一种铝模板焊接系统的制作方法

本发明涉及焊接装置技术领域，尤其涉及一种铝模板焊接系统。

背景技术：

铝焊接技术在航空、航天等轻重工业中取得了广泛的应用，而铝焊接质量的好坏直接影响到产品质量的好坏，直接影响整机性能。因此，改进铝焊接技术，提高焊接质量对工业现代化起着重要的作用，其中提高焊接机械化、自动化水平，以实现精准的焊接，是实现铝焊接工艺现代化和改进焊接质量的一个重要方面。

目前，虽然存在个别自动化或半自动化的焊接设备，但是这些焊接设备和控制部件都堆放在同一个平面，不仅极大地占用了厂区空间，而且焊接时产生的飞溅火花对焊接所必须的冷却水管、控制线路等都会产生很大的安全隐患，造成危险事故发生。而在铝模板焊接这个特定的技术领域中，焊接的设备还存在以下不足：

一、焊接中所使用的夹具无法柔性调节，不具有适应不同规格产品的通用能力，导致焊接时工装过多，换规格工作时调节时间过长，导致生产效率低下，也容易影响焊接质量；二、在铝的焊接生产中，由于要保证连续作业，需要配备专门的送丝机构，送丝机构设置在机械臂附近会限制机械臂的作业范围，而送丝机构设置远离机械臂就经常出现送丝不畅形成的电弧不稳定的情况，极大地影响了生产的正常运行；送丝机构的布置成为焊接自动化发展的一大瓶颈。

针对这些实际问题，市面上出现众多的改进方案，但是仍然存在花费昂贵和效果不佳的问题，需要进一步予以改进。

技术实现要素：

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种铝模板焊接系统，可有效防止焊接飞溅火花等对整个焊接系统造成的二次伤害，还能极大地缩小占地面积，提高厂区的利用率；本发明还通过采用柔性组合夹具以适应多种规格产品，减少更换夹具的时间，提高工作效率；进一步地，还有效解决了铝模板焊接机械手稳定送丝问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种铝模板焊接系统，包括集成系统控制柜、焊接电源、焊接装置以及水冷却系统，还包括智能机械臂、铝模板组装台、固定在铝模板组装台上的若干可调铝模板来料定位压紧单元以及组合龙门架，其中集成系统控制柜与智能机械臂电连接用于控制智能机械臂工作，焊接电源与设置在智能机械臂上的焊接装置电连接，水冷却系统中的冷流管经过焊接装置起冷却作用；所述铝模板组装台平行有间隔地固定于地上；所述智能机械臂位于相邻两个铝模板组装台的间隔中，用于按控制来焊接两个铝模板组装台上的铝模板来料；所述组合龙门架固定于地上，组合龙门架的横向平台位于相邻两个铝模板组装台之间间隔位置的上空，横向平台距离地面的高度大于所述智能机械臂最大运行高度；所述集成系统控制柜、焊接电源以及水冷却系统均放置于所述组合龙门架的横向平台上。

通过如上技术方案，除了智能机械臂之外，用于焊接系统的控制部分、水冷部分等装备，全部放置在龙门架的横向平台上，充分利用了高度空间，极大节约的厂区占地面积，同时也避免这些装备免受焊接飞溅火花的二次伤害，极大地提高了系统的安全性能。

进一步地，所述可调铝模板来料定位压紧单元包括平行固定于铝模板组装台上的导轨以及与导轨滑动连接的若干托板横梁；所述托板横梁包括固定座、横梁和若干移动挡板；所述固定座设置在导轨上；所述横梁的一端通过转动轮与固定座连接，使得横梁可绕固定座做≤90°的转动；横梁上开设有至少两条水平排列的横向通槽；所述移动挡板包括挡板固定座和压紧器，所述移动挡板通过挡板固定座卡设在横梁上的通槽内并可沿通槽左右移动，挡板固定座垂直于横梁并向下延伸，使得移动挡板适应不同长度的铝模板来料并在长边方向上加以固定；所述压紧器包括均设置于挡板固定座一侧面上的手柄和下压杆，通过手柄的运动来实现下压杆的上下运动，从而使得下压杆向下压紧挡板固定座或者向上扣紧挡板固定座，使挡板固定座定位在横梁上。

通过如上设置，就可以实现不同宽度的铝模板的调节固定，可以适应不同宽度的铝模板。

进一步地，所述可调铝模板来料定位压紧单元还包括位置垂直于所述导轨同时空间平行于横梁的两个侧边挡板装置，侧边挡板装置分别设置在导轨两端，用于从短边方向定位铝模板来料以防其发生偏移；所述侧边挡板装置包括侧边挡板、气缸以及若干第一锁扣；所述气缸固定在所述铝模板组装台上，气缸的运动端连接于侧边挡板远离导轨的一侧，工作时通过控制气缸伸缩运动，以实现根据铝模板来料的实际长度在短边方向加以压紧；所述第一锁扣通过转轴固定于侧边挡板靠近导轨的一侧面上，工作时，通过转动第一锁扣的位置，用于卡紧或压紧铝模板来料的上表面。

