CN113399921B - 一种腹杆圆盘上料焊接装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种腹杆圆盘上料焊接装置，涉及焊接设备领域，包括支撑机构、翻转机构和焊接机构，翻转机构布置在支撑机构的至少一端，翻转机构包括翻转板、定位轮和驱动板，驱动板穿过翻转板上预设的定位滑槽连接至少三个定位轮，所有定位轮之间形成夹持区域，用于承接端面平置姿态的圆盘工件并定位夹持；翻转板能够绕其一端转动，用于调节圆盘与支撑机构上轴线水平的腹杆同轴对接，并通过焊接机构焊接对接位置；设置带有定位夹持区域的翻转机构，承接端面平置掉落的圆盘工件，利用定位轮移动和转动对圆盘工件定位夹持，在翻转后实现与腹杆端面的同轴对接，提高腹杆对接圆盘的焊接效率。

Description

一种腹杆圆盘上料焊接装置

技术领域

本公开涉及焊接设备领域，特别涉及一种腹杆圆盘上料焊接装置。

背景技术

建筑施工技术不断更新，相应的建筑装备需求也在不断提升。各种桁架结构应用逐渐扩大，对带有钢管桁架的装备的应用也在增加，钢管桁架的生产作为基础，其对自动化加工对精度、效率的要求较高。

钢管桁架的典型应用之一为片式标准节生产，其由带有圆盘的腹杆和钢管件组成，能够进行折叠收纳和展开使用，在满足强度需求的同时，能够便于运输。相较于其他的结构，应用于片式标准节的腹杆两端对接有圆盘工件，需要预先将圆盘工件同轴焊接在腹杆端部，然后进行相应组装加工；由于圆盘整体为轴长小于直径的短圆柱结构，需要端面平置上料、端面竖直对接，多通过人工搬运调整姿态对接的方式进行，现有的自动调姿设备结构复杂、体积较大，不适用于腹杆的焊接加工。在焊接过程中，调姿后的圆盘仍需要进行二次的定位以调整与腹杆的同轴度，整个上料对接过程效率较低，难以满足圆盘对接腹杆焊接生产的需求。

发明内容

本公开的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种腹杆圆盘上料焊接装置，设置带有定位夹持区域的翻转机构，承接端面平置掉落的圆盘工件，利用定位轮移动和转动对圆盘工件定位夹持，在翻转后实现与腹杆端面的同轴对接，提高腹杆对接圆盘的焊接效率。

为了实现上述目的，采用以下技术方案：

一种腹杆圆盘上料焊接装置，包括支撑机构、翻转机构和焊接机构，翻转机构布置在支撑机构的至少一端，翻转机构包括翻转板、定位轮和驱动板，驱动板穿过翻转板上预设的定位滑槽连接至少三个定位轮，所有定位轮之间形成夹持区域，用于承接端面平置姿态的圆盘工件并定位夹持；翻转板能够绕其一端转动，用于调节圆盘与支撑机构上轴线水平的腹杆同轴对接，并通过焊接机构焊接对接位置。

进一步地，所述支撑机构的两端分别设有翻转机构，翻转板一端转动安装在翻转支架上，至少一个翻转机构通过翻转板滑动安装在机架上，每个翻转机构均配合有对应的圆盘输送机构。

进一步地，所述圆盘输送机构包括至少两个并列布置的输送辊道，翻转机构位于输送辊道的一端，夹持区域用于承接输送辊道从端部依次输出的呈径向水平姿态圆盘工件。

进一步地，所述翻转板上设有通孔，通孔靠近驱动板一端安装有顶推机构，顶推机构输出端能够在通孔内沿轴向往复运动，以顶推圆盘工件端面。

进一步地，所述驱动板上设有与定位轮一一对应的定位滑槽，定位轮分为两组，每组定位轮对应连接一个驱动板，两个驱动板用于在驱动机构作用下沿滑槽滑动调节间距，以夹持或释放圆盘工件。

