CN113714689A - 一种混凝土搅拌车筒体总装合模焊接柔性工艺设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混凝土搅拌车筒体总装合模焊接柔性工艺设备，包括工装平台、前锥总成装夹组件、后锥总成装夹组件。所述前锥总成装夹组件包括第一抱箍旋转驱动工装、抱箍平移机构、球冠升降工装、以及球冠支架滑移机构。所述后锥总成装夹组件包括第二抱箍旋转驱动工装、抱箍滚轮托架工装、以及抱箍滚轮托架滑移机构。其中后锥总成在装夹后位置固定不动，所述前锥总成在装夹后沿筒体中心轴线方向向所述后锥总成整体靠近，形成待焊接的合模接缝，并且二者在周向位置对准后能够同步旋转，以实现合模焊接的工艺要求。本发明可以实现多种筒体产品之间柔性切换，提高工装使用率和利用率。

Description

一种混凝土搅拌车筒体总装合模焊接柔性工艺设备
技术领域
本发明涉及混凝土搅拌车筒体焊接工艺设备，尤其涉及一种可调节筒体总装合模焊接柔性工艺设备。
背景技术
混凝土搅拌车筒体(简称搅拌筒)通过支承装置斜卧在机架上，可以绕其轴线转动，搅拌筒的后上方只有一个筒口分别通过进出料装置进行装料或卸料。
搅拌筒从筒口到筒底沿内壁对称焊接着两条连续的带状螺旋叶片，当搅拌筒转动时，两条叶片既被带动作围绕搅拌筒轴线的螺旋运动，这是搅拌筒对混凝土进行搅拌或卸料的根本装置。在搅拌筒的筒口中心部分焊接有导料管(也称导料筒)，混凝土由此装入搅拌筒，导料管与筒壁形成的环形出料口。
混凝土搅拌车筒体焊接技术现已逐渐成熟，已基本实现自动一体化，但是对搅拌车筒体多种筒型多尺寸的组队总装技术无法实现自动化组队。
现有搅拌车筒体产品种类多，典型地可分为A、B、C、D四种型号，各型号的尺寸重量变化大：筒体长度5220-7650mm，筒体直径2270-2515mm，筒体质量2000-4500kg。目前组队总装工装不能适应多种筒体的切换品种。
现在现场需要根据每个产品的形状，尺寸大小做组队总装工装。每一个产品一个组队工装，比较单一，无法适应多种产品尺寸变化组队，整个组队合模焊接过程无法用柔性工装去实现全部机械化合模生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混凝土搅拌车筒体总装合模焊接柔性工艺设备，以实现多型筒体合模焊接共用同一工艺设备。
为此，本发明提供了一种混凝土搅拌车筒体总装合模焊接柔性工艺设备，包括工装平台、前锥总成装夹组件、后锥总成装夹组件，所述前锥总成装夹组件包括第一抱箍旋转驱动工装、抱箍平移机构、球冠升降工装、以及球冠支架滑移机构，所述第一抱箍旋转驱动工装用于在前锥总成的靠近合模接缝位置对其合抱箍圆并且能够驱动其旋转，所述后锥总成装夹组件包括第二抱箍旋转驱动工装、抱箍滚轮托架工装、以及抱箍滚轮托架滑移机构，其中，所述第二抱箍旋转驱动工装为基准工装，用于在后锥总成的靠近合模接缝位置对其抱紧箍圆并且能够驱动其旋转，所述后锥总成在装夹后位置固定不动，所述前锥总成在装夹后沿筒体中心轴线方向向所述后锥总成整体靠近，形成待焊接的合模接缝，并且二者在周向位置对准后能够同步旋转。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
1、本发明可以实现多种筒体产品之间柔性切换，提高工装使用率和利用率。
2、本发明通过激光测距可检测筒体圆度和水平度，通过数据自动测量与检验数据的自动上传，保证了筒体的组队合模质量。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明第一实施例的混凝土搅拌车筒体总装合模焊接柔性工艺设备的正面结构示意图；
图2是根据本发明第一实施例的混凝土搅拌车筒体总装合模焊接柔性工艺设备的平面布局示意图；
图3是根据本发明第一实施例的混凝土搅拌车筒体总装合模焊接柔性工艺设备的立体结构示意图；
图4是根据本发明的抱箍旋转驱动工装的端面结构示意图；
图4a是根据本发明的抱箍旋转驱动工装的立体结构示意图；
图5是根据本发明的抱箍旋转驱动工装的一变径机构的结构示意图；
图6是根据本发明的球冠升降工装和球冠支架滑移机构的组合结构示意图；
