CN109128612B - 一种空心球自动化焊接装置及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空心球自动化焊接装置及其应用，它解决了现有技术中部分中需要人工实现空心球焊接的问题，具有能实现不同尺寸空心球焊接，自动化焊接的有益效果，其方案如下：一种空心球自动化焊接装置，包括可移动的夹紧组件，该夹紧组件从外侧对空心球组成部件进行夹紧，且夹紧组件能带动空心球组成部件实现旋转；焊接组件，包括设于夹紧组件一侧的焊枪；上料组件，包括用于支撑空心球组成部件的支撑件，上料组件可移动设置以将空心球组成部件送至夹紧组件处。

Description

一种空心球自动化焊接装置及其应用
技术领域
本发明涉及焊接领域，特别是涉及一种空心球自动化焊接装置及其应用。
背景技术
近年来，大跨度空间结构在各种大型体育场馆、飞机库、会议展览中心、各类工业厂房等建筑中得到了广泛的应用，作为新世纪建筑领域的一项重大进展，大跨度现代空间结构以其优美的结构形式、方便的使用功能逐渐从传统结构中脱颖而出，倍受青睐。焊接空心球节点应用历史最长，具有构造简单，连接方便，不产生节点偏心等优点，因而得到了广泛应用。焊接空心球传力明确，构造简单，造型美观，连接方便适用性强，是城市结构中应用最广泛的部件，由于球体没有方向性，可与任意方向的杆件连接，当汇交杆件较多时，其优点更加突出，但国内空心球焊接行业的加工主要方式为人工加工。目前，空心球在焊接时采用手动夹具进行人工装卡，再人工焊接，没有专用的自动化加工设备，焊接空心球费时费力，加工效率低，空心球加工成本高。
因此，需要对一种空心球自动化焊接装置进行新的研究设计。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种空心球自动化焊接装置，能实现待焊接对象的上料、夹紧、焊接和下料，尤其是对空心球的焊接，生产效率高，便于推广。
一种空心球自动化焊接装置的具体方案如下：
一种空心球自动化焊接装置，包括：
可移动的夹紧组件，该夹紧组件从外侧对空心球组成部件进行夹紧，且夹紧组件能带动空心球组成部件实现旋转；
焊接组件，包括设于夹紧组件一侧的焊枪；
上料组件，包括用于支撑空心球组成部件的支撑件，上料组件可移动设置以将空心球组成部件送至夹紧组件处。
上述的焊接装置，通过上料组件将空心球组成部件送于夹紧组件处，实现上料，夹紧组件夹紧空心球组成部件，并带动空心球组成部件旋转，通过焊接组件焊枪实现焊接，因为夹紧组件可移动设置，从而还可以实现下料。
进一步地，所述夹紧组件包括一对相向设置的同轴转动主轴，两组转动主轴间隔设定距离设置且同步旋转，每一转动主轴一端与动力源连接，另一端设置用于吸附空心球组成部件的第一电磁铁块，两组第一电磁铁分别夹持空心球组成部件以对待焊接的空心球进行夹持，因为空心球组成部件多为对称的两半，通过两组转动主轴分别带动空心球的一半，通过两组转动主轴实现对接。
或者，另一方案中，所述夹紧组件包括一对相向设置的同轴转动主轴，其中一根转动主轴旋转，另一根转动主轴可移动设置，两根转动主轴端部均设置用于吸附空心球组成部件的第一电磁铁块，两组第一电磁铁分别夹持空心球组成部件以对待焊接的空心球进行夹持，这样两根转动主轴通过第一磁铁夹持空心球后，焊接组件对空心球顶部进行焊接，将两半空心球对接为一体，然后可移动的转动主轴端部的第一磁铁断电，转动主轴旋转，带动空心球旋转，从而实现焊接。
进一步地，所述第一电磁铁块用于吸附空心球组成部件的端部为卡爪式结构，且卡爪式结构与空心球组成部件外部形状相适应，以卡合空心球。
进一步地，所述转动主轴通过主轴块支撑于底座，具体转动主轴通过角接触球轴承安装于主轴块；
或者，所述底座安装于直线导轨滑动副，直线导轨滑动副与第一动力源连接(其中一转动主轴的底座实现可移动即可)，通过控制第一动力源的移动，从而实现下料或者对空心球组成部件的夹持，第一动力源为直线推动气缸，由气缸推动转动轴的直线运动，第一动力源推杆所在直线与转动主轴的中心轴线上下平行设置。