进一步地，所述支撑机构包括至少一个支撑辊道，支撑辊道包括两个间隔布置的支撑辊，支撑辊之间形成用于接触支撑腹杆圆周侧面的凹形支撑部，至少一个支撑辊连接驱动机构。

进一步地，所述支撑机构上部对应安装有压紧机构，压紧机构上包括至少一个支撑部朝向支撑机构的支撑辊道，用于配合支撑机构夹持腹杆，并带动腹杆绕轴线自转。

进一步地，所述支撑机构配合有对应的腹杆输送机构，腹杆输送机构包括依次布置的托架、上料板和下料架，支撑机构一侧布置托架，另一侧布置下料架，上料板位于支撑机构下方，用于承托腹杆改变位置。

进一步地，所述上料板上设有间隔布置的上料凹槽，上料凹槽用于容纳腹杆，上料板在连杆机构作用下移动，能够将焊接完成的腹杆输送至下料板，同时将输送板上的腹杆上料至支撑机构。

进一步地，所述焊接机构包括机械臂和焊枪，机械臂为多自由度机械臂，末端安装焊枪，用于焊接腹杆与圆盘工件使其对接。

与现有技术相比，本公开具有的优点和积极效果是：

(1)设置带有定位夹持区域的翻转机构，配合连续水平输送圆盘工件的输送机构，承接端面平置掉落的圆盘工件，利用定位轮移动和转动逐渐缩小夹持区域范围，推动圆盘工件移动直至接触所有定位轮，完成圆盘工件的定位夹持，使圆盘工件在翻转后恰好与腹杆同轴，实现与腹杆端面的同轴对接，提高腹杆对接圆盘的焊接效率。

(2)采用多个定位轮形成夹持区域的结构，定位轮能够在驱动板作用下沿定位滑槽运动，通过移动推动圆盘工件逐渐移动至定位位置；采用能够转动的定位轮结构，能够在推动过程中与工件产生相对转动，减少与工件之间的摩擦，并能够通过转动提供导引作用，使得工件能够在夹持区域范围内移动，方便定位。

(3)定位轮沿定位滑槽移动，在移动过程中能够改变夹持区域的范围，通过调整夹持区域的作用范围，使其能够对应承接多条输送辊道上输出的圆盘工件，提高其定位夹持上料的效率，并且，多条辊道并行能够提高其输送过程中的容错率，结合扩大范围后的夹持区域，提高承接圆盘工件并进行定位的成功率。

(4)翻转板在进行翻转的过程中，一方面实现对圆盘工件的姿态调整，另一方面，在翻转过程中，翻转板逐渐靠近腹杆端部，若腹杆轴向位置发生偏差，则在翻转过程中，翻转板能够从腹杆端部沿轴向推动腹杆移动位置，从而到达与圆盘工件的对接位置，实现对腹杆的位置校正。

(5)支撑机构配合压紧机构对腹杆进行夹持，采用支撑辊道实现支撑的同时，能够方便工件绕轴线的自转调整姿态，方便对焊接位置进行调整，完成环形对接位置的焊接。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开实施例1中腹杆圆盘上料焊接装置的正视示意图；

