一種用於光纜縱包鋼帶或鋁帶連接的自動焊接裝置的製作方法

2023-10-08 09:28:29 1

本發明涉及的是一種用於光纜縱包鋼帶或鋁帶連接的自動焊接裝置，由帶尾定位裝置、帶頭定位夾持裝置、斜向移動裝置、剪切裝置、尾料回收裝置、焊接裝置和控制系統等組成，自動完成鋼/鋁帶連接時的剪切、疊帶、焊接作業，實現了縱包工位的鋼/鋁帶接續自動化，在提高生產效率和降低原材料成本的同時提升了光纜品質和設備產能。

背景技術：

光纜外護套生產過程中，縱包工位鋼帶或鋁帶的接續均是由人工手動操作。剪切角度、疊帶寬度、焊點數量及焊接電流均由操作人員憑經驗控制；採用高速自動儲帶設備後，設備產能得到提升，焊接頻次增多，操作人員對長達7分鐘的儲帶過程必須全程跟蹤，避免尾段進入儲帶箱影響生產和接續作業，生產效率得不到提高；在兩臺機同時儲帶的情況下，又必須對其中的一臺機提前完成儲帶接續，同時尾料剩餘長度控制憑操作人員感覺，都存在浪費原材料的現象。為此，需要一種新的技術方案來解決上述問題。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種用於光纜縱包鋼帶或鋁帶連接的自動焊接裝置，其能準確無誤地完成光纜外護套生產過程中縱包鋼帶或鋁帶帶端的剪切、對中、疊帶、焊接各項動作，確保產品的質量，削減浪費，提高設備產能。

本發明採用的技術方案是：

一種用於光纜縱包鋼帶或鋁帶連接的自動焊接裝置，包括操作平臺、帶尾定位裝置、帶頭定位夾持裝置、斜向移動裝置、剪切裝置、尾料回收裝置、焊接裝置和控制系統，所述帶尾定位裝置、帶頭定位夾持裝置、斜向移動裝置、尾料回收裝置和控制系統均固定在操作平臺上，所述剪切裝置和焊接裝置均固定在斜向移動裝置上，所述帶尾定位裝置用於夾持定位鋼帶或鋁帶的尾部，所述帶頭定位夾持裝置用於定位夾持待接續鋼帶或鋁帶的頭部，所述斜向移動裝置用於驅動剪切裝置和焊接裝置的移動，所述剪切裝置用於對鋼帶和鋁帶的尾部或頭部進行斜45度角剪切，所述尾料回收裝置用於收集被剪切裝置剪切下來的腳料，所述焊接裝置用於將經過剪切的鋼帶或鋁帶的尾部和頭部焊接在一起，所述控制系統用於數據分析和計算並控制整個裝置實現自動化焊接。

進一步的，所述帶尾定位裝置包括帶料定位滑軌、正反牙絲杆和帶料夾持定位伺服電機，所述帶料定位滑軌固定在操作平臺上，所述帶料定位滑軌和正反牙絲杆均與生產線中心線呈45度夾角，所述正反牙絲杆的端部通過聯軸節Ⅰ與帶料夾持定位伺服電機相連接，所述帶料夾持定位伺服電機通過固定座Ⅰ固定在操作平臺上，所述帶料夾持定位伺服電機驅動正反牙絲杆轉動，所述正反牙絲杆上設置有正牙螺母和反牙螺母，所述正牙螺母和反牙螺母上各固定有一導向滑塊，兩個導向滑塊均固定在帶料定位滑軌上，每個所述導向滑塊上均固定連接有一斜口夾持定位板。帶料夾持定位伺服電機帶動正反牙絲杆運轉時，斜口夾持定位板則以生產線中心線為中心同時相對運動，從而保證金屬帶（鋼帶或鋁帶）中心線與生產線中心線重合，夾持定位板兩個斜角之間的距離通過帶料夾持定位伺服電機的編碼器精確計數控制，只有在焊接作業時，斜口夾持定位板對鋼帶或鋁帶抱夾定位，焊接結束則自動釋放一定的距離，避免定位板磨損。

進一步的，所述帶頭定位夾持裝置包括帶頭定位電缸、斜向移動底板和L型橫向移動底板，所述帶頭定位電缸固定在操作平臺上，所述帶頭定位電缸的軸心線與生產線中心線呈45度夾角，並且帶頭定位電缸的軸心線與正反牙絲杆平行設置，所述斜向移動底板固定在帶頭定位電缸上，所述斜向移動底板上固定有與生產線中心線相平行設置的無杆氣缸，所述L型橫向移動底板固定在無杆氣缸上，所述L型橫向移動底板在無杆氣缸的帶動下平行於生產線中心線移動。所述L型橫向移動底板的垂直面上還安裝固定有疊帶雙軸氣缸，所述疊帶雙軸氣缸的推桿上固定有預剪切靠模，所述預剪切靠模上固定有帶料壓緊雙軸氣缸，所述預剪切靠模的邊沿上還安裝有微型帶料感應開關。所述帶頭定位電缸以二分之一的設定帶寬為基準調整預剪切靠模與生產線中心線的距離，保證金屬帶端部中心線與生產線中心線重合，如感應開關檢測不到金屬帶，則不能實施預剪切動作。

