CN107825024B - 碳钢自动焊接生产线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种碳钢自动焊接生产线，具体的说是应用焊接机器人和焊接变位机的碳钢自动焊接生产线，属于焊接生产线技术领域。其包括钢管输入辊道、焊接成品输出辊道、焊接板存放架、搬运机器人、焊接机器人、头尾式焊接变位机和安全护栏，焊接区域中设置钢管输入辊道、焊接成品输出辊道、焊接板存放架、搬运机器人、焊接机器人和头尾式焊接变位机；头尾式焊接变位机两侧分别设有搬运机器人和焊接机器人，头尾式焊接变位机的两端分别设有钢管输入辊道和焊接板存放架，钢管输入辊道旁并排设置焊接成品输出辊道。本发明能够自动完成碳钢管件的旋转焊接，提高了焊接的工作质量和工作效率；能够满足气动卡盘的通气要求、又能够实现气动卡盘旋转。

Description

碳钢自动焊接生产线
技术领域
本发明涉及一种碳钢自动焊接生产线，具体的说是应用焊接机器人和焊接变位机的碳钢自动焊接生产线，属于焊接生产线技术领域。
背景技术
焊接是现代工业生产中一种重要的机械加工方法，尤其在制造大型结构件或复杂机器部件时，焊接工艺更加必不可少。在工件的焊接过程中，需要工件焊缝处于最佳焊接位置，以达到理想的焊接效果，焊接变位机能够实现工件在焊接过程中任意位置翻转，实现最佳焊缝位置焊接，减轻工人的劳动强度。在截面大而长度较长的桁架臂类部件的组焊过程中，由于焊接工件的尺寸和质量都很大而翻转不易，往往需要通过变位机来驱动焊接工件回转一定角度，以在最合适地位置进行组焊焊接。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种碳钢自动焊接生产线，能够自动完成碳钢管件的旋转焊接，提高了焊接的工作质量和工作效率。
按照本发明提供的技术方案，碳钢自动焊接生产线包括钢管输入辊道、焊接成品输出辊道、焊接板存放架、搬运机器人、焊接机器人、头尾式焊接变位机和安全护栏，其特征是：多个安全护栏围成一个焊接区域，焊接区域中设置钢管输入辊道、焊接成品输出辊道、焊接板存放架、搬运机器人、焊接机器人和头尾式焊接变位机；头尾式焊接变位机两侧分别设有搬运机器人和焊接机器人，头尾式焊接变位机的两端分别设有钢管输入辊道和焊接板存放架，钢管输入辊道旁并排设置焊接成品输出辊道；头尾式焊接变位机包括并排设置的变位机主动定位机构和变位机被动定位机构；
所述变位机主动定位机构包括主动机架、伺服电机、减速机、二通旋转机构、主动转盘、主动过渡盘、主动气动卡盘和导电机构，主动机架一侧固定伺服电机，伺服电机输出端连接减速机，减速机输出端连接二通旋转机构，二通旋转机构通过轴承连接在主动机架内，二通旋转机构前端伸出主动机架并连接主动转盘，主动转盘前端连接主动过渡盘，主动过渡盘前端连接主动气动卡盘；主动机架内设有导电机构，导电机构前端接触主动转盘；
所述变位机被动定位机构包括被动机架、顶紧气缸、顶紧轴、被动转盘、被动过渡盘、被动气动卡盘和旋转气路机构，被动机架一侧固定顶紧气缸，顶紧气缸的驱动端伸入被动机架内腔中并连接顶紧轴，顶紧轴前端伸出被动机架并连接旋转气路机构，顶紧轴前端外侧面通过轴承连接被动转盘，被动转盘前端通过螺栓连接被动过渡盘），被动过渡盘前端连接被动气动卡盘，顶紧轴内设有两个气孔，气孔外端与外部气源连通，气孔内端与旋转气路机构内气路连通，旋转气路机构内气路与被动气动卡盘气路连通；顶紧轴侧面通过螺栓连接导向座，导向座通过直线轴承连接导杆，导杆固定在被动机架中。
