CN113714701A - 一种网架焊接球自动焊接装置及其控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种网架焊接球自动焊接装置及其控制系统,属于网架焊接球焊接设备技术领域,主要解决焊接球的焊接质量和焊接速度等问题,机架的中间设置有放置台,放置台的下方设置有升降机构,在放置台的两侧对称设置有支撑板,支撑板上固定有旋转筒,旋转筒上安装有夹紧盘,旋转筒的外侧安装固定有支撑架,支撑架的上方固定有焊机,控制系统设置有总控装置和控制各电机运行的伺服驱动器,对整体装置进行控制。使用可升降的放置台和夹紧盘来实现焊接球的放置与夹紧,圆形的夹紧盘在保证稳定的同时也能使焊接球处于中间位置,摆动焊接以及旋转夹紧盘保证焊接球的焊接质量,在控制系统的控制下实现焊接球的全自动焊接,保证焊接质量和效率。
Description
技术领域
本发明属于网架焊接球焊接设备技术领域,具体涉及一种网架焊接球自动焊接设备以及控制设备的控制系统。
背景技术
焊接球网架结构是一种新型建筑结构产品,其广泛应用于大型厂房、体育场馆、火车站、剧场、停车场以及各类大型建筑的结构钢架,其优点是焊接球网架结构整体重量轻,材料用量少,结构刚度大,整体性能及抗震能力强,同时由于焊接球网架结构适应性较强,其整体结构简单和方便转移等特性,不仅可用于中小跨度的房屋结构建筑,还可以适用大跨度的城市大型标志建筑。
目前,焊接球的制造方法是先制造两个空心的半球,将两个空心半球进行工艺装配,之后再将两个空心半球进行整体焊接,由于焊接球的焊接精度要求较高,需要达到一级焊缝的标准,而当前,空心球的焊接主要采用人工焊接,劳动强度大,生产效率低,对焊接工人的技术水平要求较高,同时,由于两个空心球之间的缝隙较宽较深,在焊接时需要重复焊接多次以保证焊缝平整,因此其整体焊接合格率较低,同时对操作人员的技术水平有很高的要求,严重阻碍网架结构配套件的大批量生产。
发明内容
为了解决上述背景技术中的不足,本发明提供了一种网架焊接球自动焊接装置及其控制系统,借助可上下移动的放置台和可调整中间间距的夹紧盘来实现任意大小的焊接球放置与夹紧,同时配合上方设置的可在水平与竖直方向上移动的焊枪,自由调整焊接位置,最终在摆动电机的驱动下摆动焊接来实现焊接球的自动焊接,配合控制系统实现整体装置参数自动运行控制。
一种网架焊接球自动焊接装置,包括机架和焊机,支撑架固定在机架上,焊机固定在支撑架上,其特征在于,机架的中间设置有放置台,放置台的下方设置有升降机构,在放置台的两侧对称设置有支撑板,支撑板上固定有旋转筒,旋转筒上安装有夹紧盘,两个夹紧盘开口相对设置,其中一侧的旋转筒使用旋转电机进行驱动,在另一侧的旋转筒的外侧安装固定有支撑架,支撑架的上方固定有焊机,所述焊机可在水平与竖直方向上进行移动。
通过设置放置台和夹紧盘,来实现焊接球的放置与夹紧,且夹紧盘为圆形,可保证焊接球的中线一直位于夹紧盘的中线,在旋转电机的作用下,夹紧盘可带动焊接球进行转动,转动的同时利用上方的焊机进行焊接,来实现焊接球的自动焊接。
进一步的,所述升降机构由升降电机进行驱动,在升降机构的上方固定有定位板,定位板位于放置台的下方,定位板的四个角位置设置有四个通孔,放置台的中间位置设置有一圆形孔,放置台的四个角上分别固定有固定杆,所述固定杆穿过定位板的四个通孔。由于焊接球的重量较大,在放置台的下方设置固定杆并贯通定位板,可保证在上下升降时放置台在固定杆的作用下不会偏斜,保持升降机构的运行稳定。
