CN115635286B - 一种系杆焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种系杆焊接装置，主要涉及系杆焊接加工领域。包括装配驱动模块、焊接模块；装配驱动模块包括相对设置的转盘和托架，托架上可转动的安装有带动轮和凸轮，带动轮的转动轴水平且与托架的长度方向平行，凸轮的转动轴向水平且与托架的长度方向垂直，转盘上偏心的设有偏心架，所述偏心架上设有与待焊端板的通孔相配合的插杆，所述焊接模块设置于托架靠近转盘的一端。本发明的有益效果在于：它能够实现端板与圆钢管插接装配及焊接的自动化，提高加工效率和精度。

Description

一种系杆焊接装置

技术领域

本发明涉及系杆焊接加工领域，具体是一种系杆焊接装置。

背景技术

系杆是构成钢结构支撑框架的主要构成部分，属于次构件，是将钢架连接并构成纵向支撑体系的重要组件，使用的量非常大。常用规格包括：∅89*3，∅114*3，∅140*4等。其具体结构主要由标准圆钢管及其两端的连接件——端板焊接而成。在端板上设置并列的两个通孔，在节点位置通过螺栓或结合焊接进行固定。

现有的系杆加工主要指的是对短板和圆钢管的焊接工艺，现在这个工序大部分都是基于工人手动操作，由于端板为十字板结构，要对连接处的周侧和切缝进行焊接。效率很低，而且工艺质量比较差，焊缝参差不齐，直接影响安装后结构的牢固度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种系杆焊接装置，它能够实现端板与圆钢管插接装配及焊接的自动化，提高加工效率和精度。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种系杆焊接装置，包括装配驱动模块、焊接模块；

所述装配驱动模块包括相对设置的转盘和托架，所述托架上安装有用于支撑圆钢管的托辊，位于托辊上的圆钢管与转盘同轴，

所述托架上可转动的安装有带动轮和凸轮，所述带动轮的转动轴水平且与托架的长度方向平行，所述凸轮的转动轴水平且与托架的长度方向垂直，所述带动轮的周面和凸轮的周面分别与待焊圆钢管的周面相接触，

所述转盘上偏心的设有偏心架，所述偏心架上设有与待焊端板的通孔相配合的插杆，所述插杆相对转盘平行且水平延伸；

所述焊接模块设置于托架靠近转盘的一端。

所述带动轮基于第一电机驱动，所述第一电机上安装有用于获得阻力信号的第一传感器，所述凸轮基于第二电机驱动，所述第二电机上安装有用于获得阻力信号的第二传感器，所述转盘和焊接模块基于第一传感器和第二传感器同时获得阻力信号为条件而启动。

所述转盘与托架相邻的一侧端面上偏心的设有直线导轨，所述直线导轨的长度方向与转盘的径线垂直，所述直线导轨上设有具有直线行程的滑台，所述偏心架固定在滑台上，所述转盘基于其转动过程具有装配行程位，所述转盘位于装配行程位时，所述直线导轨竖直设置，且所述插杆位于托架前端的上方；在转盘处于装配行程位，所述滑台具有上行程位及下行程位，位于所述下行程位的插杆的轴线与待焊圆钢管的轴线垂直相交。

所述偏心架上水平并列的固定安装有两个气缸，所述插杆与气缸基于气动控制伸缩配合。

所述凸轮的凸起的一侧周面上设有与圆钢管周面相吻合的弧形槽。

所述托架上沿其长度方向等距的设有多对托辊组，每对托辊组包括两个左右对称的托辊；

所述托架靠近圆盘一端的上方设有落料导轨，所述落料导轨上下贯通的设有十字的落料通道，所述落料通道包括垂直交叉为十字型的第一间隙和第二间隙，所述第一间隙与插板的厚度相适应，所述第二间隙与盲板的厚度相适应，每对托辊组的2个托辊相对第一间隙对称设置，所述落料通道的底部设有用于止动端板的控料机构，所述滑台位于其上行程位的时候，所述插杆与最下端端板的插孔位置相配合。

所述第一间隙竖直的两侧设有第一开口，所述第二间隙竖直的两侧设有第二开口，所述控料机构包括位于第二开口外且水平延伸的第一转轴，所述第一转轴上周向阵列有1-4个卡块，所述卡块上设有卡槽，所述卡槽与第二开口位置相对应，当所述卡槽相邻第二开口处时，所述卡槽槽底与第二间隙中央的最短水平距离小于盲板的半径。

