CN214079930U - 搅拌筒的制作装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及搅拌筒生产设备，公开了一种搅拌筒的制作装置，包括：旋转驱动机构(2)，用于驱动搅拌筒(1)沿X轴方向旋转；多自由度运动装置(3)，至少能够沿所述X轴方向移动、沿Z轴移动和沿Y轴方向旋转；以及操作装置(4)，与所述多自由度运动装置(3)连接，所述操作装置(4)包括焊接机构(41)和划线机构(42)，所述焊接机构(41)用于对所述搅拌筒(1)的内环焊缝进行焊接，所述划线机构(42)用于对所述搅拌筒(1)的内壁进行划线，所述焊接机构(41)和划线机构(42)之间具有夹角。本实用新型的搅拌筒的制作装置能够实现内环缝焊接与划线的集成动作，提升焊接质量和划线精度。

Description

搅拌筒的制作装置

技术领域

本实用新型涉及搅拌筒生产设备，具体地，涉及一种搅拌筒的制作装置。

背景技术

混凝土搅拌车的搅拌筒是混凝土搅拌车搅拌系统的关键部件，其影响着新拌混凝土的搅拌质量、进出料速度和出料残余率等。典型的搅拌筒由前、中、后不同的三段焊接，处于搅拌筒内的螺旋叶片也由三段拟合而成，螺旋叶片焊接在筒壁上。

目前，国内的搅拌筒生产中，通过人工对搅拌筒内环缝进行连续盖面焊接，并且通过人工对搅拌筒内的螺旋叶片的摆搭轨迹线进行划线操作。两个工序分别采用独立的两个人工工位完成，焊接工作环境较差，劳动强度较大，焊接质量和划线精度较低，对搅拌筒的生产效率以及质量具有很大影响。例如，将搅拌筒的筒节用工装固定，并安置在旋转机构上，通过旋转机构带动搅拌筒旋转，人工对搅拌筒内的环缝进行焊接；具体地，如图5所示，中筒工装1a箍紧在搅拌筒的外壁上，然后，再将搅拌筒通过中筒工装1a安装在滚轮架2a，驱动滚轮架2a，在摩擦力的作用下，带动搅拌筒旋转，人工从筒体开口处进入搅拌筒，采取手工焊枪，手工焊接内环缝；同时，如图6所示，为了安装螺旋叶片，在将搅拌筒的筒节卷板之前，需要在板上，利用划线样板尺，人工沿划线样板尺划螺旋轨迹线3a，在卷板后，形成搅拌筒的内空间中的螺旋叶片的螺旋摆搭轨迹线。这种生产方式需要两个工序采用独立的工位来完成，而且人工焊接质量和人工划线精度较低，影响生产效率。

有鉴于此，需要设计一种新型的搅拌筒的制作装置。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种搅拌筒的制作装置，该搅拌筒的制作装置能够实现内环缝焊接与划线的集成动作，提升焊接质量和划线精度。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种搅拌筒的制作装置，包括：

旋转驱动机构，用于驱动搅拌筒沿X轴方向旋转；

多自由度运动装置，至少能够沿所述X轴方向移动、沿Z轴移动和沿Y 轴方向旋转；以及

操作装置，与所述多自由度运动装置连接，所述操作装置包括焊接机构和划线机构，所述焊接机构用于对所述搅拌筒的内环缝进行焊接，所述划线机构用于对所述搅拌筒的内壁进行划线，所述焊接机构和所述划线机构之间具有夹角。

优选地，所述搅拌筒的制作装置还包括寻位机构和控制器，所述寻位机构和所述多自由度运动装置均与所述控制器信号连接，所述寻位机构用于检测所述操作装置的位置信息并将所述位置信息反馈至所述控制器，所述控制器用于控制所述多自由度运动装置的运动。

