CN117773436A - 自动组对焊接装置 - Google Patents

Abstract

自动组对焊接装置，涉及焊接装置技术领域，包括由外向内依次套装设置的上料回转平台、支撑台以及组对焊接机构；组对焊接机构包括沿竖向升降的支撑柱，支撑柱上转动设有夹取机械臂、定位机械臂、焊接机械臂以及除锈机械臂；定位机械臂在环形工件上进行激光放样，夹取机械臂夹取筋板并放置于放样位置，焊接机械臂对筋板与环形工件进行组对焊接；上料回转平台、支撑台均为中空环形结构，组对焊接机构设在支撑台中心通孔内，支撑台用于支撑环形工件。本发明解决了传统技术中需要人工先将环形工件放置于平台，然后使用激光仪进行划线，由于每层框架上的筋板数量多，需要挨个划出筋板位置，然后手工进行组对焊接，无法形成批量生产流水线的问题。

Description

自动组对焊接装置

技术领域

本发明涉及焊接装置技术领域，具体涉及自动组对焊接装置。

背景技术

现有工件的结构为环形工件与筋板形成框架，在实际操作过程中，需人工将环形工件与筋板进行组对焊接，由于筋板数量较多，使得在批量生产中的效率极低。

现有技术中公开了一个公开号为CN212577943U的专利，该方案包括两个支撑环和若干个滑车；支撑环包括外环形工件、若干弧形的垫板和筋板，外环形工件通过筋板与垫板连接；且外环形工件的两个端部至少连接有一个垫板，所有垫板贴合设置在一个虚拟的圆柱体上；减轻操作人员的劳动强度，保证焊接时操作的稳定性以提高焊接质量。

包括上述专利在内的现有装置随着使用，也逐渐的暴露出了不足之处，主要表现在以下方面：

第一，在实际操作过程中，每次组对需要人工先将环形工件放置于平台，然后使用激光仪进行划线，每层框架约10-15个筋板，需要挨个划出筋板位置，然后手工进行组对点焊，最后进行人工焊接，这种组对焊接方法在批量生产中效率低，且需要依赖的铆工的组对能力和焊工的焊接能力较高，无法形成批量生产的流水线。

第二，现有装置对环形工件与筋板组对焊接时，由于不同的环形工件的尺寸不同，使得现有装置对在不同尺寸环形工件固定时，固定结构均是直接对环形工件进行装夹固定，影响了周边装置的操作空间。

第三，环形工件与筋板组对焊接完成后，受限于周边结构的影响，难以将组对后的环形工件取出卸料，加大了卸料的操作繁琐性。

第四，环形工件与筋板组对焊接时，需要利用进行除锈操作，在除锈过程中易产生粉末及气味，现有除尘结构在进行除尘时，受限于进料口的结构设置，难以将除锈过程中易产生粉末及气味进行吸收，降低了工作环境的洁净度。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明解决了传统技术中需要人工先将环形工件放置于平台，然后使用激光仪进行划线，由于每层框架上的筋板数量多，需要挨个划出筋板位置，然后手工进行组对焊接，无法形成批量生产流水线的问题。

