CN116275739A - 一种工程机械用油缸智能焊接机器人工作站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工程机械用油缸智能焊接机器人工作站，包括与待焊油缸（1）配合的焊接机器人（2）、托架（3）、变位装置（4）和预热装置（5），焊接机器人（2）固定于台车（6）上，台车（6）滑动连接在行车滑轨（7）上，待焊油缸（1）的底部设于一组相互平行的托架（3）上，待焊油缸（1）的两端夹在主动回转变位机（41）和从动回转变位机（42）之间，待焊油缸（1）的侧面设有预热装置（5），预热装置（5）包括自动进给装置（51）、手动微调装置（52）和加热装置（53）。本发明的优点是提高油缸的焊接效率和安全性，改善工人劳动强度，节约人力资源成本，降低对工人操作技术的要求，保证油缸焊接质量。

Description

一种工程机械用油缸智能焊接机器人工作站

技术领域

本发明涉及自动化焊接设备技术领域，尤其是一种工程机械用油缸智能焊接机器人工作站。

背景技术

油缸一般由缸筒、缸底底盘、缸底焊块和油嘴组成，在制造油缸的过程中需要将上述各个部位焊接起来，工程机械用油缸的直径通常在200~1000mm，最长达到6m，目前一般采用手工焊接或者半自动焊接，但是大型筒体焊接时的组对、以及焊接时的形变控制较为困难，同时焊接机器人焊接作业视角范围小，要对大型筒体纵缝360°圆周焊接，施工较为困难，没有较为合适的工装保证焊接质量，严重制约了生产效率，同时劳动强度大，工作效率低。

发明内容

本发明目的就是为了解决现有油缸焊接难度大、效率低和质量难以保证的问题，提供了一种工程机械用油缸智能焊接机器人工作站，提高油缸的焊接效率，改善工人劳动强度，节约人力资源成本，降低对工人操作技术的要求，提高焊接工作的安全性，保证油缸焊接质量。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种工程机械用油缸智能焊接机器人工作站，包括与待焊油缸配合的焊接机器人、托架、变位装置和预热装置，焊接机器人固定于台车上，台车滑动连接在待焊油缸一侧的行车滑轨上，以便于机器人沿着滑轨移动对油缸待焊处进行焊接；

待焊油缸的底部设于一组相互平行的托架上，所述托架包括主体支架，主体支架内设有升降电机，升降电机的输出端与一根水平的传动轴相连，传动轴的两端分别通过连接件与竖直的升降轴相连，升降轴上连接一面水平的升降板，升降板上固定一个导轨座，导轨座上连接一对支承轮安装座，二者形成滑动导向配合，每个支承轮安装座上连有一个支承轮，以便于通过移动安装座调整支承轮间距；

待焊油缸的两端连于变位装置上，所述变位装置包括相互配合的主动回转变位机和从动回转变位机，主动回转变位机上连有三爪卡盘， 从动回转变位机上连有回转顶尖，回转顶尖正对着三爪卡盘的中轴设置，二者处于同一轴线上，以用于将待焊油缸夹于卡盘与顶尖之间；

待焊油缸的侧面设有预热装置，所述预热装置固定于焊接机器人的台车上，其包括自动进给装置、手动微调装置和加热装置，自动进给装置包括进给电机、进给连杆和进给平台，进给平台上连有一面水平的滑动座，二者形成滑动导向配合，滑动座的一端与进给连杆相连，以用于通过进给电机驱动滑动座沿着进给平台移动；

手动微调装置连于滑动座上，其包括设于微调盒体内的丝杠滑轨机构，丝杠滑轨机构与线圈安装座相连且二者形成滑动导向配合，丝杠滑轨机构的一端穿出微调盒体与一个微调手柄相连，以用于通过旋转手柄控制滑动座的微调距离；

加热装置包括相连的加热控制箱和C型感应加热线圈，加热控制箱固定在线圈安装座上，C型感应加热线圈朝向待焊油缸设置，且其上设有一条沿着中线设置的缝隙，缝隙的长度小于C型感应加热线圈的中线长度，C型感应加热线圈的中部设有一条水平的缺口，缺口的宽度为C型感应加热线圈宽度的一半，且缺口与缝隙的中点相连，以用于对待焊油缸上的焊接部位进行均匀预热。

