CN117583789B - 一种挂篮自动化焊接装置及其焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接装置技术领域，具体为一种挂篮自动化焊接装置及其焊接方法，通过设置的模具框纵横交错叠加放置若干篮杆，再通过焊接机器臂根据设定的程序路径焊接交错点，再通过启动电缸驱动顶压头升至篮杆下方，同时经联动件带动传动组控制成型框先翻盖篮杆上方，并带上一个篮圈，后带动滑动锁卡住成型框，接着顶压头继续上升将焊接后的篮杆顶成篮筐结构，直至篮筐的下端口与篮圈接触，再通过焊接机器臂根据设定的程序路径焊接彼此接触点，使得焊接机器臂在焊接网状的篮杆和篮筐篮圈时都是在水平面上焊接，无需焊接机器臂在空间上移动焊接，减少设置程序的出错概率，即保证了焊接机器臂的运行安全。

Description

一种挂篮自动化焊接装置及其焊接方法

技术领域

本发明涉及焊接装置技术领域，具体为一种挂篮自动化焊接装置及其焊接方法。

背景技术

挂篮通常是一种悬吊在建筑结构上的工作平台，用于进行建筑维护和施工的工作。这种挂篮一般由金属框架和防坠落系统组成，可以承载一定重量的工具和材料；通过将人员和工具悬挂在建筑结构上，可以避免攀爬或者搭设脚手架等危险操作，降低事故风险。同时，挂篮还可以方便地到达建筑物的各个部位，包括高处和难以到达的地方，使得维护和施工工作更加便捷。

通过自动化焊接机器人对冲压成型后的篮筐进行水平和竖向的接触点焊接，这必然需要设置焊接机器人的运行轨迹，由于篮筐组合为立体空间，势必需要进行多行程多线路的焊接，因此需要熟练的人员才能准确设定焊接程序路径，稍有疏忽就会导致焊接失败，严重的还会损坏机器人；此外立体空间多线路的焊接也会增加焊接的耗能成本。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种挂篮自动化焊接装置及其焊接方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种挂篮自动化焊接装置，包括焊接台及其一侧设置的焊接机器臂，所述焊接台的顶面且靠近焊接机器臂的边缘处开设有沉槽口，所述沉槽口上卡接有用于纵横交错叠放篮杆的模具框，以供焊接机器臂对交错点焊接，所述模具框远离焊接机器臂的一侧设置有用于放置若干篮圈的置料盒，所述沉槽口的下方设置有将焊接后的篮杆上顶成篮框的篮筐成型组，以供焊接机器臂对篮圈和篮筐敞口处焊接；

所述篮筐成型组包括呈梯台结构的顶压头、用于前端顶压头升降的电缸、用于带着篮圈套设于顶压头底端外部的成型框、用于卡接限位成型框的滑动锁以及电缸顶部外侧设置有用于传动成型框旋转和传动滑动锁横向滑动的传动组；

所述滑动锁的底部设置有齿形边，所述成型框朝向置料盒的一端设有联动环，所述传动组包括与联动环啮合传动的传动齿柱、与齿形边垂直设置的传动轴以及与电缸外壳固定连接的固定框；所述传动轴的两端分别套接有传动齿轮和大齿轮，所述大齿轮与齿形边啮合，所述顶压头的下方套接有用于带动传动齿柱和传动轴各自旋转的联动件。

作为本技术方案的进一步改进，所述焊接台的顶面且位于沉槽口和置料盒之间开设有避让口，所述成型框在避让口内翻转活动，所述焊接台的顶面且位于沉槽口与焊接机器臂之间开设有滑槽，所述滑槽呈横向直线设置且与滑动锁的顶部竖段卡接滑动，所述滑动锁的顶部呈C型结构且滑动锁水平顶部压在成型框的外端延伸部。

作为本技术方案的进一步改进，所述焊接台的底面且位于避让口的两侧对称焊接有吊杆，所述联动环的圆心轴与吊杆套接，所述联动环为开口环且上端与成型框相切连接，所述吊杆的圆心轴与焊接台顶面的间距为联动环的内径。

作为本技术方案的进一步改进，所述联动环的外侧面等间距开设有若干齿形槽，所述传动齿柱与若干齿形槽啮合。

作为本技术方案的进一步改进，所述联动件与电缸的活塞杆紧密套接，且联动件的两端分别垂直设置有窄齿条和宽齿条，所述窄齿条与传动齿轮啮合，所述宽齿条与传动齿柱啮合，其中窄齿条的上部未设有齿，宽齿条的下部未设有齿。