图2为本公开实施例1中腹杆圆盘上料焊接装置的俯视示意图；

图3为本公开实施例1中腹杆圆盘上料焊接装置的侧视示意图；

图4为本公开实施例1中腹杆对接圆盘的结构示意图；

图5为本公开实施例1中上料板的结构示意图；

图6为本公开实施例1中支撑机构的俯视示意图；

图7为本公开实施例1中支撑机构的正视示意图；

图8为本公开实施例1中支撑机构配合压紧机构的结构示意图；

图9为本公开实施例1中圆盘输送机构的正视示意图；

图10为本公开实施例1中圆盘输送机构的俯视示意图；

图11为本公开实施例1中翻转机构的正视示意图；

图12为本公开实施例1中翻转机构上定位轮的分布示意图；

图13为本公开实施例1中翻转机构上驱动板的分布示意图；

其中，1-支撑机构，2-托架，3-腹杆，4-上料机构，5-焊接机构，6-下料架，7-第一圆盘输送机构，8-落料箱，9-第二圆盘输送机构，10-机械臂支架，11-挡边支架，12-挡边，13-圆盘，14-第一翻转机构，15-第二翻转机构，16-压紧机构，101-支腿，102-支脚，103-基座板，104-横梁，105-连接梁，106-支撑辊道，401-上料板，402-曲轴，701-输送支架，702-输送驱动机构，703-驱动齿轮，704-输送辊道，705-检测传感器，1401-翻转板，1402-顶紧气缸，1403-翻转气缸，1404-翻转支架，1405-定位轮，1406-定位滑槽，1407-驱动板。

具体实施方式

实施例1

本公开的一个典型实施例中，如图1-图13所示，给出一种腹杆圆盘上料焊接装置。

主要包括支撑机构1、翻转机构、焊接机构5、输送机构、上料机构4和机架，如图1、图2和图3所示，支撑机构1、焊接机构5和上料机构4分别配合有对应机架，翻转机构安装在支撑机构1上，并且位于支撑机构1的端部位置，翻转机构配合有圆盘输送机构，支撑机构1配合有相应的腹杆3输送机构；上料机构4将腹杆3输送至支撑机构1上，翻转机构接收端面平置的圆盘13并定位夹紧后翻转，使得圆盘端面竖直并与支撑机构1上的腹杆3端面对接，焊接机构5对其对接位置施焊，完成后经由上料机构4进行排料，同时将新的腹杆3上料至支撑机构1。

在本实施例中，所述的腹杆为圆管结构，所述的圆盘13工件为轴长小于直径的短圆柱结构，比如法兰盘元件。

如图6、图7所示，支撑机构1作为焊接过程中的主要承载部分，其主体为框架式结构，包括基座板103和支腿101，基座板103下方连接有多个支腿101，支腿下方配合有支脚用于接触地面，相邻的支腿之间还连接有横梁104和连接梁105，提高其支腿对基座板103支撑的稳定性。

所述基座板103上安装有用于支撑待焊接腹杆3的支撑辊道106，支撑辊道106安装有至少一个，用于形成凹形支撑部，接触并支撑腹杆3侧壁；翻转机构布置在基座板103至少一端，从而使得翻转机构位于支撑辊道106所支撑腹杆3的至少一端。

对于基座板103上的支撑辊道106，支撑辊道106包括两个间隔布置的支撑辊，支撑辊之间形成用于接触支撑腹杆3圆周侧面的凹形支撑部，至少一个支撑辊连接转矩驱动机构。所述腹杆3被约束在凹形支撑部内，并能够在支撑辊的驱动作用下绕其轴线自转，从而改变其位姿，方便焊接机构5对环形焊缝的不同位置施焊。

可以理解的是，支撑辊所连接的转矩驱动机构可以选用电动机，一个支撑辊作为主动件，另一个作为从动件，在支撑辊转动时，带动腹杆3绕轴线自转，同时腹杆3能够带动另一个从动辊转动，使工件能够稳定转动。

当然，所述主动件支撑辊能够进行间歇驱动，在施焊时停止转动，使其能够与圆盘保持相对静止，便于焊接；在一个位姿焊接完成后，通过转动驱动腹杆3和圆盘共同转动调整姿态，对另外的未焊接区域进行施焊，经过多次调整，完成对接位置的环形焊缝焊接。

进一步地，在焊接过程中，为了避免焊缝黏连焊枪导致腹杆3位置发生移动，支撑机构1上部对应安装有压紧机构16，压紧机构16上包括至少一个支撑部朝向支撑机构1的支撑辊道106，用于配合支撑机构1夹持腹杆3，并带动腹杆3绕轴线自转。

