CN114227103A - 一种铁路货车中小部件柔性焊接生产线 - Google Patents

一种铁路货车中小部件柔性焊接生产线 Download PDF

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李云鹏
张新震
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Abstract

本发明涉及铁路货车中小部件生产设备技术领域，特别涉及一种铁路货车中小部件柔性焊接生产线，包括点焊平台、第一搬运装置、上料输送装置、第二搬运装置、下料输送装置以及至少一个柔性焊接装置；柔性焊接装置包括变位装置和自动焊接装置，变位装置具有可摆动的固定板以及设置在固定板上的多个焊接工位，各焊接工位具有适配不同待焊中小部件的定位装置；本发明能够实现中小部件焊接的全自动无人化，降低了工作人员的劳动强度，适用于大批量中小部件的规模化焊接生产。

Description

一种铁路货车中小部件柔性焊接生产线
技术领域
本发明涉及铁路货车中小部件生产设备技术领域，特别涉及一种铁路货车中小部件柔性焊接生产线。
背景技术
这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
铁路货车重载提速技术发展和新材料的应用，对焊接质量的可靠性提出了更高的要求。为减少制造过程中人为因素的影响，降低工人劳动强度，提高焊接生产效率，确保焊接质量的稳定，车体结构采用自动化焊接的比例逐年提升，尤其是端墙、侧墙等大部件焊接，基本上实现了专机或机械手自动化焊接。
但铁路货车存在大量的中小部件，由于种类多、结构形式多种多样且规格较小，多数仍沿用人工作业天车配合的方式进行组对、焊接及成品摆放，以敞车单班量产14台为例，所需焊接的中小部件924件，焊缝长度达160余米，相比大部件的自动化焊接占用了大量的生产人员，存在大量自制组对及焊接工装，管理相对困难。以此制造方式虽能生产出合格的产品，但是生产效率低，工人劳动强度大，并且产品质量基本依靠工人自身的技能水平保证，产品质量不稳定，生产无法实现规模化、批量化、自动化、智能化。
发明内容
本发明的目的是提供一种铁路货车中小部件柔性焊接生产线，以解决现有技术中存在的中小部件焊接自动化程度低、效率低问题。为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来解决：
本发明提供了一种铁路货车中小部件柔性焊接生产线，包括点焊平台、第一搬运装置、上料输送装置、第二搬运装置、下料输送装置以及至少一个柔性焊接装置；
所述柔性焊接装置包括变位装置和自动焊接装置，所述变位装置具有可摆动的固定板以及设置在所述固定板上的多个焊接工位，各所述焊接工位具有适配不同待焊中小部件的定位装置；
所述点焊平台点焊组对待焊中小部件，所述第一搬运装置抓取点焊后的待焊中小部件至所述上料输送装置，进而输送至相应所述焊接工位进行焊接，所述第二搬运装置抓取焊接后的中小部件至所述下料输送装置进行下料。
进一步地，所述定位装置包括至少一个压紧组件和/或至少一个顶紧组件和/或至少一个摆动压紧组件。
进一步地，所述变位装置还具有变位架以及与所述变位架连接的摆臂，所述固定板安装在所述摆臂上。
进一步地，所述第一搬运装置包括支架和设于所述支架上的三轴联动装置，以及与所述三轴联动装置连接的物料抓取装置；所述三轴联动装置包括横向运动组件、纵向运动组件和竖向运动组件，所述物料抓取装置与所述竖向运动组件连接。
