CN111112889A - 一种自动化焊接装置 - Google Patents

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CN111112889A CN201911368358.9A CN201911368358A CN111112889A CN 111112889 A CN111112889 A CN 111112889A CN 201911368358 A CN201911368358 A CN 201911368358A CN 111112889 A CN111112889 A CN 111112889A
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Abstract

本发明涉及轨道车辆焊接装备技术领域，特别涉及一种自动化焊接装置，以解决铝合金城轨车侧墙墙板组成和端墙组成墙板采用机械手龙门焊焊接，造成的成本高，占地面积大，不能满足现行生产计划需求的技术问题。具体在一装配工位的两侧沿装配工位X轴方向分别设置有一组X轴轨道组件；主横梁沿装配工位的Y轴方向布置，还可沿两组X轴轨道组件的长度方向滑动，并可在两组X轴向轨道组件长度方向的任意位置停止；焊机连接机构用以连接焊接机械臂；焊接连接机构可沿主横梁的长度方向移动，还相对于主横梁还可上下移动，以实现在主横梁的Z轴方向使焊接机械臂与装配工位之间的距离可调节。本装置能够满足加工要求，制造费用低，提高了生产效率。

Description

一种自动化焊接装置
技术领域
本发明涉及轨道车辆焊接装备技术领域，特别涉及一种自动化焊接装置。
背景技术
现行方式中，轨道车辆的制造工序中，铝合金城轨车的侧墙组成和端墙组成均属于车体外侧面，两者焊接时，对于焊接焊缝要求质量较高，平面度要求严格，侧墙组成和端墙组成的焊接效果不仅影响整车装配质量，也影响整车外观质量。
基于上述，现有技术中，常规焊接设备为龙门焊接机械手，通常龙门焊机械手自动焊需要按定制项目配备辅助化焊接工装，而且需要对操作人员进行***性培训，从而使得定制项目在生产订单处理过程中产生较高的生产成本，且该焊接设备对于操作人员需要较高的技能熟练度去掌控焊接质量。关键在于，龙门焊机械手整体设备占用工作场地的面积大，显然不能满足现行趋势下对于轨道车辆侧墙和端墙加工制造的生产需求计划。
发明内容
本发明的设计主要针对的是铝合金城轨车侧墙墙板组成和端墙组成墙板采用机械手龙门焊焊接，设备成本高，对操作人员技能要求高，设备占用车间场地大，不能满足现行生产计划需求的技术问题，提出一种自动化焊接装置。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体根据下：
一种自动化焊接装置，包括：
X轴向轨道组件，在一装配工位的两侧沿所述装配工位X轴方向分别设置有一组所述X轴轨道组件；
主横梁，所述主横梁的两端分别连接在两组所述X轴轨道组件的第一端，且所述主横梁沿所述装配工位的Y轴方向布置；
其中，所述主横梁可沿两组所述X轴轨道组件的长度方向滑动，并可在两组所述X轴向轨道组件长度方向的任意位置停止，以使所述主横梁在所述任意位置时可位于所述装配工位的上方；
焊机连接机构，用以连接焊接机械臂；
所述焊机连接机构布置在所述主横梁上，且所述焊接连接机构可沿所述主横梁的长度方向移动，并可停留在所述主横梁的长度方向上的一任意位置；
其中，所述焊机连接机构相对于所述主横梁还可上下移动，以实现在所述主横梁的Z轴方向使所述焊接机械臂与所述装配工位之间的距离可调节。
具体地，所述X轴向轨道组件包括：
X轴轨道架体；
两组X轴直线轨道，沿所述X轴轨道架体长度方向布置，并位于所述X轴轨道架体上表面；
X轴齿条，所述X轴齿条沿所述X轴向直线轨道的长度方向布置，且位于两组所述X轴直线轨道之间，并设置在所述X轴轨道架体上。
具体地，还包括有：
多个地轨连接部，所述轨道架体的下端间隔布置多个所
述地轨连接部，所述地轨连接部可螺接在装配车间的地轨上。
具体地，还包括有：
X轴向滑轨板，其滑动连接在所述X轴向直线轨道上；
