CN211438682U - 自动化焊接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动化焊接装置，包括：三坐标桁架、焊接机器人和变位装夹机构，三坐标桁架固定设有X向导轨、Y向导轨和Z向导轨，焊接机器人可沿X向、Y向或者Z向运动行走；变位装夹机构包括装夹平台，装夹平台设有X向装夹工具和Y向装夹工具，装夹平台转动安装于主动旋转支撑座和从动旋转支撑座之间，主动旋转支撑座和从动旋转支撑座分别位于装夹平台的X向两端。焊接机器人、变位装夹机构和三坐标桁架联动自动焊接液压支架结构件，提高了焊接质量和焊接效率，减轻了作业人员的劳动强度，且焊接烟尘由移动式烟尘净化系统吸收净化，工作环境得到了有效改善，减轻了焊接对作业人员的伤害。

Description

自动化焊接装置

技术领域

本实用新型涉及煤矿机械用生产设备技术领域，具体的说，涉及一种自动化焊接装置。

背景技术

目前，国内最常见的煤矿用液压支架结构件焊接加工多是人工焊接，采用二氧化碳气体保护焊，焊缝形式为多层多道角焊缝和多层多道坡口焊缝。人工焊接的缺点有：

(1)、焊接过程当中产生的危害有焊接烟尘、化学污染和物理污染，长期在此环境下工作容易诱发尘肺病等职业病。

(2)、焊接质量容易受生理、心理等外在因素影响，焊接质量不稳定。

(3)、煤矿用液压支架结构件焊接工艺对工人的技能水平要求高。

(4)、焊接劳动强度大，焊接一个结构件需要1-3天左右的时间。

(5)、焊接环境恶劣，部分结构件在焊接加工前需要提前预热。

发明内容

针对上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种自动化焊接装置，以提高焊接质量及焊接效率，降低工人的劳动强度，实现产品的自动化焊接。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种自动化焊接装置，包括：三坐标桁架、焊接机器人和变位装夹机构，所述三坐标桁架固定设有X向导轨、Y向导轨和Z向导轨，所述焊接机器人可沿X向、Y向或者Z向运动行走；

所述变位装夹机构包括装夹平台，所述装夹平台设有X向装夹工具和Y向装夹工具，所述装夹平台转动安装于主动旋转支撑座和从动旋转支撑座之间，所述主动旋转支撑座和所述从动旋转支撑座分别位于所述装夹平台的X向两端。

优选地，所述三坐标桁架包括X向横梁、Y向横梁和Z向纵梁，所述X向导轨固定于X向横梁，所述Y向导轨固定于Y向横梁，所述Z向导轨固定于Z向纵梁，所述X向横梁固定设置，所述Y向横梁与所述X向导轨滑动连接，所述Z向纵梁与所述Y向导轨滑动连接，所述焊接机器人与所述Z向导轨滑动连接。

优选地，所述X向横梁固定设有X向齿条，所述Y向横梁固定设有Y向齿条，所述Z向纵梁固定设有Z向齿条；

所述Y向横梁固定设有Y向横梁驱动装置，所述Y向横梁驱动装置的输出端固定连接有Y向横梁驱动齿轮，所述Y向横梁驱动齿轮与所述X向齿条啮合；

所述Z向纵梁固定设有Z向纵梁驱动装置，所述Z向纵梁驱动装置的输出端固定连具有Z向纵梁驱动齿轮，所述Z向纵梁驱动齿轮与所述Y向齿条啮合；

所述焊接机器人固定设有焊接机器人驱动装置，所述焊接机器人驱动装置的输出端固定连接有焊接机器人驱动齿轮，所述焊接机器人驱动齿轮与所述Z向齿条啮合。

优选地，所述X向装夹工具包相对设置的X向固定块和X向移动块，所述X向移动块设于X向导轨滑块装置，所述X向导轨滑块装置包括X向装夹导轨、X向滑块、X向圆螺母和X向丝杠，所述X向移动块固定于所述X向滑块，所述X向滑块滑动于所述X向装夹导轨，所述X向圆螺母与所述X向滑块固定连接，所述X向圆螺母套设于所述X向丝杠，所述X向丝杠转动安装于所述装夹平台，所述X向丝杠固定设有手轮。

