一種雙環焊縫自動焊接平臺的製作方法

2023-05-11 03:56:31 2

專利名稱：一種雙環焊縫自動焊接平臺的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於焊接加工設備領域，涉及一種雙環焊縫自動焊接平臺及焊接工藝。特別涉及一種自動焊接橋殼總成加強環、後橋殼蓋總成雙環焊縫的焊接平臺及焊接工藝。
背景技術：
目前，國內焊接橋殼總成基本上均有加強環和後橋殼蓋總成組成，由於這兩個環直徑大，焊接焊縫較長；現有技術設備採用單槍45°角度位置焊接，工件放置在45°角度位置，平臺上分別漲緊加強環內孔及殼蓋內孔後，再進行焊接，需加強環環焊專機、後橋殼蓋總成環焊專機各一臺，操作人員兩名。主要缺點是需投入兩臺設備，兩臺設備佔地位置大，操作人員多，加工工序長，生產效率低，產品加工成本高。 實用新型內容本實用新型的目的是提供一種通過程序控制系統控制氣動送料平臺，將工件送到焊接汽動夾具內，到位後程序再控制汽動夾具夾緊，然後焊槍移動，達到雙焊槍同時自動焊接雙環焊縫的雙環焊縫自動焊接平臺及焊接工藝。本實用新型的目的之一是這樣實現的一種雙環焊縫自動焊接平臺，由焊接平臺機械部分和焊接平臺控制系統組成，焊接平臺機械部分包括床身、變位機構、氣動夾具、氣動送卸料平臺、焊接電源、程序控制系統和操作盒，所述的變位機構與氣動送卸料平臺相鄰，兩者分別通過螺栓安裝在床身的前方，氣動夾具安裝在變位機構上，氣動夾具的夾緊工位與氣動送卸料平臺送料工位的位置對應；相對於變位機構的兩個不同的方向上，設有兩套焊槍控制機構與床身連接，變位機、氣動夾具和兩套焊槍控制機構上的兩把焊槍分別組成雙環焊縫的焊接工位。優選在變位機構的後方設有第一焊槍控制機構，在變位機構的左方設有第二焊槍控制機構。所述的第一焊槍控制機構包括立柱、焊槍進給橫梁和焊槍調節梁，焊槍控制機構分別通過立柱與床身連接，立柱和焊槍進給橫梁為「十」字架結構，焊槍進給橫梁與立柱前後水平滑動連接，焊槍調節梁與焊槍進給橫梁的前端面左右水平滑動連接，焊槍調節梁與焊槍座上下滑動連接並通過焊槍座與焊槍連接；所述的第二焊槍控制機構採用與第一焊槍控制機構相同的結構，或所述的第二焊槍控制機構的立柱上通過水平絲杆與水平滑動支架連接，水平滑動支架通過垂直絲杆與垂直滑動支架連接，垂直滑動支架設有焊槍座與焊槍連接；所述的立柱上分別設有一送絲機構，或兩個送絲機構設在同一立柱的左右柱體上。進一步優選所述的第一焊槍控制機構的立柱的一側面上通過螺栓固定安裝2組共四個直線滑塊，焊槍進給橫梁上設有導軌與立柱上的四個滑塊水平滑動連接，同時焊槍進給橫梁的一側與氣缸的伸出杆連接，立柱與汽缸的尾部連接；焊槍進給橫梁的前端設有連接板，焊槍調節梁內部設有水平絲杆並通過水平絲杆與連接板左右水平滑動連接；焊槍調節梁與垂直連接板固定連接，垂直連接板與焊槍座上下滑動連接，同時垂直連接板一端通過垂直升降汽缸與垂直絲杆連接並通過垂直絲杆與焊槍座連接。