CN113843532B - 基于机器人激光切割的筛分筒制造工艺系统与工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机器人激光切割的筛分筒制造工艺系统，包括待切割矩形板材和激光切割机器人，所述激光切割机器人能在所述待切割矩形板材上切割出扇环形板体，且激光切割机器人能在扇环形板体上均匀切割出均匀分布的若干镂空过滤孔；本发明的结构简单，从板材到产品的工艺步骤只有几个大步骤，极大降低工艺成本；尤其是板体弯曲焊接机构，板体弯曲焊接机构同时具有完整弯曲和焊接的功能，极大降低了设备成本。

Description

基于机器人激光切割的筛分筒制造工艺系统与工作方法

技术领域

本发明属于筛分筒制作工艺领域。

背景技术

锥筒薄壁状的筛分筒在制药、饲料等各种领域有着广泛的应用；锥筒薄壁状的筛分筒的制造工艺至少需要经历切割、弯曲、焊接三道工序才能完成，现有的锥筒薄壁状的筛分筒的制造工艺过程非常繁琐，成本也高；

本发明是专门针对锥筒薄壁状的筛分筒设计的一种工艺步骤少，成本更低的一整套工艺系统与具体的工艺过程。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于机器人激光切割的筛分筒制造工艺系统与工作方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明的基于机器人激光切割的筛分筒制造工艺系统，包括待切割矩形板材和激光切割机器人，所述激光切割机器人能在所述待切割矩形板材上切割出扇环形板体，且激光切割机器人能在扇环形板体上均匀切割出均匀分布的若干镂空过滤孔；

还包括板体弯曲焊接机构，所述板体弯曲焊接机构包括上细下粗的锥形筒，所述锥形筒包括两个左右对称的左半筒和右半筒，所述锥形筒还包括左半筒逆时针端与右半筒顺时针端之间的工装条；工装条、左半筒和右半筒的外壁面共同组成一个完整的所述锥形筒的外环锥面；所述工装条的外壁沿长度方向等距阵列有若干定位凸起；

将由激光切割机器人切割出来的所述扇环形板体的中位线记为参考线，将在所述参考线上的若干镂空过滤孔记为若干定位孔，工装条上的若干定位凸起能刚好插入若干定位孔中；

所述锥形筒的前侧还设置有俯视下为C形的C形成型块，所述C形成型块能做靠近或远离锥形筒的运动，所述C形成型块靠近锥形筒的一侧为内凹的成型面，所述成型面为上细下粗的半个环锥面，所述C形成型块的成型面能刚好包住半个所述锥形筒；

所述C形成型块由左右对称的左成型块和右成型块组合而成；所述左成型块和右成型块能分别沿所述锥形筒的轴线回转。

进一步的，所述板体弯曲焊接机构还包括基座，所述基座上固定安装有竖向固定柱，所述竖向固定柱与所述锥形筒同轴心，所述竖向立柱上分别通过四个轴承同轴心转动安装有从下到上的第一回转圆盘、第二回转圆盘、第三回转圆盘和第四回转圆盘，所述第一回转圆盘的上侧沿轮廓呈圆周阵列分布有若干第一传动齿体，所述第二回转圆盘的下侧沿轮廓呈圆周阵列分布有若干第二传动齿体，所述第三回转圆盘的上侧沿轮廓呈圆周阵列分布有若干第三传动齿体，所述第四回转圆盘的下侧沿轮廓呈圆周阵列分布有若干第四传动齿体；

还包括第一传动齿轮和第二传动齿轮，所述第一传动齿轮同时与第一传动齿体和第二传动齿体啮合；所述第二传动齿轮同时与第三传动齿体和第四传动齿体啮合。

进一步的，所述基座上固定安装有电机支架，所述电机支架上分别固定安装有第一电机和第二电机，所述第一电机和第二电机分别驱动连接所述第一传动齿轮和第二传动齿轮。

进一步的，所述板体弯曲焊接机构还包括水平的A伸缩器和B伸缩器，所述A伸缩器的A伸缩杆末端通过A连接臂固定连接所述左成型块外壁，所述B伸缩器的B伸缩杆末端通过B连接臂固定连接所述右成型块外壁；当A伸缩杆与B伸缩杆并列平行时，所述左成型块和右成型块刚好组合成所述C形成型块，所述A伸缩杆与B伸缩杆的同步伸出运动能带动左成型块和右成型块组合成的所述C形成型块做远离锥形筒的运动；