图7是根据本发明一实施例的抱箍旋转驱动工装的抱箍滚轮托架工装的结构示意图；
图8是图7所示抱箍滚轮托架工装的使用状态示意图；
图9是根据本发明第二实施例的混凝土搅拌车筒体总装合模焊接柔性工艺设备的结构示意图；
图10是根据本发明第二实施例的柔性工艺设备的抱箍滚轮托架工装的结构示意图；
图11是根据本发明的激光测距装置在本柔性工艺设备上的安装位置示意图；以及
图12是根据本发明的混凝土搅拌车筒体总装合模焊接柔性工艺设备的使用状态图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本搅拌筒自动合模工装设备主要用于搅拌车搅拌筒的前锥总成(前锥+中筒)与后锥总成的自动合模对位，实现工件外圆夹紧校圆功能，以便于人工焊接。
本柔性工艺设备以产品工艺流程的合理安排为基础，力求整套设备性能比达到最高，同时又兼具经济性、安全性、良好的操作性、可靠性及符合国家安全、环保标准与要求。
结合参照图1至图3，本发明的混凝土搅拌车筒体总装合模焊接柔性工艺设备包括工装平台100、前锥总成装夹组件200、以及后锥总成装夹组件300，用于前锥总成400和后锥总成500二者合模焊接。其中，后锥总成500在装夹后位置固定不动，前锥总成400在装夹后沿筒体中心轴线方向整体向所述后锥总成靠近，形成待焊接的合模接缝，并且在二者周向位置旋转对准后、二者同步旋转，以实现合模焊接的工艺要求。
前锥总成装夹组件200包括第一抱箍旋转驱动工装210、抱箍平移机构220、球冠升降工装230、以及球冠支架滑移机构240，所述第一抱箍旋转驱动工装用于在前锥总成的靠近合模接缝位置对其抱紧箍圆并且能够驱动其旋转。
如图4和图4a所示，抱箍旋转驱动工装210包括开合机构2110、箍圆机构2120、以及链传动机构2130。开合机构2110安装分上下两半，由液压油缸驱动可自动开合，方便筒体进出。
优选地，开合机构2110由位置在下的抱箍基座2111和位置在上的抱箍活门2112构成，其中，抱箍活门2112由液压缸等开合驱动机构2113驱动打开或闭合，并且在闭合时由合抱夹紧机构2114锁紧。
开合机构内圈设置有箍圆机构2120，箍圆机构分上下两半，箍圆机构在开合机构内可自由转动，也可跟随开合机构一起张开和合拢。
优选地，箍圆机构2120由两个结构相同的半体构成，在抱箍合抱后形成一个整环。在抱箍打开时，一个半体随抱箍活门2112打开，另一个半体保留在抱箍基座2111上。
开合机构外圈设置有链传动机构2130，链传动机构可驱动箍圆机构转动从而带动筒体转动。
优选地，链传动机构2130由四个驱动链轮机构2131和一个链圈2132构成。该链圈2132由环形圈体和在环形圈体上周向等距布置的链辊组成，该链圈与链轮啮合传动，与链轮链条啮合传动类似。
其中，链圈2132分为上下两个半体，一一对应地布置在箍圆机构2120的两个半体上，四个驱动链轮机构2131中的两个布置在抱箍活门2112，另两个布置在抱箍基座2111上，使得箍圆机构2120的两个半体在任何情况下均能被驱动旋转。
所述箍圆机构2130还设有若干变径机构2140，用于对筒体进行合抱箍圆。
在一实施例中，如图5所示，该变径机构2140为90度翻转变径机构，其包括变径块2141和翻转气缸2142，其中，所述翻转气缸具有翻转摇臂2143，所述变径块2141固定在所述翻转摇臂2143上，所述变径块2141在翻转至工作位置时停靠在底径(也称为底径圆环)2115上，优选地，通过定位台阶2116贴合，由底径对前锥总成箍圆切换至由变径块对前锥总成进行箍圆，从而实现变径箍圆的功能。
在本实施例中，多个变径块2141和底径2115择一地对前锥总成进行箍圆，变径块翻转至工作位置时由变径块箍圆，当变径块回缩至避让位置时由底径2115进行箍圆。在其他实施例中，可采用其他变径机构对前锥总成进行箍圆。
如图6所示，球冠升降工装支撑在球冠支架滑移机构240的滑轨上，能够在前锥总成中心轴线方向上相对滑移，球冠支架滑移机构240支撑在工装平台100的滑轨上，能够在前锥总成中心轴线方向上相对滑移，如此球冠升降工装230为二级滑移机构。
第一抱箍旋转驱动工装210和球冠支架滑移机构240二者通过连接臂250固定连接在一起，在抱箍平移机构220驱动下能够向装配基准滑移。