为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：

自动组对焊接装置，包括由外向内依次套装设置的上料回转平台、支撑台以及组对焊接机构；

所述组对焊接机构包括沿竖向升降的支撑柱，所述支撑柱的下端部连接有竖直设置的多段式伸缩缸，所述支撑柱上转动设有夹取机械臂、定位机械臂、焊接机械臂以及除锈机械臂；

所述定位机械臂在环形工件上进行激光放样，所述夹取机械臂夹取筋板并放置于放样位置，所述焊接机械臂对筋板与环形工件进行组对焊接；

所述上料回转平台、所述支撑台均为中空环形结构，所述支撑柱位于所述支撑台的中心通孔内，所述支撑台用于支撑环形工件；

所述上料回转平台的回转滑道内设有若干个用以夹持筋板的气动夹持块；

所述夹取机械臂的夹取端设有磁吸辅助组件。

作为一种优化的方案，所述支撑台下表面设有用于吸紧不同直径环形工件的磁吸定位机构。

作为一种优化的方案，所述组对焊接机构通过支撑柱沿竖向升降，用以避免干涉环形工件所在的工作平面。

作为一种优化的方案，所述上料回转平台的一侧设有装卸机构，所述装卸机构滑动伸入至所述环形工件所在的区域，并将环形工件进行装卸。

作为一种优化的方案，所述上料回转平台的一侧设有位于所述装卸机构下方的输送平台。

作为一种优化的方案，所述除锈机械臂的工作端上设有集尘罩，所述集尘罩上均布有若干个吸收孔。

作为一种优化的方案，所述磁吸定位机构包括沿所述支撑台周向均布的若干个电磁铁，若干个所述电磁铁沿支撑台径向同步滑动设置。

作为一种优化的方案，所述支撑台的内圈同轴转动设有驱动环，所述驱动环上开设有弧形滑槽，驱动杆一端滑动铰接在所述弧形滑槽内，所述驱动杆的另一端与所述电磁铁相铰接。

作为一种优化的方案，所述支撑柱对应夹取机械臂、定位机械臂、焊接机械臂以及除锈机械臂分别开设有环槽；

所述夹取机械臂、定位机械臂、焊接机械臂以及除锈机械臂的上固接有套环，套环转动套装于环槽内，环槽内壁上设有线圈，套环内壁上设有与线圈相匹配的永磁体。

作为一种优化的方案，所述装卸机构包括水平并列设置的两个夹持座，两个所述夹持座做相向及相反运动；

两个夹持座对应固接于两个进给座上，两个进给座共同滑动安装于导座上，导座上开设有水平设置的矩形滑孔，两个进给座滑动设置于矩形滑孔内。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

降低了人员工作强度，具有智能化和自动化，减少了人员操作带来的质量风险和安全风险；

可批量生产制作，形成流水线，提高生产效率，同时类似的框架结构均可使用；

第一驱动机带动驱动环转动，驱动杆的一端利用第一滑块沿着弧形滑槽滑动，进而利用第二滑块带动电磁铁沿着支撑台的径向滑动，实现匹配不同大小的环形工件的磁吸定位；

并且磁吸定位机构位于支撑台的下方，实现对支撑台上方的区域进行避让，实现不会影响夹取机械臂、定位机械臂、焊接机械臂以及除锈机械臂的工作，大大提高了组对焊接效率；

第二驱动机调节两个夹持座的间距，利用夹持槽实现对不同外径的环形工件进行夹持，上料时，多段式伸缩缸带动夹取机械臂、定位机械臂、焊接机械臂以及除锈机械臂下降至支撑台下方的区域，两个夹持座利用上下料输送平台实现取料，将环形工件放入至支撑台内，然后多段式伸缩缸升起实现复位，当需要卸料时，多段式伸缩缸下降，两个夹持座将焊接完成后的环形工件夹取后，退回至上下料输送平台上方时，松开夹持，焊接完成后的环形工件放入至上下料输送平台内，实现自动卸料，方便快捷，提高了装卸料的效率；

通过在除锈机械臂的工作端设置集尘罩，通过将集尘罩的进口端由传统技术中的一个大口分为若干个均布的吸收孔，在负压吸收设备的吸风下，可以加大每个吸收孔的流速，保证了除锈机械臂在工作时，可以将除锈过程中的产生的粉尘及气味及时的吸收至吸收孔内，并负压吸收设备排出，保证了工作环境的洁净度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明磁吸定位机构的结构示意图；