进一步的，二通旋转机构包括转轴、转轴套和气管接头，转轴上通过轴承连接转轴套，转轴套上设有两个气管接头，转轴表面沿圆周方向设有两个环槽，每个环槽与一个气管接头对应连通，转轴内设有两个内气道，转轴面向主动气动卡盘一端设有两个出气口，每个内气道进气口与一个环槽对应连通，每个内气道出气口与一个出气口对应连通。
进一步的，导电机构包括导电杆、导电头、压紧弹簧和导电支座，导电支座内设有压簧腔，压簧腔内滑动连接导电头，导电头和压簧腔后端之间设有压紧弹簧，导电杆前端穿过导电支座和压紧弹簧并通过螺纹连接导电头，导电杆后端通过螺纹连接前锁紧螺母和后锁紧螺母，前锁紧螺母和后锁紧螺母将导电杆后端位置固定。
进一步的，前锁紧螺母和后锁紧螺母之间设有垫圈。
进一步的，顶紧气缸的缸体外连接气缸护罩。
进一步的，旋转气路机构包括旋转轴芯和旋转套，旋转轴芯面向旋转套的端面上沿圆周方向设有两个环槽，旋转套上设有两个气管接头，每个气管接头分别与一个环槽连通，旋转轴芯内设有两个通气道，每个通气道进气端与一个环槽连通，每个通气道出气端与旋转轴芯上的一个出气口连通。
进一步的，环槽的两侧设有密封圈。
本发明与已有技术相比具有以下优点：
本发明结构简单、紧凑、合理，能够自动完成碳钢管件的旋转焊接，提高了焊接的工作质量和工作效率；能够满足气动卡盘的通气要求、又能够实现气动卡盘旋转；能够始终保持焊机上工件的良好搭铁，使用寿命长，工作稳定可靠。
附图说明
图1为本发明立体图。
图2为本发明俯视图。
图3为变位机主动定位机构主视图。
图4为二通旋转机构结构图。
图5为导电机构结构图。
图6为变位机被动定位机构主视图。
图7为变位机被动定位机构的旋转气路机构结构图。
附图标记说明：1-钢管输入辊道、2-焊接成品输出辊道、3-焊接板存放架、4-搬运机器人、5-焊接机器人、6-变位机主动定位机构、6.1-主动机架、6.2-伺服电机、6.3-减速机、6.4-二通旋转机构、6.4.1-转轴、6.4.2-转轴套、6.4.3-气管接头一、6.4.4-环槽一、6.4.5-内气道、6.4.6-出气口一、6.6-主动转盘、6.7-主动过渡盘、6.8-主动气动卡盘、6.6.9-导电机构、6.9.1-导电杆、6.9.2-导电头、6.9.3-压紧弹簧、6.9.4-导电支座、6.9.5-前锁紧螺母、6.9.6-垫圈、6.9.7-后锁紧螺母、7-变位机被动定位机构、7.1-被动机架、7.2-顶紧气缸、7.3-气缸护罩、7.4-顶紧轴、7.5-被动转盘、7.6-被动过渡盘、7.7-被动气动卡盘、7.8-旋转气路机构、7.8.1-旋转轴芯、7.8.2-旋转套、7.8.3-轴承、7.8.4-气管接头二、7.8.5-环槽二、7.8.6-通气道、7.8.7-出气口二、7.8.8-密封圈、8-安全护栏。
具体实施方式
下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：
如图1~2所示，本发明主要包括钢管输入辊道1、焊接成品输出辊道2、焊接板存放架3、搬运机器人4、焊接机器人5、头尾式焊接变位机和安全护栏8。
多个安全护栏8围成一个矩形的焊接区域，焊接区域中设置钢管输入辊道1、焊接成品输出辊道2、焊接板存放架3、搬运机器人4、焊接机器人5和头尾式焊接变位机。
