一种铝模板焊接生产线的制作方法

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种铝模板焊接生产线。

背景技术：

铝合金模板系统具有重量轻、拆装方便、刚度高、板面大、拼缝少、稳定性好、浇筑的混凝土平整光洁、使用寿命长、周转次数多、经济性好、回收价值高、施工进度快、施工效率高、施工现场安全、整洁、对机械依赖程度低、应用广泛等特点。

铝模板自1962年在美国诞生以来，已有50年的应用历史。在美国、加拿大等发达国家，以及像墨西哥、巴西、马来西亚、韩国、印度这样的新兴工业国家的建筑中，均得到了广泛的应用。近几年来，我国的沿海省市及港澳台地区也逐步开始推广使用铝合金模板系统，并取得了可观的经济效益和社会效益。

现有的铝模板焊接系统存在着以下问题：(1)自动化程度不高，铝模板的上料、运转、堆垛由人工作业，生产效率低下，需要频繁用人和焊接气体损害人体健康。(2)铝模板采用人工方式放置或者机械方式放置到焊接工件台上后，铝模板的长边或者宽边并没有和焊接工件台的长或宽平行，铝模板在焊接时焊接位置并不精确，导致最终焊接的铝模板在质量上参差不齐。(3)铝的导热性好，热量传输快，铝模板在焊接时，由于热应力的作用，焊接处会发生形变，最终整块铝模板焊接下来，产生的形变较大，其底面并没有水平。

技术实现要素：

本发明的目的在于：为解决现有的铝模板焊接生产线存在着的以下问题：(1)自动化程度不高，铝模板的上料、运转、堆垛由人工作业，精确化程度不高。(2)铝模板采用人工方式放置或者机械方式放置到焊接工件台上后，铝模板的长边或者宽边并没有和焊接工件台的长或宽平行，铝模板在焊接时焊接位置并不精确，导致最终焊接的铝模板在质量上参差不齐。(3)铝的导热性好，热量传输快，铝模板在焊接时，由于热应力的作用，焊接处会发生形变，最终整块铝模板焊接下来，产生的形变较大，其底面并没有水平。本发明提供一种铝模板焊接生产线。

本发明的技术方案如下：

一种铝模板焊接生产线，包括上料系统、焊接系统和下料系统，上料系统包括储料架、上料龙门、上料辊筒架、小件料架、小件上料专机；焊接系统包括焊接工装台、焊接机器人下料系统包括下料辊筒架、成品码垛龙门；上料龙门、小件上料专机和成品码垛龙门均由plc集成控制，由精密伺服电机和减速机驱动。

上料滚筒架、焊接工装台、下料滚筒架在同一直线上依次排列；储料架位于上料辊筒架的一侧，上料龙门位于储料架和上料辊筒架的上方，上料龙门用于将铝模板从储料架上放至上料辊筒架上；小件料架位于焊接工装台的一侧，小件上料专机用于将小件铝模板从小件料架上放至焊接工装台上；码垛龙门用于将下料辊筒架上的铝模板移出。

所述焊接系统位于钣金焊接房内部，钣金焊接房连接有烟尘净化系统。

所述焊接工装台包括机架、设置在机架上的焊接台面、设置在焊接台面长度方向两侧的防变形机构、设置在焊接台面上方的长度方向两端的长度对中机构、设置在焊接台面宽度方向两端的宽度对中机构,还包括用于驱动长度对中机构的驱动机构一和用于驱动宽度对中机构的驱动机构二；所述防变形机构对铝模板侧沿的内侧和外侧在焊接时进行固定。

进一步地，所述下料辊筒架旁设有自动打码机，自动打码机由plc集成控制。

进一步地，所述焊接工装台，包括机架、设置在机架上的焊接台面、设置在焊接台面长度方向两侧的防变形机构、设置在焊接台面上方的长度方向两端的长度对中机构、设置在焊接台面宽度方向两端的宽度对中机构,还包括用于驱动长度对中机构的驱动机构一和用于驱动宽度对中机构的驱动机构二；所述防变形机构对铝模板侧沿的内侧和外侧在焊接时进行固定。