其中，所述X轴向滑轨板可沿所述直线轨道滑动；
其中，所述X轴向滑轨板的上端用以连接所述主横梁的端部。
具体地，还具有：
第一伺服电机，所述第一伺服电机架设在所述X轴向滑轨板上；
所述第一伺服电机的输出端穿过所述X轴向滑轨板；
第一齿轮，所述所述第一伺服电机的输出穿过所述X轴向滑轨板的一端固定连接所述第一齿轮；
所述第一齿轮与所述X轴齿条啮合连接。
具体地，所述主横梁两端分别设置有一组龙门架；
所述龙门架的第一端与所述主横梁的端部固定连接；
所述龙门架的第二端与所述X轴向滑轨板的上端面固定连接。
具体地，所述主横梁被构造成长条形架体状，以使主横梁在远离所述装配工位的一侧形成第二安装侧；
所述第二安装侧的一侧固定有两组Y轴直线轨道；
两组所述Y轴直线轨道沿所述主横梁的长度方向布置；以及沿所述安装侧长度方向形成，布置在两组所述Y轴直线轨道之间的Y轴齿条。
具体地，焊机连接机构包括：
Y轴滑轨板，所述Y轴滑轨板通过轨道连接在所述Y轴直线轨道上，并可沿所述Y轴直线轨道的长度方向滑动；
第二伺服电机，其可安装在所述Y轴滑轨板上；
其中，所述第二伺服电机的输出端的中轴线与所述Y轴滑轨板垂直；
所述第二伺服电机的第二端可穿出所述Y轴滑轨板，且所述第二伺服电机的输出端连接有第二齿轮；
所述第二齿轮与所述Y轴齿条啮合连接。
具体地，还包括有：移动部，所述移动部与所述Y轴滑轨板固定连接且所述移动部可位于所述主横梁的上方，并可随所述Y轴滑轨板沿所述主横梁的长度方向移动；
Z轴滑轨板,其一侧固定在所述移动部远离所述装配工位的一侧；
Z轴轨道架，所述Z轴轨道架沿主横梁的Z轴方向布置；
两组Z轴直线轨道，所述Z轴轨道架朝向所述主横梁的一侧设置两组所述Z轴直线轨道，以使所述Z轴滑轨板可轨道连接在两组所述Z轴直线轨道上。
具体地，还包括有：
Z轴齿条，其设置在所述Z轴轨道架上，并位于两组Z轴直线轨道之间；
第三伺服电机，所述Z轴滑轨板安装所述第三伺服电机，且所述第三伺服电机的输出端可穿过所述Z轴滑轨板并连接有第三齿轮，所述第三齿轮与所述Z轴齿条啮合连接。
本发明具有以下的有益效果：
第一方面，墙板组成和墙端组成通过该装置可实现自动化焊接，焊接质量得到有效的保证，可以提高加工生产能力，具体的加工技术要求可达到平面度均在≤2mm范围内，宽度尺寸均在±2mm范围内，满足设计要求。
第二方面，装置的占地面积小，显然整体的设计结构，如主横梁、轨道机构的配置可以有效地提高生产车间场地的利用率；
第三方面，主横梁可在X轴向轨道组件上滑动，焊机连接机构可沿主横梁移动，焊机连接机构相对于主横梁还可上下移动，焊机连接机构在连接焊接机械臂后，相当于在X轴、Y轴、Z轴方向上可自由移动，能够对应装配工位的任一一点，并且可精确的控制，降低了对于工人操作要求；
第四方面，自动化焊接装置代替了大型的龙门焊接设备，在实际生产时另外的用于配合大型龙门焊接设备的非标工装的制造费用，降低了生产成本，并且可大批量投入生产，提高了生产效率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明的自动化焊接装置的轴测图；
图2为本发明的X轴向轨道组件的示意图；
图3为本发明的主横梁的一选取视角的示意图；
图4为本发明的焊机连接机构的局部放大图；
图5为本发明的主横梁的另一选取视角的示意图；
图6为本发明的主横梁的第三选取视角的示意图。
图中的附图标记表示为：
10、X轴向轨道组件；20、主横梁；30、焊机连接机构；40、装配工位；
11、X轴轨道架体；12、X轴直线轨道；13、X轴齿条；14、地轨连接部；
15、X轴向滑轨板；16、第一伺服电机；17、第一齿轮；
21、龙门架；22、第二安装侧；23、Y轴直线轨道；24Y轴齿条；31、Y轴滑轨板；33、第二伺服电机；34、第二齿轮；32、移动部；
51、Z轴滑轨板；52、Z轴轨道架；53、Z轴直线轨道；54、Z轴齿条；55、第三伺服电机；56、第三齿轮。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的设计主要针对的是铝合金城轨车侧墙墙板组成和端墙组成墙板采用机械手龙门焊焊接，设备成本高，对操作人员技能要求高，设备占用车间场地大，不能满足现行生产计划需求的技术问题，提出该一种自动化焊接装置。应当说明的是，请参阅附图1所示，以附图1轴侧视图定义X轴、Y轴、Z轴。