通过如上设置，在铝模板的短边方向也加以调节和固定，就可以实现长边、短边两个方向的任意调节，极大提高了夹具的通用性能；在更换铝模板规格时，也可快速实现精准定位。

进一步地，所述侧边挡板装置还包括辅助卡位；所述辅助卡位与气缸平行设置于侧边挡板同一侧，且辅助卡位对称分布在气缸左右两侧；辅助卡位包括固定部分和移动部分，固定部分固定在所述铝模板组装台上，移动部分为一端固定于侧边挡板的套筒结构，套筒结构穿设在固定部分中间，工作时随气缸运动而运动，用于与气缸一起实现推动侧边挡板稳定移动。通过设置辅助卡位，可以保障侧边挡板的平稳运动，提高定位的精确性。

进一步地，所述可调铝模板来料定位压紧单元还包括若干个可移动或者可拆卸的中部挡板装置；所述中部挡板装置位于两个侧边挡板装置之间且与侧边挡板装置平行设置，以实现长度较小的铝模板来料的短边定位，用于配合所述侧边挡板装置向内夹紧固定铝模板来料；所述中部挡板装置设置有若干第二锁扣，所述第二锁扣通过转轴固定于所述中部挡板装置一侧面或两侧面上，工作时，通过转动第二锁扣的位置，用于卡紧或压紧铝模板来料的上表面。这样的设置，可以实现同时多块较短的铝模板的同时定位和焊接，提高生产效率和免于更换夹具。

作为优选，所述可调铝模板来料定位压紧单元还包括若干附加固定座，所述附加固定座固定于所述铝模板组装台上，位置与横梁相对应，以实现当所述横梁水平放置时，所述移动挡板底部凸出部分卡设在所述附加固定座的内设凹槽中，或者所述移动挡板底部直接向下挤压所述附加固定座。这样横梁受到外来因素影响偏移的可能性就极大降低。

作为优选，所述智能机械臂为短臂短枪重负载机器人；所述智能机械臂的送丝机和焊丝固定支架设置于智能机械臂的第四轴上，焊丝固定支架用于缠绕放置焊丝，送丝机用于将焊丝固定支架上的焊丝输送至所述智能机械臂的焊枪，送丝机位于焊丝固定支架和焊枪之间；所述送丝机的送丝管为碳纤维送丝管，用于减少铝丝在管内送丝的阻力；

所述焊丝固定支架包括缠绕轮和缠绕轮固定座，缠绕轮固定座一端固定在所述智能机械臂的第四轴上，另一端连接缠绕轮，缠绕轮在缠绕轮固定座旋转。

作为优选，所述一种铝模板焊接系统，还包括挡板，挡板位于智能机械臂与铝模板组装台之间，用于防止智能机械臂工作时产生的飞溅火花和弧光对智能机械臂产生损害；所述挡板包括上挡板和下挡板，上挡板和下挡板通过活动导轨连接，上挡板沿着活动导轨在下挡板上做上下运动，且活动导轨上设有卡定装置以实现上挡板运动后在下挡板上的定位。

作为优选，还包括送料装置和专用较枪点；所述送料装置的输出端与铝模板组装台连接，用于将需要焊接的铝模板输送到铝模板组装台上；所述专用校枪点设置在铝模板组装台一侧，用于焊枪的垂直较位；所述专用校枪点为用于焊枪垂直对中的柱体或者垂直校验装置。

作为优选，所述组合龙门架包括四只可调高度的脚支柱、固定平台、围栏及便捷式梯子，所述固定平台通过脚支柱固定于地上，所述脚支柱的高度大于所述智能机械臂最大运行高度；所述围栏设置于横向平台两侧，用于防止操作人员从组合龙门架跌落。

采用上述技术方案后，本发明至少具有如下有益效果：

(1)本发明设置的组合龙门架可以更好地保护集成系统控制柜线缆、焊接电源电线以及水冷却系统水管等，使其免受焊接飞溅火花的侵害；组合龙门架实现了设备区和作业区的最优空间布局，大大减少了厂区占用面积，厂房面积利用率提高了60％以上；

(2)本发明设置的定位压紧单元通过设置托板横梁、侧边挡板装置、中部挡板装置和附加固定座等结构，能够固定不同长度和宽度的铝模板来料，保证了焊接的精确性和生产效率。

(3)本发明通过设置送料装置，自动输送铝模板来料，能有效减轻工人劳动强度，实现了少人化自动生产；

(4)本发明采用智能机械臂的进行自动焊接，配合多脉冲铝焊接工艺无飞溅，变形小，提升了焊接质量，且操作简便，无需专业焊接技术员工，省去点焊固定的工序及相关人工成本，实现了低成本高效率的机器人代人；