具体地，所述防变形机构包括安装底座、外撑压头、推板、与推板连接的复位弹簧、与复位弹簧连接的弹簧驱动机构、转动支撑架；推板底部设有抵紧舌头。

推板顶部设有外撑压头安装座，外撑压头的前端为钩状，外撑压头的中间段与外撑压头安装座之间铰接；外撑压头的后端与转动支撑架的一端铰接；转动支撑架的另一端与弹簧驱动机构固定。

抵紧舌头与外撑压头的前端内侧在水平方向的最大距离小于铝模板侧沿的厚度。

所述复位弹簧内部设有弹簧支撑柱，弹簧支撑柱一端与推板固定，另一端位于复位弹簧内部，弹簧连接块为空心结构，弹簧支撑柱和复位弹簧部分位于弹簧连接块内部，所述气缸杆的前端位于弹簧连接块内部。所述弹簧驱动机构为气缸驱动机构，气缸驱动机构包括气缸缸体、气缸杆、与气缸杆连接的弹簧连接块，弹簧连接块与复位弹簧连接，转动支撑架固定在弹簧连接块上。所述防变形机构还包括设置在安装底座上的导向机构，导向机构包括导向轴和用于固定导向轴的导向轴盖板，导向轴盖板固定在推板靠近复位弹簧的一侧。所述安装底座上设有用于导向轴套，导向轴部分位于导向轴套内部。

具体地，长度对中机构包括长度对中机构一和长度对中机构二，所述长度对中机构一和长度对中机构二均包括位于焊接台面宽度方向两侧的长度对中拉板、安装在长度对中拉板上的龙门架、安装在龙门架上的升降机构；所述驱动机构一用于驱动长度对中拉板在焊接台面两侧滑动。

优选地，所述长度对中拉板内侧设有滑块，所述驱动机构一为气缸驱动机构。所述对中长度对中拉板还包括齿条，长度对中机构一的齿条位于长度对中拉板的上方，长度对中机构二的齿条位于长度对中拉板的下方；所述焊接台面的宽度方向两侧设有齿轮一，齿轮一与长度对中机构一和长度对中机构二的齿条均啮合，所述驱动机构一的个数至少为一个，驱动机构一的气缸杆至少与长度对中机构一的长度对中拉板或长度对中机构二的长度对中拉板连接。

进一步地，所述升降机构包括固定在龙门架上的升降驱动机构、与升降驱动机构连接的安装板、安装在安装板上的封板挂杆。

进一步地，所述焊接台面包括支撑板，支撑板的宽度方向设有多个空隙，宽度对中机构为左右设置的两个，宽度对中机构位于空隙内，所述驱动机构二驱动宽度对中机构在空隙内作左右运动。所述支撑板为多个的支撑板，相邻的两个支撑板之间设有间隔，间隔处设有升降辊筒，升降辊筒下方设有辊筒升降驱动机构；每一个支撑板包括左支撑板和右支撑板，空隙位于左支撑板和右支撑板之间。

具体地，所述焊接台面下方的宽度方向设有支撑滑轨、齿轮二，所述宽度对中机构包括能够在支撑滑轨上左右滑动的宽度对中机构一和宽度对中机构二，所述宽度对中机构一和宽度对中机构二均包括宽度对中拉板、设置在宽度对中拉板上的支板，宽度对中机构一和宽度对中机构二的宽度对中拉板上分别设有能够与齿轮二相互啮合的齿条二，宽度对中机构一和宽度对中机构二的支板在宽度方向位于统一直线上。

进一步地，所述驱动机构二为位于焊接台面下方的气缸驱动机构，气缸驱动机构驱动至少一个宽度对中拉板在支撑滑轨上左右运动。

采用上述方案后，本发明的有益效果在于：

(1)整个生产线结构紧凑，上料龙门及成品码垛龙门架才有精密伺服电机减速机驱动，保证精准抓取同时还服务于整条产线；本生产线主要是将生产计划、生产质量、生产信息、设备信息融为一体，实现操作、维护、生产管控、信息汇总等功能，最终实现信息化、自动化、少人化智能制造生产模式。

