CN113953739A - 一种用于钢板直边自动拼接的柔性驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于钢板直边自动拼接的柔性驱动装置，包括万向球平台、以及设置在万向球平台下侧的升降对正机构、一对伺服驱动滑台一、一对伺服驱动滑台二和若干夹紧机构；夹紧机构设置在伺服驱动滑台一和伺服驱动滑台二上，用于夹紧并带动两块扇形板沿X向和Y向分别移动，抬升状态下的挡板组件用于限制扇形板移动并完成X向和Y向的对正；挡板组件在下沉状态下，伺服驱动滑台一和伺服驱动滑台二还能同步驱动两块扇形板的拼接直边靠近，以满足弧焊缝隙要求。该装置通过设置伺服驱动滑台、液压夹紧机构等，实现自动夹紧、对正、拼接；可实现指定长度内小块板料直边拼接，柔性高；精度高，有效满足弧焊要求。
Description
技术领域
本发明涉及焊接辅助工装技术领域，具体涉及一种用于钢板直边自动拼接的柔性驱动装置。
背景技术
在工程机械锥形筒体焊装技术领域中，基于钢平板来料尺寸限制和减少废料考虑，一般通过激光切割机将来料裁切成小块板后再将小块板拼接成大块板方案(如图1所示)，来实现大型扇形板的生产。
现有的技术方案是通过采用单个拼板平台人工使用撬棍结合辊子驱动输送进行手动拼接，拼接到位后压紧方案或通过搬运机器人从定位料框抓取，视觉引导定位至拼板平台的拼接方案。
现有技术中人工拼接存在反复调整，效率低问题，机器人视觉引导抓取定位存在对来料精度、工件特征明显棱边要求高、拼接间隙不稳定问题。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于钢板直边自动拼接的柔性驱动装置，采用夹紧机构、伺服驱动滑台及升降对正机构来实现自动化拼接，且能对来料精度容许10mm以内位置偏差，拼接间隙控制在1±0.1mm以内，有效满足弧焊缝隙要求。
为此，本发明提出了一种用于钢板直边自动拼接的柔性驱动装置，包括：万向球平台、以及设置在万向球平台下侧的升降对正机构、一对伺服驱动滑台一、一对伺服驱动滑台二和若干夹紧机构；一对所述伺服驱动滑台一和一对所述伺服驱动滑台二对称设置在所述升降对正机构两侧，所述夹紧机构设置在所述伺服驱动滑台一和所述伺服驱动滑台二上，用于夹紧并带动两块扇形板沿X向和Y向分别移动。
其中，所述升降对正机构具有挡板组件和驱动挡板上下移动的驱动机构，抬升状态下的所述挡板组件用于限制所述扇形板移动并完成X向和Y向的对正；所述挡板组件在下沉状态下，所述伺服驱动滑台一和所述伺服驱动滑台二还能同步驱动两块所述扇形板的拼接直边靠近，以满足弧焊缝隙要求。
进一步，所述驱动机构包括固定座、以及设置在固定座上的举升气缸和升降导柱，所述挡板组件与所述举升气缸连接，并通过所述升降导柱导向。
进一步，所述挡板组件包括X向对正挡板和安装在X向对正挡板一端的Y向对正挡板，所述X向对正挡板和所述Y向对正挡板滑动安装在基座上，并分别与所述举升气缸、所述升降导柱连接。
进一步，所述X向对正挡板和所述Y向对正挡板共设有两组，沿所述基座的中心线对称分布。
进一步，所述基座上端设有若干承载辊轮，所述承载辊轮位于所述X向对正挡板宽度方向外侧。
进一步，所述万向球平台中部开设有避让孔，抬升状态下的所述挡板组件凸出于所述万向球平台上表面。
进一步，所述伺服驱动滑台一包括Y向伺服滑台一和X向伺服滑台一，所述Y向伺服滑台一安装在所述X向伺服滑台一上，所述Y向伺服滑台一的滑块上通过支架连接设置有所述夹紧机构。
进一步，所述伺服驱动滑台二包括X向伺服滑台二和Y向直线滑台，所述Y向直线滑台上设有浮动机构、Y向伸缩气缸、以及Y向滑块，所述浮动机构安装在所述Y向直线滑台上，并且所述浮动机构的一端所述Y向伸缩气缸连接，而所述夹紧机构设置在所述Y向滑块上并与所述Y向伸缩气缸连接。