所述A伸缩器通过A支架固定连接所述第一回转圆盘，从而使左成型块随第一回转圆盘同步回转；

所述B伸缩器通过B支架固定连接所述第二回转圆盘，从而使右成型块随所述第二回转圆盘同步回转。

进一步的，所述左半筒的内壁通过C连接臂与所述第三回转圆盘固定连接，从而使左半筒与第三回转圆盘同步；所述右半筒的内壁通过D连接臂与所述第四回转圆盘固定连接，从而使右半筒与第四回转圆盘同步。

进一步的，所述竖向立柱的顶端固定连接有焊接器支架；所述焊接器支架的上端一侧通过伸缩器支架固定安装有C伸缩器，所述C伸缩器的C伸缩杆沿所述锥形筒径向方向延伸，所述C伸缩杆的末端固定连接所述工装条的背侧；所述C伸缩杆的收缩运动会带动所述工装条运动到锥形筒的围合范围内，所述工装条运动到锥形筒的围合范围内后，所述锥形筒上形成一条沿母线方向延伸的缺口，所述左半筒的逆时针运动和右半筒的顺时针运动使所述缺口逐渐变窄的同时，所述锥形筒远离缺口的一侧逐渐形成一条沿母线方向延伸的焊枪喷头过道；所述焊接器支架的上端另一侧固定安装有焊接器升降器，所述焊接器升降器的升降杆延伸方向与所形成的所述焊枪喷头过道平行，所述升降杆末端固定安装有焊接器，所述焊接器的焊枪末端为喷焊端；所述升降杆的伸缩运动能带动所述喷焊端沿所形成的所述焊枪喷头过道的路径运动。

进一步的，所述第一电机和第二电机均为制动式步进电机。

进一步的，基于机器人激光切割的筛分筒制造工艺系统的工作方法：包括如下步骤：

步骤一，扇环形板材切割；

步骤二，对切割出来的扇环形板工装；

步骤三，扇环形板的中部弯曲；

步骤四，扇环形板完整弯曲成锥形筒；

步骤五，锥形筒的缝隙焊接；

步骤六，取出已经弯曲焊接完成的锥形薄壁筒体。

有益效果：本发明的结构简单，从板材到产品的工艺步骤只有几个大步骤，极大降低工艺成本；尤其是板体弯曲焊接机构，板体弯曲焊接机构同时具有完整弯曲和焊接的功能，极大降低了设备成本。

附图说明

附图1为从板材到筛分筒产品的主要制造工艺过程中的状态过程总体示意图；

附图2为激光切割机器人结构示意图；

附图3为板体弯曲焊接机构结构示意图(“步骤二”结束时的示意图)；

附图4为板体弯曲焊接机构结构第二状态示意图(“步骤三”结束时的示意图)；

附图5为板体弯曲焊接机构结构第三状态示意图(“步骤四”结束时的示意图)；

附图6为锥形筒结构示意图；

附图7为锥形桶拆卸爆炸结构示意图；

附图8为“附图3”状态下的上部分局部放大示意图；

附图9为“步骤五”中控制C伸缩杆缩回，进而带动工装向内运动到锥形筒的围合范围内的示意图；

附图10为“步骤五”结束时，锥形筒远离缺口的一侧逐渐形成一条沿母线方向延伸的焊枪喷头过道；这时已经形成的锥形薄壁筒体上的一条沿母线方向延伸的等待焊接的缝隙刚好沿长度方向暴露在所述焊枪喷头过道中的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1至10所示的基于机器人激光切割的筛分筒制造工艺系统，包括待切割矩形板材38和激光切割机器人39，激光切割机器人39能在待切割矩形板材38上切割出扇环形板体33，且激光切割机器人39能在扇环形板体33上均匀切割出均匀分布的若干镂空过滤孔35；