(2)小件料框用铝型材连接而成，铝型材表面光滑、一致性好，充分减小了专机在取件时的阻力，增加上料精准度。此外避免了架体焊接、机加等误差带来的定位不准的问题。本生产线线采用在线贴码的方式来为铝模板编码贴码，减少了人工贴码的步骤。

(3)因铝模板的焊接会产生有毒气体，因此本案采用钣金焊接房配合强力烟尘净化系统共同完成焊接气体的治理。

(4)本发明的焊接工装台由长度对中机构、宽度对中机构、外撑补偿机构端定位机构等组成。待焊工件由升降物流架接引来时各机构协同工作，让任意工件始终位于焊接台的中心位置待焊。由于铝模板焊接变形较大，该焊接台配置不同数量的外撑补偿夹具(即预变形处理)，用以较小焊接带来的收缩变形。

(4)本发明能够放置铝模板在焊接过程中发生焊接形变，整个防变形机构巧妙利用了气缸和压簧的力量转换，让外撑压头能在工作时处于最理想的状态。

(2)外撑压头的内侧在竖直方向有一定的斜度，且横边和竖边之间带有倒角，这都对铝模板的边缘起到了保护作用。

(3)本发明的长度对中机构和宽度对中机构分别推动铝模板向整个焊接台面的正中央运动，最终使得铝模板不发生偏移，提高了铝模板焊接时的精度。长度对中机构一驱动方式均是气缸驱动，且齿轮一保证了长度对中机构一和长度对中机构二的移动的距离相同，精确度高，同理，宽度对中机构一和宽度对中机构二移动的距离相同，精确度高，节约了成本。总体来说，本发明解决了现有技术中铝模板采用人工方式放置或者机械方式放置到焊接工装台上后，铝模板的长边或者宽边并没有和焊接工装台的长或宽平行，铝模板在焊接时焊接位置并不精确，导致最终焊接的铝模板在质量上参差不齐的问题。

附图说明

图1为本发明的焊接生产线结构示意图；

图2为本发明的焊接工件台结构示意图；

图3为本发明的防变形机构的结构示意图；

图4为本发明防变形机构的侧剖图；

图5为本发明防变形机构的俯视图；

图6为本发明防变形机构的后视图；

图7为本发明的焊接工件台另一角度的整体结构示意图；

图8为图2的俯视图；

图9为图2的侧视图；

图10为图2的主视图；

图11为本发明的宽度对中机构和驱动机构二的结构意图；

图12为本发明的宽度对中机构和驱动机构二的俯视图；

图13为本发明的宽度对中机构和驱动机构二的剖视图；

图14为本发明的宽度对中机构和驱动机构二的左视图；

图15为本发明的防变形机构除去顶盖后的结构示意图；

图中标记：10-焊接工装台，20-焊接机器人，30-储料架，40-上料龙门，50-上料辊筒架，60-小件料架，70-小件上料专机，80-下料辊筒架，90-成品码垛龙门，100-钣金焊接房，110-烟尘净化系统，11-机架，12-焊接台面，121-齿轮一，122-支撑板，122-1-空隙，123-间隔，124-支撑滑轨，125-齿轮二，126-齿条二，13-防变形机构，131-安装底座，131-1-导向轴套，132-外撑压头，133-推板，133-1-抵紧舌头，134-复位弹簧，135-弹簧驱动机构，135-1-气缸缸体，135-2-气缸杆，135-3-弹簧连接块，136-外撑压头安装座，137-转动支撑架，138-导向机构，138-1-导向轴，138-2-导向轴盖板，139-弹簧支撑柱；14-长度对中机构，141-长度对中机构一，142-长度对中机构二，143-长度对中拉板，143-1-滑块，143-2-齿条，144-升降机构，144-1-升降驱动机构，144-2-封板挂杆，145-龙门架，15-宽度对中机构，151-宽度对中机构一，151-1-宽度对中拉板，151-2-支板，152-宽度对中机构二，16-驱动机构一，17-驱动机构二，18-升降辊筒。

具体实施方式

下面，将结合附图和具体实施例对本发明进行更加清楚完整的说明。

一种铝模板焊接生产线，包括上料系统、焊接系统和下料系统，上料系统包括储料架30、上料龙门40、上料辊筒架50、小件料架60、小件上料专机70；焊接系统包括焊接工装台10、焊接机器人20下料系统包括下料辊筒架80、成品码垛龙门90；上料龙门40、小件上料专机70和成品码垛龙门90均由plc集成控制，由伺服电机和减速机驱动。