焊接平臺控制系統為程序控制系統通過電纜分別與變位機構、氣動夾具、焊槍控制機構的汽缸和焊槍、氣動送卸料平臺、焊接電源、送絲機構和操作盒連接，操作盒上設有自動操作模式下的啟動按鈕；和手動操作模式下的控制變位機構變位的按鈕，控制氣動夾具夾緊、鬆開工件的按鈕，控制焊槍控制機構驅動焊槍垂直上升和前後運動的按鈕，控制氣動送卸料平臺送卸料的按鈕，控制焊接電源和焊槍的焊接按鈕，控制送絲機構送絲的按鈕。所述的變位機構包括旋轉機頭、變位機和平臺，平臺與變位機的機體固定連接，旋轉機頭固定在平臺上，一端與減速電機連接，另一端與氣動夾具連接；變位機的變位角度為0° 90°，並通過氣動夾具使焊接工件的變位角度為0° 90°，旋轉機頭旋轉角度可以設置。氣動夾具由氣動卡盤和汽缸組成，氣動卡盤上裝有三個卡爪，對應安裝在氣動卡 盤三個卡槽內，汽缸與氣動卡盤通過螺栓連接。本實用新型的目的之二是這樣實現的所述的一種雙環焊縫自動焊接平臺的焊接工藝如下(I)先按焊接工件的焊接工藝要求設計自動控制的氣動送卸料平臺、氣動夾具、一套或兩套焊槍控制機構和焊接電源的控制程序，確定變位機的變位角度，通過程序控制各運動機構按所需焊接工藝運動方式工作；(2)將焊接工件放置在氣動送卸料平臺上，按操作盒上的自動操作模式下的啟動按鈕，程序控制系統控制氣動送卸料平臺將焊接工件水平送入變位機構上的氣動夾具內，到位後氣動夾具對工件進行定位、夾緊，夾緊到位後通過檢測信號返回信號再到程序控制系統；(3)程序控制系統得到信號後控制氣動送卸料平臺退回，同時將信號發送到兩套焊槍控制機構，兩套焊槍控制機構驅動各自焊槍先向前運動，再垂直下降各自的焊接工位；或自動控制第一焊槍控制機構的焊槍調節到焊接工位；同時手動通過水平絲杆和垂直絲杆將第二焊槍控制機構的焊槍調節到焊接工位；(4)再按操作盒上的自動操作模式下的啟動按鈕，程序控制系統程序控制兩臺焊接電源和兩臺送絲機構同時送絲，第二焊槍控制機構開始進行焊接焊縫和第一焊槍控制機構開始進行焊接焊縫；焊接的同時，控制變位機構上的旋轉機頭並驅動氣動夾具夾緊焊接工件旋轉，通過檢測信號檢測變位機構上的旋轉機頭旋轉角度並將信號返回程序控制系統，由程序控制系統一直監測變位機構上的旋轉機頭旋轉角度，直到旋轉到位，雙焊縫焊接完成;(5)旋轉到位後程序控制系統程序先控制兩臺送絲機構停止送絲，再控制兩套焊槍控制機構的焊槍調節梁前端帶動焊槍上升，焊槍進給橫梁再帶動焊槍回位； 或自動控制第一焊槍控制機構焊槍回位；同時手動通過水平絲杆和垂直絲杆將第二焊槍控制機構的焊槍調節回位；然後控制氣動送卸料平臺伸出接料，氣動夾具鬆開焊接工件，最後控制氣動送卸料平臺將焊接工件送回焊接工件初始位置，整個焊接過程完成。本實用新型自動定心夾緊、定位、旋轉及自動裝夾工件，裝夾狀態一致，具有抗幹擾強、可靠性高、調速穩定、操作方便、自動化程度高等特點的焊接控制程序，該程序根據產品從裝夾、送料、夾緊、下槍、焊接到卸料整個運行步驟進行控制；在焊接過程中，該程序可分別調節各槍焊接電流參數，且控制器可調速、顯示各部分採用各自的焊接電源，控制相互之間完全隔離，可靠性高。