图3为本发明装卸机构的结构示意图；

图4为本发明支撑架的结构示意图；

图5为本发明集尘罩的结构示意图；

图6为本发明支撑台与装卸机构位置关系示意图；

图7为本发明环槽的结构示意图。

图中：1-上料回转平台；2-支撑台；3-多段式伸缩缸；4-定位机械臂；5-焊接机械臂；6-除锈机械臂；7-夹取机械臂；8-气动夹持块；9-筋板；10-环形工件；11-操作柜；12-驱动环；13-电磁铁；14-支撑架；15-驱动杆；16-弧形滑槽；17-第一滑块；18-第二滑块；19-滑槽；20-上下料输送平台；21-夹持座；22-夹持槽；23-进给座；24-导座；25-矩形滑孔；26-丝杠；27-端座；28-连接板；29-伸缩缸；30-集尘罩；31-吸收孔；32-吸收夹层；33-连接筒；34-第一驱动机；35-齿轮；36-齿环段；37-第二驱动机；38-支撑柱；39-环槽；40-套环；41-线圈；42-永磁体。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1至图7所示，自动组对焊接装置，包括由外向内依次套装设置的上料回转平台1、支撑台2以及组对焊接机构；

组对焊接机构包括沿竖向升降的支撑柱38，支撑柱38上转动设有夹取机械臂7、定位机械臂4、焊接机械臂5以及除锈机械臂6；

定位机械臂4在环形工件10上进行激光放样，夹取机械臂7夹取筋板9并放置于放样位置，焊接机械臂5对筋板9与环形工件10进行组对焊接；

上料回转平台1、支撑台2均为中空环形结构，支撑柱38位于支撑台2的中心通孔内，支撑台2用于支撑环形工件10；

上料回转平台1的回转滑道内设有若干个用以夹持筋板9的气动夹持块8；

夹取机械臂7的夹取端设有磁吸辅助组件。

支撑台2下表面设有用于吸紧不同直径环形工件10的磁吸定位机构。

组对焊接机构通过支撑柱38沿竖向升降，用以避免干涉环形工件10所在的工作平面。

上料回转平台1的一侧设有装卸机构，装卸机构滑动伸入至环形工件10所在的区域，并将环形工件10进行装卸。

上料回转平台1的一侧设有位于装卸机构下方的输送平台。

除锈机械臂6的工作端上设有集尘罩30，集尘罩30上均布有若干个吸收孔31。

磁吸定位机构包括沿支撑台2周向均布的若干个电磁铁13，若干个电磁铁13沿支撑台2径向同步滑动设置。

支撑台2的内圈同轴转动设有驱动环12，驱动环12上开设有弧形滑槽16，驱动杆15一端滑动铰接在弧形滑槽16内，驱动杆15的另一端与电磁铁13相铰接。

支撑柱38的下端部连接有竖直设置的多段式伸缩缸3。

装卸机构包括水平并列设置的两个夹持座21，两个夹持座21做相向及相反运动；

两个夹持座21对应固接于两个进给座23上，两个进给座23共同滑动安装于导座24上，导座24上开设有水平设置的矩形滑孔25，两个进给座23滑动设置于矩形滑孔25内。

支撑台2的下表面固接有支撑架14，支撑架14上沿支撑台2的径向开设有滑槽19，弧形滑槽16内滑动设有第一滑块17，第一滑块17的下表面与驱动杆15的一端相铰接，滑槽19内滑动设有第二滑块18，电磁铁13固接于第二滑块18的上表面，第二滑块18的下表面与驱动杆15的另一端相铰接。