进一步地，所述物料抓取装置包括与所述竖向运动组件底部固定连接的基座，所述基座连接有主抓取支架，所述主抓取支架底部固定连接有电磁铁。
进一步地，所述基座转动连接有布置在所述主抓取支架两侧的辅助抓取支架，所述辅助抓取支架配置有辅助抓取摆动驱动。
进一步地，所述柔性焊接装置数量为两个，分别设置在所述第二搬运装置两侧。
进一步地，所述上料输送装置包括输送架以及安装在所述输送架上的两组输送链传动机构，所述输送架末端设有保证所述第二搬运装置准确抓取物料的二次定位装置。
进一步地，还包括第三搬运装置和码料料框，所述第三搬运装置抓取所述下料输送装置上的焊接后中小部件至所述码料料框。
进一步地，所述第一自动焊接装置和所述第二自动焊接装置均为焊接机器人，所述第二搬运装置为搬运机器人。
上述本发明的有益效果如下：
(1)本发明的焊接生产线通过点焊平台、第一搬运装置、上料输送装置、第二搬运装置、下料输送装置以及柔性焊接装置的配合，不仅在柔性焊接装置的焊接工位上适应多种不同中小部件的焊接，实现多种中小部件的柔性焊接，而且通过第一搬运装置、上料输送装置、第二搬运装置、下料输送装置配合实现了中小部件的焊接前和焊接后的自动上下料，从而实现中小部件焊接的自动无人化，降低了工作人员的劳动强度，适用于大批量中小部件的规模化焊接生产。
(2)本发明的焊接工位上设置压紧组件、顶紧组件和摆动压紧组件其中一个或多个，可以实现对多种不同中小部件焊接时的适配定位，避免了焊接过程中待焊中小部件出现松动，进而保证焊接过程中的中小部件的焊接精度。
(3)本发明的变位装置具有一个摆动自由度，进而赋予了待焊中小部件在焊接过程中具有了一个摆动自由度，配合自动焊接装置可以实现对中小部件其他面的焊接，提高了焊接效率和焊接覆盖范围。
(4)本发明在主抓取支架两侧设置两个可转动的辅助抓取支架，在针对较大中小部件抓取时，通过主抓取支架和辅助抓取支架配合下能够实现稳定可靠的抓取，在针对较小中小部件抓取时，辅助抓取支架转动至上方，不干涉主抓取支架对中小部件的抓取。
(5)本发明的柔性焊接生产线还包括第三搬运装置和码料料框，第三搬运装置抓取下料输送装置上的焊接后中小部件至码料料框，完成自动化的码料操作，实现后期中小部件码料的自动化，进一步提高了生产效率。
附图说明
构成本发明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限定。还应当理解，这些附图是为了简化和清楚而示出的，并且不一定按比例绘制。现在将通过使用附图以附加的特征和细节来描述和解释本发明，其中：
图1为本发明实施例整体结构俯视图；
图2为本发明实施例整体结构轴测示意图；
图3为本发明实施例第一搬运装置结构示意图；
图4为本发明实施例横向移动组件结构示意图；
图5为本发明实施例纵向移动组件结构示意图；
图6为本发明实施例竖向移动组件结构示意图；
图7为本发明实施例物料抓取装置结构示意图；
图8为本发明实施例上料输送装置结构示意图；
图9为本发明实施例涨紧机构结构示意图；
图10为本发明实施例第一变位装置结构示意图；
图11为本发明实施例固定板及定位装置结构示意图。
图中：1点焊平台，2第一搬运装置，3上料输送装置，4第二搬运装置，5第一自动焊接装置，6第一变位装置，7第二自动焊接装置，8第二变位装置，9下料输送装置，10第三搬运装置，11码料料框，12桶装焊丝，13剪丝清枪装置，14中控台，15中控柜，16除尘系统，17除尘工作间；