所述斜向移動裝置包括斜向移動電缸、斜向移動拖板和橫向移動伺服電機，所述斜向移動電缸固定在操作平臺上，所述斜向移動電缸與生產線中心線呈45度夾角且與正反牙絲杆平行設置，所述斜向移動拖板固定在斜向移動電缸上，所述斜向移動拖板上還設置有橫向移動滑軌，所述橫向移動滑軌的滑塊上固定有L型橫向移動拖板，所述橫向移動滑軌內設置有L型橫向移動拖板，所述橫向移動伺服電機驅動L型橫向移動拖板在生產線中心線上來回移動，所述L型橫向移動拖板的垂直平面上安裝有豎向移動氣缸和豎向移動滑軌，所述豎向移動滑軌上的滑塊上安裝有與氣缸推桿連接在一起的豎向移動拖板，所述豎向移動拖板在豎向移動氣缸的作用下可沿豎向移動滑軌垂直移動。

所述剪切裝置包括剪切支架、剪切氣缸、固定刀口和帶有導向板的移動刀口，所述剪切支架固定在豎向移動拖板上，所述剪切氣缸和固定刀口固定在剪切支架上，所述剪切支架上設置有導向槽，所述帶有導向板的移動刀口固定在剪切氣缸的推桿端部，所述導向板置於導向槽內。帶頭剪切時，斜向移動電缸驅動剪切裝置移動到位，帶料（鋼帶或鋁帶）進入固定刀口內，剪切氣缸下推，移動刀口沿導向槽移動，與固定刀口一起剪切金屬帶（鋼帶或鋁帶）；帶尾剪切時，斜向移動電缸驅動剪切裝置移動到位，帶料進入固定刀口內，橫向移動伺服電機按照疊帶寬度要求將移動刀口平移後剪切。

所述尾料回收裝置包括尾料夾持Y型氣動手指、尾料回收無杆氣缸和尾料回收盒，所述尾料夾持Y型氣動手指固定在尾料回收無杆氣缸上，所述尾料回收無杆氣缸固定在斜向移動電缸的下方且與斜向移動電缸呈90度夾角，所述尾料回收盒固定在操作平臺上並位於尾料回收無杆氣缸的末端下方，鋼帶或鋁帶的腳料被剪切後，尾料夾持Y型氣動手指夾持著腳料料平移到尾料回收盒上方，鬆開尾料夾持Y型氣動手指，腳料落入尾料回收盒內。

所述焊接裝置包括三軸頂升氣缸、移動電極、點焊槍和壓帶支架，所述三軸頂升氣缸固定在操作平臺的下方，所述點焊槍通過點焊槍固定座固定在豎向移動拖板上，所述點焊槍固定座的下方還設置有緩衝彈簧，所述豎向移動氣缸帶動點焊槍上下移動，所述豎向移動氣缸的行程大於點焊槍的槍尖到抬升後移動電極的距離，所述壓帶支架固定在豎向移動拖板上，所述壓帶支架上設置有帶有壓板的雙軸氣缸。當豎向移動拖板在豎向移動氣缸的作用下帶動點焊槍下降焊接時，移動電極接觸到金屬帶（鋼帶或鋁帶）後豎向移動拖板繼續下降，緩衝彈簧收縮，由緩衝彈簧向槍尖施加點焊壓力。焊接時雙軸氣缸升出，壓板先於點焊槍下降到位，壓住鋼鋁帶，防止帶面不平而導致焊接點不在接縫位置；焊接結束時點焊槍先於雙軸氣缸升起，避免帶料與焊槍粘連而移位。

通過控制系統，在金屬帶（鋼帶或鋁帶）使用前確認好的產品型號，在觸控螢幕界面的配方數據選擇界面進行修改調整，控制界面可以增加、選擇、確認當前的帶料型號（包括種類、帶寬和厚度的確認）。每種型號的特性包括：帶寬，重疊部分寬度，單排焊點個數，點焊時間，點焊電流，點焊排數。如需要設置金屬帶特性參數時，可在編輯HMI配方數據裡進行對應參數的增加和刪除等操作。如金屬帶為常用型號，點擊查看HMI配方數據按鈕，選擇相應的型號確認。