进一步地，所述焊枪与多向移动机构连接，以通过多向移动机构带动焊枪的移动；
或者，焊枪设于所述夹紧组件的上方，焊枪与第二动力源连接，第二动力源设于移动板，移动板与第三动力源连接，焊枪与焊机连接，焊枪与滑块连接，滑块与移动板之间形成运动副，第二动力源通过滑块相对于移动板运动，从而带动焊枪的移动，第二动力源与第三动力源的移动方向相异，二者移动方向为X向和Y向，第二动力源为Y向，第一动力源为X向，以根据不同的工件确定焊枪的位置，这样通过两个动力源的设置带动焊枪的移动，第三动力源为通过焊接底座支撑的电机，该电机通过丝杠与所述的移动板连接，且移动板与焊接底座之间通过移动副连接，这样实现移动板相对于焊接底座的水平移动，第二动力源为直线推动气缸。
进一步地，所述上料组件包括上料工装，所述的支撑件设于上料工装的两侧，且支撑件相对于上料工装的高度能实现调节。
进一步地，所述上料工装安装有用于吸附所述空心球组成部件的第二电磁铁块，第二电磁铁块设于支撑件的上方，且支撑件中部为V型便于支撑空心球；
或者，所述上料工装安装有用于吸附所述空心球组成部件的磁铁，磁铁或第二电磁铁块镶嵌于上料工装，这样可对两侧的空心球组件部件都进行吸附，上料工装为一块板，两侧均设置升降丝杠，用于调整支撑件的高度。
进一步地，所述上料工装与X向移动机构连接，且上料工装与Y向移动机构连接，通过两向移动机构以将支撑件支撑的空心球组成部件送至所述夹紧组件处，也就是两组转动主轴之间，Y向移动机构的移动方向与转动主轴的长轴线方向相互平行，Y向移动机构为气缸，X向移动机构同样为气缸，X向移动机构推动上料工装相对于直线导轨移动，上料工装底部与直线导轨构成移动副，Y向移动机构推动直线导轨移动，直线导轨底部与基座同样构成移动副，便于直线导轨的Y向移动。
进一步地，所述夹紧组件安装于主机罩壳内，主机罩壳通过机座支撑，且主机罩壳设有除尘机构以将焊接产生的烟雾排出主机罩壳。
所述装置还包括控制器，控制器与所述夹紧组件、焊接组件和上料组件分别单独连接，具体控制器为PLC可编程控制器，与各组件的动力源或焊枪分别单独连接。
此外，本发明还提供了一种空心球自动化焊接装置的应用，应用于需要焊接的两组件的环向焊接，需要焊接的组件可以是实心的，也可以是矩形结构类工件。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明通过上料组件的高度可调，焊枪的位置可调，夹紧组件位置可调，能实现不同规格半圆球自动上下料、找正夹紧、焊接，可自动完成圆球焊接，降低人工劳动强度，而且精度更加可靠、效率更高。
2)本发明通过电磁铁块的设置，根据焊接圆球规格定位夹紧半圆球，可靠、性能稳定。
3)本发明整体结构的设置，能够实现空心球，或者其他需要焊接对象的焊接，简单方便，工作效率高。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1是本发明结构示意图；
图2是实施结构主轴旋转组件示意图；
图3是实施结构上料工装组件示意图；
图4是实施结构焊接组件装置示意图；
图5是实施结构夹紧组件示意图；
其中：1机座，2主机罩壳，3控制器，4第一夹紧组件，5上料工装组件，6半圆球，7焊接组件，8第二夹紧组件，9除尘机构，4.1底座，4.2第一主轴块，4.3角接触球轴承，4.4大同步带轮，4.5第一碳刷，4.6第一锁母，4.7转动主轴,4.8第一电磁铁块，5.1Y轴气缸，5.2直线导轨滑块副II，5.3V型托板，5.4第二电磁铁块，5.5上料工装，5.6X轴气缸，5.7直线导轨滑块副I，5.8升降丝杠，7.1焊接底座，7.2焊枪，7.3直线导轨滑块副，7.4气缸，7.5滚珠丝杠，7.6伺服电机，7.7移动板8.1气缸，8.2夹紧组直线导轨滑块副，8.3滑板，8.4第二锁母，8.5第二主轴块，8.6V型电磁铁块，8.7第二碳刷。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种空心球自动化焊接装置。