还包括板体弯曲焊接机构0，板体弯曲焊接机构0包括上细下粗的锥形筒32，锥形筒32包括两个左右对称的左半筒25和右半筒26，锥形筒32还包括左半筒25逆时针端与右半筒26顺时针端之间的工装条22；工装条22、左半筒25和右半筒26的外壁面共同组成一个完整的锥形筒32的外环锥面；工装条22的外壁沿长度方向等距阵列有若干定位凸起21；

将由激光切割机器人39切割出来的扇环形板体33的中位线记为参考线36，将在参考线36上的若干镂空过滤孔35记为若干定位孔035，工装条22上的若干定位凸起21能刚好插入若干定位孔035中；

锥形筒32的前侧还设置有俯视下为C形的C形成型块90，C形成型块90能做靠近或远离锥形筒32的运动，C形成型块90靠近锥形筒32的一侧为内凹的成型面56，成型面56为上细下粗的半个环锥面，C形成型块90的成型面56能刚好包住半个锥形筒32；

C形成型块90由左右对称的左成型块20和右成型块19组合而成；左成型块20和右成型块19能分别沿锥形筒32的轴线回转。

板体弯曲焊接机构0还包括基座9，基座9上固定安装有竖向固定柱4，竖向固定柱4与锥形筒32同轴心，竖向立柱4上分别通过四个轴承同轴心转动安装有从下到上的第一回转圆盘8、第二回转圆盘5、第三回转圆盘13和第四回转圆盘16，第一回转圆盘8的上侧沿轮廓呈圆周阵列分布有若干第一传动齿体7，第二回转圆盘5的下侧沿轮廓呈圆周阵列分布有若干第二传动齿体6，第三回转圆盘13的上侧沿轮廓呈圆周阵列分布有若干第三传动齿体3，第四回转圆盘16的下侧沿轮廓呈圆周阵列分布有若干第四传动齿体2；

还包括第一传动齿轮12和第二传动齿轮15，第一传动齿轮12同时与第一传动齿体7和第二传动齿体6啮合；第二传动齿轮15同时与第三传动齿体3和第四传动齿体2啮合。

基座9上固定安装有电机支架11，电机支架11上分别固定安装有第一电机10和第二电机14，第一电机10和第二电机14分别驱动连接第一传动齿轮12和第二传动齿轮15。

板体弯曲焊接机构0还包括水平的A伸缩器54和B伸缩器55，A伸缩器54的A伸缩杆52末端通过A连接臂50固定连接左成型块20外壁，B伸缩器55的B伸缩杆53末端通过B连接臂51固定连接右成型块19外壁；当A伸缩杆52与B伸缩杆53并列平行时，左成型块20和右成型块19刚好组合成C形成型块90，A伸缩杆52与B伸缩杆53的同步伸出运动能带动左成型块20和右成型块19组合成的C形成型块90做远离锥形筒32的运动；

A伸缩器54通过A支架61固定连接第一回转圆盘8，从而使左成型块20随第一回转圆盘8同步回转；

B伸缩器55通过B支架62固定连接第二回转圆盘5，从而使右成型块19随第二回转圆盘5同步回转。

左半筒25的内壁通过C连接臂1与第三回转圆盘13固定连接，从而使左半筒25与第三回转圆盘13同步；右半筒26的内壁通过D连接臂18与第四回转圆盘16固定连接，从而使右半筒26与第四回转圆盘16同步。

竖向立柱4的顶端固定连接有焊接器支架17；焊接器支架17的上端一侧通过伸缩器支架24固定安装有C伸缩器26，C伸缩器26的C伸缩杆23沿锥形筒32径向方向延伸，C伸缩杆23的末端固定连接工装条22的背侧；C伸缩杆23的收缩运动会带动工装条22运动到锥形筒32的围合范围内，工装条22运动到锥形筒32的围合范围内后，锥形筒32上形成一条沿母线方向延伸的缺口65，左半筒25的逆时针运动和右半筒26的顺时针运动使缺口65逐渐变窄的同时，锥形筒32远离缺口65的一侧逐渐形成一条沿母线方向延伸的焊枪喷头过道64；焊接器支架17的上端另一侧固定安装有焊接器升降器31，焊接器升降器31的升降杆30延伸方向与所形成的焊枪喷头过道64平行，升降杆30末端固定安装有焊接器27，焊接器27的焊枪28末端为喷焊端29；升降杆30的伸缩运动能带动喷焊端29沿所形成的焊枪喷头过道64的路径运动。

