CN220029095U - 轴流风机机壳的焊接机房 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种轴流风机机壳的焊接机房，包括工作机房及其中所设的焊接机器人，设于工作机房送料进出舱门范围内的变位机构，受控朝向送料进出舱门进退升降的送料机构，以及接设于工作机房外的总控机柜。风机机壳外壳、底角及电机安装基座板通过送料机构载入变位机构，在总控机柜驱动下，由多维度朝向受控的焊接机械臂、大行程导轨和变位机构相互配合，使得长焊缝、垮区域位置的焊接形成了连贯作业，保障了焊接精度与焊缝质量；解决了焊接作业连续性、高强度、重负荷的问题；优化了焊接作业厂区的室内环境，避免作业过程中噪声、弧光辐射、高温烟气等对工作人员的损伤影响。

Description

轴流风机机壳的焊接机房

技术领域

本实用新型涉及一种自动化焊接加工平台，尤其涉及一种适用于大型轴流风机机壳等组合工件制造的大型自动化焊接机房，属于焊接加工基建领域。

背景技术

随着城市化进程的不断发展和基础建设投资加快，特别是各城市中的轨道交通（地铁）项目，纷纷进入了密集建设期，由此带来了各类风机大量的订单。

在这样的发展背景下，已有风机生产企业着眼于地铁轨道交通领域，致力于各种可供规模化、自动化生产、装配设备的设计、制造的尝试，以应用于各个生产、装配环节，进一步提升企业生产效率及设备质量。

针对单条地铁线就有数百台的大中型轴流风机机壳焊接的生产需求，以往只能依赖于焊接工人一点点地进行人工搬运、点拼定位，再逐次将各部位焊接完成。经生产试制和产品质量评定，过程中暴露出相当多的问题：①采用人工逐次划线，焊接定位不准，焊缝质量参差不齐、严重受限于工人操作技术水平，整体成型效果质量不一致；②焊接变形问题突出，工人工作强度大，焊接工件翻转搬用费事耗力，时有受压变形的现象。

除上述批量化产出质量参差不齐的问题外，无论是焊接、整形还是拖运翻转都容易造成工作环境条件极差，如场地破坏、烟雾及声光污染等，由此导致生产效率低下。

发明内容

针对上述现有技术所存在的不足，本实用新型的目的旨在提出一种大型轴流风机机壳专用的自动化焊接机房，解决纯人工作业和批量规模生产的矛盾带来的产品质量参差问题。

本实用新型实现上述目的的技术解决方案是，轴流风机机壳的焊接机房，其特征在于包括：工作机房，设有送料进出舱门并受控全封闭、开启；

焊接机器人，固定接设于工作机房内且受控于外接的焊接驱动器箱，所设的焊接机械臂在五轴以上方向上、按完成试校的焊接轨迹实施焊接；

变位机构，接设于工作机房内并适配焊接机器人的作业范围，且所述变位机构由隔空装接的两个立柱及翻转电机、工件安装圆盘面构成，其中工件安装圆盘面通过自身径向相背延伸的轴杆枢接于两侧立柱之间，翻转电机集成于任一立柱顶部内侧并由线路外接变位驱动器箱、受控带动工件安装圆盘面绕轴杆所在的中心轴转动；

送料机构，接设于送料进出舱门旁的外侧，且所述送料机构设有以送料导轨支撑为基础的、用于接送风机机壳外壳及底脚入位至工件安装圆盘面的第一送料单元，及以叉杆支撑背板为基础的、用于接送电机安装基座板入位至风机机壳外壳内腔的第二送料单元；

及总控机柜，所述焊接驱动器箱、变位驱动器箱及送料进出舱门、送料机构的各驱动端均信号对接总控机柜。

进一步地，所述工作机房内在焊接机器人所在位置的地面装接有X轴向移动导轨，且X轴向移动导轨上通过滑块转接Y轴向移动导轨，Y轴向移动导轨上通过滑台转接用于焊接机器人组装的高度延长底座。

进一步地，所述工件安装圆盘面在靠近立柱的两侧设有受控聚拢、分离的固定夹头，对接触工件安装圆盘面的风机机壳外壳进行包夹固定。

进一步地，所述送料导轨支撑表面设有朝向工作机房进退的送料导轨，且所述第一送料单元中，在送料导轨上通过滑块装接有受驱进给或退后的托盘底座框架，所述托盘底座框架上接设有升降驱动电机及由升降丝杠承托且受驱高度可调的送料托架，所述送料托架朝上敞口设有适于风机机壳外壳及底脚相容其中且定位的容置槽。