优选地，所述寻位机构安装在所述多自由度运动装置靠近所述操作装置的端部。

优选地，所述搅拌筒的制作装置包括伸缩驱动机构，所述伸缩驱动机构与所述多自由度运动装置连接且用于驱动所述多自由度运动装置实现沿X 轴方向的移动。

优选地，所述搅拌筒的操作装置还包括伸缩臂，所述伸缩臂沿X轴方向延伸，所述多自由度运动装置通过所述伸缩臂与所述伸缩驱动机构连接。

优选地，所述多自由度运动装置设为移动机器人，所述移动机器人至少能够实现沿Z轴方向的移动和沿Y轴方向的旋转。

优选地，所述焊接机构包括焊枪，所述划线机构包括喷头组件。

优选地，所述喷头组件具有至少一个喷头。

优选地，所述多自由度运动装置上安装有防碰撞机构。

优选地，所述防碰撞机构包括碰撞传感器。

通过上述技术方案，本实用新型的有益效果如下：

在使用本实用新型提供的搅拌筒的制作装置的过程中，当需要对搅拌筒内环焊缝进行焊接时，首先使得多自由度运动装置沿X轴方向移动，从而带动操作装置进入搅拌筒内，并通过多自由度运动装置沿Y轴方向旋转使得焊接机构对准搅拌筒内壁，然后使得多自由度运动装置沿Z轴方向来回移动以控制操作装置靠近搅拌筒内壁便于对搅拌筒内壁进行焊接，最后通过旋转驱动机构驱动搅拌筒沿X轴方向旋转，即可实现搅拌筒内环焊缝的焊接操作；当需要对搅拌筒内壁进行划线操作时，通过多自由度运动装置沿Y轴旋转可以切换焊接机构与划线机构的位置，使得划线机构对准搅拌筒内壁，在搅拌筒旋转过程中，使得多自由度运动装置沿X轴方向移动即可实现搅拌筒内壁的划线操作。本实用新型将焊接机构与划线机构通过多自由度运动装置集成在一个工位，解决了传统的分为两个独立工序的问题，减少了工位的设置，并且避免了人工操作带来的焊接质量问题及划线精度问题。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

下列附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，其与下述的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但本实用新型的保护范围并不局限于下述附图及具体实施方式。在附图中：

图1是本实用新型具体实施方式的搅拌筒的制作装置的立体结构示意图；

图2是本实用新型具体实施方式的多自由度运动装置的立体结构示意图；

图3是图2中A部分的局部放大图：

图4是本实用新型具体实施方式的搅拌筒的内环缝位置和螺旋叶片划线位置的结构示意图；

图5是现有技术的搅拌筒工装的立体结构示意图；

图6是现有技术的搅拌筒的筒节板的结构示意图。

附图标记说明

1搅拌筒；2旋转驱动机构；3多自由度运动装置；

4操作装置；41焊接机构；42划线机构；

5寻位机构；6伸缩驱动机构；7伸缩臂；8搅拌筒工装；9内环缝位置；10螺旋叶片划线位置；1a中筒工装；2a滚轮架；3a螺旋轨迹线。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，本实用新型的保护范围并不局限于下述的具体实施方式。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位术语以搅拌筒的制作装置自身的方位为基准，例如，多自由度运动装置3伸入搅拌筒1的内部，搅拌筒工装8安装在搅拌筒1的外表面；附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型的限制。

为了便于描述，建立如图1所示的三维坐标系，其中X轴所在的方向为搅拌筒1的中心轴线所在的方向。

如图1至图4所示，本实用新型基本实施方式的搅拌筒的制作装置，包括：

旋转驱动机构2，用于驱动搅拌筒1沿X轴方向旋转；

多自由度运动装置3，至少能够沿所述X轴方向移动、沿Z轴移动和沿 Y轴方向旋转；以及

操作装置4，与所述多自由度运动装置3连接，所述操作装置4包括焊接机构41和划线机构42，所述焊接机构41用于对所述搅拌筒1的内环焊缝进行焊接，所述划线机构42用于对所述搅拌筒1的内壁进行划线，所述焊接机构41和划线机构42之间具有夹角。

在使用本实用新型提供的搅拌筒的制作装置的过程中，当需要对搅拌筒 1的内环焊缝进行焊接时，首先使多自由度运动装置3沿X轴方向移动，从而带动操作装置4进入搅拌筒1内，并通过多自由度运动装置3沿Y轴方向旋转使得焊接机构41对准搅拌筒1的内壁，然后使多自由度运动装置3沿Z 轴方向来回移动以控制操作装置4靠近搅拌筒1内壁便于对搅拌筒1内壁进行焊接，最后通过旋转驱动机构2驱动搅拌筒1沿X轴方向旋转，即可实现搅拌筒1内环焊缝的焊接操作；当需要对搅拌筒1内壁进行划线操作时，通过多自由度运动装置3沿Y轴旋转可以切换焊接机构41与划线机构42的位置，使得划线机构42对准搅拌筒1内壁，在搅拌筒1旋转过程中，使得多自由度运动装置3沿X轴方向移动即可实现搅拌筒1内壁的划线操作。本实用新型将焊接机构41与划线机构42通过多自由度运动装置3集成在一个工位，解决了传统的分为两个独立工序的问题，减少了工位的设置，并且避免了人工操作带来的焊接质量问题及划线精度问题。