球冠升降工装230用于托举前锥总成400上的球冠工艺支撑轴410，所述球冠升降工装230包括工装支架2310、升降台2320、以及升降驱动机构2330，其中，所述升降台2320上设有一对支撑辊2340。
球冠升降工装230相对于第一抱箍旋转驱动工装210的轴向位置能够滑移调整，如此可适应不同长度规格的前锥总成。
优选地，球冠升降工装230的升降与滑移均采用伺服电机减速机驱动滚珠丝杆来实现。
后锥总成装夹组件300包括第二抱箍旋转驱动工装310、抱箍滚轮托架工装320、以及抱箍滚轮托架滑移机构330，其中，所述第二抱箍旋转驱动工装310为基准工装，用于在后锥筒体装夹组件的靠近合模接缝位置对其抱紧箍圆并且能够驱动其旋转。
第二抱箍旋转驱动工装310与第一抱箍旋转驱动工装210的结构原理相同，不同之处在于，第二抱箍旋转驱动工装310位置固定不动，为装配基准，前锥总成装夹组件200相对于该基准移动，抱箍滚轮托架工装320由抱箍滚轮托架滑移机构330驱动也相对于该基准移动。
在一实施例中，如图7和图8所示，抱箍滚轮托架工装320用于对后锥总成500上的轨道510进行滚动支撑，包括开合机构3210、在开合机构上置顶布置的一个滚轮托架3220、以及在抱箍架上置底布置的两个滚轮托架3230和3230’。每个滚轮托架上都设有滚轮，以对轨道510进行三点外圆式支撑。
开合机构3210由液压油缸驱动张开和合拢，方便筒体进出。筒体上的轨道与滚轮贴合，筒体可自由转动。
优选地，开合机构3210由位置在下的抱箍基座3211和位置在上的抱箍活门3212构成，其中，抱箍活门3212由开合驱动机构3213例如液压缸驱动打开或闭合，并且在闭合时由合抱夹紧机构锁紧(图中未示出)。
抱箍滚轮托架滑移机构330用于带动抱箍滚轮托架工装320沿筒体中心轴向方向相对于第二抱箍旋转驱动工装310进行滑移调整，以使后锥总成装夹组件300适应不同长度规格的后锥筒体。
在本实施例中，后锥总成上的轨道为基准件，将其设置为大小不同的两个外径规格，相应地，滚轮托架3230的滚轮3231上沿其轴向并排设置有两个卡槽3232/3233，两个卡槽3232/3233的槽深不同，以对应支撑不同外径的轨道501，进而实现变径支撑功能。
在另一实施例中，如图9和图10所示，抱箍滚轮托架工装320还包括横移机构3240，用于调节置底布置的两个所述滚轮托架3230的横向对中间距，以适应不同类型的筒体滚圈位置不同的需求，该横移机构可选择为伺服电机减速器驱动双向滚珠丝杆来实现。
抱箍滚轮托架工装320还包括置顶高度调节机构3250，用于调节置顶布置的所述滚轮托架3220的滚轮的高度，其与横移机构3240配合，如此可适应不同的外径规格的筒体轨道。
本柔性工艺设备上还设有激光测距装置，用于分别检测前锥总成的筒体圆度和水平度、以及后锥总成的筒体圆度和水平度。
在一实施例中，如图11所示，激光测距装置设置有四处激光测距传感器610、620、630、640。
第一处激光测距传感器610设置在后锥总成的轴端处，用于对后锥总成的轨道进行测距。通过对后锥总成在旋转时测距的变化量，经过处理后能够获知后锥总成的水平度。
第二处激光测距传感器620设置在前锥总成的轴端处，例如设置在球冠升降工装230的顶部，用于对前锥总成的球冠端法兰420进行测距，通过前锥总成在旋转时测距的变化量，经过处理后能够获得前锥总成的水平度。
第三处激光测距传感器630设置在工装平台100上，用于对前锥总成的靠近合模接缝的筒体进行测距，通过前锥总成在旋转时测距的变化量，经过处理后能够获得前锥总成的圆度。
第四处激光测距传感器640设置在工装平台100上，用于对后锥总成的靠近合模接缝的筒体进行测距，通过后锥总成在旋转时测距的变化量，经过处理后能够获得后锥总成的圆度。
本柔性工艺设备还配置有液压泵站及液压系统、电气及计算机控制系统等装置，该电气及计算机控制系统与MES(Manufacturing Execution System，制造企业生产过程执行系统)兼容。
本柔性工艺设备的操作流程如下：