进一步的,所述支撑板下方设有固定板,固定板固定在机架上,支撑板和固定板通过滑块、轨道结构连接。固定板固定在机架上,固定板上设置有滑道,支撑板底部设置有滑块,即支撑板可相对固定板进行滑动,以此来调整夹紧盘之间的间距,满足不同尺寸的焊接球的固定夹紧。
进一步的,所述支撑板通过推动电机驱动进行移动,推动电机上设置有中间连杆,中间连杆的表面设有螺纹,支撑板的底部设置有与中间连杆螺纹连接的固定块。支撑板的滑动通过推动电机进行驱动,电机的输出端连接有表面带有螺纹的中间连杆,支撑板的底部设置有固定块,固定块与中间连杆螺纹连接,随着推动电机的旋转,带动中间连杆旋转,利用螺纹连接带动固定块和支撑板进行移动,实现支撑板的移动。
进一步的,所述旋转电机与旋转筒之间、升降电机和升降机构之间均使用皮带传动进行连接驱动。皮带传动的运行成本低,安装维护方便,同时使用时噪音较小,过载时能防止其它传动部件的损坏。
进一步的,所述焊机包括高度调节电机、连接板、焊枪、支撑板一、支撑板二、支撑连接板、摆动电机及支撑立板,所述支撑连接板固定在支撑架的上方,支撑板二与支撑板滑动连接,支撑板二可在前后方向上进行滑动,支撑板一与支撑板二滑动连接,支撑板一可在左右方向上进行滑动,所述摆动电机控制支撑板一左右滑动,在支撑板一右侧边缘位置上固定有支撑立板,支撑立板与连接板滑动连接,由高度调节电机进行控制,在连接板上设置有焊枪。
支撑连接板和支撑板二之间的滑动连接可带动焊枪在前后方向上进行移动,方便焊枪的维护更换,支撑板二和支撑板一之间的滑动连接可使焊枪在左右方向上进行滑动,在摆动电机的驱动下进行摆动,由于两个空心半球组装后,中间留下的缝隙较大,需要通过摆动焊接后才能将中间的缝隙全部焊接填满,保证焊接球的表面质量,同时支撑立板与连接板之间的滑动连接带动焊枪上下移动,由于焊接球的中间缝隙需要重复焊接多次才能完成焊接,且每次焊接的高度都不相同,因此需要调节焊枪上下移动,同时可满足在不同尺寸的焊接球的焊接。
进一步的,所述滑动连接均采用滑块、滑轨连接方式进行连接。使用连杆和与连杆螺纹连接的固定块来控制各部件进行移动,电机的输出端连接有表面带有螺纹的中间连杆,支撑板的底部设置有固定块,固定块与中间连杆螺纹连接,随着推动电机的旋转,带动中间连杆旋转,利用螺纹连接带动固定块和支撑板进行移动,实现支撑板的移动。
一种控制网架焊接球自动焊接设备的控制系统,其特征在于,设置有六个伺服驱动器对焊接设备的各部分电机进行控制,分别为升降伺服驱动器、左推动伺服驱动器、右推动伺服驱动器、焊枪摆动伺服驱动器、旋转伺服驱动器以及高度调节伺服驱动器,同时还设置有总控装置,总控装置直接输出上述六个伺服驱动器。
其中升降伺服驱动器控制升降机构的运行,直接控制升降电机,左推动和右推动伺服驱动器控制两个夹紧盘的间距,直接控制推动电机,焊枪摆动伺服驱动器控制焊枪在焊接时左右短程快速摆动,直接控制摆动电机,旋转伺服驱动器控制夹紧盘的旋转,直接控制旋转电机,高度调节伺服驱动器控制焊枪的焊接高度,直接控制高度调节电机,通过主控装置来设置整个装置上各电机的运行速度和顺序,然后经过连接的伺服驱动器连接控制各组电机,以此来实现装置的自动运行,以此来实现上料、对齐、夹紧、焊接等操作。
进一步的,整体控制系统放置在电箱中,总控装置外接一块显示屏,参数设置均可在电箱外操作。控制系统放置在电箱内,利用在外设置的显示屏来快捷设置参数,简化员工操作,降低员工操作水平。
使用本发明的有益效果在于:
使用可上下移动的放置台和可调整中间间距的夹紧盘来实现任意大小的焊接球的放置与夹紧,圆形的夹紧盘在保证稳定的同时也能使焊接球的中线位置始终和夹紧盘的中线位置重合;同时配合上方设置的可在水平与竖直方向上移动的焊枪,自由调整焊接位置,最终在摆动电机的驱动下摆动焊接来实现焊接球的自动焊接,达到焊接球的基本焊接要求;同时,由于焊接球的焊接流程较为复杂,配合控制系统来实现各电机的运行时间和顺序,以此达到网架焊接球全自动焊接的目的和效果,同时可保证焊接质量和效率。
附图说明
图1为本发明所提供的一种网架焊接球自动焊接设备及其控制系统中自动焊接设备的结构示意图;
图2为图1的正视图;
图3为图1的左视图;
图4为图1的俯视图;
图5为自动焊接设备中焊机的结构示意图;
图6为控制系统的结构示意图。
其中:1、机架;2、放置台;4、支撑架;5、焊机;6、夹紧盘;7、旋转电机;8、支撑板;9、推动电机;10、固定板;11、中间连杆;12、固定杆;13、升降电机;14、定位板;21、升降机构;51、高度调节电机;52、连接板;53、焊枪;54、支撑板一;55、支撑板二;56、支撑连接板;57、摆动电机;58、支撑立板;61、旋转筒;101、升降伺服驱动器;102、左推动伺服驱动器;103、右推动伺服驱动器;104、焊枪摆动伺服驱动器;106、旋转伺服驱动器;107、高度调节伺服驱动器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚明白,下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例:一种网架焊接球自动焊接设备,包括机架1和焊机5,机架1的中间设置有放置台2,放置台2的下方设置有升降机构21,升降机构21由升降电机13进行驱动,在升降机构21的上方固定有定位板14,定位板14的四个角位置设置有四个通孔,放置台2的中间位置设置有一圆形孔,在本实施例中,该圆形孔下方设置有封口,即在放置台2的中心内部凹陷进去一圆柱形洞孔,升降机构21与圆柱形洞的底部连接,放置台2的四个角上分别固定有固定杆12,所述固定杆12穿过定位板14的四个通孔,固定杆12保证在上下升降时放置台2不会偏斜,保持升降机构21的运行稳定。优选地,所述升降机构12内使用齿轮传动进行传动,竖直连接杆外表面设有齿条,齿条和内部的齿轮配合连接,通过升降电机带动齿轮旋转进一步带动竖直连接杆上下运动。
在放置台2的两侧对称设置有支撑板8,所述支撑板8下方设有固定板10,固定板10固定在机架1上,固定板10上设有滑轨,支撑板8底部固定有滑块,支撑板8和固定板10通过滑块、轨道结构连接进行滑动,支撑板8通过推动电机9驱动进行移动,推动电机9上设置有中间连杆11,中间连杆11的表面设有螺纹,支撑板8的底部设置有与中间连杆11螺纹连接的固定块,随着推动电机9的旋转,带动中间连杆11旋转,利用螺纹连接带动固定块和支撑板8进行移动,可直接通过推动电机9的旋转带动支撑板8移动。
支撑板8上固定有旋转筒61,旋转筒61可带动其上面连接的部件进行转动,旋转筒61上安装有夹紧盘6,所述夹紧盘6为圆形,中心位置设置圆柱形凹陷洞口,两个夹紧盘6洞口相对设置,圆形夹紧盘6可夹紧焊接球,将其夹紧的同时不影响其表面质量,其中一侧的旋转筒61使用旋转电机7进行驱动,在另一侧的旋转筒61的外侧安装固定有支撑架4,支撑架4的上方固定有焊机5。
进一步的,所述焊机5包括高度调节电机51、连接板52、焊枪53、支撑板一54、支撑板二55、支撑连接板56、摆动电机57及支撑立板58,所述支撑连接板56固定在支撑架4的上方,支撑板二55与支撑板56通过滑轨、滑块滑动连接,支撑板二55可在前后方向上进行滑动,支撑板一54与支撑板二55同样通过滑轨、滑块滑动连接,支撑板一54可在左右方向上进行滑动,所述摆动电机57通过螺纹连杆控制支撑板一54左右滑动,在支撑板一54右侧边缘位置上固定有支撑立板58,支撑立板58与连接板52通过滑轨、滑块滑动连接,由高度调节电机51进行控制,在连接板52上设置有焊枪53。
