CN211414154U - 一种机器人焊接钢横梁用多功能工装设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于焊接加工技术领域，具体公开了一种机器人焊接钢横梁用多功能工装设备，包括机架、平移滑台、顶升机构、腹板定位工装、上翼板定位工装、下翼板定位工装，平移滑台滑动连接在机架上，上翼板定位工装和下翼板定位工装均安装于平移滑台上，上翼板定位工装和下翼板定位工装可竖直运动；腹板定位工装位于机架的上方，顶升机构位于机架的下方，腹板定位工装和顶升机构正对设置。将本设备与上下料机器人和焊接机器人组成机器人焊接工作站，可以实现大规模自动化、无人化的钢横梁产品生产，生产效率高，具有广阔的应用前景。

Description

一种机器人焊接钢横梁用多功能工装设备

技术领域

本实用新型涉及焊接加工技术领域，属于焊接加工智能制造领域无人化柔性生产技术，特别是涉及一种机器人焊接钢横梁用多功能工装设备。

背景技术

铁路桥梁用钢横梁主要由5部分组成：下翼板、腹板、上翼板、圆柱头栓钉、栏杆立柱基础。钢横梁主要应用于铁路简支T型桥梁上，位于桥梁双侧设置，间距2m/个，即每公里铁路需安装1000个钢横梁。钢横梁具有规格型号统一、需求数量大的特点，适宜进行机械自动化生产。根据生产经验，钢横梁生产过程中，下翼板、腹板、上翼板的焊接连接是主要施工工序，目前多采用人工焊接的作业方式，存在劳动强度大、受工人技术水平局限、焊缝质量不稳定、作业环境恶劣等缺点。随着国内熟练工人的稀缺和工人薪资水平的增长，人工焊接受到越来越多的限制。

随着智能制造技术发展，使得重构和升级改造焊接生产线成为可能。目前采用机器人焊接的自动化焊接工作站已经得到广泛应用，如公布号CN106425223A的中国实用新型专利公开的“一种机器人焊接工作站”，该专利涉及到一种比较通用的带有旋转和升降及移动功能的工装设备，该设备虽然柔性强，能兼容不同工件的焊接作业，但是对于具体的被焊接对象，仍然需要进行针对性开发和研究，特别是对于大批量生产的铁路桥梁用钢横梁产品。

实用新型专利CN209035880U《一种铁路T梁钢横梁定位夹紧翻转装置》和CN209206762 U《一种用于钢横梁的焊接机构》均公开了一种带翻转功能的夹持工装设备，能够实现单台机器人焊接铁路桥梁钢横梁的技术，从而解决人工焊接作业劳动强度大，焊缝质量不稳定，效率低的问题。但是上述装置仍然依靠人工上下料，需要人工安装定位被焊接工件，自动化程度和生产效率不高。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种机器人焊接钢横梁用多功能工装设备，用于解决人工焊接作业劳动强度大，焊缝质量不稳定，焊接设备自动化程度及生产效率低等问题，实现铁路桥梁用钢横梁产品的大规模化及无人化生产目的。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种机器人焊接钢横梁用多功能工装设备，包括机架、平移滑台、顶升机构、腹板定位工装、上翼板定位工装、下翼板定位工装，所述平移滑台滑动连接在机架上，所述上翼板定位工装和下翼板定位工装均安装于平移滑台上，所述上翼板定位工装和下翼板定位工装可竖直运动；所述腹板定位工装位于机架的上方，腹板定位工装开设有用于容纳和定位腹板工件的竖向沟槽；所述顶升机构位于机架的下方，所述腹板定位工装和顶升机构正对设置。

进一步，所述机架上设有水平导向轨道，所述水平滑台滑动连接在水平导向轨道上。

进一步，所述平移滑台上设有两个竖直导向轨道，所述上翼板定位工装和下翼板定位工装滑动连接在竖直导向轨道中。

进一步，所述机架的上方设有上横梁，所述腹板定位工装安装在上横梁上，所述机架的下方设有下横梁，所述顶升机构安装在下横梁上。

进一步，所述机架的两侧均设有立柱，所述上横梁与下横梁正对，并与两个立柱连接形成回型框架。有益效果：上横梁与下横梁对正并通过两边的立柱连接成回形框架，有利于承受夹紧腹板工件的反作用力，保证结构的稳定性。