请参阅附图1至6所示，该自动化焊接装置，包括：X轴向轨道组件10，在一装配工位40的两侧沿装配工位40X轴方向分别设置有一组X轴轨道组件10；主横梁20，主横梁20的两端分别连接在两组X轴轨道组件10的第一端，且主横梁20沿装配工位40的Y轴方向布置；其中，主横梁20可沿两组X轴轨道组件10的长度方向滑动，并可在两组X轴向轨道组件10长度方向的任意位置停止，以使主横梁20在任意位置时可位于装配工位40的上方；焊机连接机构30，用以连接焊接机械臂；焊机连接机构30布置在主横梁20上，且焊接连接机构30可沿主横梁20的长度方向移动，并可停留在主横梁20的长度方向上的一任意位置；其中，焊机连接机构30相对于主横梁20还可上下移动，以实现在主横梁20的Z轴方向使焊接机械臂与装配工位40之间的距离可调节。
显而易见地，本发明的装配工位40的空间大，而装置的占地面积小，显然整体的设计结构，如主横梁20、轨道机构10的配置可以有效地提高生产车间场地的利用率；主横梁20可在X轴向轨道组件10上滑动，焊机连接机构30可沿主横梁20移动，焊机连接机构30相对于主横梁20还可上下移动，焊机连接机构30在连接焊接机械臂后，相当于在X轴、Y轴、Z轴方向上可自由移动，能够对应装配工位40的任一一点，并且可精确的控制，降低了对于工人操作要求；自动化焊接装置代替了大型的龙门焊接设备，在实际生产时另外的用于配合大型龙门焊接设备的非标工装的制造费用，降低了生产成本，并且可大批量投入生产，提高了生产效率。
请参阅附图2所示，X轴向轨道组件10包括：X轴轨道架体11；两组X轴直线轨道12，沿X轴轨道架体11长度方向布置，并位于X轴轨道架体11上表面；X轴齿条13，X轴齿条13沿X轴向直线轨道12的长度方向布置，且位于两组X轴直线轨道12之间，并设置在X轴轨道架体11上。
请参阅附图2所示，还包括有：多个地轨连接部14，轨道架体11的下端间隔布置多个所述地轨连接部14，地轨连接部14可螺接在装配车间的地轨上，在不改变原有装配场地的地轨的情况下，该装置可通过设置多个地轨连接部14实用如螺栓等紧固件连接在现有装配场地的地轨上。
在一个具体地实施方式中，请参阅附图2至3所示，还包括有：X轴向滑轨板15，其滑动连接在X轴向直线轨道12上；其中，X轴向滑轨板15可沿直线轨道12滑动；其中，X轴向滑轨板15的上端用以连接主横梁20的端部。
还具有：第一伺服电机16，第一伺服电机16架设在X轴向滑轨板15上；第一伺服电机16的输出端穿过X轴向滑轨板15；第一齿轮17，第一伺服电机16的输出穿过X轴向滑轨板15的一端固定连接第一齿轮17；第一齿轮17与X轴齿条13啮合连接。通过上述设置方式可知，主横梁沿X轴方向移动通过第一伺服电机16驱动第一齿轮17转动，使得第一齿轮17沿着X轴齿条13行走。
请参阅附图3所示，主横梁20两端分别设置有一组龙门架21；龙门架21的第一端与主横梁20的端部固定连接；龙门架21的第二端与X轴向滑轨板15的上端面固定连接。
请参阅附图3和5所示，主横梁20被构造成长条形架体状，以使主横梁20在远离装配工位40的一侧形成第二安装侧22；第二安装侧22的一侧固定有两组Y轴直线轨道23；两组Y轴直线轨道23沿主横梁20的长度方向布置；以及沿安装侧22长度方向形成，布置在两组Y轴直线轨道之间的Y轴齿条24。为了焊机连接机构30能够实现在Y轴方向移动，相当于在主横梁20的方向上移动，由主横梁20作为布置Y轴直线轨道23主体，以使得整个装置装配结构精简，并且易于该装置的加工制造。
在一个具体地实施例中，请参阅附图5至6所示，焊机连接机构30包括：Y轴滑轨板31，Y轴滑轨板31通过轨道连接在Y轴直线轨道23上，并可沿Y轴直线轨道23的长度方向滑动；第二伺服电机33，其可安装在Y轴滑轨板31上；其中，第二伺服电机33的输出端的中轴线与Y轴滑轨板31垂直；第二伺服电机33的第二端可穿出Y轴滑轨板31，且第二伺服电机33的输出端连接有第二齿轮34；第二齿轮34与Y轴齿条24啮合连接。