进一步地，还可以布置寻位机构5和控制器，寻位机构5和多自由度运动装置3均与控制器信号连接，寻位机构5用于检测操作装置4的位置信息并将位置信息反馈至控制器，根据位置信息，控制器可以控制多自由度运动装置3的运动。其中，多自由度运动装置3可以为移动机器人，能够实现多个自由度的运动，例如，沿Z轴方向的移动、沿Y轴方向的旋转等。

更进一步地，可以设置伸缩驱动机构6与多自由度运动装置3连接，通过伸缩驱动机构6驱动多自由度运动装置3沿X轴方向的移动；其中，多自由度运动装置3通过伸缩臂7与伸缩驱动机构6连接，伸缩臂7沿X轴方向延伸，在伸缩驱动机构6的作用下，伸缩臂7带动多自由度运动装置3沿X 轴方向的移动。

具体地，寻位机构5能够对内环缝位置9和螺旋叶片划线位置10进行扫描反馈，将扫描信息反馈给控制器，例如可编程控制器，根据扫描信息，通过程序控制多自由度运动装置3，在焊接模式下，实时动态的计算和补偿焊接角度和跟踪焊缝位置，旋转驱动机构2驱动搅拌筒1沿X轴方向旋转，控制焊接的速度，实现内环焊缝自动焊接；同理地，在划线模式下，焊接机器人实时动态的调整划线机构42的角度，伸缩臂7在伸缩驱动机构6的作用下伸缩进给以控制螺旋曲线的螺距和划线速度，旋转驱动机构2驱动搅拌筒3旋转，控制划线的速度，实现螺旋叶片的空间螺旋摆搭曲线的划线，通过伸缩臂7伸缩不同距离，可实现不同螺距的筒体划线要求。自动化程度高，而且，避免恶劣环境对施工人员的损害，降低劳动强度，有效地提高了焊接质量以及划线精度。

更进一步地，多自由度运动装置3可以为六轴工业机器人或四轴工业机器人，而且，寻位机构5可以采用激光传感器，激光传感器通常由激光器、激光检测器和测量电路组成，激光器发出的激光束以一定的形状扫描(扫描方式)或通过光学器件变换以光面的形式在搅拌筒的内表面投射出线形或其他几何形状的条纹(结构光方式)，经反射后激光向各方向散射，部分散射光返回到激光检测器，可以得到表征目标截面的激光条纹图，所获得的信息经测量电路转换后，可用于焊接机器人进行焊缝寻位、焊缝跟踪以及螺旋叶片的划线寻位和跟踪等，优选地，如图3所示，寻位机构5也可以安装在多自由度运动装置3靠近操作装置4的端部。当然，除了上述激光跟踪技术，也可以采用视觉跟踪技术、接触式跟踪传感技术、电弧跟踪传感技术等能够实现上述寻位功能的技术方案。

此外，焊接机构41包括焊枪，划线机构42包括喷头组件。进一步地，布置焊枪与喷头组件时，使焊枪与喷头组件42之间具有一定夹角；例如，以焊枪与喷头组件之间的夹角为90°为例进行说明，多自由度运动装置3 沿Y轴旋转，实现两种工艺动作的切换；当进行焊接模式时，多自由度运动装置3沿Z轴方向来回移动以控制操作装置4靠近搅拌筒1内壁，使焊枪与筒体接触，对搅拌筒1内壁进行焊接，焊枪与筒体轴线垂直，喷头组件与筒体轴线平行，当进行划线模式时，多自由度运动装置3沿Y轴旋转可以切换焊接机构41与划线机构42的位置，使得划线机构42对准搅拌筒1内壁，喷头组件与筒体接触，喷头组件与筒体轴线垂直，焊枪与筒体轴线平行，两种工艺动作模式在切换和工作时与搅拌筒1的筒体均无干涉。在其他实施例中，焊枪与喷头组件之间的夹角也可设为其他角度，如30°、45°和60°等，只要保证焊枪与喷头组件在工作过程中不产生干涉即可。