本发明中的焊接急切人包括机器人本体、机器人控制柜(krc4)、示教盒(kcp)三部分，保证系统的正常运行及精准运行，铸造型机器人耐高温耐粉尘，其中有效负载60kg，工作半径2033,机器人控制器krc4是基于windows操作系统平台。

上料滚筒架50、焊接工装台10、下料滚筒架80在同一直线上依次排列；储料架30位于上料辊筒架50的一侧，上料龙门40位于储料架30和上料辊筒架50的上方，上料龙门40用于将铝模板从储料架30上放至上料辊筒架50上；小件料架60位于焊接工装台10的一侧，小件上料专机70用于将小件铝模板从小件料架60上放至焊接工装台10上；码垛龙门90用于将下料辊筒架80上的铝模板移出。

所述焊接系统位于钣金焊接房100内部，钣金焊接房100连接有烟尘净化系统110，烟尘净化系统110包括粉尘吸收装置和烟雾吸收装置，此为较为成熟的现有技术，在此不作过多说明。

所述焊接工装台10包括机架11、设置在机架11上的焊接台面12、设置在焊接台面12长度方向两侧的防变形机构13、设置在焊接台面12上方的长度方向两端的长度对中机构14、设置在焊接台面12宽度方向两端的宽度对中机构15,还包括用于驱动长度对中机构14的驱动机构一16和用于驱动宽度对中机构15的驱动机构二17；所述防变形机构13对铝模板侧沿的内侧和外侧在焊接时进行固定。

所述下料辊筒架80旁设有自动打码机120，自动打码机120由plc集成控制；小件料架60由铝型材连接而成。

具体地，本发明的的智能交互式对采用以太网接口，可接入告诉internet，实现远程联网控制和远程诊断系统智能自诊断，体现相关操作信息，随时智能监控对话。本生产线能够支持多种标准工业控制总线，包括interbus、profibus、devicenet、canbus、controlnet、ethernet、remotei/o等。

本发明的铝模板焊接生产线的工作过程如下：待焊接的铝模板位于储料架30上，上料龙门40将铝模板抓取到上料辊筒架50上，电机驱动上料辊筒，铝模板运动向焊接工装台10，焊接机器人对铝模板进行焊接，在焊机过程中个，小件上料专机70将小件铝模板从小件料架60上抓取至焊接工装台10上，焊接工装台10位于钣金焊接房100中，在焊接时产生的粉尘和气体被烟尘净化系统净化，焊接完成后，铝模板运送至下料辊筒架80，成品码垛龙门90将焊接好的铝模板下料。

本发明的焊接工装台，包括机架11、设置在机架11上的焊接台面12、设置在焊接台面12长度方向两侧的防变形机构13；所述防变形机构13对铝模板侧沿的内侧和外侧在焊接时进行固定。如图1所示，16个防变形机构13对称设置在焊接台面12长度方向的两侧，在焊接台面13的两侧均匀分布，这样可以使得铝模板在焊接时受力更加均匀。焊接台面12的宽度方向两端上设有多个螺孔(螺孔的在图中未标记)，这些螺孔是用于防变形机构13的安装，防变形机构13的位置和个数自由设定。本实施例中的焊接工装台，还包括设置在焊接台面12上方的长度方向两端的长度对中机构14、设置在焊接台面12宽度方向两端的宽度对中机构15,还包括用于驱动长度对中机构14的驱动机构一16和用于驱动宽度对中机构15的驱动机构二17。

防变形机构13包括安装底座131、外撑压头132、推板133、与推板133连接的复位弹簧134、与复位弹簧134连接的弹簧驱动机构135、转动支撑架137；推板133底部设有抵紧舌头133-1。

推板133顶部设有外撑压头安装座136，外撑压头132的前端为钩状，外撑压头132的中间段与外撑压头安装座136之间铰接；外撑压头132的后端与转动支撑架137的一端铰接；转动支撑架137的另一端与弹簧驱动机构135固定。