具体地，为了焊接机械臂能够在Z轴方向上移动，进而实现焊接机械臂能够到达装配工位40的任一一点，在一个具体地实施例中通过如下技术方案实现，请参阅附图4至6所示，还包括有：移动部32，移动部32与Y轴滑轨板31固定连接且移动部32可位于主横梁20的上方，并可随Y轴滑轨板31沿主横梁20的长度方向移动；Z轴滑轨板51,其一侧固定在移动部32远离装配工位40的一侧；Z轴轨道架52，Z轴轨道架52沿主横梁20的Z轴方向布置；两组Z轴直线轨道53，Z轴轨道架52朝向主横梁20的一侧设置两组Z轴直线轨道53，以使Z轴滑轨板51可轨道连接在两组Z轴直线轨道53上。
请参阅附图4至6所示，还包括有：Z轴齿条54，其设置在Z轴轨道架52上，并位于两组Z轴直线轨道53之间；第三伺服电机55，Z轴滑轨板51安装第三伺服电机39，且第三伺服电机39的输出端可穿过Z轴滑轨板51并连接有第三齿轮56，第三齿轮56与Z轴齿条54啮合连接。
另外，X轴向轨道组件10上还可配备额外的焊接设备；焊机连接机构30配备的焊接为，福尼斯TPS5000焊机为半自动焊机，在设置好电流、电压参数后，可通过焊枪枪体一次按钮实现自动吐丝焊接。
该装置需要配合装配现场地轨使用，可制作如地脚用T型螺栓与地轨连接紧固，保证工装稳定性及使用强度。
该装置的加工尺寸为X轴向轨道组件10长4m，主横梁20宽3m，装置总高1m；
第一伺服电机16、第二伺服电机33、第三伺服电机55的输出端实际依据现有技术，实际还包括减速机，基于此，该部分不再赘述，可选纽世达特减速机。
主要部件及参数：
整体尺寸：3000mm*4000mm*1000mm；轨道跨度4000mm(中心距)
行程有限长度：X轴3000mm Y轴4000mm Z轴1000mm
速度：X轴移动速度1500mm/min，Y轴移动速度3000mm/min，Z轴移动速度1500mm/min
精度：X轴精度±1mm，Y轴精度±1mm，Z轴精度±1mm
综合上述，本发明具有以下技术优势：
第一方面，墙板组成和墙端组成通过该装置可实现自动化焊接，焊接质量得到有效的保证，可以提高加工生产能力，具体的加工技术要求可达到平面度均在≤2mm范围内，宽度尺寸均在±2mm范围内，满足设计要求。
第二方面，装置的占地面积小，显然整体的设计结构，如主横梁20、轨道机构10的配置可以有效地提高生产车间场地的利用率；
第三方面，主横梁20可在X轴向轨道组件10上滑动，焊机连接机构30可沿主横梁20移动，焊机连接机构30相对于主横梁20还可上下移动，焊机连接机构30在连接焊接机械臂后，相当于在X轴、Y轴、Z轴方向上可自由移动，能够对应装配工位40的任一一点，并且可精确的控制，降低了对于工人操作要求；
第四方面，自动化焊接装置代替了大型的龙门焊接设备，在实际生产时另外的用于配合大型龙门焊接设备的非标工装的制造费用，降低了生产成本，并且可大批量投入生产，提高了生产效率。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种自动化焊接装置，其特征在于，包括：
X轴向轨道组件(10)，在一装配工位(40)的两侧沿所述装配工位(40)的X轴方向分别设置有一组所述X轴轨道组件(10)；
主横梁(20)，所述主横梁(20)的两端分别连接在两组所述X轴轨道组件(10)的第一端，且所述主横梁(20)沿所述装配工位(40)的Y轴方向布置；
其中，所述主横梁(20)可沿两组所述X轴轨道组件(10)的长度方向滑动，并可在两组所述X轴向轨道组件(10)长度方向的任意位置停止，以使所述主横梁(20)在所述任意位置时可位于所述装配工位(40)的上方；
焊机连接机构(30)，用以连接焊接机械臂；
所述焊机连接机构(30)布置在所述主横梁(20)上，且所述焊接连接机构(30)可沿所述主横梁(20)的长度方向移动，并可停留在所述主横梁(20)的长度方向上的一任意位置；
其中，所述焊机连接机构(30)相对于所述主横梁(20)还可上下移动，以实现在所述主横梁(20)的Z轴方向使所述焊接机械臂与所述装配工位(40)之间的距离可调节。