本發明的優點：本發明利用預剪切靠模、氣缸和電缸控制組合實現帶端（帶頭和帶尾）的定位夾持，以45度角的帶端剪切焊接方式來保證斜向重疊接頭平穩地通過軋紋和縱包裝置，並通過斜向移動裝置來實現疊帶寬度和焊點排數的控制，為自動疊帶焊接提供了質量保障。利用本發明的自動焊接裝置，提高了護套生產線的自動化程度，能有效地解決用工成本高的問題，它可以24小時不間斷地從事生產作業，從根本上解決對工人數量上的依賴，節約勞動成本，提升企業競爭力。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細敘述。

圖1為本發明的結構示意圖。

圖2為本發明的帶頭定位夾持裝置的結構示意圖。

圖3為本發明的移動電極部位的結構示意圖。

其中：1、斜向移動電缸，2、斜向移動拖板，3、橫向移動滑軌， 4、橫向移動絲杆，5、聯軸節Ⅱ，6、橫向移動伺服電機，7、固定座Ⅱ，8、L形橫向移動拖板，9、橫向移動螺母，10、帶頭定位電缸，11、無杆氣缸，12、L形橫向移動底板，13、疊帶雙軸氣缸，14、預剪切靠模，15、帶料壓緊雙軸氣缸，16、尾料回收盒，17、斜向移動底板 ，18、疊帶雙軸氣缸推桿，19、微型帶料感應開關，20、壓帶支架，21、雙軸氣缸，22、壓板，23、點焊槍，24、點焊槍固定座，25、緩衝彈簧，26、膠木絕緣柄，27、操作平臺，28、帶料定位滑軌，29、正反牙絲杆，30、聯軸節Ⅰ，31、帶料夾持定位伺服電機，32、固定座Ⅰ， 33（34）、定位導向滑塊、35(36)、斜口夾持定位板,37、正牙螺母,38、反牙螺母、39、尾料夾持Y型氣動手指 ，40、尾料回收無杆氣缸，41、剪切支架，42、剪切氣缸，43、固定刀口，44、導向槽，45、導向板，46、移動刀口，47、剪切氣缸推桿，48、豎向移動氣缸，49、豎向移動滑軌，50、氣缸推桿，51、豎向移動拖板，52、滑塊，53、三軸頂升氣缸，54、固定座Ⅲ，55、頂升氣缸推桿，56、膠木絕緣座，57、移動電極，58、槽口，59、控制系統。

具體實施方式

如圖1、圖2和圖3所示，一種用於光纜縱包鋼帶或鋁帶連接的自動焊接裝置，由帶尾定位裝置、帶頭定位夾持裝置、斜向移動裝置、剪切裝置、尾料回收裝置、焊接裝置和控制系統等組成。

帶尾定位裝置：自動焊接裝置操作臺27上安裝有帶料定位滑軌28，正反牙絲杆29端部通過聯軸節Ⅰ30與帶料夾持定位伺服電機31相連接，帶料夾持定位伺服電機31通過固定座Ⅰ32安裝在操作臺27上，帶料定位滑軌28、正反牙絲杆29與生產線中心線呈45度夾角。帶料定位滑軌28上安裝有兩塊定位導向滑塊33、34，在定位導向滑塊33、34上分別安裝有斜口夾持定位板35、36，斜口夾持定位板35、36分別通過正牙螺母37、反牙螺母38與正反牙絲杆29連接，帶料夾持定位伺服電機31帶動正反牙絲杆29運轉時，斜口夾持定位板35、36則以生產線中心線為中心同時相對運動，從而保證金屬帶中心線與生產線中心線重合，斜口夾持定位板35、36的兩個斜角之間的距離通過帶料夾持定位伺服電機31的編碼器精確計數控制，只有在焊接作業時，斜口夾持定位板35、36對鋼帶或鋁帶進行抱夾定位，焊接結束則自動釋放一定的距離，避免定位板磨損。

帶頭定位夾持裝置：自動焊接裝置操作臺27上安裝有帶頭定位電缸10，在帶頭定位電缸10上安裝有斜向移動底板17，帶頭定位電缸10軸心線與生產線中心線同樣呈45度夾角，且平行於正反牙絲杆29設置。斜向移動底板17安裝有平行於生產線中心線的無杆氣缸11，L型橫向移動底板12安裝在無杆氣缸11上，L型橫向移動底板12在無杆氣缸11的帶動下平行於生產線中心線移動。在L型橫向移動底板12的垂直面上安裝有疊帶雙軸氣缸13，在疊帶雙軸氣缸13的推桿18上安裝有預剪切靠模14，在預剪切靠模14上安裝有帶料壓緊雙軸氣缸15，在剪切靠模14的邊沿上安裝有微型帶料感應開關19。帶頭定位電缸10以二分之一的設定帶寬為基準調整預剪切靠模14與生產線中心線的距離，保證金屬帶（待接續鋼帶或鋁帶）端部中心線與生產線中心線重合，如微型帶料感應開關19檢測不到金屬帶，則不能實施預剪切動作。