本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，一种空心球自动化焊接装置，包括可移动的夹紧组件，该夹紧组件从外侧对空心球组成部件进行夹紧，且夹紧组件能带动空心球组成部件实现旋转；焊接组件，包括设于夹紧组件一侧的焊枪7.2；上料组件，包括用于支撑空心球组成部件的支撑件，上料组件可移动设置以将空心球组成部件送至夹紧组件处；夹紧组件安装于主机罩壳2内，主机罩壳2通过机座1支撑，且主机罩壳2设有除尘机构9以将焊接产生的烟雾排出主机罩壳，具体空心球组成部件为两个半圆球6。
如图2所示，上料组件包括上料工装，上料工装5.5镶嵌第二电磁铁块5.4，用于半圆球6两侧上料，具体半圆球6通过支撑件支撑，支撑件为两侧由升降丝杠5.8调节高度的V型托板5.3，可以调整半圆球6高度，以使两个半圆球6与夹紧组件4、夹紧组件8保持同轴，升降丝杠5.8可以是电动给控制，也可以是手动调整，上料组件5的X轴方向和Y轴方向均有对应的气缸伸缩为移动副提供动力驱使上料工装往复直线运动，在X轴方向位移零点，Y轴方向位移最大点处完成半圆球6上料，之后Y向移动机构伸缩回其位移零点处，X轴方向伸缩回其位移最大点处，两侧的半圆球6与夹紧组件4保持同轴，X轴方向和Y轴方向进给分别由直线导轨滑块副I5.7和直线导轨滑块副II5.2控制，且直线导轨滑块副I5.7和直线导轨滑块副II5.2相互垂直，直线导轨滑块副II5.2安装于机座1。
如图3所示，夹紧组件包括两组，两组相向设置，第一夹紧组件4通过伺服电机电机轴上安装有小同步带轮，小同步带轮通过同步带传动于大同步带轮4.4，大同步带轮4.4安装于第一夹紧组件4旋转的转动主轴4.7，以使焊接组件7沿转动的方向对两个半圆球6进行焊接，其转动主轴4.7一端连接第一电磁铁块4.8，第一电磁铁块4.8根据圆球直径范围做成V型，当电磁铁块4.8通电时，半圆球I被吸紧，第一夹紧组件4为焊接、校正时提供动力，可以夹紧、松开待焊接圆球，焊接完成后，第一电磁铁块4.8断电，空心球随安装于机座1的导槽流入机座内的储料仓。
主轴块4.2安装在底座4.1，第一主轴块4.2内包括角接触球轴承4.3、转动主轴4.7，其中角接触球轴承4.3由第一锁母4.6通过隔套锁紧，第一电磁铁块4.8由第一碳刷4.5装置连接到控制器3。
此外，第二电磁铁块也可以替换为普通的铁块，这样第一电磁铁块的吸附力大于铁块的吸附力，即可实现第一电磁铁块对半圆球的吸附。
如图5所示，第二夹紧组件8由气缸8.1伸缩驱动，一侧固定V型电磁铁块8.6，吸附半圆球Ⅱ，同样，第二夹紧组件8主轴由第二主轴块8.5支撑，第二夹紧组件8同第一夹紧组件4的共同作用下夹紧两个半圆球6，第二夹紧组件8旋转部分和第一夹紧组件4相似，V型电磁铁块8.6由第二碳刷8.7装置连接到控制器3，第二夹紧组件8的底座下方设置滑板8.3，滑板与基座支架形成夹紧组直线导轨滑块副8.2，实现直线运动。
或者，另一实施例中，夹紧组件包括一对相向设置的同轴转动主轴，其中一根转动主轴旋转，另一根转动主轴可移动设置，两根转动主轴端部均设置用于吸附空心球组成部件的第一电磁铁块，两组第一电磁铁分别夹持空心球组成部件以对待焊接的空心球进行夹持，这样两根转动主轴通过第一磁铁夹持空心球后，焊接组件对空心球顶部进行焊接，将两半空心球对接为一体，然后可移动的转动主轴端部的第一磁铁断电，转动主轴旋转，带动空心球旋转，从而实现焊接。
如图4所示，焊接组件7包括焊机、焊枪7.2和多向移动机构，焊枪7.2与焊机连接，多向移动机构能实现两向移动，分别由伺服电机7.6和气缸7.4驱动，使焊枪7.2精准移位到两半圆球6对接位置，具体气缸7.4设于移动板7.7，移动板与伺服电机7.6连接，焊枪7.2与焊机连接，焊机设于地面，焊枪与滑块连接，滑块与移动板7.7之间形成直线导轨滑块副7.3，直线导轨滑块副7.3可滑动安装于焊接底座7.1，伺服电机7.6驱动滚珠丝杠7.5带动直线导轨滑动副7.3实现Y向移动，并由气缸7.4带动焊枪7.2通过直线导轨滑块副7.3往复直线运动定位于两半圆球6对接位置。