2-1钢结构立柱，2-2横向运动组件，2-2-1横梁，2-2-2横向运动单元，2-2-3第一直线运行模组，2-2-2-1支板，2-2-2-2横移驱动部，2-3纵向运动组件，2-3-1纵梁，2-3-2纵向运动单元，2-3-3第二直线运行模组，2-4竖向运动组件，2-4-1竖移驱动部，2-4-2竖梁，2-4-3第三直线运行模组，2-5物料抓取装置，2-5-1基座，2-5-2主抓取支架，2-5-3缓冲导向单元，2-5-4抓取部，2-5-5辅助抓取支架，2-5-6辅助抓取摆动驱动，2-5-7辅助抓取部；
3-1输送架，3-2输送链传动机构，3-3链轮驱动件，3-4链板，3-5二次定位装置，3-6涨紧机构，3-6-1涨紧座，3-6-2调节块，3-6-3涨紧螺栓；
6-1底座，6-2支撑臂，6-3第一摆臂，6-4固定板，6-5第一压紧组件，6-6第二压紧组件，6-7第三压紧组件，6-8第四压紧组件，6-9第一摆动压紧组件，6-10第二摆动压紧组件，6-11第三摆动压紧组件，6-12第四摆动压紧组件，6-13第一顶紧组件，6-14第二顶紧组件，6-15第三顶紧组件，6-16第四顶紧组件，6-17第五顶紧组件，6-18第六顶紧组件，6-19第七顶紧组件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明一种典型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1、图2所示，本实施例提供了一种铁路货车中小部件柔性焊接生产线，包括点焊平台1、第一搬运装置2、上料输送装置3、第二搬运装置4、下料输送装置9以及至少一个柔性焊接装置；
柔性焊接装置包括变位装置和自动焊接装置，变位装置具有可摆动的固定板6-4以及设置在固定板6-4上的多个焊接工位，各焊接工位具有适配不同待焊中小部件的定位装置；
点焊平台1点焊组对待焊中小部件，第一搬运装置2抓取点焊后的待焊中小部件至上料输送装置3，进而输送至相应焊接工位进行焊接，第二搬运装置4抓取焊接后的中小部件至下料输送装置9进行下料。
本实施例的焊接生产线通过点焊平台1、第一搬运装置2、上料输送装置3、第二搬运装置4、下料输送装置9以及柔性焊接装置的配合，不仅在柔性焊接装置的焊接工位上适应多种不同中小部件的焊接，实现多种中小部件的柔性焊接，而且通过第一搬运装置2、上料输送装置3、第二搬运装置4、下料输送装置9实现了中小部件的焊接前和焊接后的自动上下料，从而实现中小部件焊接的自动无人化，降低了工作人员的劳动强度，适用于大批量中小部件的规模化焊接生产。
在本实施例中，柔性焊接生产线还包括第三搬运装置10和码料料框11，第三搬运装置10抓取下料输送装置9上的焊接后中小部件至码料料框11，完成自动化的码料操作，实现后期中小部件码料的自动化，进一步提高了生产效率。
不难理解地是，柔性焊接的装置的数量可以一个、两个或者两个以上，其数量的选择要根据中小部件的种类、数量以及变位装置和自动焊接装置占用场地综合考虑来选择；在本实施例中，优选地柔性焊接装置数量为两个，分别设置在第二搬运装置4两侧，不仅满足大批量中小部件的规模化焊接生产，而且对于场地占用较少。
在本实施例中，两个柔性焊接装置分别包括第一自动焊接装置5、第一变位装置6和第二自动焊接装置7、第二变位装置8。其中第一自动焊接装置5、第二自动焊接装置7均采用自动焊接机器人，自动焊接机器人与控制系统连接，能够根据控制系统的控制进行工作，采用现有设备即可，其具体结构在此不进行详细叙述。自动焊接机器人的一侧设置有剪丝清枪设备11，用于对焊接枪头进行清理，剪丝清枪设备采用现有设备即可，其具体结构在此不进行详细叙述。另外，本实施例中，焊丝采用桶装焊丝12。