第一电机10和第二电机14均为制动式步进电机。

基于机器人激光切割的筛分筒制造工艺系统的工作方法，包括如下步骤：

步骤一，扇环形板材切割：激光切割机器人39在待切割矩形板材38上切割出扇环形板体33，且激光切割机器人39在扇环形板体33上均匀切割出均匀分布的若干镂空过滤孔35：

步骤二，对切割出来的扇环形板工装：初始状态时，第一电机10和第二电机14为刹车状态；控制A伸缩杆52与B伸缩杆53同步伸出，从而使左成型块20和右成型块19组合成的C形成型块90远离锥形筒32；将由激光切割机器人39切割出来的扇环形板体33的中位线记为参考线36，将在参考线36上的若干镂空过滤孔35记为若干定位孔035；然后机械手或人工将扇环形板体33上若干定位孔035扣在工装条22上的若干定位凸起21上，从而使工装条22上的若干定位凸起21刚好插入若干定位孔035中；这时实现了将扇环形板体33初步的工装在了锥形筒32上；

步骤三，扇环形板的中部弯曲：控制A伸缩杆52与B伸缩杆53同步缩回，使左成型块20和右成型块19组合成的C形成型块90逐渐靠近锥形筒32，直至C形成型块90的成型面56刚好包住半个锥形筒32；C形成型块90逐渐靠近锥形筒32，直至C形成型块90的成型面56刚好包住半个锥形筒32的过程中，扇环形板体33的中部会在C形成型块90的成型面56和锥形筒32的共同约束下发生塑性形变并贴合在锥形筒32外壁面；

如图4，这时将扇环形板体33中部已经发生塑性形变并贴合在锥形筒32外壁面的部分记为已形变部33.1，将扇环形板体33两端还没有发生塑性形变的部分记为未形变部33.2；

步骤四，扇环形板完整弯曲成锥形筒：控制第一电机10，进而使第一传动齿轮12带动第一回转圆盘8和第二回转圆盘5做转速相等方向相反的旋转运动，由于左成型块20和右成型块19是分别随第一回转圆盘8和第二回转圆盘5同步回转的，因此左成型块20和右成型块19会分别沿锥形筒32轴线做旋转方向相反，且转速大小相等的运动，直至左成型块20和右成型块19在锥形筒32远离工装条22的一侧重新相互接触并重新组合成C形成型块90；

左成型块20和右成型块19分别沿锥形筒32轴线做旋转方向相反，且转速大小相等的运动的过程中，左成型块20和右成型块19会分别将已形变部33.1两端的未形变部33.2逐渐塑性形变并贴合约束在锥形筒32外壁面；

左成型块20和右成型块19分别沿锥形筒32轴线做旋转方向相反，且转速大小相等的运动的过程中，直至左成型块20和右成型块19在锥形筒32远离工装条22的一侧重新相互接触并重新组合成C形成型块90时，扇环形板体33已经被完全塑性形变成了一个锥形薄壁筒体33.3，这时锥形薄壁筒体33.3上还有一条沿母线方向延伸的等待焊接的缝隙63；