除尘机构9安装在主机罩壳2，具体为风机，焊接组件7正上方，除掉焊接时产生的大量烟雾，减少环境污染以及对操作者的人体伤害。
控制器3是该设备的控制***，为可编程PLC控制器，根据加工图纸编写数控程序，按照录入程序的指令自动焊接圆球，与各个气缸、电磁铁块、电机和焊机的控制开关分别单独连接，从而实现整体的自动焊接。
整个装置的具体使用步骤如下：
1)上料组件的第二电磁铁块通电，从上料组件两侧的V型托板各支撑一个半圆球；
2)上料组件通过Y向移动机构、X向移动机构的运动，将上料工装送于第一夹紧组件和第二夹紧组件之间；
3)第二电磁铁块断电，第一电磁铁块通电，将半圆球吸附于转动主轴端部；
4)控制器控制焊枪的移动，对准焊枪位置后，控制器控制转动主轴旋转，实现边旋转边焊接；
5)焊接完成后，控制器控制第二夹紧组件向外侧移动，第二电磁铁块断电，焊接完成的空心球下落。
其中，焊接前，需要手动调整升降丝杠，从而调整V型托板的高度，以使半圆球的中心轴线与转动主轴同轴。
此外，本发明还提供了一种空心球自动化焊接装置的应用，应用于需要焊接的两组件的环向焊接，需要焊接的组件可以是实心的，也可以是矩形结构类工件。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种空心球自动化焊接装置，其特征在于，包括：
可移动的夹紧组件，该夹紧组件从外侧对空心球组成部件进行夹紧，且夹紧组件能带动空心球组成部件实现旋转；
焊接组件，包括设于夹紧组件一侧的焊枪；
上料组件，包括用于支撑空心球组成部件的支撑件，上料组件可移动设置以将空心球组成部件送至夹紧组件处；
所述上料组件包括上料工装，所述的支撑件设于上料工装的两侧，且支撑件相对于上料工装的高度能实现调节；所述支撑件为两侧由升降丝杠调节高度的V型托板；
所述上料工装安装有用于吸附所述空心球组成部件的第二电磁铁块；
所述上料工装与X向移动机构连接，且上料工装与Y向移动机构连接；
所述夹紧组件包括一对相向设置的同轴转动主轴，其中一根转动主轴旋转，另一根转动主轴可移动设置，两根转动主轴端部均设置用于吸附空心球组成部件的第一电磁铁块，两组第一电磁铁分别夹持空心球组成部件以对待焊接的空心球进行夹持；
所述焊枪与多向移动机构连接，以通过多向移动机构带动焊枪的移动；
或者，焊枪设于所述夹紧组件的上方，焊枪与第二动力源连接，第二动力源设于移动板，移动板与第三动力源连接，第二动力源与第三动力源的移动方向相异，
进一步地，第三动力源为通过焊接底座支撑的电机，该电机通过丝杠与所述的移动板连接，且移动板与焊接底座之间通过移动副连接。
2.根据权利要求1所述的一种空心球自动化焊接装置，其特征在于，所述第一电磁铁块用于吸附空心球组成部件的端部为卡爪式结构，且卡爪式结构与空心球组成部件外部形状相适应。
3.根据权利要求1所述的一种空心球自动化焊接装置，其特征在于，所述转动主轴通过主轴块支撑于底座；
或者，所述底座安装于直线导轨滑动副，直线导轨滑动副与第一动力源连接。
4.根据权利要求1所述的一种空心球自动化焊接装置，其特征在于，所述夹紧组件安装于主机罩壳内，主机罩壳通过机座支撑，且主机罩壳设有除尘机构以将焊接产生的烟雾排出主机罩壳；
所述装置还包括控制器，控制器与所述夹紧组件、焊接组件和上料组件分别单独连接。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种空心球自动化焊接装置的应用，其特征在于，应用于需要焊接的两组件的环向焊接。
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