圖I是本實用新型實施例I焊接平臺及焊接夾具結構示意圖。圖2是本實用新型實施例I焊接工件主視結構示意圖。圖3是本實用新型實施例I焊接工件側視結構示意圖。
具體實施方式
實施例I :本實用新型由焊接平臺機械部分和焊接平臺控制系統組成，焊接平臺機械部分主要構成如下由床身1，變位機構2，氣動夾具3，焊槍控制機構16，氣動送卸料平臺5，焊接電源6，送絲機構7，程序控制系統8，操作盒9、立柱10、固定焊槍控制機構15等組成。所述的變位機構2與氣動送卸料平臺5相鄰，兩者分別通過螺栓安裝在床身I的前方，氣動夾具3安裝在變位機構2上，氣動夾具3的夾緊工位與氣動送卸料平臺5送料工位的位置對應；在變位機構2的後方設有第一焊槍控制機構16，在變位機構2的左方設有第二焊槍控制機構15，變位機2、氣動夾具3和兩套焊槍控制機構15、16上的兩把焊槍分別組成雙環焊縫的焊接工位。所述的第一焊槍控制機構16包括立柱10、焊槍進給橫梁11和焊槍調節梁12，焊槍控制機構16分別通過立柱10與床身I連接，立柱10和焊槍進給橫梁11為「十」字架結構，焊槍進給橫梁11與立柱10前後水平滑動連接，焊槍調節梁12與焊槍進給橫梁11的前端面左右水平滑動連接，焊槍調節梁12與焊槍座上下滑動連接並通過焊槍座與焊槍連接；所述的第二焊槍控制機構15所焊接為焊縫13，由於焊縫13位置只有在水平方向±30mm和垂直方向±30mm的變化，所以裝置採用簡單設計在立柱上通過水平絲杆與水平滑動支架連接，水平滑動支架通過垂直絲杆與垂直滑動支架連接，垂直滑動支架設有焊槍座與焊槍連接；兩個送絲機構7設在同一立柱10的左右柱體上。所述的第一焊槍控制機構16的立柱10的一側面上通過螺栓固定安裝2組共四個直線滑塊，焊槍進給橫梁11上設有導軌與立柱10上的四個滑塊水平滑動連接，同時焊槍進給橫梁11的一側與氣缸的伸出杆連接，立柱10與汽缸的尾部連接；焊槍進給橫梁11的前端設有連接板4，焊槍調節梁12內部設有水平絲杆並通過水平絲杆與連接板4左右水平滑動連接；焊槍調節梁12與垂直連接板固定連接，垂直連接板與焊槍座上下滑動連接，同時垂直連接板一端通過垂直升降汽缸與垂直絲杆連接並通過垂直絲杆與焊槍座連接。床身I :由型材組合焊接，經退火處理後，再加工而成。其安裝面主要為變位機、焊槍調節梁、氣動送卸料平臺等其它部件安裝組合的基礎面。[0035]變位機構2 :包括旋轉機頭、變位機和平臺，平臺與變位機2的機體固定連接，旋轉機頭固定在平臺上，一端與減速電機連接，另一端與氣動夾具3連接；變位機2的變位角度為O。 90°，並通過氣動夾具3使焊接工件的變位角度為0° 90°，本實施例中旋轉機頭的旋轉角度設置為370度，但可根據焊縫的要求或用戶需求設置不同角度。氣動夾具3 由氣動卡盤和汽缸組成，氣動卡盤上裝有三個卡爪，對應安裝在氣動卡盤三個卡槽內，汽缸與氣動卡盤通過螺栓連接。採用氣缸推動，三爪自動找正工件中心。選用工具機附件廠生產的專業定製氣動卡盤，要求行程直徑達25mm，卡爪可以快速更換。該橋殼總成氣動定位、夾緊夾具應考慮多產品快速、可靠更換。氣動送卸料平臺5 :採用直線滑軌、氣缸及裝料平臺組成；其主要功能是方便橋殼總成自動送料裝夾和自動卸料回位，提高生產效率。