一种基于防护栏焊接设备的护栏焊接方法与流程

本发明属于护栏制造领域，主要涉及一种基于防护栏焊接设备的护栏焊接方法。

背景技术

防护栏在生活中随处可见，防护栏主要用于工厂、车间、仓库、停车场、商业区、公共场所等场合中对设备与设施的保护与防护。防护栏材质以碳钢居多，在防护栏的焊接过程中对焊接的质量要求非常高，且需要这种材质的护栏焊接的各个构件保证平滑不伤人。因此，在防护栏的焊接过程中，所有焊接构件，在下料前，一定要检查看构件是否平直，如果不直，一定要先矫正，然后下料；在下料时应保证准确，允许的偏差仅为1毫米；焊接时，应选用适合于铁艺制品的焊接方法和合金，所用的物品必须保证都是合格的正规产品。焊接构件的时候，也不能有偏差，构件必须放置的准确的位置上，尽可能的保证在焊接过程中不出意外。焊接各个构件时，应保证焊结点牢固，焊缝饱满，焊波均匀，不能出现有次品问题，比如说有咬边、焊不满、有裂纹、渣滓、焊瘤、焊接烧穿、电弧擦伤、弧坑和针状气孔等缺陷问题，在焊接区的周围不能有火花四溅的情况。在焊接完成后，应及时的清理掉焊渣，保证铁艺护栏表面的光滑。

人工对形状相同，但是各种规格尺寸不同的公路防护栏进行焊接时，会使得人工劳动强度大，效率低，焊接效果没有规整度，焊缝高度不一致，整体焊接外形不美观。而使用自动化设备对防护栏进行焊接时，能针对不同规格、不同尺寸的防护栏，通过更换不同的工装来实现焊接，焊接效率高。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题克服现有的缺陷，提出一种防护栏焊接设备方案，该设备使用自动化设备进行焊接。

为解决上述技术问题本发明采用的的技术方案如下：本发明的一种防护栏焊接设备整体结构主要分为三部分：滑轨机构，送丝机构，焊接机构。

优选地，所述滑轨机构，水平分为两个滑轨机构，分别对称布置在焊接机构的两侧，一侧采用三根底座，所述底座采用方管400x200，三段底座之间的连接在上部和侧面均焊接固定板，在两侧面方向固定板上加工2排3列共6个的m16螺纹孔，并且焊接在底座的侧面，使用外六角螺栓将侧向连接板安装在2块固定板上，在底座的上部同样焊接固定板，同样使用外六角螺栓将上部连接板安装在2块固定板上，这样三段分离的底座就固定成为一个整体，在底座的下方均布2排9列的支脚，底座的上方对称布置焊接两根滑轨座，直线滑轨通过内六角螺栓安装在滑轨座上，与直线滑轨配合安装的是滑块，通过在对称布置的滑块上安装连接板和支块，从而将移动台安装在两侧的支块上，实现移动台可以随着滑块的移动而移动。在底座的一侧侧面上方焊接齿条座，通过内六角螺栓将齿条安装在齿条座上，在移动台上安装减速机的安装法兰面，所述减速机的上端安装伺服电机，减速机的轴端通过平键安装转轴，连接盘安装在移动台的下方位置，并在一定位置中安装两个深沟球轴承，所述深沟球轴承的轴承孔与转轴的外径配合，转轴的轴端通过平键安装齿轮。同样的，在焊接机构的另一侧同样布置滑轨机构一套，伺服电机启动，通过减速机的连接，转轴转动，因此齿轮随之转动，齿轮与安装在底座一侧的齿条啮合传动，因此移动台也随之移动一定行程，移动台移动的距离通过伺服电机转动的圈数控制。

更优选地，所述防护栏的方管及钢丝均采用碳钢材质，因此焊接时采用气体保护焊接方式。所述送丝机构，将成品送丝机安装在三自由度平面机器人手臂上，卷盘布置在手臂上方一端，一端连接的送丝软管，采用推拉丝式的方式进行松丝动作，可适用在工作范围较大的场合，送丝软管的端部安装出丝嘴，并列安装的是焊枪。