进一步地，所述托架的主体支架内还设有一个行走电机，行走电机的输出端竖直向下穿出托架的底板与一个行走齿轮相连，托架的下方设有与行走齿轮相配合的移动滑轨，主体支架的下方还连有一对三角架，三角架设于底板的两侧且平行于移动滑轨设置，每个三角架朝向移动滑轨的一侧连有导向座，导向座内设有导向槽，移动滑轨朝向三角架的一侧连有导向块，导向块嵌于导向槽内，以用于起到导向限位的作用。

进一步地，所述三爪卡盘绕着中轴回转且其上连有三条卡盘导轨，卡盘导轨以中轴为中心向四周呈辐射状均布在三爪卡盘上，每条卡盘导轨上连有一个卡爪块，二者形成滑动导向配合，每个卡爪块朝向中轴的一侧设有防滑条纹，以用于增加卡爪夹紧油缸的摩擦力。

进一步地，所述回转顶尖包括一体成型的柱状结构和圆锥顶尖，圆锥顶尖与三爪卡盘的中心连线平行于两个支承轮之间的中线，以用于保证油缸轴线与设备中心线重合。

进一步地，所述焊接机器人设于待焊油缸的一侧，待焊油缸的另一侧还设有走台，走台平行于移动滑轨设置，以便于操作人员观察监测焊接情况。

本发明的技术方案中，通过调整托架高度和支承轮间距可实现油缸的自动升降对中，主动回转卡盘变位机的三爪电动卡盘具有自动定心功能，与从动回转变位机上的回转顶尖配合使用，可以很快确定油缸中心线，方便装夹工件；同时，本发明的装置可实现长3米、重量小于1吨的油缸在不利用托架支承的情况下，用一卡一顶的方式正常使用，从而满足用户的一些特殊工件的焊接。本发明的工作站提高了油缸的焊接效率，改善了工人劳动强度，节约了人力资源成本，降低了对工人操作技术的要求，提高了焊接工作的安全性。

附图说明

图1为本发明工程机械用油缸智能焊接机器人工作站整体装配图；

图2为本发明托架结构示意图；

图3为本发明的主动回转变位机结构示意图；

图4为本发明的从动回转变位机结构示意图；

图5为本发明的预热装置结构示意图。

实施方式

实施例

为使本发明更加清楚明白，下面结合附图对本发明的一种工程机械用油缸智能焊接机器人工作站进一步说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1，一种工程机械用油缸智能焊接机器人工作站，包括与待焊油缸1配合的焊接机器人2、托架3、变位装置4和预热装置5，焊接机器人2固定于台车6上，台车6滑动连接在待焊油缸1一侧的行车滑轨7上，其特征在于：

参见图1和图2，待焊油缸1的底部设于一组相互平行的托架3上，所述托架3包括主体支架30，主体支架30内设有升降电机31，升降电机31的输出端与一根水平的传动轴32相连，传动轴32的两端分别通过连接件33与竖直的升降轴34相连，升降轴34上连接一面水平的升降板35，升降板35上固定一个导轨座36，导轨座36上连接一对支承轮安装座37，二者形成滑动导向配合，每个支承轮安装座37上连有一个支承轮38，以便于通过移动安装座调整支承轮间距；

托架3的主体支架30内还设有一个行走电机39，行走电机39的输出端竖直向下穿出托架3的底板310与一个行走齿轮311相连，托架3的下方设有与行走齿轮311相配合的移动滑轨8，主体支架30的下方还连有一对三角架312，三角架312设于底板310的两侧且平行于移动滑轨8设置，每个三角架312朝向移动滑轨8的一侧连有导向座313，导向座313内设有导向槽313a，移动滑轨8朝向三角架312的一侧连有导向块8a，导向块8a嵌于导向槽313a内，以用于起到导向限位的作用；