进一步，所述夹紧机构包括安装座、伸缩缸、上滑座、下滑座、以及一对连杆；所述上滑座和所述下滑座分别通过所述连杆与所述伸缩缸活动连接，所述伸缩缸用于驱动所述上滑座和所述下滑座在所述安装座内相向滑动，以实现夹紧或松开的目的。
进一步，所述上滑座和所述下滑座上分别设有回转压头，所述回转压头上设置具备回转功能的滚动轴承。
本发明提供的用于钢板直边自动拼接的柔性驱动装置，1)通过设置伺服驱动滑台、液压夹紧机构等，实现自动夹紧、对正、拼接；2)通过两组伺服驱动滑台协同工作，可满足10mm以内任意放件偏差纠偏，并对正，降低来料精度要求；3)可实现指定长度内小块板料直边拼接，柔性高；4)可实现钢平板直边拼接间隙控制在1±0.1mm以内，均匀分布，精度高，有效满足弧焊要求。
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为大型扇形钢板拼接的结构示意图；
图2为本发明的用于钢板直边自动拼接的柔性驱动装置的结构示意图；
图3为本发明的用于钢板直边自动拼接的柔性驱动装置中自动对正组件的结构图；
图4为本发明的用于钢板直边自动拼接的柔性驱动装置中伺服驱动滑台二的结构图；
图5为本发明的用于钢板直边自动拼接的柔性驱动装置中伺服驱动滑台一的结构图；
图6为本发明的用于钢板直边自动拼接的柔性驱动装置中升降对正机构的结构图；
图7为本发明的用于钢板直边自动拼接的柔性驱动装置中夹紧机构的结构图一；
图8为本发明的用于钢板直边自动拼接的柔性驱动装置中夹紧机构的结构图二；
图9为本发明的用于钢板直边自动拼接的柔性驱动装置中回转压头回转功能原理图。
附图标记说明
1、安装座；2、伸缩缸；3、连杆；4、上滑座；5、下滑座；6、销轴；7、回转压头；11、举升气缸；12、基座；13、升降导柱；14、X向对正挡板；15、承载辊轮；16、Y向对正挡板；17、固定座；21、X向伺服滑台一；22、Y向伺服滑台一；31、X向伺服滑台二；32、Y向滑块；33、Y向伸缩气缸；34、浮动机构；41、夹紧机构；42、升降对正机构；43、伺服驱动滑台二；44、伺服驱动滑台一；51、万向球平台；60、扇形板。
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。
如图1所示，本发明的用于钢板直边自动拼接的柔性驱动装置，包括：万向球平台51、升降对正机构42、伺服驱动滑台一44、伺服驱动滑台二43、以及若干夹紧机构41。
其中，夹紧机构41用于夹紧放置在万向球平台51上的两块待焊接工件(扇形板60)，伺服驱动滑台一44和伺服驱动滑台二43均是十字滑台，用于驱动扇形板60移动，并向升降对正机构42靠近，使两个扇形板完成X&Y向对正，之后升降对正机构42下降到低位，X向伺服滑台一21和X向伺服滑台二31同步驱动2个扇形板拼接直边靠近，通过伺服控制行程，保证拼接间隙控制在1±0.1mm。
具体地，如图2所示，万向球平台51中部开设有避让孔，升降对正机构42设置在万向球平台51上，且升降对正机构42上端凸出于万向球平台51上表面，即抬升状态下的所述挡板组件凸出于所述万向球平台51上表面；当扇形板向升降对正机构42靠近时，能完成X&Y向对正。
如图6所示，升降对正机构42包括举升气缸11、基座12、升降导柱13、X向对正挡板14、承载辊轮15、Y向对正挡板16、以及固定座17。
两个举升气缸11和两根升降导柱13分别固定在2个固定座17上，若干承载辊轮15水平设置在基座12上，并能滚动，X向对正挡板14与两根升降导柱13固连，并与举升气缸11的导杆相连接，用于驱动X向对正挡板14上下移动。Y向对正挡板16安装在X向对正挡板14一端，合计2组，沿中心线对称分布。
工作时，举升气缸11导杆伸出，X向对正挡板14和Y向对正挡板16一起沿升降导柱13举升到高位，此时，扇形板60(工件)沿X向运动到位，贴上X向对正挡板侧立面(承载辊轮15对工件进行有效承载)，之后工件沿Y向运动到贴上Y向对正挡板16侧立面，完成工件的X向和Y向对正。