支撑台2的下表面固接有第一驱动机34，驱动环12的下表面同轴固接有齿环段36，第一驱动机34的输出端固接有与齿环段36相啮合的齿轮35。

两个夹持座21的相对端面上开设有呈V形设置的夹持槽22。

导座24的一侧水平并列转动设有丝杠26，丝杠26上设有两段旋向相反的外螺纹，两个进给座23对应螺纹连接于两段外螺纹上。

导座24的一侧并列固接有两个端座27，丝杠26的两端对应转动安装于两个端座27上，其中一个端座27的外壁上固接有驱动丝杠26转动的第二驱动机37。

两个端座27之间固接有连接板28，连接板28固定于水平设置的伸缩缸29上。

集尘罩30呈锥形设置，且大口径端朝向除锈机械臂6的工作端。

集尘罩30的罩壁上设有吸收夹层32，若干个吸收孔31的出口端连通吸收夹层32。

集尘罩30的外壁上固接有连通吸收夹层32的连接筒33，连接筒33通过软管连接有负压吸收设备。

焊接机械臂5的安装高度还可固定设置，当焊接机械臂5的安装高度固定设置时，支撑台2的上方升降设有对环形工件10进行装卸的吊装装置。

本装置的工作原理为：

第一驱动机34带动驱动环12转动，驱动杆15的一端利用第一滑块17沿着弧形滑槽16滑动，进而利用第二滑块18带动电磁铁13沿着支撑台2的径向滑动，实现匹配不同大小的环形工件10的磁吸定位；

并且磁吸定位机构位于支撑台2的下方，实现对支撑台2上方的区域进行避让，实现不会影响夹取机械臂7、定位机械臂4、焊接机械臂5以及除锈机械臂6的工作，大大提高了组对焊接效率；

第二驱动机37调节两个夹持座21的间距，利用夹持槽22实现对不同外径的环形工件10进行夹持，上料时，多段式伸缩缸3带动夹取机械臂7、定位机械臂4、焊接机械臂5以及除锈机械臂6下降至支撑台2下方的区域,两个夹持座21利用上下料输送平台20实现取料，将环形工件10放入至支撑台2内，然后多段式伸缩缸3升起实现复位，组对焊接完成后，当需要卸料时，多段式伸缩缸3下降，两个夹持座21将焊接完成后的环形工件10夹取后，退回至上下料输送平台20上方时，松开夹持，焊接完成后的环形工件10放入至上下料输送平台20内，实现自动卸料，方便快捷，提高了装卸料的效率；

通过在除锈机械臂6的工作端设置集尘罩，通过将集尘罩的进口端由传统技术中的一个大口分为若干个均布的吸收孔31，在负压吸收设备的吸风下，可以加大每个吸收孔31的流速，保证了除锈机械臂6在工作时，可以将除锈过程中的产生的粉尘及气味及时的吸收至吸收孔31内，并负压吸收设备排出，保证了工作环境的洁净度。

上料回转平台的一侧设有操作柜11，操作柜11主要为电脑终端，通过上传产品三维图分解产品结构导入到机械臂联动系统，除焊接机械臂5额外通过示教器编程焊接，其余机械臂均通过电脑控制。

其中夹取机械臂7为自动夹取机械臂，定位机械臂4为激光放样及摄像头集成机械臂，除锈机械臂6为激光除锈机械臂6，上述各个机械臂连接电脑端通过电动驱动，通过内置的加速度传感器，陀螺仪来检测位置，均可以进行360°旋转。

支撑柱38对应夹取机械臂7、定位机械臂4、焊接机械臂5以及除锈机械臂6分别开设有环槽39，夹取机械臂7、定位机械臂4、焊接机械臂5以及除锈机械臂6的上固接有套环40，套环40转动套装于环槽39内，环槽39内壁上设有线圈41，套环40内壁上设有与线圈41相匹配的永磁体42，模拟电机，实现利用套环40支撑对应的夹取机械臂7、定位机械臂4、焊接机械臂5以及除锈机械臂6做360°转动。

上料回转平台的回转滑道内放置有若干气动夹持块8。

气动夹持块8为一种感应开合的气动夹持，当上料时，筋板9触碰到气动夹持块8时，气动夹持块8自动夹紧（调节开合角度，对不同厚度）；当需要夹取上料时，气动夹持块8在回转滑道上转动至机械臂可夹取到的位置；当机械臂开始夹取时，气动夹持块8底部具有感应装置，感应装置与夹取机械臂7单独设置一个电流回路，当夹取机械臂7接触到筋板9，整个电流回路形成闭合时，感应装置触发气动开关，可自动松合以便于机械臂夹取到指定位置。