优选地，所述Y向装夹工具包相对设置的Y向固定块和Y向移动块，所述Y向移动块设于Y向导轨滑块装置，所述Y向导轨滑块装置包括Y向装夹导轨、Y向滑块、Y向圆螺母和Y向丝杠，所述Y向移动块固定于所述Y向滑块，所述Y向滑块滑动于所述Y向装夹导轨，所述Y向圆螺母与所述Y向滑块固定连接，所述Y向圆螺母套设于所述Y向丝杠，所述Y向丝杠转动安装于所述装夹平台，所述Y向丝杠固定设有手轮。

优选地，所述主动旋转支撑座包括旋转驱动减速电机、主动旋转齿轮和与所述主动旋转齿轮啮合的从动旋转齿轮，所述主动旋转齿轮固定于所述旋转驱动减速电机的输出端，所述从动旋转齿轮转动安装于所述主动旋转支撑座，所述装夹平台与所述从动旋转齿轮固定连接。

优选地，所述从动旋转齿轮固定连接有主动转盘，所述从动旋转支撑座转动安装有从动转盘，所述装夹平台的两端分别与所述主动转盘和所述从动转盘固定连接，所述装夹平台与所述主动转盘和所述从动转盘的固定连接位置偏离所述主动转盘和所述从动转盘的旋转中心。

优选地，所述自动化焊接装置还包括移动式烟尘净化系统，所述移动式烟尘净化系统包括吸尘罩、净化器以及连接于所述吸尘罩和净化器之间的软管，所述焊接机器人位于所述吸尘罩内，所述吸尘罩固定于所述Y向横梁。

采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：

由于自动化焊接装置包括三坐标桁架、焊接机器人和变位装夹机构，三坐标桁架固定设有X向导轨、Y向导轨和Z向导轨，焊接机器人可沿X向、Y向或者Z向运动行走；变位装夹机构包括装夹平台，装夹平台设有X向装夹工具和Y向装夹工具，装夹平台转动安装于主动旋转支撑座和从动旋转支撑座之间，主动旋转支撑座和从动旋转支撑座分别位于装夹平台的X向两端。焊接时，产品装夹于X向装夹工具和Y向装夹工具，从而将产品固定于装夹平台，焊接机器人沿X向导轨、Y向导轨和Z向导轨运动焊接产品，同时，装夹平台旋转调节产品的倾斜角度，通过焊接机器人、变位装夹机构及三坐标桁架的配合联动完成产品的焊接，整个焊接过程是自动化的，提高了焊接质量和焊接效率，降低了作业人员的劳动强度。

附图说明

图1是本实用新型自动化焊接装置的主视结构示意图；

图2是图1的俯视结构示意图；

图3是图1的侧视结构示意图；

图4是变位装夹机构的立体结构示意图；

图5是变位装夹机构装夹液压支架结构件时的立体结构示意图；

图6是图5沿X向的剖视结构示意图；

图中：1-三坐标桁架；11-X向横梁；111-X向导轨；112-X向齿条；12-Y向横梁；121-Y向导轨；122-Y向齿条；123-Y向横梁减速电机；13-Z向纵梁13；131-Z向导轨；132-Z向齿条；133-Z向纵梁减速电机；14-支腿；2-焊接机器人；21-焊接机器人减速电机；3-变位装夹机构；31-装夹平台；32-Y向装夹工具；321-Y向固定块；322-Y向移动块；323-Y向装夹导轨；324-Y向滑块；325-手轮；33-X向装夹工具；331-X向固定块；332-X向移动块；333-X向装夹导轨；334-X向滑块；335-手轮；34-主动旋转支撑座；341-主动转盘；342-旋转驱动减速电机；343-主动旋转齿轮；344-从动旋转齿轮；35-从动旋转支撑座；351-从动转盘；4-检修平台；5-爬梯；6-移动式烟尘净化系统；61-吸尘罩；62-净化器；63-软管；7-控制柜；8-液压支架结构件。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，且不用于限定本实用新型。