本实施例的变位装置具有一个摆动自由度，进而赋予了待焊中小部件在焊接过程中具有了一个摆动自由度，配合自动焊接装置可以实现对中小部件其他面的焊接，提高了焊接效率和焊接覆盖范围。
变位装置还具有变位架以及与变位架连接的摆臂，固定板6-4安装在摆臂上。
如图10所示，第一变位装置6及第二变位装置8的结构相同,以第一变位装置6为例，其包括变位架，变位架包括底座6-1，底座6-1的两端固定有支撑臂6-2，其中一端的支撑臂顶部安装有变位驱动件，本实施例中，变位驱动件采用电机及与其配套的传动机构，传动机构可采用齿轮传动或其他类型的传动机构，只要能够输出转动即可，变位驱动件的输出轴与第一摆臂6-3的一端连接，第一摆臂6-3的另一端与固定板6-4的一端固定连接，固定板6-4的另一端与第二摆臂的一端固定连接，第二摆臂的另一端与另一端的支撑臂转动连接，变位驱动件能够带动第一摆臂6-3摆动，进而带动固定板6-4运动。
定位装置包括至少一个压紧组件和/或至少一个顶紧组件和/或至少一个摆动压紧组件。不难理解地是，每一焊接工位的定位装置可以是压紧组件、顶紧组件和摆动压紧组件中的一种也可以是全部，并且压紧组件，要根据焊接的中小部件确定。在一个焊接工位上，可以焊接多种不同中小部件，设置的定位装置种类需要多种来满足，在设计时要根据需要焊接的中小部件来确定，一般一个固定板6-4上的焊接工位应能满足20～30种不同中小部件的焊接需求。
需要说明地是，压紧组件、顶紧组件、摆动压紧组件不必须属于一个焊接工位，即一个压紧组件可以同时服务多个焊接工位，同理，顶紧组件和摆动压紧组件亦如此。压紧组件主要从中小部件的上表面进行压紧，此时中小部件体积稍大；顶紧组件从中小部件的侧面顶紧；摆动压紧组件主要用于薄板类零件压紧，在转动的过程中向下运动压紧工件。
本实施例的焊接工位上设置压紧组件、顶紧组件和摆动压紧组件其中一个或多个，可以实现对多种不同中小部件焊接时的适配定位，避免了焊接过程中待焊中小部件出现松动，进而保证焊接过程中的中小部件的焊接精度。
如图11所示，在本实施例中，固定板6-4上设有第一压紧组件6-5、第二压紧组件6-6、第三压紧组件6-7、第四压紧组件6-8，以及第一摆动压紧组件6-9、第二摆动压紧组件6-10、第三摆动压紧组件6-11、第四摆动压紧组件6-12，以及第一顶紧组件6-13、第二顶紧组件6-14、第三顶紧组件6-15、第四顶紧组件6-16、第五顶紧组件6-17、第六顶紧组件6-18、第七顶紧组件6-19。多个压紧组件、顶紧组件和摆动压紧组件共同配合形成多个焊接工位。
另外，压紧组件、顶紧组件和摆动压紧组件均为现有技术，其具体结构不再赘述。
点焊平台1一端用于将各类中小部件的板件进行组对、点焊，点焊完成转运至另一端，由第一搬运装置2抓取至上料输送装置3。
如图3所示，第一搬运装置2包括支架和设于支架上的三轴联动装置，以及与三轴联动装置连接的物料抓取装置2-5；三轴联动装置包括横向运动组件2-2、纵向运动组件2-3和竖向运动组件2-4，物料抓取装置2-5与竖向运动组件2-4连接。在本实施例中，支架由钢结构立柱2-1组成。