作为本技术方案的进一步改进，所述成型框的顶面且朝向置料盒一侧设有拨料台，所述置料盒的一端低且其中部开设有取料口，所述拨料台与取料口卡接。

作为本技术方案的进一步改进，所述置料盒的低端且位于取料口两侧设有用于阻挡篮圈的限位台，所述置料盒的高端内侧设置有一对弹片，所述弹片呈V型结构且其一端与置料盒粘接，且两个弹片的另一端粘接有压杆。

作为本技术方案的进一步改进，所述模具框的一对内壁等间距开设有若干深槽，所述模具框的另一对内壁等间距开设有若干浅槽，若干篮杆中的一部分先对应放置于若干深槽内，再将另一部分对应放置于若干浅槽内。

作为本技术方案的进一步改进，所述焊接台的顶面且位于避让口的一侧开设有卡口，所述置料盒与卡口卡接配合。

本发明还提供一种挂篮自动化焊接方法，包括上述的挂篮自动化焊接装置，包括以下步骤：

S1、先将模具框放置于沉槽口上，再将若干篮杆中的一部分先对应放置于若干深槽内，再将另一部分对应放置于若干浅槽内；

S2、开启焊接机器臂而按其操作系统预设的程序和焊点路径规划完成对纵横交错叠放的篮杆交错点焊接成网状；

S3、再启动电缸驱动顶压头上升至焊接成网的篮杆底面处，同时利用宽齿条上拉带动成型框由竖向下翻到模具框上面；

S4、接着利用窄齿条上拉带动传动轴旋转，而驱动滑动锁滑至成型框上面卡住；

S5、此时，顶压头继续上升而顶压焊接成网的篮杆凸出成型框，进而形成篮筐结构，在成型框下翻时，利用拨料台带着一个篮圈盖在成型框顶面上；

S6、待篮筐完全成型时，即篮筐下端口与成型框顶面上的篮圈接触对齐，此时再开启焊接机器臂而按其操作系统预设的程序和焊点路径规划完成对篮圈与篮筐接触点的焊接，完成篮筐的完整结构焊接过程。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

该挂篮自动化焊接装置及其焊接方法，通过设置的模具框纵横交错叠加放置若干篮杆，再通过焊接机器臂根据设定的程序路径焊接交错点，再通过启动电缸驱动顶压头升至篮杆下方，同时经联动件带动传动组控制成型框先翻盖篮杆上方，并带上一个篮圈，后带动滑动锁卡住成型框，接着顶压头继续上升将焊接后的篮杆顶成篮筐结构，直至篮筐的下端口与篮圈接触，再通过焊接机器臂根据设定的程序路径焊接彼此接触点，使得焊接机器臂在焊接网状的篮杆和篮筐篮圈时都是在水平面上焊接，无需焊接机器臂在空间上移动焊接，减少设置程序的出错概率，即保证了焊接机器臂的运行安全。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1为本发明的摆放若干篮杆焊接状态的结构示意图；

图2为本发明的篮筐成型焊接状态的结构示意图；

图3为本发明的整体俯视图之一；

图4为本发明的整体俯视图之二；

图5为本发明的整体主视图之一；

图6为本发明的整体主视图之二；

图7为本发明的焊接台结构示意图；

图8为本发明的篮筐成型组装配结构示意图；

图9为本发明图8的篮杆焊接主视图；

图10为本发明图8的篮圈焊接主视图；

图11为本发明的模具框和若干篮杆摆放状态的结构示意图；

图12为本发明的顶压头与成型框配合整体的结构示意图；

图13为本发明的顶压头拆分图；

图14为本发明的传动组与成型框和滑动锁装配拆分图；

图15为本发明的置料盒结构示意图。

图中各个标号意义为：

100、焊接台；101、沉槽口；102、避让口；103、滑槽；104、吊杆；105、卡口；110、焊接机器臂；120、模具框；121、深槽；122、浅槽；130、置料盒；131、限位台；132、取料口；140、弹片；141、压杆；

200、篮筐成型组；210、顶压头；220、成型框；221、联动环；2211、齿形槽；222、拨料台；230、滑动锁；231、齿形边；240、联动件；241、窄齿条；242、宽齿条；

250、传动组；251、传动齿柱；252、传动轴；2521、传动齿轮；2522、大齿轮；253、固定框；260、电缸。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。术语“安装”、“连接”应作广义理解，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。