定义XYZ坐标系如图1所示。

如图1、图2和图3共同所示，一种自动化焊接装置，包括：三坐标桁架1、六轴焊接机器人2和变位装夹机构3，变位装夹机构3位于三坐标桁架1X向的一侧且位于焊接机器人2的下方，三坐标桁架1的下部设有控制柜9。

如图1、图2和图3共同所示，三坐标桁架1包括X向横梁11、Y向横梁12和Z向纵梁13，X向横梁11固定有X向导轨111，Y向横梁12固定有Y向导轨121，Z向纵梁13固定有Z向导轨131。X向横梁固定于支腿14，支腿14固定于地面或者混凝土底座上，Y向横梁12与X向导轨滑动111连接，Z向纵梁13与Y向导轨121滑动连接，焊接机器人2与Z向导轨131滑动连接。

X向横梁11固定设有X向齿条112，Y向横梁12固定设有Y向齿条122，Z向纵梁13固定设有Z向齿条132，X向横梁11固定有检修平台4和爬梯5。

Y向横梁12固定设有Y向横梁减速电机123，Y向横梁减速电机123的输出端固定连接有Y向横梁驱动齿轮，Y向横梁驱动齿轮与X向齿条112啮合。

Z向纵梁13固定设有Z向纵梁减速电机133，Z向纵梁减速电机133的输出端固定连具有Z向纵梁驱动齿轮，Z向纵梁驱动齿轮与Y向齿条122啮合。

焊接机器人2固定设有焊接机器人减速电机21，焊接机器人减速电机21的输出端固定连接有焊接机器人驱动齿轮，焊接机器人驱动齿轮与Z向齿条132啮合。

如图4、图5和图共同所示，变位装夹机构3包括装夹平台31，装夹平台31设有两套Y向装夹工具32和一套X向装夹工具33。

Y向装夹工具32包相对设置的Y向固定块321和Y向移动块322，Y向移动块322设于Y向导轨滑块装置，Y向导轨滑块装置包括Y向装夹导轨323、Y向滑块324、Y向圆螺母和Y向丝杠，Y向移动块322固定于Y向滑块324，Y向滑块324滑动于Y向装夹导轨323，Y向圆螺母与Y向滑块324固定连接，Y向圆螺母套设于Y向丝杠，Y向丝杠转动安装于装夹平台31，Y向丝杠固定设有手轮325。

X向装夹工具33包括对设置的X向固定块331和X向移动块332，X向移动块332设于X向导轨滑块装置，X向导轨滑块装置包括X向装夹导轨333、X向滑块334、X向圆螺母和X向丝杠，X向移动块332固定于X向滑块334，X向滑块334滑动于X向装夹导轨333，X向圆螺母与X向滑块334固定连接，X向圆螺母套设于X向丝杠，X向丝杠转动安装于装夹平台31，X向丝杠固定设有手轮335。

装夹平台31转动安装于主动旋转支撑座34和从动旋转支撑座35之间，主动旋转支撑座34和从动旋转支撑座35分别位于装夹平台31的X向两端。

如图6所示，主动旋转支撑座34包括旋转驱动减速电机342、主动旋转齿轮343和与主动旋转齿轮343啮合的从动旋转齿轮344，主动旋转齿轮343固定于旋转驱动减速电机342的输出端，从动旋转齿轮344转动安装于主动旋转支撑座34，从动旋转齿轮344固定安装有主动转盘341，装夹平台31与主动转盘341固定连接且装夹平台31与主动转盘341的固定连接位置偏离主动转盘341的旋转中心。