优选地，所述焊接机构，支架的底脚通过地脚螺栓固定在地面上，在支架的左侧安装电机安装座，将伺服电机的法兰面通过内六角螺栓安装在电机安装座的端面上，所述伺服电机的轴端通过平键安装在转盘的内孔中，转盘与旋转支架通过螺栓固定，旋转支架的另一端安装旋转右支座，旋转右支座使用轴和轴承座组成，即轴安装在旋转支架的一端，轴的另一端安装在轴承座的中，在旋转支架的上方布置工装，所述旋转支架的上方布置焊接矩形定位块，矩形定位块通过将两块水平定位块和侧面两块竖直定位块焊接，制作方法：将钢板围成矩形形状进行焊接，在钢板上等距分布数个v型块，v型块中用于放置钢丝，在矩形定位块的外圈等距布置l型挡板，组成的矩形l型挡板用于将方管放置在其上。人工将方管呈水平放置两根，竖直放置两根，放置在水平和竖直布置的数个l型挡板上，并将两端方管放置在斜边l型方管上，将钢丝呈水平和竖直方向交叉布置在数个v型块上。

更优选地，所述工装，在矩形布置的l型挡板的正对面布置安装底座，在底座上安装气缸安装座，所述气缸安装座上呈水平状态安装薄型气缸，所述薄型气缸的端部通过端部的内螺纹孔安装压块，另一边呈竖直状态安装薄型气缸，所述薄型气缸的端部安装连接块，连接块的下方安装压块，在放置斜边方管的边上安装支撑，在支撑的上方安装双轴气缸，双轴气缸的端部安装压座，支撑的下方安装斜边l型挡板，另一边对应安装气缸，气缸的轴端安装连接块，在连接块的下方安装压块。

所述防护栏焊接设备采用plc系统控制方式，人工操作面板。

一种基于防护栏焊接设备的护栏焊接方法，包括如下步骤：

第一步，人工将方管62呈水平放置两根，竖直放置两根，放置在水平和竖直布置的数个l型挡板71上，并将两端方管62放置在斜边l型方管72上，再将钢丝63呈水平和竖直方向交叉布置在数个v型块69上，搭建成为防护栏的形状；

第二步，在搭建的防护栏周边，四个角布置共8个薄型气缸50及上下布置的共4个薄型气缸50通气，初始状态时，薄型气缸50的活塞杆为伸出状态，当通气时薄型气缸50的活塞杆向下移动，活塞杆的端部安装的连接块49向下，因此安装在连接块49的下方安装的压块48随之向下动作，共12个压块48同时下压在方管62的上方，实现对搭建的防护栏的径向定位，此时，安装的共12个气缸51同时通气，其活塞杆端部安装的压块73同时对搭建的防护栏的水平方向进行定位，安装在支撑58上端的气缸60其活塞杆向下动作，通过压块55对方管进行径向定位，气缸61通气，其活塞杆向前动作对方管进行水平方向定位，同时双轴气缸57通气，双轴向下动作，压座56对方管进行定位；

第三步，布置在焊接机构3两侧的滑轨机构1，一侧滑轨机构1中的伺服电机21启动，通过减速机20的连接，转轴16转动，因此齿轮15随之转动，齿轮15与安装在底座10一侧的齿条6啮合传动，因此移动台14也随之移动一定行程，移动台14移动的距离通过伺服电机21转动的圈数控制。当移动到搭建的防护栏的一边方管处，伺服电机21停止，安装在移动台14上的送丝机构2随之移动到指定位置；

第四步，将三自由度平面机器人的轨迹进行编程控制，送丝机通电，通过送丝软管29将焊丝25送入到指定位置，先从方管62与方管62的连接处开始，通过三自由度平面机器人的移动到指定位置，焊枪66通电对方管之间的对接处进行焊接，另一侧的滑轨机构1同时动作，两个三自由度平面机器人对搭建的防护栏同时从左往右进行焊接，以及对钢丝63之间的焊接，因一个三自由度机器人的行程不够，所以在焊接机构1的两侧同时布置两个三自由度机器人同时进行送丝及使用焊枪66进行焊接；

第五步，伺服电机42启动，旋转支架67旋转180度，伺服电机21再次启动，移动台14对防护栏从右自左对方管之间，钢丝之间进行焊接。当焊接完成后，各机构复位，各气缸复位，人工取出焊接好的防护栏。