支撑连接板56和支撑板二55之间的滑动连接可带动焊枪53在前后方向上进行移动,方便焊枪53的维护更换,支撑板二55和支撑板一54之间的滑动连接可使焊枪53在左右方向上进行滑动,在摆动电机57的驱动下进行摆动,由于两个空心半球组装后,中间留下的缝隙较大,通过摆动焊接53后可将中间的缝隙全部焊接填满,保证焊接球的整体表面质量,同时支撑立板58与连接板52之间的滑动连接带动焊枪53上下移动,由于焊接球的中间缝隙需要重复焊接多次才能完成焊接,且每次焊接的高度都不相同,因此需要调节焊枪53上下移动,同时可满足在不同尺寸的焊接球的焊接。
一种控制网架焊接球自动焊接设备的控制系统,设置有六个伺服驱动器对焊接设备的各部分电机进行控制,分别为升降伺服驱动器101、左推动伺服驱动器102、右推动伺服驱动器103、焊枪摆动伺服驱动器104、旋转伺服驱动器106以及高度调节伺服驱动器107,同时还设置有总控装置111,总控装置111直接输出控制上述六个伺服驱动器。
进一步的,整体控制系统放置在电箱中,总控装置111外接一块显示屏,参数设置均可在电箱外操作,总控装置111主要控制各电机的运行速度和时间,以满足网架焊接球的焊接质量。
该发明的工作原理及顺序为:
准备工作:根据要焊接的焊接球的尺寸和材料,以及焊接球的焊接要求,预先通过总控装置显示屏对各个电机进行参数设置,需要设置的参数为升降电机的升降高度,左推动电机和右推动电机的推动距离,焊枪摆动的幅度和频率,旋转电机的旋转速度和旋转圈数,高度调节电机随着旋转电机旋转圈数变换的焊枪高度,参数设置完毕后进行焊接。
焊接工作:将由两个空心半球工艺组合而成的焊接球放置到放置台2上,放置在放置台2的中心圆孔处,接着由程序控制升降电机13运行,升降机构21上升,升降台2上升,上升到指定位置后,左推动电机和右推动电机运行,控制夹紧盘6夹紧焊接球,夹紧后控制升降电机13运行,升降台2下降,焊接球脱离升降台2,然后控制高度调节电机51运行,调整焊枪53的首次焊接高度,之后同步控制旋转电机7和摆动电机57运行,使焊接球开始旋转并使焊枪53开始左右摆动,同步开启焊枪53,待旋转电机7运行使焊接球旋转一周后,控制高度调节电机51调整焊枪53高度,开始第二次焊接,之后按照要求调整焊枪53的焊接高度,待焊接完毕后,焊枪53关闭,高度调节电机51运行使焊枪53高度回复至初始状态,旋转电机7停止运行,升降电机13开始运行使升降台2上升到焊接球底部位置,接触焊接球,然后左推动电机和右推动电机运行,将焊接球松开,焊接球重新落到放置台2上,然后控制升降电机13使升降台2下降,下降到指定位置后,将焊接焊的焊接球取下,开始下一轮焊接。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。
使用本发明可以使网架焊接球的焊接工作更加简单,利用可上下移动的放置台和可调整中间间距的夹紧盘来实现任意大小的焊接球的放置与夹紧,圆形的夹紧盘在保证稳定的同时也能使焊接球的中线位置始终和夹紧盘的中线位置重合;同时配合上方设置的可在水平与竖直方向上移动的焊枪,自由调整焊接位置,最终在摆动电机的驱动下摆动焊接来实现焊接球的自动焊接,达到焊接球的焊接要求,配合控制系统实现网架焊接球全自动焊接,可保证焊接质量和效率,在保证焊接球的快速生产的情况下大幅度降低操作员工的操作水平需求。