头尾式焊接变位机两侧分别设有搬运机器人4和焊接机器人5，头尾式焊接变位机的两端分别设有钢管输入辊道1和焊接板存放架3。钢管输入辊道1旁并排设置焊接成品输出辊道2。
头尾式焊接变位机包括并排设置的变位机主动定位机构6和变位机被动定位机构7。
如图3~5所示，所述变位机主动定位机构6包括主动机架6.1、伺服电机6.2、减速机6.3、二通旋转机构6.4、主动转盘6.6、主动过渡盘6.7、主动气动卡盘6.8和导电机构6.9。主动机架6.1一侧固定伺服电机6.2，伺服电机6.2输出端连接减速机6.3，减速机6.3输出端连接二通旋转机构6.4，二通旋转机构6.4通过轴承连接在主动机架6.1内。二通旋转机构6.4前端伸出主动机架6.1并连接主动转盘6.6，主动转盘6.6前端连接主动过渡盘6.7，主动过渡盘6.7前端连接主动气动卡盘6.8。
所述二通旋转机构6.4包括转轴6.4.1、转轴套6.4.2和气管接头一6.4.3，转轴6.4.1上通过轴承连接转轴套6.4.2，转轴套6.4.2上设有两个气管接头一6.4.3，转轴6.4.1表面沿圆周方向设有两个环槽一6.4.4，每个环槽一6.4.4与一个气管接头一6.4.3对应连通。转轴6.4.1内设有两个内气道6.4.5，转轴6.4.1面向主动气动卡盘6.8一端设有两个出气口一6.4.6，每个内气道6.4.5进气口与一个环槽一6.4.4对应连通，每个内气道6.4.5出气口与一个出气口一6.4.6对应连通。
主动机架6.1内设有导电机构6.9，导电机构6.9前端接触主动转盘6.6。所述导电机构6.9包括导电杆6.9.1、导电头6.9.2、压紧弹簧6.9.3和导电支座6.9.4，导电支座6.9.4内设有压簧腔，压簧腔内滑动连接导电头6.9.2，导电头6.9.2和压簧腔后端之间设有压紧弹簧6.9.3。导电杆6.9.1前端穿过导电支座6.9.4和压紧弹簧6.9.3并通过螺纹连接导电头6.9.2。导电杆6.9.1后端通过螺纹连接前锁紧螺母6.9.5和后锁紧螺母6.9.7，前锁紧螺母6.9.5和后锁紧螺母6.9.7将导电杆6.9.1后端位置固定。所述前锁紧螺母6.9.5和后锁紧螺母6.9.7之间设有垫圈6.9.6，垫圈6.9.6能够减少前锁紧螺母6.9.5和后锁紧螺母6.9.7的磨损。
如图6~7所示，所述变位机被动定位机构7包括被动机架7.1、顶紧气缸7.2、顶紧轴7.4、被动转盘7.5、被动过渡盘7.6、被动气动卡盘7.7和旋转气路机构7.8。被动机架7.1一侧固定顶紧气缸7.2，顶紧气缸7.2的缸体外连接气缸护罩7.3，气缸护罩7.3对顶紧气缸7.2形成保护。顶紧气缸7.2的驱动端伸入被动机架7.1内腔中并连接顶紧轴7.4，顶紧轴7.4前端伸出被动机架7.1并连接旋转气路机构7.8。顶紧轴7.4前端外侧面通过轴承连接被动转盘7.5，被动转盘7.5前端通过螺栓连接被动过渡盘7.6，被动过渡盘7.6前端连接被动气动卡盘7.7。顶紧轴7.4内设有两个气孔，7.气孔12外端与外部气源连通，气孔内端与旋转气路机构7.8内气路连通，旋转气路机构7.8内气路与被动气动卡盘7.7气路连通。