从动旋转支撑座35转动安装有从动转盘351，从动转盘351与主动转盘341相对设置，装夹平台31与从动转盘351固定连接且装夹平台31与从动转盘351固定连接位置偏离从动转盘351的旋转中心。

变位装夹机构3装夹液压支架结构件8后，变位装夹机构3和液压支架结构件8共同的重心距离主动转盘341和从动转盘351的旋转中心比较近，也就不会产生过大的扭矩，对旋转驱动减速电机342的扭矩要求低，降低了电机的能耗，而且变位装夹机构3旋转更加稳定。

如图1、图2和图3共同所示，三坐标桁架1设有移动式烟尘净化系统6，移动式烟尘净化系统6包括吸尘罩61、净化器62以及连接于吸尘罩61和净化器62之间的软管63，焊接机器人2位于吸尘罩61内，净化器62设有行走机构，净化器62跟随Y向横梁12沿X向运动。

如图6所示，焊接液压支架结构件8时，装夹平台31旋转至水平位置，将液压支架结构件8放置于装夹平台31上，旋转手轮325，Y向丝杠驱动Y向移动块322沿Y向装夹导轨323运动，Y向移动块322与Y向固定块321配合夹紧液压支架结构件8；旋转手轮335，X向丝杠驱动X向滑块334沿X向装夹导轨333运动，X向移动块332与X向固定块331配合夹紧液压支架结构件8，从而将液压支架结构件8固定于装夹平台31上；

驱动减速电机342驱动主动旋转齿轮343旋转，主动旋转齿轮343驱动从动旋转齿轮344旋转，从动旋转齿轮344带动装夹平台31旋转至指定的角度；

Y向横梁减速电机123驱动Y向横梁驱动齿轮转动，Y向横梁12沿Y向导轨121运动至液压支架结构件8的端部上方，Z向纵梁减速电机133驱动Z向纵梁驱动齿轮转动，Z向纵梁13沿Y向导轨121运动至液压支架结构件8的端部上方，此时，焊接机器人2位于液压支架结构件8的端部上方，焊接机器人减速电机21驱动焊接机器人驱动齿轮转动，焊接机器人2沿Z向导轨131运动至焊接初始位置，焊接机器人2根据控制系统设定的焊接参数，通过六轴焊接机器人2、变位装夹机构3及三坐标桁架1的配合联动，完成液压支架结构件8横焊缝、竖焊缝和圆弧焊缝的多层多道自动化焊接，焊接过程中产生的焊接烟尘由移动式烟尘净化系统6吸收净化。

当液压支架结构件8的零部件之间拼装尺寸存在误差时，通过六轴焊接机器人2具有的电弧跟踪、焊缝寻位等功能纠正焊接机器人2的运行轨迹，完成液压支架结构件8自动化焊接。焊接完成之后，焊接机器人2、变位装夹机构3和三坐标桁架1退回原点安全位置，人工将焊接完成的液压支架结构件8吊装转运。

首件液压支架结构件8的焊接需要人工对控制系统编程，设定参数，之后焊接过程中，只需要装夹好液压支架结构件8，焊接机器人2、变位装夹机构3和三坐标桁架1联动便可自动焊接液压支架结构件8，提高了焊接质量和焊接效率，减轻了作业人员的劳动强度，且焊接烟尘由移动式烟尘净化系统6吸收净化，工作环境得到了有效改善，减轻了焊接对作业人员的伤害。

以上所述为本实用新型最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本实用新型的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本实用新型的技术启示而进行的等效变换，也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.自动化焊接装置，其特征在于，包括：三坐标桁架、焊接机器人和变位装夹机构，所述三坐标桁架固定设有X向导轨、Y向导轨和Z向导轨，所述焊接机器人可沿X向、Y向或者Z向运动行走；

所述变位装夹机构包括装夹平台，所述装夹平台设有X向装夹工具和Y向装夹工具，所述装夹平台转动安装于主动旋转支撑座和从动旋转支撑座之间，所述主动旋转支撑座和所述从动旋转支撑座分别位于所述装夹平台的X向两端。