所述控料机构为两个且上下并列设置，位于下方的控料机构安装在落料导轨的底端。

所述卡槽的槽底为自下而上向外倾斜的斜面。

所述焊接模块包括平面双轴行程机构和焊机；所述平面双轴行程机构上设有能够在平面上具有与托架平行和与托架垂直的双向直线行程的底座台，所述焊机的底部与底座台转动安装，所述焊机的顶部可上下摆动的安装有枪头。

对比现有技术，本发明的有益效果在于：

在托架上，通过带动轮可以驱动圆钢管周向转动调整切缝的位置。通过凸轮转动，能够不断向圆盘一端搓动圆钢管，使圆钢管在无阻力的情况下能够向圆盘一端边转动边移动。

通过插杆插在端板的通孔上，实现对端板的配合，转盘转动的时候带动端板与待焊圆钢管同轴转动，基于待焊圆钢管边转动边靠近的驱动效果，实现自动调整切缝并居中的插入插板，从而完整准确的装配，在该装配下端板和圆钢管继续同步的转动，能够配合焊接设备的焊接操作。

综上，系杆的装配、焊接连贯完成，质量好效率高，能够提高系杆加工水平。

附图说明

图1是本发明的示意图（转盘位于装配行程位，滑台位于上行程位）。

图2是本发明的示意图（转盘位于装配行程位，滑台位于下行程位）。

图3是本发明实施例1的侧面示意图。

图4是本发明实施例1的示意图（转盘位于装配行程位）。

图5是本发明托架的后端示意图。

图6是本发明落料导轨的俯视图。

图7是本发明落料导轨的底部示意图。

图8是本发明控料机构的配合示意图。

附图中所示标号：

1、落料导轨；2、第一间隙；3、第二间隙；4、第一开口；5、第二开口；6、控料机构；7、安装架；8、第一转轴；9、卡块；10、卡槽；11、托架；12、托辊组；13、带动轮；14、凸轮；15、弧形槽；16、第一电机；17、第二电机；18、转盘；19、底座架；20、直线导轨； 22、偏心架；23、气缸；24、插杆；25、第一光杆；26、第一滑块；27、第一丝杠；28、第二光杆；29、回形带；30、底座台；31、转动底座；32、焊机；33、枪头。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

实施例1：一种系杆焊接装置

系杆的产量非常大，现阶段大部分厂家都停留在较低的加工水平。其用量大，焊接难度也不高，故从成本出发基本都采用人工焊。而圆钢管一端的中央切缝后，需要插入端板并居中对位后，再保持二者的居中对位插接关系进行焊接固定，这个插接对位操作往往需要两个工人配合，或者在对位时先点焊，再进行焊接固定，这两种方法都比较复杂和耗时，加工效率不高，而且人工对位插接时，端板较重非常费力，且对位不准，造成系杆的产品质量较差。

本装置针对性的对端板与圆钢管的装配及焊接进行设计，使其完成自动化装配和焊接。

为了便于对本装置进行介绍，先对端板的结构进行描述（以下均为端板及圆钢管的即有结构）。

端板，通过焊接固定在圆钢管的两端而构成系杆，端板的结构为十字型板件，包括插板，插板的中部焊接固定有两片半圆形的盲板，所述盲板用于与圆钢管焊接固定，所述插板的一端用于插入圆钢管的切缝，且插板的另一端设有两个通孔，用于在使用时配合螺栓固定。

主体结构包括供料模块、装配驱动模块、焊接模块；

所述供料模块包括吊装悬空安装的落料导轨1，所述落料导轨1上下贯通的设有十字的落料通道，所述落料通道包括垂直交叉为十字型的第一间隙2和第二间隙3，所述第一间隙2与插板的厚度相适应，所述第二间隙3与盲板的厚度相适应。通过第一间隙2和第二间隙3能够针对性的对端板进行导向和约束，可以使端板沿着竖直设置的落料通道排成一排，实现有序落料。

所述第一间隙2竖直的两侧设有第一开口4，所述第二间隙3竖直的两侧设有第二开口5，

所述第一间隙2的宽度为10-25cm，故所述第一开口4用于使插板的两侧贯穿而使插板的大部分暴露在外部，便于装配驱动模块配合，所述第二间隙3的宽度小于盲板的直径，故所述第二开口5用于使盲板贯穿并使其外侧暴露在外部。