步骤五，锥形筒的缝隙焊接：初始状态下焊枪28末端的喷焊端29处于高于锥形薄壁筒体33.3的位置；这时控制C伸缩杆23缩回，进而带动工装条22向内运动到锥形筒32的围合范围内，工装条22运动到锥形筒32的围合范围内后，锥形筒32上形成一条沿母线方向延伸的缺口65；这时控制第二电机14，进而使第二传动齿轮15带动第三回转圆盘13和第四回转圆盘16做转速相等方向相反的旋转运动，进而分别同步带动左半筒25克服静摩擦力缓慢逆时针运动和右半筒26克服静摩擦力缓慢顺时针运动；左半筒25的逆时针运动和右半筒26的顺时针运动使缺口65逐渐变窄的同时，锥形筒32远离缺口65的一侧逐渐形成一条沿母线方向延伸的焊枪喷头过道64；这时已经形成的锥形薄壁筒体33.3上的一条沿母线方向延伸的等待焊接的缝隙63刚好沿长度方向暴露在焊枪喷头过道64中，这时控制升降杆30逐渐向下缩回，从而使焊枪28的喷焊端29沿所形成的焊枪喷头过道64的路径向下运动，与此同时启动焊接器27，焊枪28末端为喷焊端29向锥形薄壁筒体33.3上的一条沿母线方向延伸的等待焊接的缝隙63进行喷焊，当喷焊端29沿焊枪喷头过道64的路径向下运动到锥形筒32下端高度时，喷焊端29已经完整的扫过了一整条等待焊接的缝隙63，从而使锥形薄壁筒体33.3上的一条等待焊接的缝隙63被完整焊接；

步骤六，将板体弯曲焊接机构0恢复到“步骤二”时的状态后向上取出已经弯曲焊接完成的锥形薄壁筒体33.3；

步骤七，准备一片直径与锥形薄壁筒体33.3细端直径相同的圆板34，将圆板34外缘与锥形薄壁筒体33.3细端轮廓焊接后，锥形薄壁筒体33.3和圆板34所形成的一体结构为一个锥筒薄壁状的筛分筒产品(如图1的最后一个图案)。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.基于机器人激光切割的筛分筒制造工艺系统，包括待切割矩形板材（38）和激光切割机器人（39），所述激光切割机器人（39）能在所述待切割矩形板材（38）上切割出扇环形板体（33），且激光切割机器人（39）能在扇环形板体（33）上均匀切割出均匀分布的若干镂空过滤孔（35）；

其特征在于：还包括板体弯曲焊接机构（0），所述板体弯曲焊接机构（0）包括上细下粗的锥形筒（32），所述锥形筒（32）包括两个左右对称的左半筒（25）和右半筒（26），所述锥形筒（32）还包括左半筒（25）逆时针端与右半筒（26）顺时针端之间的工装条（22）；工装条（22）、左半筒（25）和右半筒（26）的外壁面共同组成一个完整的所述锥形筒（32）的外环锥面；所述工装条（22）的外壁沿长度方向等距阵列有若干定位凸起（21）；

将由激光切割机器人（39）切割出来的所述扇环形板体（33）的中位线记为参考线（36），将在所述参考线（36）上的若干镂空过滤孔（35）记为若干定位孔（035），工装条（22）上的若干定位凸起（21）能刚好插入若干定位孔（035）中；

所述锥形筒（32）的前侧还设置有俯视下为C形的C形成型块（90），所述C形成型块（90）能做靠近或远离锥形筒（32）的运动，所述C形成型块（90）靠近锥形筒（32）的一侧为内凹的成型面（56），所述成型面（56）为上细下粗的半个环锥面，所述C形成型块（90）的成型面（56）能刚好包住半个所述锥形筒（32）；

所述C形成型块（90）由左右对称的左成型块（20）和右成型块（19）组合而成；所述左成型块（20）和右成型块（19）能分别沿所述锥形筒（32）的轴线回转；

所述板体弯曲焊接机构（0）还包括基座（9），所述基座（9）上固定安装有竖向立柱（4），所述竖向立柱（4）与所述锥形筒（32）同轴心，所述竖向立柱（4）上分别通过四个轴承同轴心转动安装有从下到上的第一回转圆盘（8）、第二回转圆盘（5）、第三回转圆盘（13）和第四回转圆盘（16），所述第一回转圆盘（8）的上侧沿轮廓呈圆周阵列分布有若干第一传动齿体（7），所述第二回转圆盘（5）的下侧沿轮廓呈圆周阵列分布有若干第二传动齿体（6），所述第三回转圆盘（13）的上侧沿轮廓呈圆周阵列分布有若干第三传动齿体（3），所述第四回转圆盘（16）的下侧沿轮廓呈圆周阵列分布有若干第四传动齿体（2）；