Claims (9)
1.一种网架焊接球自动焊接设备,包括机架(1)和焊机(5),支撑架(4)固定在机架(1)上,焊机(5)固定在支撑架(4)上,其特征在于,机架(1)的中间设置有放置台(2),放置台(2)的下方设置有升降机构(21),放置台(2)的两侧对称设置有支撑板(8),支撑板(8)上固定有旋转筒(61),旋转筒(61)上安装有夹紧盘(6),两个夹紧盘(6)开口相对设置,其中一侧的旋转筒(61)使用旋转电机(7)进行驱动,另一侧的旋转筒(61)的外侧安装固定有支撑架(4),支撑架(4)的上方固定有焊机(5),所述焊机(5)可在水平与竖直方向上进行移动。
2.根据权利要求1所述的一种网架焊接球自动焊接设备,其特征在于,所述升降机构(21)由升降电机(13)进行驱动,在升降机构(21)的上方固定有定位板(14),定位板(14)位于放置台(2)的下方,定位板(14)的四个角位置设置有四个通孔,放置台(2)的中间位置设置有一圆形孔,放置台(2)的四个角上分别固定有固定杆(12),所述固定杆(12)穿过定位板(14)的四个通孔。
3.根据权利要求1所述的一种网架焊接球自动焊接设备,其特征在于,所述支撑板(8)下方设有固定板(10),固定板(10)固定在机架(1)上,支撑板(8)和固定板(10)通过滑块、轨道结构连接。
4.根据权利要求3所述的一种网架焊接球自动焊接设备,其特征在于,所述支撑板(8)通过推动电机(9)驱动进行移动,推动电机(9)上设置有中间连杆(11),中间连杆(11)的表面设有螺纹,支撑板(8)的底部设置有与中间连杆(11)螺纹连接的固定块。
5.根据权利要求2所述的一种网架焊接球自动焊接设备,其特征在于,所述旋转电机(7)与旋转筒(61)之间、升降电机(13)和升降机构(21)之间均使用皮带传动进行连接驱动。
6.根据权利要求1所述的一种网架焊接球自动焊接设备,其特征在于,所述焊机(5)包括高度调节电机(51)、连接板(52)、焊枪(53)、支撑板一(54)、支撑板二(55)、支撑连接板(56)、摆动电机(57)及支撑立板(58),所述支撑连接板(56)固定在支撑架(4)的上方,支撑板二(55)与支撑板(56)滑动连接,支撑板二(55)可在前后方向上进行滑动,支撑板一(54)与支撑板二(55)滑动连接,支撑板一(54)可在左右方向上进行滑动,所述摆动电机(57)控制支撑板一(54)左右滑动,在支撑板一(54)右侧边缘位置上固定有支撑立板(58),支撑立板(58)与连接板(52)滑动连接,由高度调节电机(51)进行控制,在连接板(52)上设置有焊枪(53)。
7.根据权利要求6所述的一种网架焊接球自动焊接设备,其特征在于,所述滑动连接均采用滑块、滑轨连接方式进行连接。
8.一种控制网架焊接球自动焊接设备的控制系统,其特征在于,设置有六个伺服驱动器对焊接设备的各部分电机进行控制,分别为升降伺服驱动器(101)、左推动伺服驱动器(102)、右推动伺服驱动器(103)、焊枪摆动伺服驱动器(104)、旋转伺服驱动器(106)以及高度调节伺服驱动器(107),同时还设置有总控装置(111),总控装置(111)直接输出控制上述六个伺服驱动器。
9.根据权利要求8所述的一种控制网架焊接球自动焊接设备的控制系统,其特征在于,整体控制系统放置在电箱中,总控装置(111)外接一块显示屏,参数设置均可在电箱外操作。
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