本文所使用的术语“中心轴”、“竖向”、“水平”、“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1-图15所示，本发明提供一种挂篮自动化焊接装置，包括焊接台100及其一侧设置的焊接机器臂110，焊接机器臂110末端安装有焊枪，其操作系统可以接收来自控制器的信号，根据预设的程序和路径规划完成焊接过程。控制器是焊接机器臂110的“大脑”，是焊接机器臂110和焊枪的关键控制单元。控制器可以通过焊接工艺参数、程序路径、焊接速度等控制焊接过程。同时，控制器还可以对运行时的异常情况进行实时监控，确保焊接过程的安全和稳定；一般情况下，焊接机器臂110采用6轴或更多的自由度，可以完成各种复杂的任务，其为现有技术，在此不再赘述。

具体地，焊接台100的顶面且靠近焊接机器臂110的边缘处开设有沉槽口101，即沉槽口101的上下口尺寸不同且贯穿焊接台100上下面；沉槽口101上卡接有用于纵横交错叠放篮杆的模具框120，以供焊接机器臂110对交错点焊接，模具框120远离焊接机器臂110的一侧设置有用于放置若干篮圈的置料盒130，沉槽口101的下方设置有将焊接后的篮杆上顶成篮框的篮筐成型组200，以供焊接机器臂110对篮圈和篮筐敞口处焊接。

进一步地，篮筐成型组200包括呈梯台结构的顶压头210、用于前端顶压头210升降的电缸260、用于带着篮圈套设于顶压头210底端外部的成型框220、用于卡接限位成型框220的滑动锁230以及电缸260顶部外侧设置有用于传动成型框220旋转和传动滑动锁230横向滑动的传动组250；电缸260套接于焊接台100下方的支架套上，使其稳定工作；顶压头210的大面积端与电缸260的活塞杆顶部焊接；

滑动锁230的底部设置有齿形边231，成型框220朝向置料盒130的一端设有联动环221，传动组250包括与联动环221啮合传动的传动齿柱251、与齿形边231垂直设置的传动轴252以及与电缸260外壳固定连接的固定框253；固定框253与电缸260的顶部外壳通过螺栓固定连接，传动齿柱251与固定框253的一端内部通过销钉转动连接，传动轴252贯穿固定框253的隔板而稳定旋转。

进一步地，传动轴252的两端分别套接有传动齿轮2521和大齿轮2522，大齿轮2522与齿形边231啮合，通过调整传动齿轮2521的外径使其小于大齿轮2522，而让大齿轮2522与传动齿轮2521旋转同样的圈数中，大齿轮2522的旋转弧长大于传动齿轮2521，从而接触更多的齿形边231，即可短时间内带动滑动锁230滑动到位，而与成型框220配合盖住焊接后呈网状的篮杆，以便顶压头210从其下方上顶凸起成型篮筐结构；

顶压头210的下方套接有用于带动传动齿柱251和传动轴252各自旋转的联动件240，使得在顶压头210升降的过程中，经联动件240传导传动组250而带动成型框220下翻盖在焊接台100顶面上，接着滑动锁230横向滑动到成型框220顶面上卡住限位，以便顶压头210从焊接后的篮杆下方施压，待顶压头210顶出成型框220上方时即可将篮筐成型。

具体地，焊接台100的顶面且位于沉槽口101和置料盒130之间开设有避让口102，成型框220在避让口102内翻转活动；焊接台100的顶面且位于沉槽口101与焊接机器臂110之间开设有滑槽103，滑槽103呈横向直线设置且与滑动锁230的顶部竖段卡接滑动；滑动锁230的顶部呈C型结构且滑动锁230水平顶部压在成型框220的外端延伸部，锁紧成型框220在焊接台100上。

进一步地，焊接台100的底面且位于避让口102的两侧对称焊接有吊杆104，联动环221的圆心轴与吊杆104套接，使得联动环221和成型框220稳定翻转切换位置；联动环221为开口环且上端与成型框220相切连接，吊杆104的圆心轴与焊接台100顶面的间距为联动环221的内径，使得成型框220由竖直翻转90度后能盖在焊接台100顶面上，进而压平若干篮杆；