抵紧舌头133-1与外撑压头132的前端内侧在水平方向的最大距离小于铝模板侧沿的厚度。如图3所示，外撑压头132的内侧并不是为直角，而是在竖直方向有一定的斜度，且横边和竖边之间带有倒角，在本实施例中，c型铝模板的侧沿的厚度为0.8mm，抵紧舌头133-1与外撑压头132的前端内侧在水平方向的最大距离为0.7mm，也就是说，抵紧舌头133-1与外撑压头132的前端内侧的距离为0.7mm。

弹簧驱动机构135为气缸驱动机构，气缸驱动机构包括气缸缸体135-1、气缸杆135-2、与气缸杆135-2连接的弹簧连接块135-3，弹簧连接块135-3与复位弹簧134连接，转动支撑架137固定在弹簧连接块135-3上。

复位弹簧134内部设有弹簧支撑柱139，弹簧支撑柱139一端与推板133固定，另一端位于复位弹簧134内部，弹簧连接块135-3为空心结构，弹簧支撑柱139和复位弹簧134部分位于弹簧连接块135-3内部，所述气缸杆135-2的前端位于弹簧连接块135-3内部。

防变形机构131还包括设置在安装底座131上的导向机构138，导向机构138包括导向轴138-1和用于固定导向轴138-1的导向轴盖板138-2，导向轴盖板138-2固定在推板133靠近复位弹簧134的一侧。

安装底座131上设有用于导向轴套131-1，导向轴138-1部分位于导向轴套131-1内部。

防变形机构13对称设置在焊接台面12长度方向的两侧。防变形机构3的安装底座31上方还设有顶盖(图中未标号)，部分复位弹簧34、气缸杆35-2、弹簧连接块35-3设置在顶盖下方，顶盖对上述部件起到了保护作用。

c型铝模板放置到焊接平台后，在对铝模板进行焊接之前，气缸缸体135-1开始工作，气缸缸体135-1依次推动气缸杆135-2、复位弹簧134、推板133、外撑压头132以及抵紧舌头133-1向焊接工件台内侧运动，当抵紧舌头134与铝模板侧沿接触时推板133停止运动，复位弹簧134被压缩，转动支撑架137与弹簧连接块135-4铰接的一端绕着弹簧连接块135-4与外撑压头132的一端旋转，由于外撑压头132和外撑压头安装座136之间、外撑压头132和转动支撑架137之间均是铰接的方式连接，所以复位弹簧134压缩，外撑压头132迈过铝模板侧沿，气缸继续工作，推板133保持不动，复位弹簧134继续压缩，弹簧连接块135-4继续向内运动，外撑压头132向下扣紧c型铝模板的侧沿内壁，由于抵紧舌头133-1与外撑压头132的前端内侧在水平方向的最大距离小于铝模板侧沿的厚度，会使得外撑压头132牢牢扣紧c型铝模板的侧沿。外撑压头132的前端在运动时并不是作垂直的上下运动或者左右运动，其运动轨迹带有一定的弧度，因此外撑压头132的内侧在竖直方向有一定的斜度，且横边和竖边之间带有倒角，这都对铝模板的边缘起到了保护作用。

当铝模板完成焊接时气缸杆135-2回收，在此过程中复位弹簧134伸长带动转动支撑架137、外撑压头132张开，使外撑压头132高过c型铝模板侧沿。气缸杆135-2继续回拉退至气缸起点，完成工装的自动收缩。

整个防变形机构巧妙利用了气缸和压簧的力量转换，让外撑压头32能在工作时处于最理想的状态。气缸缸径选用合理，弹簧的设计经过多次试验验证，机构运行稳定可靠，预变形效果良好。整个机构的安装位置能在焊接工装台上随意调节，能完成不同长度、宽度铝模板的焊接外撑防变形效果。