所述旋转气路机构7.8包括旋转轴芯7.8.1和旋转套7.8.2，旋转轴芯7.8.1面向旋转套7.8.2的端面上沿圆周方向设有两个环槽二7.8.5，旋转套7.8.2上设有两个气管接头二7.8.4，每个气管接头二7.8.4分别与一个环槽二7.8.5连通。旋转轴芯7.8.1内设有两个通气道7.8.6，每个通气道7.8.6进气端与一个环槽二7.8.5连通，每个通气道7.8.6出气端与旋转轴芯7.8.1上的一个出气口二7.8.7连通。所述环槽二7.8.5的两侧设有密封圈7.8.8。顶紧轴7.4侧面通过螺栓连接导向座，导向座通过直线轴承连接导杆，导杆固定在被动机架7.1中，导杆对顶紧轴7.4起到导向作用。
本发明工作原理是：在工作时，钢管通过钢管输入辊道送入焊接区域，焊接板存放在焊接板存放架上。搬运机器人将钢管搬运到头尾式焊接变位机中由头尾式焊接变位机的主动被动定位机构夹紧，接着将焊接板搬运到钢管的焊接位置，由焊接机器人完成焊接工作。在焊接时，管件的被动端由被动气动卡盘卡紧。顶紧气缸工作时带动顶紧轴前后移动，顶紧轴又带动被动气动卡盘前后移动，完成工件的夹紧工作。管件的主动端由主动气动卡盘夹紧，并由伺服电机带动主动气动卡盘上的挂件旋转。二通旋转机构的旋转轴芯随主动气动卡盘转动，旋转套保持不动。气源气体通过第一气管接头和第二气管接头进入第一环槽和第二环槽中，然后分别沿着第一通气道和第二通气道进入第一出气口和第二出气口中，给主动气动卡盘提供气动力。导电机构的导电杆上连接的导电头前端接触转盘，并通过压紧弹簧始终保持压紧。在转盘带动工件旋转时，由于压紧弹簧的设置，导电头始终保持与转盘的压紧接触。长期使用后导电头即便产生磨损，压紧弹簧也能自动调节始终保持导电头的压紧。由于在导电杆上设置了防转扁丝结构，转盘转动时无法带动导电杆转动。焊接完成后的成品由焊接成品输出辊道输出。
本发明结构简单、紧凑、合理，能够自动完成碳钢管件的旋转焊接，提高了焊接的工作质量和工作效率；能够满足气动卡盘的通气要求、又能够实现气动卡盘旋转；能够始终保持焊机上工件的良好搭铁，使用寿命长，工作稳定可靠。

Claims (1)

1.一种碳钢自动焊接生产线，包括钢管输入辊道（1）、焊接成品输出辊道（2）、焊接板存放架（3）、搬运机器人（4）、焊接机器人（5）、头尾式焊接变位机和安全护栏（8），其特征是：多个安全护栏（8）围成一个焊接区域，焊接区域中设置钢管输入辊道（1）、焊接成品输出辊道（2）、焊接板存放架（3）、搬运机器人（4）、焊接机器人（5）和头尾式焊接变位机；头尾式焊接变位机两侧分别设有搬运机器人（4）和焊接机器人（5），头尾式焊接变位机的两端分别设有钢管输入辊道（1）和焊接板存放架（3），钢管输入辊道（1）旁并排设置焊接成品输出辊道（2）；头尾式焊接变位机包括并排设置的变位机主动定位机构（6）和变位机被动定位机构（7）；
所述变位机主动定位机构（6）包括主动机架（6.1）、伺服电机（6.2）、减速机（6.3）、二通旋转机构（6.4）、主动转盘（6.6）、主动过渡盘（6.7）、主动气动卡盘（6.8）和导电机构（6.9），主动机架（6.1）一侧固定伺服电机（6.2），伺服电机（6.2）输出端连接减速机（6.3），减速机（6.3）输出端连接二通旋转机构（6.4），二通旋转机构（6.4）通过轴承连接在主动机架（6.1）内,二通旋转机构（6.4）前端伸出主动机架（6.1）并连接主动转盘（6.6），主动转盘（6.6）前端连接主动过渡盘（6.7），主动过渡盘（6.7）前端连接主动气动卡盘（6.8）；主动机架（6.1）内设有导电机构（6.9），导电机构（6.9）前端接触主动转盘（6.6）；