焊接電源6、送絲機7 :配置2臺唐山松下生產的YM-500ER焊機，主要包括焊接電源、送絲機、焊槍、電纜等。·程序控制系統8 :採用日本三菱公司PLC可編程控制器作為主控單元，配套焊接電源，能比較方便的通過修改程序來實現焊接過程控制。焊接速度採用無級調節，數碼顯示。可以來預先設置焊接搭接量，可預先設置焊接收弧時間，方便直觀。採用手動調節和自動焊接兩種控制方式，操作簡單方便。在調整狀態實現焊接速度調節、焊槍進退機構及焊槍位置、焊接電流等工藝參數的調整。「自動」狀態實現焊接過程的自動完成。操作盒上可調整焊接電流、焊接電壓，並設置點動送絲按鈕。焊接平臺控制系統為程序控制系統8通過電纜分別與變位機構2、氣動夾具3、焊槍控制機構的汽缸和焊槍、氣動送卸料平臺5、焊接電源6、送絲機構7和操作盒9連接，操作盒9上設有自動操作模式下的啟動按鈕；和手動操作模式下的控制變位機構2變位的按鈕，控制氣動夾具3夾緊、鬆開工件的按鈕，控制焊槍控制機構16驅動焊槍垂直上升和前後運動的按鈕，控制氣動送卸料平臺5送卸料的按鈕，控制焊接電源6和焊槍的焊接按鈕，控制送絲機構7送絲的按鈕。在「手動」操作模式下，以上按鈕可單獨操作；在「自動」操作模式下，只有「啟動」按鈕可操作，其它按鈕不可操作。第一焊槍控制機構16 :採用十字操作架結構，焊槍進給橫梁11採用氣缸驅動，到位檢測；導軌採用精密直線滾動導軌，到位重複精度高；橫梁前端安裝焊槍調節梁，可供焊槍座在上調節間距及位置，確保變位機構在90度位置可焊接加強環和殼蓋總成。以某種橋殼總成加強環、後橋殼蓋總成雙環焊縫焊接為例採用以電氣控制系統PLC為核心控制單元，配套工業觸控螢幕，可通過修改控制軟體的程序及參數來調節設備的功能。該控制系統具有自動調整和自動控制氣動送卸料平臺及焊槍啟動機構按程度要求運行，從而實現雙槍自動焊接橋殼總成加強環及後橋殼蓋總成雙環焊縫功能。工件旋轉速度、焊接參數通過觸控螢幕設置，數字顯示，焊後自動回位；預置焊接過程中焊槍下降的高度。程序控制系統8為控制中心，裡面設置了用戶所需的焊接程序，焊接程序按焊接要求順序自動控制氣動送卸料平臺送、卸工件，汽動漲緊夾具漲緊、鬆開工件，焊槍啟動機構上、下焊槍及焊接電源起、收弧；工件旋轉速度、焊接參數通過觸控螢幕手動設置，數字顯示。總之，控制單元控制所有運動部按焊接工藝所需的動作滿足焊接。具體焊接工藝如下(I)先按橋殼總成加強環、後橋殼蓋總成雙環焊縫焊接的焊接工藝要求設計自動控制的氣動送卸料平臺5、氣動夾具3、一套焊槍控制機構16、焊接電源6的控制程序和變位機2的變位角度為90°，使變位機2 —直處於90°角度位置，通過程序控制各運動機構按所需焊接工藝運動方式工作；(2)先將焊接工件加強環朝左、後橋殼蓋總成朝右水平放置在氣動送卸料平臺5上，按操作盒9上的自動操作模式下的啟動按鈕，程序控制系統控制氣動送卸料平臺5將焊接工件水平送入變位機構2上的氣動夾具3內，到位後氣動夾具3對工件進行定位、夾緊，夾緊到位後通過檢測信號返回信號再到程序控制系統8 ；(3)程序控制系統8得到信號後控制氣動送卸料平臺5退回，同時將信號發送到焊槍控制機構16，焊槍控制機構16驅動焊槍先向前運動，再垂直下降，焊槍控制機構16驅動焊槍下降指定後橋殼蓋總成焊縫位置；同時手動通過水平絲杆和垂直絲杆將第二焊槍控制機構15的焊槍調節，固定焊槍控制機構15上的焊槍指定到加強環焊縫位置；(4)再按操作盒9上的自動操作模式下的啟動按鈕，程序控制系統8程序控制兩臺焊接電源6和兩臺送絲機構7同時送絲，第二焊槍控制機構15開始進行焊接焊縫13和第一焊槍控制機構16開始進行焊接焊縫14 ;焊接的同時，控制變位機構2上的旋轉機頭並驅動氣動夾具3夾緊焊接工件夾緊工件勻速旋轉，通過檢測信號檢測變位機構2上的旋轉機頭旋轉角度並將信號返回程序控制系統8，由程序控制系統8—直監測變位機構2上的旋轉機頭帶動工件旋轉角度370度，旋轉角度到位；後橋殼蓋總成環焊縫焊接完成，加強環環焊縫也同時焊接完成。(5)旋轉到位後程序控制系統8程序先控制兩臺送絲機構7停止送絲，再控制焊槍控制機構16的焊槍調節梁12前端帶動焊槍上升，焊槍進給橫梁11再帶動焊槍回位；同時手動通過水平絲杆和垂直絲杆將第二焊槍控制機構15的焊槍調節回位；然後控制氣動送卸料平臺5伸出接料，氣動夾具3鬆開焊接工件，最後控制氣動送卸料平臺5將焊接工件送回焊接工件初始位置，整個焊接過程完成。
權利要求1.一種雙環焊縫自動焊接平臺，由焊接平臺機械部分和焊接平臺控制系統組成，焊接平臺機械部分包括床身(I)、變位機構(2)、氣動夾具(3)、氣動送卸料平臺(5)、焊接電源(6)、程序控制系統(8)和操作盒(9)，其特徵是所述的變位機構(2)與氣動送卸料平臺(5)相鄰，兩者分別通過螺栓安裝在床身(I)的前方，氣動夾具(3)安裝在變位機構(2)上，氣動夾具(3)的夾緊工位與氣動送卸料平臺(5)送料工位的位置對應；相對於變位機構(2)的兩個不同的方向上，設有兩套焊槍控制機構(15、16)與床身(I)連接，變位機(2)、氣動夾具(3)和兩套焊槍控制機構(15、16)上的兩把焊槍分別組成雙環焊縫的焊接工位。
2.根據權利要求I所述的一種雙環焊縫自動焊接平臺，其特徵是在變位機構(2)的後方設有第一焊槍控制機構(16)，在變位機構(2)的左方設有第二焊槍控制機構(15)。
3.根據權利要求2所述的一種雙環焊縫自動焊接平臺，其特徵是所述的第一焊槍控制機構(16)包括立柱(10)、焊槍進給橫梁(11)和焊槍調節梁(12)，焊槍控制機構(16)分別通過立柱(10)與床身(I)連接，立柱(10)和焊槍進給橫梁(11)為「十」字架結構，焊槍進給橫梁(11)與立柱(10 )前後水平滑動連接，焊槍調節梁(12 )與焊槍進給橫梁(11)的前端面左右水平滑動連接，焊槍調節梁(12)與焊槍座上下滑動連接並通過焊槍座與焊槍連接； 所述的第二焊槍控制機構(15)採用與第一焊槍控制機構(16)相同的結構，或所述的第二焊槍控制機構(15)的立柱上通過水平絲杆與水平滑動支架連接，水平滑動支架通過垂直絲杆與垂直滑動支架連接，垂直滑動支架設有焊槍座與焊槍連接； 所述的立柱上分別設有一送絲機構(7)，或兩個送絲機構(7)設在同一立柱(10)的左右柱體上。