长度对中机构14包括长度对中机构一141和长度对中机构二142，所述长度对中机构一141和长度对中机构二142均包括位于焊接台面12宽度方向两侧的长度对中拉板143、安装在对中拉板143上的龙门架145、安装在龙门架145上的升降机构144；所述驱动机构一16用于驱动对中拉板143在焊接台面12两侧滑动。长度对中拉板143内侧设有滑块143-1，所述驱动机构一16为气缸驱动机构。长度对中拉板143还包括齿条143-2，长度对中机构一141的齿条143-2位于对中拉板143的上方，长度对中机构二142的齿条143-2位于对中拉板143的下方；所述焊接台面12的宽度方向两侧设有齿轮一121，齿轮一121与长度对中机构一141和长度对中机构二142的齿条143-2均啮合，所述驱动机构一16的个数至少为一个，驱动机构一16的气缸杆至少与长度对中机构一141的拉板143或长度对中机构二142的拉板143连接。

升降机构144包括固定在龙门架145上的升降驱动机构144-1、与升降驱动机构144-1连接的安装板144-1、安装在安装板144-1上的封板挂杆144-2。焊接台面12包括支撑板122，支撑板122的宽度方向设有多个空隙122-1，宽度对中机构15为左右设置的两个，宽度对中机构15位于空隙122-1内，所述驱动机构二17驱动宽度对中机构15在空隙122-1内作左右运动。支撑板122为多个的支撑板，相邻的两个支撑板122之间设有间隔123，间隔123处设有升降辊筒18，升降辊筒18下方设有辊筒升降驱动机构；每一个支撑板122包括左支撑板和右支撑板，空隙122-1位于左支撑板和右支撑板之间。

焊接台面12下方的宽度方向设有支撑滑轨124、齿轮二125，所述宽度对中机构15包括能够在支撑滑轨124上左右滑动的宽度对中机构一151和宽度对中机构二152，所述宽度对中机构一151和宽度对中机构二152均包括宽度对中拉板151-1、设置在宽度对中拉板151-1上的支板151-2，宽度对中机构一151和宽度对中机构二152的宽度对中拉板151-1上分别设有能够与齿轮二125相互啮合的齿条二126，宽度对中机构一151和宽度对中机构二152的支板151-2在宽度方向位于统一直线上。

驱动机构二17为位于焊接台面12下方的气缸驱动机构，气缸驱动机构驱动与宽度对中拉板151-1在支撑滑轨124上左右运动。

本发明的焊接工件台对铝模板实行对中动作的过程和原理为：

由人工或者采用自动化方式将封板挂在封板挂杆144-2上，焊接前，升降辊筒对铝模板进行运输，任意一个升降机构144下降一定距离，保证封板挂能够焊接到铝模板上，此距离提前设定，另一个升降机构暂不工作。然后，升降辊筒上升到焊接台面12之上，铝模板从焊接台面上远离下降的升降机构144的一端端进入焊接台面，驱动机构一16对开始驱动下降的升降机构144端长度对中拉板143，整个长度对中机构一141开始向焊接台面12中间运动，由于齿轮一121的存在，长度对中机构二142可开始向焊接台面12中间运动。驱动机构二17对宽度对中机构15进行驱动，由于齿轮二125的存在，只需要对宽度对中机构15的一端进行驱动，而无需对两边进行驱动。长度对中机构14和宽度对中机构16分别推动铝模板向整个焊接台面的正中央运动，最终使得铝模板不发生偏移，提高了铝模板焊接时的精度。然后，对铝模板实施焊接工序。对铝模板完成点焊组对后两侧长度对中机构14想焊接台面12两边运动，再由升降气缸升起挂杆机构。等待专机或者人工摆放下一块铝模板所需的封板工件。

长度对中机构14和宽度对中机构16均是对称设置的，并且，长度对中机构一141驱动方式均是气缸驱动，且齿轮一121保证了长度对中机构一和长度对中机构二142的移动的距离相同，精确度高，同理，宽度对中机构一151和宽度对中机构二152移动的距离相同，精确度高，节约了成本。

值得说明的是，驱动机构一16和驱动机构17可以同时工作，也可以分开工作，这都根据用户的意愿自由设置，并且，移动的参数的设置均为普通技术。对于升降辊筒18的驱动方式为本领域技术人员公知的常识，辊筒升降驱动机构的设置方式用户自由设定，在本实施例中不作进一步说明，这不在本发明的保护范围之内。

如上所述即为本发明的实施例。前文所述为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。