然后，举升气缸11导杆缩回，X向对正挡板14和Y向对正挡板16一起沿升降导柱13下降到低位，避让出焊接空间。
如图3所示，伺服驱动滑台一44和伺服驱动滑台二43均设置有两组，两组伺服驱动滑台一44和两组伺服驱动滑台二43对称设置在升降对正机构42两侧，升降对正机构42位于居中位置，整体呈中心对称分布，左端为对正基准侧。伺服驱动滑台一44和伺服驱动滑台二43外端的滑台上设有一个夹紧机构41，并通过支架固定连接。
工作时，当扇形板60被夹紧机构41夹紧时，伺服驱动滑台一44和伺服驱动滑台二43可以带动扇形板60移动至指定位置。
其中，如图5所示，伺服驱动滑台一44包括Y向伺服滑台一22和X向伺服滑台一21；且Y向伺服滑台一22安装在X向伺服滑台一21上，夹紧机构41通过支架固定在Y向伺服滑台一22的滑块上。
工作时，Y向伺服滑台一22带动夹紧机构至夹紧工件处，工件夹紧后，X向伺服滑台一21带动工件X向运动至工件贴上升降对正机构X向对正挡板14侧立面，之后，Y向伺服滑台一22驱动工件Y向运动至升降对正机构Y向对正挡板16侧立面。Y向伺服滑台一22沿Y向具有长行程，可满足不同长度规格工件要求，柔性度高。
其中，如图4所示，伺服驱动滑台二43包括X向伺服滑台二31和Y向直线滑台，Y向直线滑台整体安装在X向伺服滑台二31上，而Y向直线滑台上设有浮动机构34、Y向伸缩气缸33、以及Y向滑块32，Y向伸缩气缸33通过浮动机构34安装在Y向直线滑台上，Y向滑块32与Y向直线滑台上的导轨滑动连接，而夹紧机构41设置在Y向滑块32上，并与Y向伸缩气缸33连接。
工作时，Y向伸缩气缸33缩回，通过Y向滑块32带动夹紧机构41沿Y向滑动到位。之后，X向伺服滑台二31驱动整个Y向直线滑台带动工件X向运动并贴上升降对正机构X向对正挡板14，之后Y向伺服滑台一22驱动工件Y向运动至升降对正机构Y向对正挡板16侧立面，此过程中，浮动机构34柔性浮动，抵消工件拼接边未摆正导致的两组油压夹紧机构中心距变动偏差。
具体地，如图7、图8所示，夹紧机构41包括安装座1、伸缩缸2、连杆3、上滑座4、下滑座5、销轴6、以及回转压头7。其中，伸缩缸2安装在安装座1上，上滑座4和下滑座5通过T型导槽与安装座1滑动连接，并分别安装有回转压头7各1个，连杆3通过销轴6连接在安装座1上，上下各一组。
工作时，伸缩缸2导杆伸出，带动连杆3沿销轴6回转，进而拨动上滑座4、下滑座5分别沿T型导槽同步向相反方向运动，进而控制回转压头7夹紧打开。相反，伸缩缸2导杆缩回可实现回转压头7闭合夹紧。其中，伸缩缸2可以是油缸、气缸或者电缸。
其中，回转压头7上设有滚动轴承，具备回转功能，可抵消工件倾斜摆放到位后回转的问题，其原理如图9所示。
需要说明的是，本发明的柔性驱动装置不仅适用于扇形板的焊接前的移动定位，也能适用于矩形钢板焊接前的辅助定位。
下面结合附图简述本发明的工作原理和工作过程。
首先，在夹紧机构41打开和升降对正机构42举升状态下，机器人搬运抓手分别放件2个小块扇形板60，然后Y向伺服滑台一22和Y向伸缩气缸33沿Y向行走至夹紧工位，夹紧机构41夹紧扇形板60。
然后，固定在万向球平台51上的X向伺服滑台一21和X向伺服滑台二31沿X向同步相向运动至中间位，2个小块扇形板紧贴升降对正机构42中X向对正挡板14的侧立边，电机扭矩检测到位后停止；一对Y向伺服滑台一22沿Y向再同步向一端移动，2个小块扇形板紧贴对正机构42中Y向对正挡板16侧立边，至扭矩检测到位停止，此时已完成2个扇形板X&Y两向精准定位。
最后，升降对正机构42下降到低位，X向伺服滑台一21和X向伺服滑台二31再次同步相向运动至2个小块扇形板直边贴合间隙控制在1±0.1mm内，然后通过焊接专机进行焊接。