其中，喷头组件可以为单喷墨划线头，也可以为双喷墨划线头，双喷墨划线头可以同时划线(划线即为螺旋叶片摆搭螺旋控制色带)作业，双喷墨划线头可以调整螺旋叶片的划线宽度，给螺旋叶片的摆搭提供更大的参考范围；当然，喷头组件的喷头数量可以根据需要进行设置。

在具体实施例中，多自由度运动装置3通过伸缩臂7与伸缩驱动机构6；其中，伸缩臂7上设置有移动导轨，伸缩驱动机构6通过移动导轨驱动伸缩臂7移动，从而驱动多自由度运动装置3沿搅拌筒1沿X轴方向伸缩，对焊缝位置以及螺旋叶片的划线位置进行寻位；伸缩驱动机构6可以采用能够实现线性直线运动的电机，例如直线电机、伺服电机等，在其他实施例中，伸缩驱动机构6也可采用伸缩气缸。

如此，采用多自由度运动装置3结合激光寻位的方式，在焊接内环缝模式下，多自由度运动装置3根据激光扫描反馈结果，实时动态的计算和补偿焊枪角度和跟踪焊缝位置，旋转驱动机构2驱动搅拌筒1旋转，控制焊接的速度，实现内环焊缝自动焊接；同理地，在划线模式下，多自由度运动装置 3实时动态地调整划线机构42的角度，伸缩臂7伸缩进给控制螺旋曲线的螺距和划线速度，旋转驱动机构2驱动搅拌筒1旋转，控制划线的速度，多自由度运动装置3配合伸缩驱动机构6和旋转驱动机构2联动，实现螺旋叶片的空间螺旋摆搭曲线的划线，通过伸缩臂7伸缩不同距离，可实现不同螺距的筒体划线要求。

其中，旋转驱动机构2可以为焊接变位机，用于回转工作的焊接变位，以得到理想的加工位置和焊接速度，与多自由度运动装置3、伸缩驱动机构 6的控制系统相连，实现联动操作。在搅拌筒1的实际生产中，参照图1，搅拌筒1的筒节被搅拌筒工装8固定在工作平台上，焊接变位机与搅拌筒1 的端部连接，搅拌筒工装8上设有滚轮机构，使搅拌筒1能够被驱动做旋转运动。进一步地，旋转驱动机构2可以采用侧面驱动旋转，龙门升降变位机驱动等方式，优选为端面旋转驱动的方式。

另外，可以在多自由度运动装置3上安装防碰撞机构，防碰撞机构可以采用碰撞传感器，在多自由度运动装置3各轴上、焊枪以及喷头组件等设备上布置碰撞传感器，当任意物体非正常接触到多自由度运动装置3或者焊枪的电缆缠绕到多自由度运动装置3上时，碰撞传感器检测碰撞的强度信号，将信号输入控制器，例如可编程控制器，根据碰撞传感器的信号，通过程序控制多自由度运动装置3的动作，对焊枪、喷头组件等能起到极好的保护作用，而且，极大地保证了操作者的人身安全。

为了便于更加深刻理解本实用新型搅拌筒的制作装置的技术构思和优点，以下描述本实用新型相对优选特征相对全面的搅拌筒的制作装置的结构形式。

如图1至图4所示，本实用新型优选实施方式的搅拌筒的制作装置，包括旋转驱动机构2、多自由度运动装置3和操作装置4，旋转驱动机构2用于驱动搅拌筒1沿X轴方向旋转，操作装置4包括焊接机构41和划线机构 42，多自由度运动装置3的端部安装焊接机构41、寻位机构5和划线机构 42，多自由度运动装置3通过伸缩臂7与伸缩驱动机构6连接；其中，伸缩驱动机构6可以采用伺服电机，旋转驱动机构2可以采用焊接变位机，寻位机构5可以采用激光传感器；在搅拌筒3的实际生产中，旋转驱动机构2安装在工作平台上，且旋转驱动机构2与搅拌筒1的一端连接，搅拌筒3通过搅拌筒工装8固定在工作平台上；在焊接模式下，多自由度运动装置3沿X 轴方向移动，从而带动操作装置4进入搅拌筒1内，寻位机构5对内环缝位置9进行扫描，根据扫描的位置信息，控制器控制伸缩驱动机构6驱动多自由度运动装置3沿Z轴方向来回移动以控制操作装置4靠近搅拌筒1内壁，然后在控制多自由度运动装置3沿X轴方向旋转使得焊接机构41对设定位置的内环缝进行焊接；当需要进行划线模式时，控制器控制多自由度运动装置3沿Y轴旋转，对焊枪与喷头组件进行切换，寻位机构5对螺旋叶片划线位置10进行扫描，根据扫描的位置信息，控制器控制伸缩驱动机构6驱动多自由度运动装置3沿着搅拌筒3的X轴方向移动，多自由度运动装置3 沿X轴方向旋转，控制喷头组件对设定位置进行划线，以形成三维空间的螺旋叶片摆搭轨迹线。