4.根據權利要求3所述的一種雙環焊縫自動焊接平臺，其特徵是所述的第一焊槍控制機構(16)的立柱(10)的一側面上通過螺栓固定安裝(2)組共四個直線滑塊，焊槍進給橫梁(11)上設有導軌與立柱(10)上的四個滑塊水平滑動連接，同時焊槍進給橫梁(11)的一側與氣缸的伸出杆連接，立柱(10)與汽缸的尾部連接；焊槍進給橫梁(11)的前端設有連接板(4)，焊槍調節梁(12)內部設有水平絲杆並通過水平絲杆與連接板(4)左右水平滑動連接；焊槍調節梁(12)與垂直連接板固定連接，垂直連接板與焊槍座上下滑動連接，同時垂直連接板一端通過垂直升降汽缸與垂直絲杆連接並通過垂直絲杆與焊槍座連接。
5.根據權利要求I或4所述的一種雙環焊縫自動焊接平臺，其特徵是焊接平臺控制系統為程序控制系統(8)通過電纜分別與變位機構(2)、氣動夾具(3)、焊槍控制機構的汽缸和焊槍、氣動送卸料平臺(5)、焊接電源(6)、送絲機構(7)和操作盒(9)連接，操作盒(9)上設有自動操作模式下的啟動按鈕；和手動操作模式下的控制變位機構(2)變位的按鈕，控制氣動夾具(3)夾緊、鬆開工件的按鈕，控制焊槍控制機構(16)驅動焊槍垂直上升和前後運動的按鈕，控制氣動送卸料平臺(5)送卸料的按鈕，控制焊接電源(6)和焊槍的焊接按鈕，控制送絲機構(7 )送絲的按鈕。
6.根據權利要求I或2所述的一種雙環焊縫自動焊接平臺，其特徵是所述的變位機構(2)包括旋轉機頭、變位機和平臺，平臺與變位機(2)的機體固定連接，旋轉機頭固定在平臺上，一端與減速電機連接，另一端與氣動夾具(3)連接；變位機(2)的變位角度為0° 90°，並通過氣動夾具(3)使焊接工件的變位角度為0° 90°。
7.根據權利要求I或2所述的一種雙環焊縫自動焊接平臺，其特徵是氣動夾具(3)由氣動卡盤和汽缸組成，氣動卡盤上裝有三個卡爪，對應安裝在氣動卡盤三個卡槽內，汽缸與氣動卡盤通過 螺栓連接。
專利摘要本實用新型公開了一種雙環焊縫自動焊接平臺。由機械部分和控制系統組成，包括床身(1)、程序控制系統(8)和操作盒(9)，所述的變位機構(2)與氣動送卸料平臺(5)相鄰，兩者分別通過螺栓安裝在床身(1)的前方，氣動夾具(3)安裝在變位機構(2)上，氣動夾具(3)的夾緊工位與氣動送卸料平臺(5)送料工位的位置對應；相對於變位機構(2)的兩個不同的方向上，設有兩套焊槍控制機構(15、16)與床身1連接，變位機(2)、氣動夾具(3)和兩套焊槍控制機構(15、16)上的兩把焊槍分別組成雙環焊縫的焊接工位。本實用新型在焊接過程中，該程序可分別調節各槍焊接電流參數，且控制器可調速、顯示各部分採用各自的焊接電源，控制相互之間完全隔離，可靠性高。
文檔編號B23K37/04GK202667875SQ20122017932
公開日2013年1月16日 申請日期2012年4月25日 優先權日2012年4月25日
發明者盧拱華, 黃平輝, 唐思成, 胡義華 申請人:江西江鈴底盤股份有限公司