进一步，所述平移滑台具有左、中、右三个停位，当平移滑台处于中位时，上翼板定位工装位于所述上横梁正下方；当平移滑台处于右位时，下翼板定位工装位于所述上横梁正下方；当平移滑台处于左位时，下翼板定位工装和上翼板定位工装上方露空，可对下翼板定位工装和上翼板定位工装进行上料作业。

进一步，所述上翼板定位工装和所述下翼板定位工装上分别设有真空吸盘。有益效果：真空吸盘可以将工件紧紧吸在定位工装上，进一步保证工件被夹紧，同时，相较于电磁吸盘、机械抓手等，真空吸盘可避免钢横梁被磁化或者表面被划伤等。

进一步，所述竖向沟槽中安装有真空吸盘。有益效果：真空吸盘可以将腹板工件紧紧吸在定位工装上，进一步保证工件被夹紧，同时，相较于电磁吸盘、机械抓手等，真空吸盘可避免钢横梁被磁化或者表面被划伤等。

如上所述，本实用新型的机器人焊接钢横梁用多功能工装设备，具有以下有益效果：

本设备工作时，可采用上下料机器人上翼板定位工装、下翼板定位工装及腹板定位工装进行上料，对腹板定位工装上料后，平移滑台在机架上水平移动可以分别将上翼板定位工装或下翼板定位工装移动到顶升机构上方，被顶升机构顶起，从而与腹板定位工装一起共同夹紧定位工件，便于焊接机器人分别从腹板两边同时焊接。

将本实用新型的机器人焊接钢横梁用多功能工装设备应用在机器人焊接工作站上，能够配合上下料机器人和焊接机器人，实现自动上下料、自动焊接的完全无人化焊接作业，只需少量的管理人员在集控中心监视生产过程即可，从而提高钢横梁焊接生产流程的自动化程度和生产效率，排除人工焊接的多种不确定性因素，使产品质量得到保障。

附图说明

图1为本实用新型的机器人焊接钢横梁用多功能工装设备应用在机器人焊接工作站上时的立体图；

图2为本实用新型的机器人焊接钢横梁用多功能工装设备的立面示意图；

图3为本实用新型的机器人焊接钢横梁用多功能工装设备的断面示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

附图标记说明：

机架1、平移滑台2、顶升机构3、腹板定位工装4、上翼板定位工装5、下翼板定位工装6、上横梁7、下横梁8、立柱9、腹板10、上翼板11、下翼板12、上下料机器人13、焊接机器人14。

具体实施过程如下：

如图1、图2、图3所示，本实用新型提供一种机器人焊接钢横梁的多功能焊接工装设备，包括机架1、平移滑台2、顶升机构3、腹板定位工装4、上翼板定位工装5、下翼板定位工装6，平移滑台2滑动连接在机架1上，上翼板定位工装5和下翼板定位工装6均安装于平移滑台2上，可升降移动；具体的，机架1上设有水平导向轨道，水平滑台滑动连接在水平导向轨道上，机架1上还设有用于驱动平移滑台2沿着水平导向轨道移动的水平驱动装置。

机架1上方设置有上横梁7，机架1下方设置有下横梁8，腹板定位工装4安装于上横梁7上，顶升机构3安装在下横梁8上；具体的，机架1的两侧均设有一根立柱9，上横梁7与下横梁8正对，并与两个立柱9连接形成回型框架，这样有利于承受夹紧腹板10工件的反作用力，保证结构的稳定性。

当上翼板定位工装5或下翼板定位工装6随平移滑台2移动到顶升机构3上方时，可以被顶升机构3抬起，从而与腹板定位工装4一起共同夹紧工件，顶升机构3下降时，上翼板定位工装5或下翼板定位工装6在重力和复位弹簧力的共同作用下随之下降。

如图1所示，将本实用新型的多功能工装设备应用在机器人焊接工作站上，机架1的一侧安装有1台上下料机器人13，另一侧安装有2台焊接机器人14，2台焊接机器人14分别位于立柱9的两侧。

本设备的平移滑台2可以在左、中、右三个位置准确定位。当平移滑台2处于左位时，上下料机器人13可以对下翼板定位工装6和上翼板定位工装5进行上料作业；平移滑台2处于中位时，上翼板定位工装5位于机架1上横梁7正下方；平移滑台2处于右位时，下翼板定位工装6位于上横梁7正下方；顶升机构3位于平移滑台2下方，可以分别将上翼板定位工装5、下翼板定位工装6顶起。