联动环221的外侧面等间距开设有若干齿形槽2211，传动齿柱251与若干齿形槽2211啮合，以此形成啮合传动。

具体地，联动件240与电缸260的活塞杆紧密套接，且联动件240的两端分别垂直设置有窄齿条241和宽齿条242，窄齿条241与传动齿轮2521啮合，宽齿条242与传动齿柱251啮合，其中窄齿条241的上部未设有齿，宽齿条242的下部未设有齿；此设计为了让宽齿条242先带动传动齿柱251旋转，而让成型框220先翻转至水平状态，再到窄齿条241的齿与传动齿轮2521接触传动，而此时，宽齿条242的空白侧不与传动齿柱251联动，保证成型框220水平状态，接着滑动锁230被带动横向滑动至成型框220顶面上而卡接限位；复位时，也是滑动锁230先横向回退，再到成型框220上翻复位，彼此不干涉。

进一步地，成型框220的顶面且朝向置料盒130一侧设有拨料台222，置料盒130的一端低且其中部开设有取料口132，拨料台222与取料口132卡接，以便成型框220翻至竖直时，拨料台222卡入取料口132而托着一个篮圈；

置料盒130的低端且位于取料口132两侧设有用于阻挡篮圈的限位台131，置料盒130的高端内侧设置有一对弹片140，弹片140呈V型结构且其一端与置料盒130粘接，且两个弹片140的另一端粘接有压杆141；弹片140采用弹簧钢材质制成薄板结构，利用弹片140对压杆141的弹力而弹压若干篮圈挤在限位台131处；待成型框220翻平时，弹片140和压杆141始终弹压篮圈在成型框220外侧面上，直至篮圈从限位台131翻出，便随成型框220运动而套设在顶压头210外部，以待接触被顶出的篮杆。

进一步地，模具框120的一对内壁等间距开设有若干深槽121，模具框120的另一对内壁等间距开设有若干浅槽122，若干篮杆中的一部分先对应放置于若干深槽121内，再将另一部分对应放置于若干浅槽122内，使得两层篮杆叠加成网状并进行焊接。

进一步地，焊接台100的顶面且位于避让口102的一侧开设有卡口105，置料盒130与卡口105卡接配合。

本发明还提供了一种挂篮自动化焊接方法，包括上述的挂篮自动化焊接装置，利用挂篮自动化焊接装置进行挂篮自动化焊接时，包括以下步骤：

S1、先将模具框120放置于沉槽口101上，再将若干篮杆中的一部分先对应放置于若干深槽121内，再将另一部分对应放置于若干浅槽122内；

S2、开启焊接机器臂110而按其操作系统预设的程序和焊点路径规划完成对纵横交错叠放的篮杆交错点焊接成网状；

S3、再启动电缸260驱动顶压头210上升至焊接成网的篮杆底面处，同时利用宽齿条242上拉带动成型框220由竖向下翻到模具框120上面；

S4、接着利用窄齿条241上拉带动传动轴252旋转，而驱动滑动锁230滑至成型框220上面卡住；

S5、此时，顶压头210继续上升而顶压焊接成网的篮杆凸出成型框220，进而形成篮筐结构，在成型框220下翻时，利用拨料台222带着一个篮圈盖在成型框顶面上；

S6、待篮筐完全成型时，即篮筐下端口与成型框220顶面上的篮圈接触对齐，此时再开启焊接机器臂110而按其操作系统预设的程序和焊点路径规划完成对篮圈与篮筐接触点的焊接，完成篮筐的完整结构焊接过程；使得焊接机器臂110在焊接网状的篮杆和篮筐篮圈时都是在水平面上焊接，无需焊接机器臂110在空间上移动焊接，减少设置程序的出错概率，即保证了焊接机器臂110的运行安全。

需要说明的是，上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种挂篮自动化焊接装置，包括焊接台（100）及其一侧设置的焊接机器臂（110），其特征在于：所述焊接台（100）的顶面且靠近焊接机器臂（110）的边缘处开设有沉槽口（101），所述沉槽口（101）上卡接有用于纵横交错叠放篮杆的模具框（120），以供焊接机器臂（110）对交错点焊接，所述模具框（120）远离焊接机器臂（110）的一侧设置有用于放置若干篮圈的置料盒（130），所述沉槽口（101）的下方设置有将焊接后的篮杆上顶成篮框的篮筐成型组（200），以供焊接机器臂（110）对篮圈和篮筐敞口处焊接；

所述篮筐成型组（200）包括呈梯台结构的顶压头（210）、用于前端顶压头（210）升降的电缸（260）、用于带着篮圈套设于顶压头（210）底端外部的成型框（220）、用于卡接限位成型框（220）的滑动锁（230）以及电缸（260）顶部外侧设置有用于传动成型框（220）旋转和传动滑动锁（230）横向滑动的传动组（250）；