在本实施例中，如图4所示，横向运动组件2-2包括与钢结构立柱2-1固定的横梁2-2-1、横向运动单元2-2-2以及第一直线运行模组2-2-3，横向运动单元2-2-2包括与第一直线运行模组2-2-3滑动部固定的支板2-2-2-1，支板2-2-2-1上固定有横移驱动部2-2-2-2。横移驱动部2-2-2-2包括固定在支板2-2-2-1上的安装支架，安装支架上固定有横移驱动件，横移驱动件采用伺服行星减速机，减速机输出轴端与齿轮键连接，横移驱动件能够驱动横向运动单元2-2-2沿横向移动。
在本实施例中，如图5所示，纵向运动组件2-3包括与横向运动单元2-2-2支板2-2-2-1连接的纵梁2-3-1，纵向运动单元2-3-2，第二直线运行模组2-3-3，纵向运动单元2-3-2与第二直线运行模组2-3-3与横向运动单元2-2-2与第一直线运行模组2-2-3结构组成相同。
在本实施例中，如图6所示，竖向运动组件2-4包括与纵向运动单元2-3-2连接的竖移驱动部2-4-1，竖梁2-4-2，第三直线运行模组2-4-3，第三直线运行模组2-4-3滑动部与纵向运动单元2-3-2连接，导轨部与竖梁2-4-2连接。竖移驱动部2-4-1包括固定在纵向运动单元2-3-2的固定座，固定座上固定有竖移驱动件，竖移驱动件采用伺服行星减速机，减速机输出轴端与驱动齿轮键连接，竖移驱动件能够驱动竖梁沿竖向移动。
物料抓取装置2-5包括与竖向运动组件2-4底部固定连接的基座2-5-1，基座2-5-1连接有主抓取支架2-5-2，主抓取支架2-5-2底部固定连接有电磁铁。
基座2-5-1转动连接有布置在主抓取支架2-5-2两侧的辅助抓取支架2-5-5，辅助抓取支架2-5-5配置有辅助抓取摆动驱动2-5-6。
本实施例在主抓取支架2-5-2两侧设置两个可转动的辅助抓取支架2-5-5，在针对较大中小部件抓取时，通过主抓取支架2-5-2和辅助抓取支架2-5-5配合下能够实现稳定可靠的抓取，在针对较小中小部件抓取时，辅助抓取支架2-5-5转动至上方，不干涉主抓取支架2-5-2对中小部件的抓取。
在本实施例中，如图7所示，主抓取支架2-5-2上固定有缓冲导向单元2-5-3，缓冲导向单元2-5-3另一端与抓取部2-5-4相连，抓取部2-5-4采用电磁铁。辅助抓取摆动驱动2-5-6采用气缸，辅助抓取支架2-5-5与辅助抓取摆动驱动2-5-6分别通过销轴与基座2-5-1连接，通过气缸伸缩实现辅助抓取支架2-5-5的开合。辅助抓取支架2-5-5另一端与辅助抓取部2-5-7固定，辅助抓取部2-5-7与抓取部2-5-4完全相同。
如图8所示，上料输送装置3包括输送架3-1以及安装在输送架3-1上的两组输送链传动机构3-2，输送架3-1末端设有保证第二搬运装置4准确抓取物料的二次定位装置3-5。在本实施例中，第二搬运装置4为搬运机器人，其具体结构在此不进行详细叙述。由控制系统控制其工作，工作时，搬运机器人将上料输送装置3上经过二次定位的中小部件放置在第一变位装置6或第二变位装置8相对应焊接工位上。通过固定板6-4上的定位装置自动定位并完成焊接后自动将工件搬运至下料输送装置9。
需要指出的是，在本实施例中，上料输送装置3和下料输送装置9结构相同。
本实施例中，输送链传动机构3-2采用现有的链传动机构即可，包括转动连接在输送架3-1上的主动链轮和从动链轮，主动链轮和从动链轮上绕接有传动链，两组链传动机构的转动链轮通过连接轴连接，主动链轮连接轴通过轴承座与输送架上的安装板固定，从动链轮连接轴通过轴承座与涨紧机构3-6固定；其中一个主动链轮与链轮驱动件3-3连接，链轮驱动件3-3包括电机及减速机，减速机的输出轴与主动链轮连接，两组传动链上固定有输送中小部件的链板3-4。
二次定位装置3-5可以采用光电开关、微动开关等，只要能输出到位信号即可，当检测到工件到位时输送线将停止运行。