压紧机构16同样采用支撑辊道106结构，其对应的支撑辊道106结构上的支撑辊均为从动支撑辊，施加压紧力，配合下方支撑机构1共同夹持腹杆3，使得腹杆3能够维持在其夹持位置，并能够稳定转动。

在本实施例中，如图4所示，对腹杆3的两端均进行圆盘工件的焊接，因此，在基座板103上间隔布置有两个支撑机构1，两个支撑机构1分别承接圆盘工件，并将圆盘工件对接至腹杆3的两端。

对于翻转机构，如图11-图13所示，其承接圆盘输送机构输出的圆盘并定位夹持，翻转至端面竖直状态后对接支撑机构1上的腹杆3端面；具体的，翻转机构包括翻转板1401、定位轮1405和驱动板1407，翻转机构一端设有销轴，能够铰接在翻转支架1404上。

驱动板1407穿过翻转板1401上预设的定位滑槽1406连接至少三个定位轮1405，所有定位轮1405之间形成夹持区域，用于承接径向水平姿态的圆盘工件并定位夹持；翻转板1401能够绕其一端转动，用于调节圆盘与支撑机构1上轴线水平的腹杆3同轴对接，并通过焊接机构5焊接对接位置。

设置带有定位夹持区域的翻转机构，配合连续水平输送圆盘工件的输送机构，承接端面平置掉落的圆盘工件，利用定位轮1405移动和转动逐渐缩小夹持区域范围，推动圆盘工件移动直至接触所有定位轮1405，完成圆盘工件的定位夹持，使圆盘工件在翻转后恰好与腹杆3同轴，实现与腹杆3端面的同轴对接，提高腹杆3对接圆盘的焊接效率。

在本实施例中，采用四个定位轮1405，所述驱动板1407上设有与定位轮1405一一对应的定位滑槽1406，共设置四个滑槽，定位轮1405分为两组，每组两个定位轮1405，每组定位轮1405对应连接一个驱动板1407，共两个驱动板1407，两个驱动板1407用于在驱动机构作用下沿滑槽滑动调节间距，以夹持或释放圆盘工件。

在本实施例中，驱动机构为顶紧气缸1402，每个驱动板1407分别配合有相应的顶紧气缸1402，顶紧气缸1402通过伸缩带动定位轮1405沿滑槽移动，实现两组定位轮1405的靠近或远离。

支撑机构1的两端分别设有翻转机构，翻转板1401一端转动安装在翻转支架1404上，至少一个翻转机构通过翻转板1401滑动安装在机架上，每个翻转机构均配合有对应的圆盘输送机构。

在本实施例中，支撑机构1配合有两个翻转机构，分别为第一翻转机构14和第二翻转机构15，第一翻转机构14配合第一圆盘输送机构，第二翻转机构15配合第二圆盘输送机构。

对于翻转机构的驱动，采用翻转气缸1403，翻转气缸1403一段铰接在翻转板1401上，另一端铰接在基座板上，通过伸缩动作驱动翻转板1401绕销轴的转动。

为了使其能够带动圆盘工件进行准确的对接，在本实施例中，对翻转板1401的转动范围进行限位，使翻转板1401能够从水平位置转动到竖直位置，在水平位置承接圆盘输送机构输出的圆盘工件，在竖直位置将圆盘工件对接至腹杆3一端。

对于不同长度的腹杆3，翻转机构能够进行适应性调整，使得两个翻转机构始终能够处于腹杆3两端的合适位置，满足对接需求。

在本实施例中，采用定位轮1405作为推动圆盘工件的元件，多个定位轮1405形成夹持区域的结构，定位轮1405能够在驱动板1407作用下沿定位滑槽1406运动，通过移动推动圆盘工件逐渐移动至定位位置；采用能够转动的定位轮1405结构，能够在推动过程中与工件产生相对转动，减少与工件之间的摩擦，并能够通过转动提供导引作用，使得工件能够在夹持区域范围内移动，方便定位。