所述落料通道的底部设有上下并列设置的两组控料机构6，两组所述控料机构6上下间隔的距离比插板的宽度大5-30公分，使得落料和下料之间有充足的间隔。

所述控料机构6包括固定安装在落料导轨1上的安装架7，所述安装架7上可转动的安装有第一转轴8，所述第一转轴8水平延伸且位于第二开口5的外部，所述第一转轴8上环形阵列有3个卡块9，所述卡块9上居中的设有卡槽10，所述卡槽10与第二开口5的位置相对应，当所述卡槽10相邻第二开口5处时，所述卡槽10槽底与第二间隙3中央的最短水平距离小于盲板的半径，故当某个卡块9水平指向第二开口5的时候，其卡槽10能够将盲板挡住而阻止其下落，达到控制落料和下料的效果，且当所述卡槽10相邻第二开口5处时，所述卡槽10的槽底为自下而上向外倾斜的斜面，能够与盲板的下半部分弧形周边获得较好的支撑切面。

所述第一转轴8基于步进电机驱动转动，如果如本实施例的卡块9为三个，则每次落料，第一转轴8每次向下转动120度，且每次转动停止后其中一个卡块9靠近第二开口5处设置，使卡槽10托住该位置的盲板。

通过位于底端的控料机构6来控制向下落料，位于上方的控料机构6用于对下数第二个端板进行限位止动，实现向下送料控制，并对摞在该端板以上的所有端板存料滞留。故通过两个上下的控料机构6，实现对端板送料及落料的控制。

所述装配驱动模块包括相对设置的转盘18和托架11，所述托架11的长度方向与第一间隙2平行且二者上下对应，所述托架11的一端位于落料导轨1的下方。

所述托架11用于对圆钢管支撑和驱动转动，所述托架11上等距的安装有3对托辊组12，每对托辊组12包括两个左右对称的托辊，所述托辊用于对圆钢管承托，并方便圆钢管的转动，每组的2个托辊相对第一间隙2对称设置，使得所承托的圆钢管的轴线能够相对第一间隙2上下冲齐，也就是使得落下的插板与圆钢管的轴线对齐从而能够准确的插入。

所述托架11上还安装有至少一个带动轮13，所述带动轮13相对托架11可转动的安装，所述带动轮13的轴线与托辊的轴线平行，所述带动轮13的顶部周面与圆钢管的底部周面相接触，从而实现对圆钢管转动的驱动。所述带动轮13为橡胶轮，结合所述带动轮13的表面设有螺旋状齿形纹理，增加与圆钢管的摩擦力，提高带动效果， 通过带动轮13的转动，驱动圆钢管转动。虽然此种带动效果在精度上难以保证，但完全不影响用于调整圆钢管的周向位置状态的效果。

所述带动轮13通过安装在托架11上的第一电机16驱动，第一电机16可采用齿轮传动、带传动、链传动等其他方式与带动轮13传动，在本示例中提供一种实现结构：所述带动轮13可转动的安装在轮架上，所述带动轮13的一端设有与其同轴的从动带轮，所述从动带轮通过传动带传动连接有驱动带轮，所述驱动带轮可转动的安装在轮架底部，所述驱动带轮上固定有与其同轴的从动齿轮，所述托架11上固定有第一电机16，所述第一电机16的输出轴通过驱动齿轮与从动齿轮啮合。

所述托架11的中央可转动的安装有第二转轴，所述第二转轴的一端通过第二电机17驱动，所述第二电机17安装在托架11上。所述第二转轴位于圆钢管的下方相对托架11的长度方向垂直设置，所述第二转轴上设有凸轮14，所述凸轮14的凸起的一侧周面上设有与圆钢管周面相吻合的弧形槽15，基于弧形槽15能够增加与圆钢管的接触面积，提高摩擦力，所述第二转轴向落料导轨1一端转动，即凸轮14的转动轴与圆钢管垂直，当所述弧形槽15转动到上方的时候与圆钢管的底部周面相接触，此时具有将圆钢管向转盘18一端推送的摩擦力。

综上，在托架11上，通过带动轮13，可以驱动圆钢管周向转动调整切缝的位置。通过凸轮14转动，能够不断向圆盘一端搓动圆钢管，使圆钢管在无阻力的情况下能够向圆盘一端边转动边移动。

所述第一电机16上安装有第一传感器，例如采用扭力传感器，用于捕捉第一电机16输出轴的转动阻力。所述第二电机17上安装有第二传感器，同样用于捕捉第二电机17的转动阻力。

所述转盘18位于托架11靠近落料导轨1的一端，所述转盘18可转动的安装在底座架19上，所述底座架19用于固定在车间内地面上，所述转盘18同样基于电机驱动，所述转盘18的轴线与放置在托架11上的圆钢管的待焊工件的轴线共线，从而转盘18的转动与待焊工件的转动同轴。