2.根据权利要求1所述的自动化焊接装置，其特征在于，所述X轴向轨道组件(10)包括：
X轴轨道架体(11)；
两组X轴直线轨道(12)，沿所述X轴轨道架体(11)长度方向布置，并位于所述X轴轨道架体(11)上表面；
X轴齿条(13)，所述X轴齿条(13)沿所述X轴向直线轨道(12)的长度方向布置，且位于两组所述X轴直线轨道(12)之间，并设置在所述X轴轨道架体(11)上。
3.根据权利要求2所述的自动化焊接装置，其特征在于，还包括有：
多个地轨连接部(14)，所述轨道架体(11)的下端间隔布置多个所述地轨连接部(14)，所述地轨连接部(14)可螺接在装配车间的地轨上。
4.根据权利要求2所述的自动化焊接装置，其特征在于，还包括有：
X轴向滑轨板(15)，其滑动连接在所述X轴向直线轨道(12)上；
其中，所述X轴向滑轨板(15)可沿所述直线轨道(12)滑动；
其中，所述X轴向滑轨板(15)的上端用以连接所述主横梁(20)的端部。
5.根据权利要求4所述的自动化焊接装置，其特征在于，还具有：
第一伺服电机(16)，所述第一伺服电机(16)架设在所述X轴向滑轨板(15)上；
所述第一伺服电机(16)的输出端穿过所述X轴向滑轨板(15)；
第一齿轮(17)，所述所述第一伺服电机(16)的输出穿过所述X轴向滑轨板(15)的一端固定连接所述第一齿轮(17)；
所述第一齿轮(17)与所述X轴齿条(13)啮合连接。
6.根据权利要求4所述的自动化焊接装置，其特征在于，所述主横梁(20)两端分别设置有一组龙门架(21)；
所述龙门架(21)的第一端与所述主横梁(20)的端部固定连接；
所述龙门架(21)的第二端与所述X轴向滑轨板(15)的上端面固定连接。
7.根据权利要求1-6任一一项所述的自动化焊接装置，其特征在于，所述主横梁(20)被构造成长条形架体状，以使主横梁(20)在远离所述装配工位(40)的一侧形成第二安装侧(22)；
所述第二安装侧(22)的一侧固定有两组Y轴直线轨道(23)；
两组所述Y轴直线轨道(23)沿所述主横梁(20)的长度方向布置；以及沿所述安装侧(22)长度方向形成，布置在两组所述Y轴直线轨道之间的Y轴齿条(24)。
8.根据权利要求7所述的自动化焊接装置，其特征在于，所述焊机连接机构(30)包括：
Y轴滑轨板(31)，所述Y轴滑轨板(31)通过轨道连接在所述Y轴直线轨道(23)上，并可沿所述Y轴直线轨道(23)的长度方向滑动；
第二伺服电机(33)，其可安装在所述Y轴滑轨板(31)上；
其中，所述第二伺服电机(33)的输出端的中轴线与所述Y轴滑轨板(31)垂直；
所述第二伺服电机(33)的第二端可穿出所述Y轴滑轨板(31)，且所述第二伺服电机(33)的输出端连接有第二齿轮(34)；
所述第二齿轮(34)与所述Y轴齿条(24)啮合连接。
9.根据权利要求8所述的自动化焊接装置，其特征在于，还包括有：移动部(32)，所述移动部(32)与所述Y轴滑轨板(31)固定连接且所述移动部(32)可位于所述主横梁(20)的上方，并可随所述Y轴滑轨板(31)沿所述主横梁(20)的长度方向移动；
Z轴滑轨板(51),其一侧固定在所述移动部(32)远离所述装配工位(40)的一侧；
Z轴轨道架(52)，所述Z轴轨道架(52)沿主横梁(20)的Z轴方向布置；
两组Z轴直线轨道(53)，所述Z轴轨道架(52)朝向所述主横梁(20)的一侧设置两组所述Z轴直线轨道(53)，以使所述Z轴滑轨板(51)可轨道连接在两组所述Z轴直线轨道(53)上。
10.根据权利要求5所述的自动化焊接装置，其特征在于，还包括有：Z轴齿条(54)，其设置在所述Z轴轨道架(52)上，并位于两组Z轴直线轨道(53)之间；
第三伺服电机(55)，所述Z轴滑轨板(51)安装所述第三伺服电机(39)，且所述第三伺服电机(39)的输出端可穿过所述Z轴滑轨板(51)并连接有第三齿轮(56)，所述第三齿轮(56)与所述Z轴齿条(54)啮合连接。
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