1、根据生产排产，生产不同大小的筒体时，将第一抱箍旋转驱动工装210和球冠支架滑移机构240切换至产品对应准确位置，第一将球冠升降工装230切换至准确的位置以承接前锥总成；将抱箍滚轮托架工装320切换至准确位置以承接后锥总成；此外，第一抱箍旋转驱动工装210、第二抱箍旋转驱动工装310、抱箍滚轮托架工装320的抱箍打开；
2、人工通过KBK分别吊装前锥总成和后锥总成进入合模工装装夹位置，抱箍关闭，合抱筒体的同时亦同时校圆；前锥和后锥的激光测距装置分别测量筒体数据；并记录，通过后台数据判定筒体的圆度，和水平度；
3、人工通过控制器控制抱箍平移机构220推动第一抱箍旋转驱动工装210进入焊接合模位置；
4、第一抱箍旋转驱动工装210带动前锥筒体转动，第二抱箍旋转驱动工装310带动后锥筒体转动，筒体前锥和后锥筒体内部焊接叶片相对位置实现轴向位置对准，然而二者同步转动，人工焊接合模接缝；
5、焊接完成后各抱箍机构打开，人工取走工件；
6、各机构自动复位；回到初始状态。
本柔性工艺设备不止仅适用于一种车型，可以控制切换变径块来适用于多种车型，实现多车型柔性切换。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种混凝土搅拌车筒体总装合模焊接柔性工艺设备，其特征在于，包括工装平台、前锥总成装夹组件、后锥总成装夹组件，
所述前锥总成装夹组件包括第一抱箍旋转驱动工装、抱箍平移机构、球冠升降工装、以及球冠支架滑移机构，所述第一抱箍旋转驱动工装用于在前锥总成的靠近合模接缝位置对其合抱箍圆并且能够驱动其旋转，
所述后锥总成装夹组件包括第二抱箍旋转驱动工装、抱箍滚轮托架工装、以及抱箍滚轮托架滑移机构，其中，所述第二抱箍旋转驱动工装为基准工装，用于在后锥总成的靠近合模接缝位置对其抱紧箍圆并且能够驱动其旋转，
所述后锥总成在装夹后位置固定不动，所述前锥总成在装夹后沿筒体中心轴线方向向所述后锥总成整体靠近，形成待焊接的合模接缝，并且二者在周向位置对准后能够同步旋转，以实现合模焊接的工艺要求。
2.根据权利要求1所述的混凝土搅拌车筒体总装合模焊接柔性工艺设备，其特征在于，所述抱箍旋转驱动工装包括开合机构、箍圆机构、以及链传动机构，其中，所述箍圆机构分由两个半体组成，在所述开合机构内能够自由转动，并且能够随所述开合机构一起张开和合拢，所述链传动机构用于驱动所述箍圆机构转动、进而带动筒体转动，所述箍圆机构还设有若干变径机构，用于对筒体进行合抱箍圆。
3.根据权利要求2所述的混凝土搅拌车筒体总装合模焊接柔性工艺设备，其特征在于，所述变径机构为90度翻转变径机构，其包括变径块和翻转气缸，其中，所述翻转气缸具有翻转摇臂，所述变径块固定在所述翻转摇臂上，所述变径块在翻转至工作位置时停靠在底径圆环上，由底径圆环箍圆切换至由变径块箍圆。
4.根据权利要求1所述的混凝土搅拌车筒体总装合模焊接柔性工艺设备，其特征在于，所述第一抱箍旋转驱动工装和抱箍平移机构二者通过连接臂固定连接在一起，所述球冠升降工装在抱箍平移机构上能够往复滑移。
5.根据权利要求1所述的混凝土搅拌车筒体总装合模焊接柔性工艺设备，其特征在于，所述抱箍滚轮托架工装用于对后锥上的轨道进行三点滚动支撑，包括开合机构、在所述开合机构上置顶布置的一个滚轮托架、以及在所述开合机构上置底布置的两个滚轮托架。
6.根据权利要求5所述的混凝土搅拌车筒体总装合模焊接柔性工艺设备，其特征在于，所述滚轮托架的滚轮上沿其轴向前后设置有两个卡槽，以适配不同外径的轨道。
7.根据权利要求5所述的混凝土搅拌车筒体总装合模焊接柔性工艺设备，其特征在于，所述抱箍滚轮托架工装还包括横移机构，用于调节置底布置的两个所述滚轮托架的横向对中间距，还包括置顶高度调节机构，用于调节置顶布置的所述滚轮托架上的滚轮的高度。
8.根据权利要求1所述的混凝土搅拌车筒体总装合模焊接柔性工艺设备，其特征在于，所述球冠升降工装包括工装支架、升降台、以及升降驱动机构，其中，所述升降台上设有一对支撑辊，所述前锥总成具有球冠工艺支撑轴，所述球冠工艺支撑轴支撑在一对支撑辊上。
9.根据权利要求1所述的混凝土搅拌车筒体总装合模焊接柔性工艺设备，其特征在于，还包括激光测距装置，用于检测前锥总成的筒体圆度和水平度及后锥总成的筒体圆度和水平度。
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