更进一步地，所述叉杆支撑背板立式装接于送料导轨并受驱朝工作机房进给或退后，且所述第二送料单元中，在叉杆支撑背板朝向工作机房的表面设有高度向和水平向延伸布置的定位导轨及其上受控可调定位的两个执行部，每个执行部的顶部各装接一个送料叉杆，所述送料叉杆对应电机安装基座板受控设定间距和高度。

进一步地，所述工作机房内在焊接机器人旁侧设有排烟除尘机构，且所述排烟除尘机构由吸风罩、排风机、风管、板式过滤器和除尘降温的喷淋水箱构成，其中所述排风机内嵌于风管，风管的一端接吸风罩并覆盖于焊接机器人作业范围上空，风管的另一端接入一体组装的板式过滤器和喷淋水箱。

应用本实用新型的焊接机房，与常规全人工作业相比，具备的优点概述为：

一、有利于大型风机壳体实现组合式模块化焊接，利用焊接机械臂、大行程导轨以及多自由度重载的变位机构相结合，使得长焊缝、垮区域位置的焊接形成了连贯作业，保障了焊接精度与焊缝质量。

二、减少了机壳人工吊运翻转引发的各种变形，使得批量化投产产品的焊接尺寸及焊接质量的一致性得到全面且大幅度提升，成品焊缝美观。

三、解决了焊接作业连续性、高强度、重负荷的问题，缩短了产品投产成型的周期。

四、优化了焊接作业厂区的室内环境，避免作业过程中噪声、弧光辐射、高温烟气等对工作人员的损伤影响。

附图说明

图1是本实用新型焊接机房的整体结构示意图。

图2是本实用新型焊接机房的内部结构示意图。

图3是图1所示焊接机房加工对象之轴流风机机壳的结构示意图。

图4是本实用新型焊接机房中焊接机器人结构示意图。

图5是本实用新型焊接机房所配套变位机构的结构示意图。

图6是本实用新型焊接机房所配套送料机构的结构示意图。

图7是本实用新型焊接机房中排烟除尘机构的结构示意图。

图8是本实用新型焊接机房实施送料进出及焊接作业的状态示意图。

实施方式

以下便结合实施例附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步的详述，以使本实用新型技术方案更易于理解、掌握，从而对本实用新型的保护范围做出更为清晰的界定。

本实用新型该大型轴流风机机壳专用自动化焊接机房，可有效地改善相关问题的发生，也是目前行业内技术人员的共同追求，和传统制造企业车间自动化、环保化、高效化的技术性追求。

对于该焊接机房的结构设计，其需要满足可控的封闭性，且通过工装夹具的调整配合，实现多种型号机壳及配置电机基座的焊接加工。从功能实现上，该焊接机房的结构配置包括一个焊接机器人，一个足够承载量、多自由度可翻转的特制焊接变位机，一套风机壳体夹具工装，一套带托架、导轨及固定工装的送料机构，一套焊接作业的环保处理设备，一套多功能集成的主控制器以及一套可控全封闭的工作机房。

作为焊接加工对象，大型轴流风机机壳是由预置风机风筒（或称为机壳外壳）、底脚和电机安装基座板三大块的部件进行定位固定并实施焊接。

结合图1至图6的优选实施例图示可见，该焊接机房按各功能划分包括：工作机房1、焊接机器人2、变位机构3、送料机构4及总控机柜5五大主要部分。而概述的结构特征为：该工作机房1设有送料进出舱门11，并可选设置工作人员进出的旁侧舱门12，且两部分舱门独立受控开启或闭合使工作机房全封闭。上述焊接机器人2固定接设于工作机房1内且受控于外接的焊接驱动器箱22，所设的焊接机械臂21在五轴以上方向上、按完成试校的焊接轨迹实施焊接。上述变位机构3接设于工作机房1并适配焊接机器人2的作业范围，且该变位机构3由隔空装接的两个立柱31及翻转电机32、工件安装圆盘面33构成，其中工件安装圆盘面33通过自身径向相背延伸的轴杆331枢接于两侧立柱31之间，翻转电机32集成于任一立柱31的顶部内侧并由线路外接变位驱动器箱36、受控带动工件安装圆盘面33绕轴杆331所在的中心轴转动并在任意所需角度保持停止。上述送料机构4接设于送料进出舱门11旁的外侧，且送料机构4设有以送料导轨支撑41为基础的、用于接送风机机壳外壳81及底脚82入位至工件安装圆盘面33的第一送料单元42，及以叉杆支撑背板43为基础的、用于接送电机安装基座板83入位至风机机壳外壳81内腔的第二送料单元44。上述总控机柜5可选接设于工作机房内的一侧角落，也可装接与工作机房外侧，则前述焊接驱动器箱22、变位驱动器箱36及送料进出舱门11、送料机构4的各驱动端均信号对接总控机柜。