2.如权利要求1所述的自动化焊接装置，其特征在于，所述三坐标桁架包括X向横梁、Y向横梁和Z向纵梁，所述X向导轨固定于X向横梁，所述Y向导轨固定于Y向横梁，所述Z向导轨固定于Z向纵梁，所述X向横梁固定设置，所述Y向横梁与所述X向导轨滑动连接，所述Z向纵梁与所述Y向导轨滑动连接，所述焊接机器人与所述Z向导轨滑动连接。

3.如权利要求2所述的自动化焊接装置，其特征在于，所述X向横梁固定设有X向齿条，所述Y向横梁固定设有Y向齿条，所述Z向纵梁固定设有Z向齿条；

所述Y向横梁固定设有Y向横梁驱动装置，所述Y向横梁驱动装置的输出端固定连接有Y向横梁驱动齿轮，所述Y向横梁驱动齿轮与所述X向齿条啮合；

所述Z向纵梁固定设有Z向纵梁驱动装置，所述Z向纵梁驱动装置的输出端固定连具有Z向纵梁驱动齿轮，所述Z向纵梁驱动齿轮与所述Y向齿条啮合；

所述焊接机器人固定设有焊接机器人驱动装置，所述焊接机器人驱动装置的输出端固定连接有焊接机器人驱动齿轮，所述焊接机器人驱动齿轮与所述Z向齿条啮合。

4.如权利要求1所述的自动化焊接装置，其特征在于，所述X向装夹工具包相对设置的X向固定块和X向移动块，所述X向移动块设于X向导轨滑块装置，所述X向导轨滑块装置包括X向装夹导轨、X向滑块、X向圆螺母和X向丝杠，所述X向移动块固定于所述X向滑块，所述X向滑块滑动于所述X向装夹导轨，所述X向圆螺母与所述X向滑块固定连接，所述X向圆螺母套设于所述X向丝杠，所述X向丝杠转动安装于所述装夹平台，所述X向丝杠固定设有手轮。

5.如权利要求1所述的自动化焊接装置，其特征在于，所述Y向装夹工具包相对设置的Y向固定块和Y向移动块，所述Y向移动块设于Y向导轨滑块装置，所述Y向导轨滑块装置包括Y向装夹导轨、Y向滑块、Y向圆螺母和Y向丝杠，所述Y向移动块固定于所述Y向滑块，所述Y向滑块滑动于所述Y向装夹导轨，所述Y向圆螺母与所述Y向滑块固定连接，所述Y向圆螺母套设于所述Y向丝杠，所述Y向丝杠转动安装于所述装夹平台，所述Y向丝杠固定设有手轮。

6.如权利要求1所述的自动化焊接装置，其特征在于，所述主动旋转支撑座包括旋转驱动减速电机、主动旋转齿轮和与所述主动旋转齿轮啮合的从动旋转齿轮，所述主动旋转齿轮固定于所述旋转驱动减速电机的输出端，所述从动旋转齿轮转动安装于所述主动旋转支撑座，所述装夹平台与所述从动旋转齿轮固定连接。

7.如权利要求6所述的自动化焊接装置，其特征在于，所述从动旋转齿轮固定连接有主动转盘，所述从动旋转支撑座转动安装有从动转盘，所述装夹平台的两端分别与所述主动转盘和所述从动转盘固定连接，所述装夹平台与所述主动转盘和所述从动转盘的固定连接位置偏离所述主动转盘和所述从动转盘的旋转中心。

8.如权利要求2所述的自动化焊接装置，其特征在于，所述自动化焊接装置还包括移动式烟尘净化系统，所述移动式烟尘净化系统包括吸尘罩、净化器以及连接于所述吸尘罩和净化器之间的软管，所述焊接机器人位于所述吸尘罩内，所述吸尘罩固定于所述Y向横梁。

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