所述转盘18靠近落料导轨1的一侧端面上偏心的设有直线导轨20，所述直线导轨20的长度方向与转盘18的径线垂直，所述直线导轨20上安装有基于电机驱动的丝杠，所述直线导轨20上设有与其滑动配合的滑台，所述丝杠的丝母也固定在滑台上，从而实现对滑台直线行程的控制和驱动，所述滑台上固定有偏心架 22，所述偏心架 22上水平并列的固定安装有两个气缸23，所述气缸23靠近转盘18圆心的一端端面上设有与其伸缩配合的插杆24，两个插杆24的距离与端板的通孔间距一致，且插杆24的直径与通孔相对应，所述插杆24的末端设有倒角，便于插入端板上的通孔。

所述转盘18基于其转动过程，具有1个静止停顿的行程位，定义为装配行程位，所述装配程位为：转盘18上的直线导轨20位于靠近落料导轨1一侧且为竖直状态。在装配行程位上，所述插杆24在竖直方向上的位置与端板上的通孔位置相对应。

在转盘18处于装配行程位，所述滑台具有上行程位及下行程位，所述上行程位为滑台的行程顶端，在该行程位下所述插杆24的位置与最下端端板的通孔对应，所述下行程位为滑台的行程底端，为所述插杆24的轴线与待焊工件圆钢管的轴线垂直相交的位置。

在上行程位，用于插杆24插入通孔而实现与端板的配合；

通过滑台的向下滑动，实现将端板向下带动；

在下行程位，用于配合圆钢管切缝的插入。

以上供料模块和装配驱动模块互相配合，在工作中执行以下工序步骤：

S1，备料

人工或自动将端板上料到落料导轨1顶端，使端板在落料通道内沿竖直方向备料，所述第一转轴8止动且其中一个卡块9指向第二间隙3，通过2个卡块9对最下端的两个端板分别止动；

S2，取料

所述转盘18止动于装配行程位，即直线导轨20竖直且靠近落料导轨1，

所述滑台止动于上行程位，所述插杆24的位置与落料通道最下端的端板通孔相冲齐；

启动气缸23伸出插杆24，插杆24贯穿端板通孔；

S3，走料

所述转盘18止动于装配行程位，

第一转轴8向下翻转的同时，滑台向下移动至下行程位；

S4，装配

所述转盘18止动于装配行程位，所述滑块止动于下行程位；

4.1带动轮13及凸轮14分别转动，推动待焊工件圆钢管周向转动的同时向转盘18一方（定义为前方）移动；

4.2当待焊工件前端接触到端板后端，圆钢管被阻止向前移动，在带动轮13驱动下仍然保持周向转动，

4.3当圆钢管转动至其前端切缝为竖直时（即与端板的插板对应），前移阻力解除，在凸轮14的推动下圆钢管继续前移使插板插入切缝，在插板插入切缝过程中圆钢管被阻止周向转动，

4.4当切缝被插板插到底后，圆钢管既无法转动也无法前移，所述第一传感器和第二传感器同时捕捉到阻力信号，装配工序结束；

S5，焊接

基于同时获得的阻力信号触发焊接模块的启动和圆盘的转动；

以上步骤按时间先后顺序依次执行。

在触发焊机32及圆盘开启的时候，推荐启动焊机32的时间与圆盘的时间设置1-3秒的延迟，即先焊接，延迟1秒左右再转动。直至转动一圈后，一个工件焊接操作完成。

在焊接阶段，由于有端板转动带动，凸轮14及带动轮13的转动并不做强制设定，优选推荐停止带动轮13的转动，而保持凸轮14的转动，此时通过凸轮14可以让圆钢管持续保有向前推送的力度，能够在转动时保持插入紧密，也可以停止同时凸轮14及带动轮13的转动，停止时注意设置凸轮14的停止位置为弧形槽15在一侧或下方，减少对圆钢管的摩擦。

基于圆盘带动的端板转动，能够实现准确的周面转动控制，获得配合焊接转动所要求的精度。

焊接模块，可以采用现有技术的焊接设备。本实施例中，焊接模块包括平面双轴行程机构和焊机32；

所述焊接模块设置在托架11前端的一侧。

所述平面双轴行程机构包括水平并列设置的第一光杆25，所述第一光杆25的长度方向与托架11垂直设置，所述第一光杆25上设有与其滑动配合的第一滑块26，所述第一光杆25的里侧设有基于电机驱动的第一丝杠27，所述第一丝杠27上配合有固定在第一滑块26上的第一丝母，在两个第一滑块26之间安装有两根第二光杆28，所述第二光杆28与第一光杆25垂直且水平延伸，所述第二光杆28上滑动连接有底座台30，所述第一滑块26上分别可转动的安装有第一带轮，所述第一带轮之间设有回形带29，所述底座台30底部与单侧的回形带29固定，其中一个第一带轮通过电机驱动。基于平面双轴行程机构实现底座台30在水平面上的平移控制。