本发明的有益效果在于：该防护栏焊接设备方案使用自动化设备进行焊接，首先，可以针对不同规格尺寸的防护栏进行更换不同的工装即可实现防护栏焊接，因防护栏材质使用碳钢，估焊接方式使用气体保护焊接，另一方面使用三自由度平面机器人实现自动送焊丝进入到指定焊接位置，并列布置的焊枪对防护栏及母材进行焊接，三自由度平面机器人的焊枪焊接轨迹通过编程程序进行控制，焊接效果一致，效率提高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为防护栏焊接设备整体结构示意图

图2为滑轨机构1结构示意图

图3为送丝机构2结构示意图

图4为焊接机构3结构示意图

图5为工装38结构示意图

图6为防护栏41结构示意图

附图中：

1、滑轨机构25、焊丝48、压块

2、送丝机构26、支座49、连接块

3、焊接机构27、伺服电机一50、薄型气缸

5、支脚28、卷盘51、薄型气缸

6、齿条29、出料管52、气缸安装座

7、滑轨座30、伺服电机二53、底座

8、连接板31、中间转盘54、斜边定位块

9、支块32、底座转盘55、压块

10、底座，使用方管33、前臂56、压座

11、直线滑轨34、伺服电机三57、双轴气缸

12、滑块35、滑座58、支撑

13、齿条座36、z向齿条59、连接块

14、移动台37、出料嘴60、气缸

15、齿轮38、工装61、气缸

16、转轴39、气缸固定机构62、方管

17、隔套40、水平定位块63、钢丝

18、深沟球轴承41、防护栏64、斜边方管

19、连接盘42、伺服电机67、旋转支架

20、减速机43、电机安装座68、转盘

21、伺服电机44、焊接69、v型块

22、侧向连接板45、支架70、钢板

23、上部连接板46、竖直定位块71、l型挡板

24、固定板47、旋转右支座72、斜边l型挡板

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

如图1所示的防护栏焊接设备整体结构示意图，该设备结构主要分为三部分：滑轨机构1，送丝机构2，焊接机构3。

如图2所示，所述滑轨机构1，水平分为两个滑轨机构1，分别对称布置在焊接机构3、4的两侧，一侧采用三根底座10，所述底座10采用方管400x200，三段底座10之间的连接在上部和侧面均焊接固定板24，在两侧面方向固定板24上加工2排3列共6个的m16螺纹孔，并且焊接在底座10的侧面，使用外六角螺栓将侧向连接板22安装在2块固定板24上，在底座10的上部同样焊接固定板24，同样使用外六角螺栓将上部连接板23安装在2块固定板24上，这样三段分离的底座10就固定成为一个整体，在底座10的下方均布2排9列的支脚5，底座10的上方对称布置焊接两根滑轨座7，直线滑轨11通过内六角螺栓安装在滑轨座7上，与直线滑轨11配合安装的是滑块12，通过在对称布置的滑块12上安装连接板8和支块9，从而将移动台14安装在两侧的支块9上，实现移动台14可以随着滑块12的移动而移动。在底座10的一侧侧面上方焊接齿条座13，通过内六角螺栓将齿条6安装在齿条座13上，在移动台14上安装减速机20的安装法兰面，所述减速机20的上端安装伺服电机21，减速机20的轴端通过平键安装转轴16，连接盘19安装在移动台14的下方位置，并在一定位置中安装两个深沟球轴承18，所述深沟球轴承18的轴承孔与转轴16的外径配合，转轴16的轴端通过平键安装齿轮15。

如图4所示，在焊接机构3的另一侧同样布置滑轨机构1一套，伺服电机21启动，通过减速机20的连接，转轴16转动，因此齿轮15随之转动，齿轮15与安装在底座10一侧的齿条6啮合传动，因此移动台14也随之移动一定行程，移动台14移动的距离通过伺服电机21转动的圈数控制。

如图6所示，所述防护栏41的方管及钢丝均采用碳钢材质，因此焊接时采用气体保护焊接方式。如图3所示，所述送丝机构2，将成品送丝机安装在三自由度平面机器人手臂上，卷盘28布置在手臂上方一端，一端连接的送丝软管29，采用推拉丝式的方式进行松丝动作，可适用在工作范围较大的场合，送丝软管29的端部安装出丝嘴37，并列安装的是焊枪66。