定位槽内配合有定位销，定位销一端连接定位轮1405，另一端连接驱动板1407，定位销能够在驱动板1407作用下沿定位槽滑动，限制定位轮1405的活动范围，并对定位轮1405的移动进行导向。

所述翻转板1401上设有通孔，通孔靠近驱动板1407一端安装有顶推机构，顶推机构输出端能够在通孔内沿轴向往复运动，以顶推圆盘工件端面。在焊接完成后，通过顶推圆盘工件端面进行排料，避免定位轮1405卡住圆盘工件的情况。

翻转板1401在进行翻转的过程中，一方面实现对圆盘工件的姿态调整；另一方面，在翻转过程中，翻转板1401逐渐靠近腹杆3端部，若腹杆3轴向位置发生偏差，则在翻转过程中，翻转板1401能够从腹杆3端部沿轴向推动腹杆3移动位置，从而到达与圆盘工件的对接位置，实现对腹杆3的位置校正。

对于输送机构，包括圆盘输送机构和腹杆3输送机构。

如图9-图10所示，圆盘输送机构包括至少两个并列布置的输送辊道704，翻转机构位于输送辊道704的一端，夹持区域用于承接输送辊道704从端部依次输出的呈径向水平姿态圆盘工件。

定位轮1405通过定位销沿定位滑槽1406移动，在移动过程中能够改变夹持区域的范围，通过可调的夹持区域，在其夹持区域扩大时，能够对应承接多条输送辊道704上输出的圆盘工件，提高其定位夹持上料的效率；在其夹持区域缩小时，实现对圆盘工件的定位夹紧。

并且，多条辊道并行能够提高其输送过程中的容错率，结合扩大范围后的夹持区域，提高承接圆盘工件并进行定位的成功率。

结合图9图10，对于圆盘输送机构，其包括输送驱动机构702、输送支架701和检测传感器705，输送辊道704安装在输送支架701上，输送驱动机构702通过传动链连接输送辊道704，驱动输送辊道704转动，从而实现对辊道上圆盘工件的依次输送。

检测传感器705安装在输送辊道704端部，对输送辊道704上工件的数目和状态进行监测。

对于输送辊道704，其包括依次排列布置的多个输送辊，输送辊之间依次传动，输送驱动机构702的输出端为驱动齿轮703，驱动齿轮703通过传动链连接输送辊，从而带动输送辊转动，进而驱动整个输送辊道704运动。

在本实施例中，所述的输送驱动机构702可以选用步进电机等转矩输出元件，能够持续转动或间歇转动，满足圆盘工件输送时的不同需求。

支撑机构1配合有对应的腹杆3输送机构，腹杆3输送机构包括依次布置的托架、上料机构4和下料架6，支撑机构1一侧布置托架，另一侧布置下料架6，上料机构4位于支撑机构1下方，用于承托腹杆3改变位置；下料架6一端对接支撑机构1，另一端对接落料箱8，用于存储焊接完成后的腹杆3圆盘。

所述的上料机构4包括上料板401和曲轴402，曲轴402配合连杆机构对上料板401进行驱动，如图5所示，上料板401上设有间隔布置的上料凹槽，上料凹槽用于容纳腹杆3，上料板401在连杆机构作用下移动，能够将焊接完成的腹杆3输送至下料板，同时将输送板上的腹杆3上料至支撑机构1。

在工作时，以上料板401上设有两个上料凹槽为例，第一凹槽位于焊接腹杆3的下方、第二凹槽位于待焊接腹杆3的下方，在焊接完成后，上料板401上升同时接触待焊接腹杆3和已焊接腹杆3，并顶升使其脱离支撑机构1，向下料架6方向移动一个工步后下落，使得待焊接腹杆3下落至支撑机构1上，已焊接腹杆3下落至下料架6上进行排料，上料板401回复原位置，等待下次上料。