斜向移動裝置：自動焊接裝置操作臺27上安裝有斜向移動電缸1，斜向移動電缸1上方安裝有斜向移動拖板2，斜向移動電缸1與生產線中心線呈45度夾角，且平行於正反牙絲杆29設置。在斜向移動拖板2上安裝有橫向移動滑軌3，橫向移動絲杆4通過聯軸節Ⅱ5與橫向移動伺服電機6連接，橫向移動伺服電機6通過固定座Ⅱ7安裝在斜向移動拖板2上，橫向移動滑軌3、橫向移動絲杆4軸心線均平行於生產中心線。橫向移動滑軌3上方安裝有L型橫向移動拖板8，L型橫向移動拖板8通過橫向移動螺母9與橫向移動絲杆4連接。當橫向移動伺服電機6旋轉時，L型橫向移動拖板8平行於生產線移動。在L型橫向移動拖板8的垂直平面上安裝有豎向移動氣缸48和豎向移動滑軌49，在豎向移動滑軌49上的滑塊52上安裝有與氣缸推桿50連接在一起的豎向移動拖板51，豎向移動拖板51在氣缸48的作用下可沿豎向移動滑軌49垂直移動。

剪切裝置：剪切支架41上安裝有剪切氣缸42和固定刀口43，在固定刀口43上設有導向槽44，帶有導向板45的移動刀口46安裝在剪切氣缸42的推桿47端部，導向板45置於導向槽44內。帶頭剪切時，斜向移動電缸1驅動剪切裝置移動到位，帶料（待接續鋼帶或鋁帶）進入固定刀口內，剪切氣缸42下推，移動刀口46沿導向槽44移動，與固定刀口43一起剪切金屬帶（待接續鋼帶或鋁帶）；帶尾剪切時，斜向移動電缸1驅動剪切裝置移動到位，帶料進入固定刀口內，橫向移動伺服電機6按照疊帶寬度要求將移動刀口平移後剪切。

尾料回收裝置：尾料夾持Y型氣動手指39安裝在尾料回收無杆氣缸40上，尾料回收無杆氣缸40安裝於斜向移動電缸1下方並與斜向移動電缸1呈90度夾角。在尾料回收無杆氣缸40的末端下方安裝有尾料回收盒16。帶料（待接續鋼帶或鋁帶）剪切後，尾料夾持Y型氣動手指39夾持著的腳料平移到尾料回收盒16上方，鬆開尾料夾持Y型氣動手指39，腳料落入尾料回收盒16內。

焊接裝置：三軸頂升氣缸53利用固定座Ⅲ54安裝在操作平臺27下方，在三軸頂升氣缸53的推桿55上安裝有膠木絕緣座56，膠木絕緣座56上安裝的移動電極57在操作平臺的槽口58中間，移動電極57通過柔性銅排與點焊機輸出端子連接。焊接時由三軸頂升氣缸53將移動電極57抬升到金屬帶（待接續鋼帶或鋁帶）的下方。豎向移動拖板51上的點焊槍固定座24下方設置有緩衝彈簧25，點焊槍23膠木絕緣柄26安裝在緩衝彈簧25和點焊槍固定座24中間並可上下移動，豎向移動氣缸48的行程大於槍尖到抬升後移動電極的距離。當豎向移動拖板51在豎向移動氣缸48的作用下帶動點焊槍23下降焊接時，點焊槍23的移動電極接觸到金屬帶（待接續鋼帶或鋁帶）後豎向移動拖板51繼續下降，安裝在點焊槍23膠木絕緣柄26上緩衝彈簧25收縮，由緩衝彈簧25向點焊槍23施加點焊壓力。壓帶支架20安裝在豎向移動拖板51上，壓帶支架20上安裝帶有壓板22的雙軸氣缸21，焊接時雙軸氣缸21升出，壓板22先於點焊槍23下降到位，壓住鋼鋁帶，防止帶面不平而導致焊接點不在接縫位置；焊接結束時，點焊槍23先於雙軸氣缸21升起，避免帶料（待接續鋼帶或鋁帶）與點焊槍23電極粘連而移位。

通過控制系統59，在金屬帶（待接續鋼帶或鋁帶）使用前確認好的產品型號，在觸控螢幕界面的配方數據選擇界面進行修改調整，控制界面可以增加、選擇、確認當前的帶料型號（包括種類、帶寬和厚度的確認）。每種型號的特性包括：帶寬，重疊部分寬度，單排焊點個數，點焊時間，點焊電流，點焊排數。如需要設置金屬帶特性參數時，可在編輯HMI配方數據裡進行對應參數的增加和刪除等操作。如金屬帶為常用型號，點擊查看HMI配方數據按鈕，選擇相應的型號確認。