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 (10)
1.一种用于钢板直边自动拼接的柔性驱动装置，其特征在于：
包括：万向球平台(51)、以及设置在万向球平台(51)下侧的升降对正机构(42)、一对伺服驱动滑台一(44)、一对伺服驱动滑台二(43)和若干夹紧机构(41)；
一对所述伺服驱动滑台一(44)和一对所述伺服驱动滑台二(43)对称设置在所述升降对正机构(42)两侧，所述夹紧机构(41)设置在所述伺服驱动滑台一(44)和所述伺服驱动滑台二(43)上，用于夹紧并带动两块扇形板(60)沿X向和Y向分别移动；
其中，所述升降对正机构(42)具有挡板组件和驱动挡板上下移动的驱动机构，抬升状态下的所述挡板组件用于限制所述扇形板(60)移动并完成X向和Y向的对正；所述挡板组件在下沉状态下，所述伺服驱动滑台一(44)和所述伺服驱动滑台二(43)还能同步驱动两块所述扇形板(60)的拼接直边靠近，以满足弧焊缝隙要求。
2.根据权利要求1所述的用于钢板直边自动拼接的柔性驱动装置，其特征在于，所述驱动机构包括固定座(17)、以及设置在固定座(17)上的举升气缸(11)和升降导柱(13)，所述挡板组件与所述举升气缸(11)连接，并通过所述升降导柱(13)导向。
3.根据权利要求2所述的用于钢板直边自动拼接的柔性驱动装置，其特征在于，所述挡板组件包括X向对正挡板(14)和安装在X向对正挡板(14)一端的Y向对正挡板(16)，所述X向对正挡板(14)和所述Y向对正挡板(16)滑动安装在基座(12)上，并分别与所述举升气缸(11)、所述升降导柱(13)连接。
4.根据权利要求3所述的用于钢板直边自动拼接的柔性驱动装置，其特征在于，所述X向对正挡板(14)和所述Y向对正挡板(16)共设有两组，沿所述基座(12)的中心线对称分布。
5.根据权利要求3所述的用于钢板直边自动拼接的柔性驱动装置，其特征在于，所述基座(12)上端设有若干承载辊轮(15)，所述承载辊轮(15)位于所述X向对正挡板(14)宽度方向外侧。
6.根据权利要求1所述的用于钢板直边自动拼接的柔性驱动装置，其特征在于，所述万向球平台(51)中部开设有避让孔，抬升状态下的所述挡板组件凸出于所述万向球平台(51)上表面。
7.根据权利要求1所述的用于钢板直边自动拼接的柔性驱动装置，其特征在于，所述伺服驱动滑台一(44)包括Y向伺服滑台一(22)和X向伺服滑台一(21)，所述Y向伺服滑台一(22)安装在所述X向伺服滑台一(21)上，所述Y向伺服滑台一(22)的滑块上通过支架连接设置有所述夹紧机构(41)。
8.根据权利要求1所述的用于钢板直边自动拼接的柔性驱动装置，其特征在于，所述伺服驱动滑台二(43)包括X向伺服滑台二(31)和Y向直线滑台，所述Y向直线滑台上设有浮动机构(34)、Y向伸缩气缸(33)、以及Y向滑块(32)，所述浮动机构(34)安装在所述Y向直线滑台上，并且所述浮动机构(34)的一端所述Y向伸缩气缸(33)连接，而所述夹紧机构(41)设置在所述Y向滑块(32)上并与所述Y向伸缩气缸(33)连接。
9.根据权利要求1所述的用于钢板直边自动拼接的柔性驱动装置，其特征在于，所述夹紧机构(41)包括安装座(1)、伸缩缸(2)、上滑座(4)、下滑座(5)、以及一对连杆(3)；所述上滑座(4)和所述下滑座(5)分别通过所述连杆(3)与所述伸缩缸(2)活动连接，所述伸缩缸(2)用于驱动所述上滑座(4)和所述下滑座(5)在所述安装座(1)内相向滑动，以实现夹紧或松开的目的。
10.根据权利要求9所述的用于钢板直边自动拼接的柔性驱动装置，其特征在于，所述上滑座(4)和所述下滑座(5)上分别设有回转压头(7)，所述回转压头(7)上设置具备回转功能的滚动轴承。
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