在以上概述方案的基础上，该焊接机房能针对大型轴流风机的机壳生产提供可靠、完整的工艺设备保障，在机壳构件通过外部辅助设备上料后能实现拼接、工装夹固，并配合焊接机械臂调整朝向，使得整个焊接过程中长焊缝、跨区域位置的焊接得以连贯实施，保障焊接精度和焊缝质量。

从更进一步细化特征来看，上述工作机房1在焊接机器人2所在位置的地面装接有X轴向移动导轨71，且X轴向移动导轨上通过滑块转接Y轴向移动导轨72，Y轴向移动导轨72上通过滑台转接用于焊接机器人组装的高度延长底座23。籍此，该焊接机器人在工作机房内可以在两套移动导轨的覆盖范围内整体调整定位，即通过工作人员推动调整或增设伺服电机等外辅装置调整。焊接机器人的顶部接设焊接机械臂21，且焊接机械臂的端头装接有焊枪9，则焊枪便能由焊接机器人及其机械臂的多轴转动、线性进退带动，对风机机壳的构件拼接处实施焊接。

该工件安装圆盘面33在靠近立柱的两侧设有受控聚拢、分离的固定夹头34，对接触工件安装圆盘面33的风机机壳外壳81进行包夹固定。该固定夹头为可换装的活动工装，其相对面设为适配各种规格的风机机壳外壳外径的凹弧形状，且相对靠拢状态下可完整贴合外壳表面、实现夹固。作为可理解的实施基础，该工件安装圆盘面33的基体内可集成包括电机和受驱开合的夹头驱动部。

上述送料导轨支撑41表面设有朝向工作机房进退的送料导轨411，且第一送料单元42中，在送料导轨411上通过滑块装接有受驱进给或退后的托盘底座框架421，该托盘底座框架421上接设有升降驱动电机422及由升降丝杠423承托且受驱高度可调的送料托架424，该送料托架424朝上敞口设有适于风机机壳外壳及底脚相容其中且定位的容置槽425。从图示可见，该容置槽的两条相对的边框顶部设为凹弧形，以匹配被吊装而来的外壳落入其中并自动归正；而另一对边框顶部则设为直边，主要用于底脚的初步定位。在外壳和底脚在容置槽中完成初步定位后，即通过升降驱动电机和升降丝杠的配合作用，实现高度调节以适配外壳与工件安装圆盘面的同轴对接。

另外，上述叉杆支撑背板43立式装接于送料导轨411并受驱朝工作机房1进给或退后，且该第二送料单元44中，在叉杆支撑背板43朝向工作机房的表面设有高度向和水平向延伸布置的定位导轨（未图示）及其上受控可调定位的两个执行部431，每个执行部431的顶部各装接一个送料叉杆432，且两个送料叉杆432对应电机安装基座板43受控设定间距和高度，以满足电机安装基座板的落料和朝外壳内腔送料。

再者，该工作机房1内在焊接机器人2旁侧还设有排烟除尘机构6，且该排烟除尘机构6由吸风罩61、排风机62、风管63、板式过滤器64和除尘降温的喷淋水箱65构成，其中排风机62内嵌于风管63，风管63的一端接吸风罩61并覆盖于焊接机器人2作业范围上空，风管63的另一端接入一体组装的板式过滤器64和喷淋水箱65。

该焊接机房设计用于对批量的大型轴流风机机壳进行规模、连续地焊接作业，从其中一个产品的焊接作业过程来看：第一步，送料托架在工作机房外侧，接收被外部辅助设备送至的底脚和由行车吊装的风机机壳外壳，并在容置槽中实现初步组装定位。第二步，多自由度重载的变位机构中的工件安装圆盘面受驱翻转至朝向送料进出舱门，由送料机构驱动托架调整高度，并将风机机壳外壳和底脚移送至工作机房内、接触工件安装圆盘（此时是风机机壳外壳轴向的一端和底脚的一端与之接触），再由固定夹头受驱靠拢、夹固初步组装定位的两部分。第三步，将电机安装基座板吊运至送料机构所在位置，并通过两根可受控升降和调整彼此间距的送料叉杆接送，随叉杆支撑背板朝工作机房的位移送入风机机壳外壳内并限位挡止，送料叉杆与电机安装基座板分离并退出工作机房。第四步，控制变位机构带动其工件安装圆盘面翻转至焊接机器人侧，使需要焊接处完全暴露在焊枪的活动范围内。该过程保持轻缓，以防止风机机壳的组装三部分的初步组装定位被崩解。第五步，关闭工作机房的所有舱门，按对应壳体的焊接试教轨迹，焊接机械臂受控将焊枪复位至焊接起始位置并开始对机壳内外侧所有焊缝进行焊接。并且焊接时排烟除尘机构连锁启动，对焊接过程中产生的烟气快速吸收、收集。第六步，完成焊接后排烟除尘机构持续功能延迟数分钟后方可待机，同时变位机构翻转、打开送料进出舱门、由送料机构将完成焊接的机壳运出，以备后道物流。