参见图1、图3，待焊油缸1的两端连于变位装置4上，所述变位装置4包括相互配合的主动回转变位机41和从动回转变位机42，主动回转变位机41上连有三爪卡盘411，三爪卡盘411绕着中轴411a回转且其上连有三条卡盘导轨4111，卡盘导轨4111以中轴411a为中心向四周呈辐射状均布在三爪卡盘411上，每条卡盘导轨4111上连有一个卡爪块4112，二者形成滑动导向配合，每个卡爪块4112朝向中轴的一侧设有防滑条纹4112a，以用于增加卡爪夹紧油缸的摩擦力；

参见图1、图3和图4，从动回转变位机42上连有回转顶尖421，回转顶尖421包括一体成型的柱状结构4211和圆锥顶尖4212，圆锥顶尖4212与三爪卡盘411的中心连线平行于两个支承轮38之间的中线，以用于保证油缸轴线与设备中心线重合；

参见图1和图5，待焊油缸1的侧面设有预热装置5，所述预热装置5固定于焊接机器人2的台车6上，其包括自动进给装置51、手动微调装置52和加热装置53，自动进给装置51包括进给电机511、进给连杆512和进给平台513，进给平台513上连有一面水平的滑动座54，二者形成滑动导向配合，滑动座54的一端与进给连杆512相连，以用于通过进给电机驱动滑动座沿着进给平台移动；

手动微调装置52连于滑动座54上，其包括设于微调盒体521内的丝杠滑轨机构522，丝杠滑轨机构522与线圈安装座55相连且二者形成滑动导向配合，丝杠滑轨机构522的一端穿出微调盒体521与一个微调手柄523相连，以用于通过旋转手柄控制滑动座的微调距离；

加热装置53包括相连的加热控制箱531和C型感应加热线圈532，加热控制箱531固定在线圈安装座55上，C型感应加热线圈532朝向待焊油缸1设置，且其上设有一条沿着中线设置的缝隙532a，缝隙532a的长度小于C型感应加热线圈532的中线长度，C型感应加热线圈532的中部设有一条水平的缺口532b，缺口532b的宽度为C型感应加热线圈532宽度的一半，且缺口532b与缝隙532a的中点相连，以用于对待焊油缸上的焊接部位进行均匀预热；

参见图1，焊接机器人2设于待焊油缸1的一侧，待焊油缸1的另一侧还设有走台9，走台9平行于移动滑轨8设置，以便于操作人员观察监测焊接情况。

使用时本发明的装置时，可按照以下步骤进行操作：

（1）根据待焊接油缸的规格，托架3会自动调整两个托架3间的距离至合适位置；调整支承轮38的间距和升降板35的高度，从而保证油缸轴线与设备中心线重合；

（2）将待焊油缸1吊装放在托架3的支承轮38上，人工控制托架3轴向行走，直至油缸的一端接触三爪卡盘411。控制主动回转变位机41上的电动三爪卡盘夹紧油缸一端；另一端控制从动回转变位机42行走，用回转顶尖421顶紧油缸并固定；

（3）将含预热装置5的焊接机器人台车开到预热位置，自动预热装置启动，使用C型感应加热线圈532配合变位机转动给焊接部位均匀预热，预热完毕控制预热装置5退回初位置；

（4）将焊接机器人台车自动开到焊接位置，系统根据当前油缸信息自动调用焊接程序，焊接机器人对装夹好的油缸进行自动焊接；

（5）焊接完成后，焊接机器人的台车自动开至合适位置，以使油缸吊出时不会干涉；

（6）人工控制从动回转变位机退回，主动回转变位机松开卡爪，移动托架至合适吊装位置，使用吊具将管件安全吊出。

本发明的装置可实现直径在200~ 1000mm，最长6m油缸的升降对中、轴向顶紧、卡盘夹紧、回转、焊缝预热、机器人焊接的自动化功能，提高油缸的焊接效率和操作安全性，改善工人劳动强度，节约人力资源成本，降低对工人操作技术的要求，保证油缸焊接质量。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种工程机械用油缸智能焊接机器人工作站，包括与待焊油缸（1）配合的焊接机器人（2）、托架（3）、变位装置（4）和预热装置（5），焊接机器人（2）固定于台车（6）上，台车（6）滑动连接在待焊油缸（1）一侧的行车滑轨（7）上，其特征在于：