夹取机械臂7为多轴机械臂，由操作柜11操作控制与其他机械臂联动，夹取钳采用磁吸辅助组件夹持筋板9，当筋板9夹取脱离气动夹持块8时，夹取钳前端具有磁吸辅助组件,磁吸辅助组件包括电磁铁，利用电磁铁的磁性保证夹取过程中筋板9不掉落，提高对筋板9夹持的稳定性；

当夹取到对应位置时，筋板9接触到环形工件10时，环形工件10与磁吸辅助组件形成回路，此电流回路与气动夹持块8底部感应装置为一个回路两个分支，一支回路为夹取臂-气动夹持块8-滑道-接地，第二支为夹取臂-环板位置-平台-接地，当夹取机械臂7先接触筋板9时，触发气动夹持块8松开及磁吸消磁信号，当夹取机械臂7夹取筋板9离开环形工件10及平台时，此回路断开，触发磁吸辅助组件通磁信号，当夹取机械臂7夹取筋板9接触到环形工件10时，再次形成第二支回路，触发磁吸消磁信号，夹取钳自动消磁，等待激光放样及摄像头集成机械臂确认位置是否正确。

激光放样及摄像头集成机械臂为多轴机械臂，激光放样通过电脑中的环形工件10三维图的四等分线（0°，90°，180°，270°），与各筋板9的位置尺寸，在环形工件10上挨个投影出筋板9的轮廓线，当投影出一个轮廓线时，夹取机械臂7夹取筋板9至轮廓线位置，然后摄像头会拍照上传至电脑端，电脑端根据设置好的尺寸公差及板厚的物料信息，进行自动判断，如筋板9在轮廓线公差范围内且物料信息正确，判断合格，合格后焊接机械臂5会进行点焊操作。如不合格，系统会根据筋板9的位置尺寸偏差数值，下发机械臂转动指令，机械臂调整筋板9位置后，重复上述判断操作，直至合格。焊接完成后，激光放样也可放出焊脚尺寸线，然后摄像头进行拍照上传至电脑端，电脑端根据设置好的尺寸公差进行自动判断。

焊接机械臂5为多轴机械臂，外部设置焊机，送丝轮，桶装焊丝及示教器，气管和水冷管都设置在机械臂中，当筋板9位置合格时，点焊程序无需通过示教器编程，通过电脑系统保证焊接机械臂5位置合格后，夹取机械臂7仍夹取筋板9控制位置，此时焊接机械臂5转动至此筋板9位置进行点焊固定即可。待除锈机械臂6全部除锈完成后，焊接机械臂5通过示教器编程进行整体焊接。

激光除锈机械臂6为多轴机械臂，由操作柜11操作，到筋板9点焊固定后，进行激光除锈，无需编程，设置好激光除锈宽度后，每次按照固定的除锈宽度进行除锈。

多段式伸缩缸3为液压缸，内部配备电机连接操作柜11与各机械臂，可以升降调整高度配合。

本装置的工作流程为：

备料阶段，先将环形工件10按照四等分线位置放置于支撑台2，将筋板9按照圆周顺序大体放置于回转气动夹持块8即可，回转气动夹持块8自动锁紧筋板9，在操作柜11电脑导入框架三维图进行分析识别传输到激光放样及摄像头集成机械臂，激光放样根据环形工件位置挨个进行激光放样，当放出筋板9位置轮廓时，回转气动夹持块8会转到夹取机械臂7能够夹取到的位置，夹取机械臂7夹取筋板9，并准确放置于轮廓位置，位置正确性通过摄像头拍照上传至电脑分析比对筋板9的物料信息和位置，筋板9位置正确后，焊接机械臂5进行点固焊接；每个筋板9逐一进行上述操作；整体组对后，激光除锈机械臂6对焊缝位置进行激光除锈；然后焊接机械臂5进行焊接；焊接后由摄像头集成机械臂对焊缝进行检查，然后只需重复上述操作，固定环形工件，筋板9上料。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.自动组对焊接装置，其特征在于：包括由外向内依次套装设置的上料回转平台（1）、支撑台（2）以及组对焊接机构；