综上关于本实用新型焊接机房结构的方案介绍及实施例详述可见，本方案具备实质性特点和进步性：一、有利于大型风机壳体实现组合式模块化焊接，利用焊接机械臂、大行程导轨以及多自由度重载的变位机构相结合，使得长焊缝、垮区域位置的焊接形成了连贯作业，保障了焊接精度与焊缝质量。

二、减少了机壳人工吊运翻转引发的各种变形，使得批量化投产产品的焊接尺寸及焊接质量的一致性得到全面且大幅度提升，成品焊缝美观。

三、解决了焊接作业连续性、高强度、重负荷的问题，缩短了产品投产成型的周期。

四、优化了焊接作业厂区的室内环境，避免作业过程中噪声、弧光辐射、高温烟气等对工作人员的损伤影响。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其它实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型所要求保护的范围之内。

Claims (6)

1.轴流风机机壳的焊接机房，其特征在于包括：

工作机房，设有送料进出舱门并受控全封闭、开启；

焊接机器人，固定接设于工作机房内且受控于外接的焊接驱动器箱，所设的焊接机械臂在五轴以上方向上、按完成试校的焊接轨迹实施焊接；

变位机构，接设于工作机房内并适配焊接机器人的作业范围，且所述变位机构由隔空装接的两个立柱及翻转电机、工件安装圆盘面构成，其中工件安装圆盘面通过自身径向相背延伸的轴杆枢接于两侧立柱之间，翻转电机集成于任一立柱顶部内侧并由线路外接变位驱动器箱、受控带动工件安装圆盘面绕轴杆所在的中心轴转动；

送料机构，接设于送料进出舱门旁的外侧，且所述送料机构设有以送料导轨支撑为基础的、用于接送风机机壳外壳及底脚入位至工件安装圆盘面的第一送料单元，及以叉杆支撑背板为基础的、用于接送电机安装基座板入位至风机机壳外壳内腔的第二送料单元；

及总控机柜，所述焊接驱动器箱、变位驱动器箱及送料进出舱门、送料机构的各驱动端均信号对接总控机柜。

2.根据权利要求1所述轴流风机机壳的焊接机房，其特征在于：所述工作机房内在焊接机器人所在位置的地面装接有X轴向移动导轨，且X轴向移动导轨上通过滑块转接Y轴向移动导轨，Y轴向移动导轨上通过滑台转接用于焊接机器人组装的高度延长底座。

3.根据权利要求1所述轴流风机机壳的焊接机房，其特征在于：所述工件安装圆盘面在靠近立柱的两侧设有受控聚拢、分离的固定夹头，对接触工件安装圆盘面的风机机壳外壳进行包夹固定。

4.根据权利要求1所述轴流风机机壳的焊接机房，其特征在于：所述送料导轨支撑表面设有朝向工作机房进退的送料导轨，且所述第一送料单元中，在送料导轨上通过滑块装接有受驱进给或退后的托盘底座框架，所述托盘底座框架上接设有升降驱动电机及由升降丝杠承托且受驱高度可调的送料托架，所述送料托架朝上敞口设有适于风机机壳外壳及底脚相容其中且定位的容置槽。

5.根据权利要求4所述轴流风机机壳的焊接机房，其特征在于：所述叉杆支撑背板立式装接于送料导轨并受驱朝工作机房进给或退后，且所述第二送料单元中，在叉杆支撑背板朝向工作机房的表面设有高度向和水平向延伸布置的定位导轨及其上受控可调定位的两个执行部，每个执行部的顶部各装接一个送料叉杆，所述送料叉杆对应电机安装基座板受控设定间距和高度。

6.根据权利要求1所述轴流风机机壳的焊接机房，其特征在于：所述工作机房内在焊接机器人旁侧设有排烟除尘机构，且所述排烟除尘机构由吸风罩、排风机、风管、板式过滤器和除尘降温的喷淋水箱构成，其中所述排风机内嵌于风管，风管的一端接吸风罩并覆盖于焊接机器人作业范围上空，风管的另一端接入一体组装的板式过滤器和喷淋水箱。