如图9所示，涨紧机构3-6包括涨紧座3-6-1，涨紧座3-6-1通过长圆槽与输送架3-1滑动连接，涨紧座一侧设置有固定在输送架3-6-1的调节块3-6-2，调节块3-6-2设有通过螺纹连接的涨紧螺栓3-6-3，涨紧螺栓3-6-3端面与涨紧座3-6-1接触，通过涨紧螺栓3-6-3转动，能够带动涨紧座3-6-1及从动链轮轴沿张紧螺栓轴向运动，对传动链进行涨紧。
在本实施例中，柔性焊接生产线还包括中控台14、中控柜15、除尘系统16、除尘工作间17，其中中控台14、中控柜15用于控制柔性焊接生产线的自动化运转。除尘系统15，除尘工作间16设置在柔性焊接装置的外围，达到净化车间空气、改善生产作业环境的目的。
本发明虽然己以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种铁路货车中小部件柔性焊接生产线，其特征在于，包括点焊平台、第一搬运装置、上料输送装置、第二搬运装置、下料输送装置以及至少一个柔性焊接装置；
所述柔性焊接装置包括变位装置和自动焊接装置，所述变位装置具有可摆动的固定板以及设置在所述固定板上的多个焊接工位，各所述焊接工位具有适配不同待焊中小部件的定位装置；
所述点焊平台点焊组对待焊中小部件，所述第一搬运装置抓取点焊后的待焊中小部件至所述上料输送装置，进而输送至相应所述焊接工位进行焊接，所述第二搬运装置抓取焊接后的中小部件至所述下料输送装置进行下料。
2.如权利要求1所述的一种铁路货车中小部件柔性焊接生产线，其特征在于，所述定位装置包括至少一个压紧组件和/或至少一个顶紧组件和/或至少一个摆动压紧组件。
3.如权利要求2所述的一种铁路货车中小部件柔性焊接生产线，其特征在于，所述变位装置还具有变位架以及与所述变位架连接的摆臂，所述固定板安装在所述摆臂上。
4.如权利要求3所述的一种铁路货车中小部件柔性焊接生产线，其特征在于，所述第一搬运装置包括支架和设于所述支架上的三轴联动装置，以及与所述三轴联动装置连接的物料抓取装置；所述三轴联动装置包括横向运动组件、纵向运动组件和竖向运动组件，所述物料抓取装置与所述竖向运动组件连接。
5.如权利要求4所述的一种铁路货车中小部件柔性焊接生产线，其特征在于，所述物料抓取装置包括与所述竖向运动组件底部固定连接的基座，所述基座连接有主抓取支架，所述主抓取支架底部固定连接有电磁铁。
6.如权利要求5所述的一种铁路货车中小部件柔性焊接生产线，其特征在于，所述基座转动连接有布置在所述主抓取支架两侧的辅助抓取支架，所述辅助抓取支架配置有辅助抓取摆动驱动。
7.如权利要求6所述的一种铁路货车中小部件柔性焊接生产线，其特征在于，所述柔性焊接装置数量为两个，分别设置在所述第二搬运装置两侧。
8.如权利要求7所述的一种铁路货车中小部件柔性焊接生产线，其特征在于，所述上料输送装置包括输送架以及安装在所述输送架上的两组输送链传动机构，所述输送架末端设有保证所述第二搬运装置准确抓取物料的二次定位装置。
9.如权利要求1-8任一项所述的一种铁路货车中小部件柔性焊接生产线，其特征在于，还包括第三搬运装置和码料料框，所述第三搬运装置抓取所述下料输送装置上的焊接后中小部件至所述码料料框。
10.如权利要求1-8任一项所述的一种铁路货车中小部件柔性焊接生产线，其特征在于，所述第一自动焊接装置和所述第二自动焊接装置均为焊接机器人，所述第二搬运装置为搬运机器人。
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