所述变位机被动定位机构（7）包括被动机架（7.1）、顶紧气缸（7.2）、顶紧轴（7.4）、被动转盘（7.5）、被动过渡盘（7.6）、被动气动卡盘（7.7）和旋转气路机构（7.8），被动机架（7.1）一侧固定顶紧气缸（7.2），顶紧气缸（7.2）的驱动端伸入被动机架（7.1）内腔中并连接顶紧轴（7.4），顶紧轴（7.4）前端伸出被动机架（7.1）并连接旋转气路机构（7.8），顶紧轴（7.4）前端外侧面通过轴承连接被动转盘（7.5），被动转盘（7.5）前端通过螺栓连接被动过渡盘（7.6），被动过渡盘（7.6）前端连接被动气动卡盘（7.7），顶紧轴（7.4）内设有两个气孔，气孔外端与外部气源连通，气孔内端与旋转气路机构（7.8）内气路连通，旋转气路机构（7.8）内气路与被动气动卡盘（7.7）气路连通；顶紧轴（7.4）侧面通过螺栓连接导向座，导向座通过直线轴承连接导杆，导杆固定在被动机架（7.1）中；
所述二通旋转机构（6.4）包括转轴（6.4.1）、转轴套（6.4.2）和气管接头一（6.4.3），转轴（6.4.1）上通过轴承连接转轴套（6.4.2），转轴套（6.4.2）上设有两个气管接头一（6.4.3），转轴（6.4.1）表面沿圆周方向设有两个环槽一（6.4.4），每个环槽一（6.4.4）与一个气管接头一（6.4.3）对应连通，转轴（6.4.1）内设有两个内气道（6.4.5），转轴（6.4.1）面向主动气动卡盘（6.8）一端设有两个出气口一（6.4.6），每个内气道（6.4.5）进气口与一个环槽一（6.4.4）对应连通，每个内气道（6.4.5）出气口与一个出气口一（6.4.6）对应连通；
所述导电机构（6.9）包括导电杆（6.9.1）、导电头（6.9.2）、压紧弹簧（6.9.3）和导电支座（6.9.4），导电支座（6.9.4）内设有压簧腔，压簧腔内滑动连接导电头（6.9.2），导电头（6.9.2）和压簧腔后端之间设有压紧弹簧（6.9.3），导电杆（6.9.1）前端穿过导电支座（6.9.4）和压紧弹簧（6.9.3）并通过螺纹连接导电头（6.9.2），导电杆（6.9.1）后端通过螺纹连接前锁紧螺母（6.9.5）和后锁紧螺母（6.9.7），前锁紧螺母（6.9.5）和后锁紧螺母（6.9.7）将导电杆（6.9.1）后端位置固定；
所述旋转气路机构（7.8）包括旋转轴芯（7.8.1）和旋转套（7.8.2），旋转轴芯（7.8.1）面向旋转套（7.8.2）的端面上沿圆周方向设有两个环槽二（7.8.5），旋转套（7.8.2）上设有两个气管接头二（7.8.4），每个气管接头二（7.8.4）分别与一个环槽二（7.8.5）连通，旋转轴芯（7.8.1）内设有两个通气道（7.8.6），每个通气道（7.8.6）进气端与一个环槽二（7.8.5）连通，每个通气道（7.8.6）出气端与旋转轴芯（7.8.1）上的一个出气口二（7.8.7）连通；
所述前锁紧螺母（6.9.5）和后锁紧螺母（6.9.7）之间设有垫圈（6.9.6）；
所述顶紧气缸（7.2）的缸体外连接气缸护罩（7.3）；
所述环槽二（7.8.5）的两侧设有密封圈（7.8.8）。
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