还包括第一传动齿轮（12）和第二传动齿轮（15），所述第一传动齿轮（12）同时与第一传动齿体（7）和第二传动齿体（6）啮合；所述第二传动齿轮（15）同时与第三传动齿体（3）和第四传动齿体（2）啮合；

所述基座（9）上固定安装有电机支架（11），所述电机支架（11）上分别固定安装有第一电机（10）和第二电机（14），所述第一电机（10）和第二电机（14）分别驱动连接所述第一传动齿轮（12）和第二传动齿轮（15）；

所述板体弯曲焊接机构（0）还包括水平的A伸缩器（54）和B伸缩器（55），所述A伸缩器（54）的A伸缩杆（52）末端通过A连接臂（50）固定连接所述左成型块（20）外壁，所述B伸缩器（55）的B伸缩杆（53）末端通过B连接臂（51）固定连接所述右成型块（19）外壁；当A伸缩杆（52）与B伸缩杆（53）并列平行时，所述左成型块（20）和右成型块（19）刚好组合成所述C形成型块（90），所述A伸缩杆（52）与B伸缩杆（53）的同步伸出运动能带动左成型块（20）和右成型块（19）组合成的所述C形成型块（90）做远离锥形筒（32）的运动；

所述A伸缩器（54）通过A支架（61）固定连接所述第一回转圆盘（8），从而使左成型块（20）随第一回转圆盘（8）同步回转；

所述B伸缩器（55）通过B支架（62）固定连接所述第二回转圆盘（5），从而使右成型块（19）随所述第二回转圆盘（5）同步回转。

2.根据权利要求1所述的基于机器人激光切割的筛分筒制造工艺系统，其特征在于：所述左半筒（25）的内壁通过C连接臂（1）与所述第三回转圆盘（13）固定连接，从而使左半筒（25）与第三回转圆盘（13）同步；所述右半筒（26）的内壁通过D连接臂（18）与所述第四回转圆盘（16）固定连接，从而使右半筒（26）与第四回转圆盘（16）同步。

3.根据权利要求2所述的基于机器人激光切割的筛分筒制造工艺系统，其特征在于：所述竖向立柱（4）的顶端固定连接有焊接器支架（17）；所述焊接器支架（17）的上端一侧通过伸缩器支架（24）固定安装有C伸缩器，所述C伸缩器的C伸缩杆（23）沿所述锥形筒（32）径向方向延伸，所述C伸缩杆（23）的末端固定连接所述工装条（22）的背侧；所述C伸缩杆（23）的收缩运动会带动所述工装条（22）运动到锥形筒（32）的围合范围内，所述工装条（22）运动到锥形筒（32）的围合范围内后，所述锥形筒（32）上形成一条沿母线方向延伸的缺口（65），所述左半筒（25）的逆时针运动和右半筒（26）的顺时针运动使所述缺口（65）逐渐变窄的同时，所述锥形筒（32）远离缺口（65）的一侧逐渐形成一条沿母线方向延伸的焊枪喷头过道（64）；所述焊接器支架（17）的上端另一侧固定安装有焊接器升降器（31），所述焊接器升降器（31）的升降杆（30）延伸方向与所形成的所述焊枪喷头过道（64）平行，所述升降杆（30）末端固定安装有焊接器（27），所述焊接器（27）的焊枪（28）末端为喷焊端（29）；所述升降杆（30）的伸缩运动能带动所述喷焊端（29）沿所形成的所述焊枪喷头过道（64）的路径运动。

4.根据权利要求3所述的基于机器人激光切割的筛分筒制造工艺系统，其特征在于：所述第一电机（10）和第二电机（14）均为制动式步进电机。

5.根据权利要求4所述的基于机器人激光切割的筛分筒制造工艺系统的工作方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一，扇环形板材切割：

步骤二，对切割出来的扇环形板工装；

步骤三，扇环形板的中部弯曲；

步骤四，扇环形板完整弯曲成锥形筒；

步骤五，锥形筒的缝隙焊接；

步骤六，取出已经弯曲焊接完成的锥形薄壁筒体。