如图4所示，所述焊接机构3，支架45的底脚通过地脚螺栓固定在地面上，在支架45的左侧安装电机安装座43，将伺服电机42的法兰面通过内六角螺栓安装在电机安装座43的端面上，所述伺服电机42的轴端通过平键安装在转盘68的内孔中，转盘68与旋转支架67通过螺栓固定，旋转支架67的另一端安装旋转右支座47，旋转右支座47使用轴和轴承座组成，即轴安装在旋转支架67的一端，轴的另一端安装在轴承座的中，在旋转支架67的上方布置工装38，所述旋转支架67的上方布置焊接矩形定位块，矩形定位块通过将两块水平定位块40和侧面两块竖直定位块46焊接，制作方法：将钢板70围成矩形形状进行焊接，在钢板70上等距分布数个v型块69，v型块69中用于放置钢丝63，在矩形定位块的外圈等距布置l型挡板71，组成的矩形l型挡板71用于将方管62放置在其上。人工将方管62呈水平放置两根，竖直放置两根，放置在水平和竖直布置的数个l型挡板71上，并将两端方管62放置在斜边l型方管72上，将钢丝63呈水平和竖直方向交叉布置在数个v型块69上。

如图5所示，所述工装38，在矩形布置的l型挡板71的正对面布置安装底座53，在底座53上安装气缸安装座52，所述气缸安装座52上呈水平状态安装薄型气缸51，所述薄型气缸51的端部通过端部的内螺纹孔安装压块73，另一边呈竖直状态安装薄型气缸50，所述薄型气缸50的端部安装连接块49，连接块49的下方安装压块48，在放置斜边方管的边上安装支撑58，在支撑58的上方安装双轴气缸57，双轴气缸57的端部安装压座56，支撑58的下方安装斜边l型挡板72，另一边对应安装气缸60，气缸60的轴端安装连接块59，在连接块59的下方安装压块55。

该防护栏焊接设备采用plc系统控制方式，人工操作面板。设备具体工作流程如下：

第一步，人工将方管62呈水平放置两根，竖直放置两根，放置在水平和竖直布置的数个l型挡板71上，并将两端方管62放置在斜边l型方管72上，再将钢丝63呈水平和竖直方向交叉布置在数个v型块69上，搭建成为防护栏的形状。

第二步，在搭建的防护栏周边，四个角布置共8个薄型气缸50及上下布置的共4个薄型气缸50通气，初始状态时，薄型气缸50的活塞杆为伸出状态，当通气时薄型气缸50的活塞杆向下移动，活塞杆的端部安装的连接块49向下，因此安装在连接块49的下方安装的压块48随之向下动作，共12个压块48同时下压在方管62的上方，实现对搭建的防护栏的径向定位，此时，安装的共12个气缸51同时通气，其活塞杆端部安装的压块73同时对搭建的防护栏的水平方向进行定位，安装在支撑58上端的气缸60其活塞杆向下动作，通过压块55对方管进行径向定位，气缸61通气，其活塞杆向前动作对方管进行水平方向定位，同时双轴气缸57通气，双轴向下动作，压座56对方管进行定位。

第三步，布置在焊接机构3两侧的滑轨机构1，一侧滑轨机构1中的伺服电机21启动，通过减速机20的连接，转轴16转动，因此齿轮15随之转动，齿轮15与安装在底座10一侧的齿条6啮合传动，因此移动台14也随之移动一定行程，移动台14移动的距离通过伺服电机21转动的圈数控制。当移动到搭建的防护栏的一边方管处，伺服电机21停止，安装在移动台14上的送丝机构2随之移动到指定位置。

第四步，将三自由度平面机器人的轨迹进行编程控制，送丝机通电，通过送丝软管29将焊丝25送入到指定位置，先从方管62与方管62的连接处开始，通过三自由度平面机器人的移动到指定位置，焊枪66通电对方管之间的对接处进行焊接，另一侧的滑轨机构1同时动作，两个三自由度平面机器人对搭建的防护栏同时从左往右进行焊接，以及对钢丝63之间的焊接，因一个三自由度机器人的行程不够，所以在焊接机构1的两侧同时布置两个三自由度机器人同时进行送丝及使用焊枪66进行焊接，当防护栏的一面焊接完成后。

第五步，伺服电机42启动，旋转支架67旋转180度，伺服电机21再次启动，移动台14对防护栏从右自左进行对方管之间，钢丝之间进行焊接。当焊接完成后，各机构复位，各气缸复位，人工取出焊接好的防护栏。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本发明，但是本发明不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本发明精神和范围内，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。