由筋板抓取定位装置2的矩形电磁吸盘205将筋板吸取后移动到盖板的上方，并与盖板拼接定位，然后通过自动焊接装置8两条伸缩臂杆804上安装的焊枪805，对筋板与盖板拼接处的两侧进行焊接，焊接结束后移动滑动平台604和移动杆901使得筋板的侧边与对位轴902对应，来检验筋板的垂直度以及保证系列筋板位置的一致性，从而实现了筋板从抓取、定位、焊接，再到检验的系统化生产。

本发明未详述部分为现有技术。

Claims (7)

1.一种起重机大型结构机器人焊接生产线，其特征在于：包含筋板对边检验装置（9）、筋板归零装置（3）、筋板抓取定位装置（2）、盖板定位装置（6）、自动焊接装置（8）、行车机架（1）和用于控制各个装置协调运作的控制装置；所述行车机架（1）包含由两纵梁（101）和两横撑（102）组成的方形水平框架，所述行车机架（1）一端的正下方设有归零支撑板架（4），所述行车机架（1）中部的下表面固定有第一支撑座（5），所述行车机架（1）另一端的下表面固定有第二支撑座（7）；所述筋板归零装置（3）安装于归零支撑板架（4）上，并用于将前线辊道装置送入的筋板位置归零；所述盖板定位装置（6）设于第一支撑座（5）底部和第二支撑座（7）底部之间，所述盖板定位装置（6）包含与行车机架（1）纵向垂直的轨道基板（601），所述轨道基板（601）上板面沿纵向设有轨道，所述轨道上安装有能沿轨道移动的滑动平台（604），所述滑动平台（604）的上台面两侧和两端分别设有用于定位盖板边缘的横向拉杆爪（603）和纵向拉杆爪（602）；所述筋板抓取定位装置（2）安装于行车机架（1）内，并用于从筋板归零装置（3）抓取筋板移动至盖板上表面对应位置定位；所述自动焊接装置（8）安装于第二支撑座（7）上，并用于对筋板和盖板进行自动焊接；所述筋板对边检验装置（9）包含竖直的移动杆（901），一纵梁（101）位于第一支撑座（5）和第二支撑座（7）之间的下表面沿纵梁（101）纵向设有滑动导轨，所述移动杆（901）的顶端安装于滑动导轨上并能沿滑动导轨移动，所述移动杆（901）的下部上下并排设有两个轴端对应筋板侧边的水平对位轴（902）。

2.根据权利要求1所述的起重机大型结构机器人焊接生产线，其特征是：所述筋板归零装置（3）包含翻转架板（301），以及对称固定于归零支撑板架（4）底板上表面两侧的两个铰耳支板（304），所述翻转架板（301）的两侧面中部均固定有能够转动插入相应铰耳支板（304）顶部耳孔的转轴，所述转轴的外端同轴固定有第一翻转齿轮，所述铰耳支板（304）外板面底部安装有翻转电机（305），所述翻转电机（305）的输出轴端部同轴固定有与第一翻转齿轮啮合的第二翻转齿轮；所述翻转架板（301）的上板面中部安装有万向球（302），所述翻转架板（301）上板面的两侧和靠近第一支撑座（5）的端部均固定有定位挡边，所述翻转架板（301）两侧的定位挡边均与端部的定位挡边垂直，且在翻转架板（301）竖直状态下，两侧的定位挡边与竖直方向具有大于5度的夹角，所述定位挡边由一排垂直于翻转架板（301）板面的定位轴（303）组成。

3.根据权利要求1所述的起重机大型结构机器人焊接生产线，其特征是：所述筋板抓取定位装置（2）包含运行行车（201）、旋转柱（202）、转头铰座（203）、转动电机（204）和矩形电磁吸盘（205）；所述行车机架（1）的两纵梁（101）内侧均设有运行轨道，所述运行行车（201）的两侧分别安装于两个运行轨道中并能沿运行轨道移动，所述旋转柱（202）的顶端竖直安装于运行行车（201）的中部并能够竖直移动，所述旋转柱（202）的底端与转头铰座（203）的底座转动连接并保持转头铰座（203）的耳孔轴线水平，所述转头铰座（203）的耳孔中转动安装有由转动电机（204）驱动转动的销轴，所述矩形电磁吸盘（205）的背面与销轴的轴身固定连接。

4.根据权利要求1所述的起重机大型结构机器人焊接生产线，其特征是：所述第二支撑座（7）是由底座（702）和两立柱（701）组成的U形结构，两立柱（701）的顶端分别与两纵梁（101）下表面固定连接。

5.根据权利要求4所述的起重机大型结构机器人焊接生产线，其特征是：所述自动焊接装置（8）包含伸缩臂杆（804）、升降台、焊枪（805）和两焊枪夹（808）；两立柱（701）内侧均设有升降轨道，所述升降台的两端分别安装于对应的升降轨道上并能沿升降轨道竖直升降；所述升降台的上台面固定有双枪机架（803），所述双枪机架（803）的上表面并排固定有两台焊接机箱（801）；所述伸缩臂杆（804）水平间隔设置有相互平行的两条，两条伸缩臂杆（804）的杆身均安装于双枪机架（803）中，并能沿垂直于双枪机架（803）侧面的方向伸缩移动；两条伸缩臂杆（804）的外端面均固定有焊枪座（806），两焊枪夹（808）的尾端与对应的焊枪座（806）转动连接并能够由旋转电机控制水平转动，两焊枪夹（808）的头端均夹持有一焊枪（805），两焊枪（805）分别与两台焊接机箱（801）信号连接；所述双枪机架（803）对应焊枪（805）的侧面顶部安装有第一激光测距仪（802），所述焊枪座（806）的底部安装有第二激光测距仪（807）。

6.根据权利要求5所述的起重机大型结构机器人焊接生产线，其特征是：所述双枪机架（803）包含两个分别被相应伸缩臂杆（804）穿过的固定方壳（809），所述伸缩臂杆（804）的外侧设有水平齿条，所述固定方壳（809）外表面安装有驱动电机，所述驱动电机的输出轴同轴固定有与相应水平齿条啮合的齿轮。

7.根据权利要求6所述的起重机大型结构机器人焊接生产线，其特征是：所述固定方壳（809）对应伸缩臂杆（804）内侧、上侧和下侧的内表面均固定有用于顶紧伸缩臂杆（804）的辊轮机构，所述辊轮机构包含与伸缩臂杆（804）侧面对应的辊轮，以及与固定方壳（809）固定的轮架。

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