由上述优选技术方案可知，本实用新型有效解决了搅拌筒1内环缝焊接和搅拌筒1的螺旋叶片划线的工艺流程分为两个独立工序的问题，改由多自由度运动装置3自动完成，并能够将内环缝焊接和螺旋叶片划线两种工作模式集成在一个工位完成，实现自动切换技术；采用激光自动寻位技术、达到了无人自动化的控制要求，而且，无需采用传统的换枪盘，较大的节约了设计成本；自动上传数据功能，并进行记录：还能够自动上传焊接工艺参数，包括电流、电压、焊接速度、划线速度、划线长度等参数；当改变搅拌筒1 的旋转速度以及伸缩臂7的进给速度时，能柔性兼容不同螺距的划线技术，实现不同螺距筒体划线要求；可以采用双喷墨划线头同时划线作业，双喷墨划线头可以调整螺旋叶片的划线宽度，给螺旋叶片摆搭提供更大的参考范围；其中，采用六轴机器人、伸缩驱动机构6(第七轴)以及旋转驱动机构 2(第八轴)八轴联动的方式，巧妙的运用了机器人八轴联动的技术，得以在搅拌筒1有限的空间范围内，在搅拌筒1内壁上形成三维空间螺旋曲线，解决了人工划空间螺旋曲线精度差、成型难的问题，提升了焊接质量和划线精度，提高了生产效率。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种搅拌筒的制作装置，其特征在于，包括：

旋转驱动机构(2)，用于驱动搅拌筒(1)沿X轴方向旋转；

多自由度运动装置(3)，至少能够沿所述X轴方向移动、沿Z轴移动和沿Y轴方向旋转；以及

操作装置(4)，与所述多自由度运动装置(3)连接，所述操作装置(4)包括焊接机构(41)和划线机构(42)，所述焊接机构(41)用于对所述搅拌筒(1)的内环焊缝进行焊接，所述划线机构(42)用于对所述搅拌筒(1)的内壁进行划线，所述焊接机构(41)和划线机构(42)之间具有夹角。

2.根据权利要求1所述的搅拌筒的制作装置，其特征在于，还包括寻位机构(5)和控制器，所述寻位机构(5)和所述多自由度运动装置(3)均与所述控制器信号连接，所述寻位机构(5)用于检测所述操作装置(4)的位置信息并将所述位置信息反馈至所述控制器，所述控制器用于控制所述多自由度运动装置(3)的运动。

3.根据权利要求2所述的搅拌筒的制作装置，其特征在于，所述寻位机构(5)安装在所述多自由度运动装置(3)靠近所述操作装置(4)的端部。

4.根据权利要求1所述的搅拌筒的制作装置，其特征在于，包括伸缩驱动机构(6)，所述伸缩驱动机构(6)与所述多自由度运动装置(3)连接且用于驱动所述多自由度运动装置(3)实现沿X轴方向的移动。

5.根据权利要求4所述的搅拌筒的制作装置，其特征在于，还包括伸缩臂(7)，所述伸缩臂(7)沿X轴方向延伸，所述多自由度运动装置(3) 通过所述伸缩臂(7)与所述伸缩驱动机构(6)连接。

6.根据权利要求4所述的搅拌筒的制作装置，其特征在于，所述多自由度运动装置(3)设为移动机器人，所述移动机器人至少能够实现沿Z轴方向的移动和沿Y轴方向的旋转。

7.根据权利要求1所述的搅拌筒的制作装置，其特征在于，所述焊接机构(41)包括焊枪，所述划线机构(42)包括喷头组件。

8.根据权利要求7所述的搅拌筒的制作装置，其特征在于，所述喷头组件具有至少一个喷头。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的搅拌筒的制作装置，其特征在于，所述多自由度运动装置(3)上安装有防碰撞机构。

10.根据权利要求9所述的搅拌筒的制作装置，其特征在于，所述防碰撞机构包括碰撞传感器。

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