待焊油缸（1）的底部设于一组相互平行的托架（3）上，所述托架（3）包括主体支架（30），主体支架（30）内设有升降电机（31），升降电机（31）的输出端与一根水平的传动轴（32）相连，传动轴（32）的两端分别通过连接件（33）与竖直的升降轴（34）相连，升降轴（34）上连接一面水平的升降板（35），升降板（35）上固定一个导轨座（36），导轨座（36）上连接一对支承轮安装座（37），二者形成滑动导向配合，每个支承轮安装座（37）上连有一个支承轮（38）；

待焊油缸（1）的两端连于变位装置（4）上，所述变位装置（4）包括相互配合的主动回转变位机（41）和从动回转变位机（42），主动回转变位机（41）上连有三爪卡盘（411）， 从动回转变位机（42）上连有回转顶尖（421），回转顶尖（421）正对着三爪卡盘（411）的中轴设置，二者处于同一轴线上；

待焊油缸（1）的侧面设有预热装置（5），所述预热装置（5）固定于焊接机器人（2）的台车（6）上，其包括自动进给装置（51）、手动微调装置（52）和加热装置（53），自动进给装置（51）包括进给电机（511）、进给连杆（512）和进给平台（513），进给平台（513）上连有一面水平的滑动座（54），二者形成滑动导向配合，滑动座（54）的一端与进给连杆（512）相连；

手动微调装置（52）连于滑动座（54）上，其包括设于微调盒体（521）内的丝杠滑轨机构（522），丝杠滑轨机构（522）与线圈安装座（55）相连且二者形成滑动导向配合，丝杠滑轨机构（522）的一端穿出微调盒体（521）与一个微调手柄（523）相连；

加热装置（53）包括相连的加热控制箱（531）和C型感应加热线圈（532），加热控制箱（531）固定在线圈安装座（55）上，C型感应加热线圈（532）朝向待焊油缸（1）设置，且其上设有一条沿着中线设置的缝隙（532a），缝隙（532a）的长度小于C型感应加热线圈（532）的中线长度，C型感应加热线圈（532）的中部设有一条水平的缺口（532b），缺口（532b）的宽度为C型感应加热线圈（532）宽度的一半，且缺口（532b）与缝隙（532a）的中点相连。

2.根据权利要求1所述的工程机械用油缸智能焊接机器人工作站，其特征在于：

所述托架（3）的主体支架（30）内还设有一个行走电机（39），行走电机（39）的输出端竖直向下穿出托架（3）的底板（310）与一个行走齿轮（311）相连，托架（3）的下方设有与行走齿轮（311）相配合的移动滑轨（8），主体支架（30）的下方还连有一对三角架（312），三角架（312）设于底板（310）的两侧且平行于移动滑轨（8）设置，每个三角架（312）朝向移动滑轨（8）的一侧连有导向座（313），导向座（313）内设有导向槽（313a），移动滑轨（8）朝向三角架（312）的一侧连有导向块（8a），导向块（8a）嵌于导向槽（313a）内。

3.根据权利要求1或2所述的工程机械用油缸智能焊接机器人工作站，其特征在于：

所述三爪卡盘（411）绕着中轴（411a）回转且其上连有三条卡盘导轨（4111），卡盘导轨（4111）以中轴（411a）为中心向四周呈辐射状均布在三爪卡盘（411）上，每条卡盘导轨（4111）上连有一个卡爪块（4112），二者形成滑动导向配合，每个卡爪块（4112）朝向中轴（411a）的一侧设有防滑条纹（4112a）。

4.根据权利要求1或2所述的工程机械用油缸智能焊接机器人工作站，其特征在于：

所述回转顶尖（421）包括一体成型的柱状结构（4211）和圆锥顶尖（4212），圆锥顶尖（4212）与三爪卡盘（411）的中心连线平行于两个支承轮（38）之间的中线。

5.根据权利要求1或2所述的工程机械用油缸智能焊接机器人工作站，其特征在于：

所述焊接机器人（2）设于待焊油缸（1）的一侧，待焊油缸（1）的另一侧还设有走台（9），走台（9）平行于移动滑轨（8）设置。

Images