所述组对焊接机构包括沿竖向升降的支撑柱（38），所述支撑柱（38）的下端部连接有竖直设置的多段式伸缩缸（3），所述支撑柱（38）上转动设有夹取机械臂（7）、定位机械臂（4）、焊接机械臂（5）以及除锈机械臂（6）；

所述定位机械臂（4）在环形工件（10）上进行激光放样，所述夹取机械臂（7）夹取筋板（9）并放置于放样位置，所述焊接机械臂（5）对筋板（9）与环形工件（10）进行组对焊接；

所述上料回转平台（1）与所述支撑台（2）均为中空环形结构，所述支撑柱（38）位于所述支撑台（2）的中心通孔内，所述支撑台（2）用于支撑环形工件（10）；

所述上料回转平台（1）的回转滑道内设有若干个用以夹持筋板（9）的气动夹持块（8）；

所述夹取机械臂（7）的夹取端设有磁吸辅助组件。

2.根据权利要求1所述的自动组对焊接装置，其特征在于：所述支撑台（2）下表面设有用于吸紧不同直径环形工件（10）的磁吸定位机构。

3.根据权利要求1所述的自动组对焊接装置，其特征在于：所述组对焊接机构通过支撑柱（38）沿竖向升降，用以避免干涉环形工件（10）所在的工作平面。

4.根据权利要求1所述的自动组对焊接装置，其特征在于：所述上料回转平台（1）的一侧设有装卸机构，所述装卸机构滑动伸入至所述环形工件（10）所在的区域，并将环形工件（10）进行装卸。

5.根据权利要求4所述的自动组对焊接装置，其特征在于：所述上料回转平台（1）的一侧设有位于所述装卸机构下方的输送平台（20）。

6.根据权利要求1所述的自动组对焊接装置，其特征在于：所述除锈机械臂（6）的工作端上设有集尘罩（30），所述集尘罩（30）上均布有若干个吸收孔（31）。

7.根据权利要求2所述的自动组对焊接装置，其特征在于：所述磁吸定位机构包括沿所述支撑台（2）周向均布的若干个电磁铁（13），若干个所述电磁铁（13）沿支撑台（2）径向同步滑动设置。

8.根据权利要求7所述的自动组对焊接装置，其特征在于：所述支撑台（2）的内圈同轴转动设有驱动环（12），所述驱动环（12）上开设有弧形滑槽（16），驱动杆（15）一端滑动铰接在所述弧形滑槽（16）内，所述驱动杆（15）的另一端与所述电磁铁（13）相铰接。

9.根据权利要求1所述的自动组对焊接装置，其特征在于：所述支撑柱（38）对应夹取机械臂（7）、定位机械臂（4）、焊接机械臂（5）以及除锈机械臂（6）分别开设有环槽（39）；

所述夹取机械臂（7）、定位机械臂（4）、焊接机械臂（5）以及除锈机械臂（6）的上固接有套环（40），套环（40）转动套装于环槽（39）内，环槽（39）内壁上设有线圈（41），套环（40）内壁上设有与线圈（41）相匹配的永磁体（42）。

10.根据权利要求4所述的自动组对焊接装置，其特征在于：所述装卸机构包括水平并列设置的两个夹持座（21），两个所述夹持座（21）做相向及相反运动；

两个夹持座（21）对应固接于两个进给座（23）上，两个进给座（23）共同滑动安装于导座（24）上，导座（24）上开设有水平设置的矩形滑孔（25），两个进给座（23）滑动设置于矩形滑孔（25）内。