所述滑动锁（230）的底部设置有齿形边（231），所述成型框（220）朝向置料盒（130）的一端设有联动环（221），所述传动组（250）包括与联动环（221）啮合传动的传动齿柱（251）、与齿形边（231）垂直设置的传动轴（252）以及与电缸（260）外壳固定连接的固定框（253）；所述传动轴（252）的两端分别套接有传动齿轮（2521）和大齿轮（2522），所述大齿轮（2522）与齿形边（231）啮合，所述顶压头（210）的下方套接有用于带动传动齿柱（251）和传动轴（252）各自旋转的联动件（240）；

所述焊接台（100）的顶面且位于沉槽口（101）和置料盒（130）之间开设有避让口（102），所述成型框（220）在避让口（102）内翻转活动，所述焊接台（100）的顶面且位于沉槽口（101）与焊接机器臂（110）之间开设有滑槽（103），所述滑槽（103）呈横向直线设置且与滑动锁（230）的顶部竖段卡接滑动，所述滑动锁（230）的顶部呈C型结构且滑动锁（230）水平顶部压在成型框（220）的外端延伸部；

所述焊接台（100）的底面且位于避让口（102）的两侧对称焊接有吊杆（104），所述联动环（221）的圆心轴与吊杆（104）套接，所述联动环（221）为开口环且上端与成型框（220）相切连接，所述吊杆（104）的圆心轴与焊接台（100）顶面的间距为联动环（221）的内径；

所述联动环（221）的外侧面等间距开设有若干齿形槽（2211），所述传动齿柱（251）与若干齿形槽（2211）啮合；

所述联动件（240）与电缸（260）的活塞杆紧密套接，且联动件（240）的两端分别垂直设置有窄齿条（241）和宽齿条（242），所述窄齿条（241）与传动齿轮（2521）啮合，所述宽齿条（242）与传动齿柱（251）啮合，其中窄齿条（241）的上部未设有齿，宽齿条（242）的下部未设有齿；

所述成型框（220）的顶面且朝向置料盒（130）一侧设有拨料台（222），所述置料盒（130）的一端低且其中部开设有取料口（132），所述拨料台（222）与取料口（132）卡接。

2.根据权利要求1所述的挂篮自动化焊接装置，其特征在于：所述置料盒（130）的低端且位于取料口（132）两侧设有用于阻挡篮圈的限位台（131），所述置料盒（130）的高端内侧设置有一对弹片（140），所述弹片（140）呈V型结构且其一端与置料盒（130）粘接，且两个弹片（140）的另一端粘接有压杆（141）。

3.根据权利要求2所述的挂篮自动化焊接装置，其特征在于：所述模具框（120）的一对内壁等间距开设有若干深槽（121），所述模具框（120）的另一对内壁等间距开设有若干浅槽（122），若干篮杆中的一部分先对应放置于若干深槽（121）内，再将另一部分对应放置于若干浅槽（122）内。

4.根据权利要求3所述的挂篮自动化焊接装置，其特征在于：所述焊接台（100）的顶面且位于避让口（102）的一侧开设有卡口（105），所述置料盒（130）与卡口（105）卡接配合。

5.一种挂篮自动化焊接方法，使用权利要求4所述的挂篮自动化焊接装置，其特征在于，包括以下步骤：

S1、先将模具框（120）放置于沉槽口（101）上，再将若干篮杆中的一部分先对应放置于若干深槽（121）内，再将另一部分对应放置于若干浅槽（122）内；

S2、开启焊接机器臂（110）而按其操作系统预设的程序和焊点路径规划完成对纵横交错叠放的篮杆交错点焊接成网状；

S3、再启动电缸（260）驱动顶压头（210）上升至焊接成网的篮杆底面处，同时利用宽齿条（242）上拉带动成型框（220）由竖向下翻到模具框（120）上面；

S4、接着利用窄齿条（241）上拉带动传动轴（252）旋转，而驱动滑动锁（230）滑至成型框（220）上面卡住；

S5、此时，顶压头（210）继续上升而顶压焊接成网的篮杆凸出成型框（220），进而形成篮筐结构，在成型框（220）下翻时，利用拨料台（222）带着一个篮圈盖在成型框顶面上；

S6、待篮筐完全成型时，即篮筐下端口与成型框（220）顶面上的篮圈接触对齐，此时再开启焊接机器臂（110）而按其操作系统预设的程序和焊点路径规划完成对篮圈与篮筐接触点的焊接，完成篮筐的完整结构焊接过程。