进一步的，本设备除了夹持定位工件外，还采用了真空吸盘，其中，上翼板定位工装5和下翼板定位工装6上分别设有真空吸盘，可以将翼板工件紧紧吸在定位工装上；腹板定位工装4开设有可容纳和定位腹板10工件的竖向沟槽，竖向沟槽沿着腹板定位工装4的轴向方向(即上横梁7的长度方向)设置；竖向沟槽的侧面安装有真空吸盘，可以将腹板10工件紧紧吸在定位工装上。焊接时，将腹板10工件呈竖直状态插入腹板定位工装4的竖向沟槽中，从而解决了腹板10的定位，同时，就不需要夹持工装设备(即腹板定位工装4)去翻转工件，可以采用上下料机器人翻转工件，其他夹持工装设备(即上翼板定位工装5、下翼板定位工装6)就需要根据需要进行移位动作，使腹板10和上翼板11、下翼板12配合夹紧，即可进行焊接，操作更为简便。

本多功能工装设备在机器人焊接工作站中按如下作业流程操作：

1)输送带送将钢横梁的上翼板11、下翼板12和腹板10毛坯件依次送到焊接区指定位置；

2)将平移滑台2置于左位；

3)上下料机器人13将上翼板11从输送带上拿取放到平移滑台2上的上翼板定位工装5上；

4)上下料机器人13将下翼板12从输送带上拿取放到平移滑台2上的下翼板定位工装6上；

5)上下料机器人13将腹板10从输送带上拿取放到腹板10定位横梁工装上；

6)将平移滑台2置于中位；

7)顶升机构3上升，顶起平移滑台2上的上翼板定位工装5，使上翼板11与腹板10夹紧；

8)待上翼板11与腹板10夹紧后，上下料机器人13放开腹板10，为焊接机器人14让出空间；

9)2套焊接机器人14按指定的轨迹移动，从腹板10两边同时焊接；完成焊接后回到初始位置；

10)上下料机器人13拿住腹板10后，顶升机构3和上翼板定位工装5下降；

11)上下料机器人13拿出腹板10旋转180°后放回腹板定位工装4横梁下；

12)将平移滑台2置于右位；

13)顶升机构3上升，顶起平移滑台2上的下翼板定位工装6，使下翼板12与腹板10夹紧；

14)2套焊接机器人14按指定的轨迹移动，从腹板10两边同时焊接；完成焊接后回到初始位置；

15)上下料机器人13拿住腹板10后，顶升机构3和下翼板定位工装6下降；

16)上下料机器人13抓取焊接完成的工件放到叉车托盘上；

17)将平移滑台2置于左位，焊接工作站重复上述动作。

综上所述，本实用新型的多功能工装设备应用在机器人焊接工作站中，能够实现钢横梁无人化焊接生产线的大规模自动化及无人化生产，无需传统产线的人工搬运、手工组焊，生产效率高，智能化设备的运动轨迹、作业顺序可全部在集控中心统一规划，实现远程网络云控制，适合数字化制造体系，具有广阔的应用前景。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种机器人焊接钢横梁用多功能工装设备，其特征在于，包括机架、平移滑台、顶升机构、腹板定位工装、上翼板定位工装、下翼板定位工装，所述平移滑台滑动连接在机架上，所述上翼板定位工装和下翼板定位工装均安装于平移滑台上，所述上翼板定位工装和下翼板定位工装可竖直运动；所述腹板定位工装位于机架的上方，腹板定位工装开设有用于容纳和定位腹板工件的竖向沟槽；所述顶升机构位于机架的下方，所述腹板定位工装和顶升机构正对设置。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述机架上设有水平导向轨道，所述水平滑台滑动连接在水平导向轨道上。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述平移滑台上设有两个竖直导向轨道，所述上翼板定位工装和下翼板定位工装滑动连接在竖直导向轨道中。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述机架的上方设有上横梁，所述腹板定位工装安装在上横梁上，所述机架的下方设有下横梁，所述顶升机构安装在下横梁上。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于：所述机架的两侧均设有立柱，所述上横梁与下横梁正对，并与两个立柱连接形成回型框架。

6.根据权利要求4所述的设备，其特征在于：所述平移滑台具有左、中、右三个停位，当平移滑台处于中位时，上翼板定位工装位于所述上横梁正下方；当平移滑台处于右位时，下翼板定位工装位于所述上横梁正下方；当平移滑台处于左位时，下翼板定位工装和上翼板定位工装上方露空，可对下翼板定位工装和上翼板定位工装进行上料作业。

7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述上翼板定位工装和所述下翼板定位工装上分别设有真空吸盘。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述竖向沟槽中安装有真空吸盘。

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