所述底座台30上设有转动底座31，所述焊机32的底部与转动底座31基于电机驱动的转动安装，实现对焊机32平面转动角度的控制，所述焊机32的顶部可转动的安装枪头33，所述枪头33可上下摆动，实现上下焊接角度控制。

通过平面双轴行程机构实现底座台30相对托架11的靠拢或远离，调整焊枪与目标位置的距离，以及底座台30沿托架11长度方向的位置调整，从而实现沿着切缝的直线焊接操作。

综上，结合转盘18转动对端板及圆钢管转动的驱动，以及焊机32沿着切缝方向平移，实现对端板与圆钢管插接位置焊缝的焊接。

Claims (9)

1.一种系杆焊接装置，其特征在于，包括装配驱动模块、焊接模块；

所述装配驱动模块包括相对设置的转盘和托架，所述托架上安装有用于支撑圆钢管的托辊，位于托辊上的圆钢管与转盘同轴，

所述托架上可转动的安装有带动轮和凸轮，所述带动轮的转动轴水平且与托架的长度方向平行，所述凸轮的转动轴水平且与托架的长度方向垂直，所述带动轮的周面和凸轮的周面分别与待焊圆钢管的周面相接触，

所述转盘上偏心的设有偏心架，所述偏心架上设有与待焊端板的通孔相配合的插杆，所述插杆相对转盘平行且水平延伸；

所述焊接模块设置于托架靠近转盘的一端；

所述转盘与托架相邻的一侧端面上偏心的设有直线导轨，所述直线导轨的长度方向与转盘的径线垂直，所述直线导轨上设有具有直线行程的滑台，所述偏心架固定在滑台上，所述转盘基于其转动过程具有装配行程位，所述转盘位于装配行程位时，所述直线导轨竖直设置，且所述插杆位于托架前端的上方；在转盘处于装配行程位，所述滑台具有上行程位及下行程位，位于所述下行程位的插杆的轴线与待焊圆钢管的轴线垂直相交。

2.根据权利要求1所述一种系杆焊接装置，其特征在于，所述带动轮基于第一电机驱动，所述第一电机上安装有用于获得阻力信号的第一传感器，所述凸轮基于第二电机驱动，所述第二电机上安装有用于获得阻力信号的第二传感器，所述转盘和焊接模块基于第一传感器和第二传感器同时获得阻力信号为条件而启动。

3.根据权利要求1所述一种系杆焊接装置，其特征在于，所述偏心架上水平并列的固定安装有两个气缸，所述插杆与气缸基于气动控制伸缩配合。

4.根据权利要求1所述一种系杆焊接装置，其特征在于，所述凸轮的凸起的一侧周面上设有与圆钢管周面相吻合的弧形槽。

5.根据权利要求3所述一种系杆焊接装置，其特征在于，所述托架上沿其长度方向等距的设有多对托辊组，每对托辊组包括两个左右对称的托辊；

所述托架靠近圆盘一端的上方设有落料导轨，所述落料导轨上下贯通的设有十字的落料通道，所述落料通道包括垂直交叉为十字型的第一间隙和第二间隙，所述第一间隙与插板的厚度相适应，所述第二间隙与盲板的厚度相适应，每对托辊组的2个托辊相对第一间隙对称设置，所述落料通道的底部设有用于止动端板的控料机构，所述滑台位于其上行程位的时候，所述插杆与最下端端板的插孔位置相配合。

6.根据权利要求5所述一种系杆焊接装置，其特征在于，所述第一间隙竖直的两侧设有第一开口，所述第二间隙竖直的两侧设有第二开口，所述控料机构包括位于第二开口外且水平延伸的第一转轴，所述第一转轴上周向阵列有3-4个卡块，所述卡块上设有卡槽，所述卡槽与第二开口位置相对应，当所述卡槽相邻第二开口处时，所述卡槽槽底与第二间隙中央的最短水平距离小于盲板的半径。

7.根据权利要求5所述一种系杆焊接装置，其特征在于，所述控料机构为两个且上下并列设置，位于下方的控料机构安装在落料导轨的底端。

8.根据权利要求6所述一种系杆焊接装置，其特征在于，所述卡槽的槽底为自下而上向外倾斜的斜面。

9.根据权利要求1所述一种系杆焊接装置，其特征在于，所述焊接模块包括平面双轴行程机构和焊机；所述平面双轴行程机构上设有能够在平面上具有与托架平行和与托架垂直的双向直线行程的底座台，所述焊机的底部与底座台转动安装，所述焊机的顶部可上下摆动的安装有枪头。

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