可以理解的是，所述的一个工步的长度为待焊接腹杆3与支撑机构1之间的间距，也是两个上料凹槽的间距。

对于托架，其两侧设置有挡边支架11，挡边支架上安装有挡边12，对托架上腹杆两端的位置进行阻挡，避免托架上待焊接腹杆的从一端掉落。

所述焊接机构包括机械臂和焊枪，机械臂为多自由度机械臂，末端安装焊枪，用于焊接腹杆与圆盘工件使其对接。

如图1所示，焊接机械臂安装在机械臂支架上，机械臂支架10位于支撑机构的一侧，其跨设在下料架上方，减少与外部的干涉。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种腹杆圆盘上料焊接装置，其特征在于，包括支撑机构、翻转机构和焊接机构，翻转机构布置在支撑机构的至少一端，翻转机构包括翻转板、定位轮和驱动板，驱动板穿过翻转板上预设的定位滑槽连接至少三个定位轮，所有定位轮之间形成夹持区域，用于承接端面平置姿态的圆盘工件并定位夹持；翻转板能够绕其一端转动，用于调节圆盘与支撑机构上轴线水平的腹杆同轴对接，并通过焊接机构焊接对接位置；

所述翻转板上设有通孔，通孔靠近驱动板一端安装有顶推机构，顶推机构输出端能够在通孔内沿轴向往复运动，以顶推圆盘工件端面；

所述驱动板上设有与定位轮一一对应的定位滑槽，定位轮分为两组，每组定位轮对应连接一个驱动板，两个驱动板用于在驱动机构作用下沿滑槽滑动调节间距，以夹持或释放圆盘工件。

2.如权利要求1所述的腹杆圆盘上料焊接装置，其特征在于，所述支撑机构的两端分别设有翻转机构，翻转板一端转动安装在翻转支架上，至少一个翻转机构通过翻转板滑动安装在机架上，每个翻转机构均配合有对应的圆盘输送机构。

3.如权利要求2所述的腹杆圆盘上料焊接装置，其特征在于，所述圆盘输送机构包括至少两个并列布置的输送辊道，翻转机构位于输送辊道的一端，夹持区域用于承接输送辊道从端部依次输出的呈径向水平姿态圆盘工件。

4.如权利要求1所述的腹杆圆盘上料焊接装置，其特征在于，所述支撑机构包括至少一个支撑辊道，支撑辊道包括两个间隔布置的支撑辊，支撑辊之间形成用于接触支撑腹杆圆周侧面的凹形支撑部，至少一个支撑辊连接驱动机构。

5.如权利要求4所述的腹杆圆盘上料焊接装置，其特征在于，所述支撑机构上部对应安装有压紧机构，压紧机构上包括至少一个支撑部朝向支撑机构的支撑辊道，用于配合支撑机构夹持腹杆，并带动腹杆绕轴线自转。

6.如权利要求1所述的腹杆圆盘上料焊接装置，其特征在于，所述支撑机构配合有对应的腹杆输送机构，腹杆输送机构包括依次布置的托架、上料板和下料架，支撑机构一侧布置托架，另一侧布置下料架，上料板位于支撑机构下方，用于承托腹杆改变位置。

7.如权利要求6所述的腹杆圆盘上料焊接装置，其特征在于，所述上料板上设有间隔布置的上料凹槽，上料凹槽用于容纳腹杆，上料板在连杆机构作用下移动，能够将焊接完成的腹杆输送至下料板，同时将输送板上的腹杆上料至支撑机构。

8.如权利要求1-7中任一项权利要求所述的腹杆圆盘上料焊接装置，其特征在于，所述焊接机构包括机械臂和焊枪，机械臂为多自由度机械臂，末端安装焊枪，用于焊接腹杆与圆盘工件使其对接。

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