(5)本发明将送丝机前置在智能机械臂的第四轴上，同时选择碳纤维送丝管减少铝丝在管内送丝的阻力等综合措施，实现了铝模板的稳定焊接；

(6)本发明还针对铝模板生产中焊枪碰撞和快速换模等焊枪校正需求，在铝模板组装台上设置了专用校枪点；

(7)本发明焊接送丝稳定，焊接质量稳定可靠，焊缝美观，焊接强度均匀，无漏焊、虚焊现象发生。

附图说明

图1为本发明一种铝模板焊接系统的立体结构示意图；

图2为本发明一种铝模板焊接系统的侧面图；

图3为本发明一种铝模板焊接系统的俯视图；

图4为本发明一种铝模板焊接系统中定位压紧单元的结构示意图；

图5为本发明一种铝模板焊接系统中托板横梁的结构示意图；

图6为本发明一种铝模板焊接系统中侧边挡板装置的结构示意图；

图7为本发明一种铝模板焊接系统中中部挡板装置的结构示意图；

图8为本发明一种铝模板焊接系统中挡板固定座的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细说明。

实施例

如图1-3所示，本发明提供了一种铝模板焊接系统，能够更好地实现自动化以及保护系统安全，主要包括智能机械臂1、铝模板组装台2、若干可调铝模板来料定位压紧单元3、组合龙门架4、集成系统控制柜5、焊接电源6、水冷却系统7以及挡板8；其中，智能机械臂1、铝模板组装台2、集成系统控制柜5、焊接电源6、水冷却系统7以及挡板8数量均为2，每一个智能机械臂1、集成系统控制柜5、焊接电源6和水冷却系统7为一组工作装置(集成系统控制柜5可以同时电连接多台智能机械臂1)。焊接电源6与设置在智能机械臂上的焊接装置电连接；集成系统控制柜5与智能机械臂1电连接用于控制智能机械臂的活动范围和操作技术；水冷却系统7及时给与智能机械臂1冷却水源，即水冷却系统中的冷流管经过智能机械臂的焊接装置起冷却作用。定位压紧单元3分别固定在铝模板组装台2上，每一个定位压紧单元3可以承接多个铝模板来料，每一个智能机械臂1可以处理左右两边的铝模板组装台2上的铝模板来料。

其中，智能机械臂1、铝模板组装台2和组合龙门架4均固定于地上，两个铝模板组装台2相互平行，两个智能机械臂1处于两个铝模板组装台2之间，组合龙门架4也设置于两个铝模板组装台2之间的间隔位置的上空，其横向平台距离地面的高度大于所述智能机械臂最大运行高度；所述集成系统控制柜5、焊接电源6以及水冷却系统7均放置于所述组合龙门架的横向平台上，以避免受到来自智能机械臂1进行工作时产生的火花而造成的损害，同时节约厂区空间；组合龙门架包括四只可调高度的脚支柱、固定平台、围栏及便捷式梯子，组合龙门架4的四只脚支柱固定地上，用于托住固定平台，脚支柱的高度大于智能机械臂最大运行高度，防止它们直接发生碰撞；固定平台两侧设置有围栏，防止放置其上的设备跌落；为了避免智能机械臂1也遭受焊接火花的损害，在智能机械臂1和铝模板组装台2之间设置有挡板8；而挡板8设置成上挡板和下挡板，上挡板和下挡板通过活动导轨连接，上挡板可以沿着活动导轨在下挡板上做上下运动，使得上挡板可根据实际需求，来调节上挡板在下挡板上的固定位置。

如图4所示，可调铝模板来料定位压紧单元3主要包括导轨31、若干托板横梁32、若干中部挡板装置33以及两个侧边挡板装置34，本实施例优选托板横梁32的数量为7；其中，导轨31为平行双轨道导轨，其固定于铝模板组装台2的一边上，位置为靠近智能机械臂1的那一侧边，而托板横梁32一端放置在导轨31上，使得托板横梁32在导轨31上自由直线运动，即可随意调节托板横梁32在导轨31上的位置，当托板横梁32调节到导轨31合适的位置上时，使用一种l形状的固定件将托板横梁32与铝模板组装台2固定；两个侧边挡板装置34分别固定在铝模板组装台2的侧边上，其位置为与导轨垂直的那两个侧边，主要用于从短边方向定位铝模板来料以防其发生偏移；而中部挡板装置33位于两个侧边挡板装置之间且与侧边挡板装置平行设置，以实现长度较小的铝模板来料的短边定位，用于配合所述侧边挡板装置向内夹紧固定铝模板来料；中部挡板装置33的横截面为l形状，其固定在铝模板组装台2的中部位置，且与导轨31成垂直状态，中部挡板装置33之间存在一定的距离间隙，使得有一个托板横梁32就可放置于它们之间的间隙中；优选地，本发明每三个托板横梁32组成一组，每一组托板横梁32均等平行放置在中部挡板装置33和侧边挡板装置34之间。

如图5所示，托板横梁32主要由固定座321、横梁322和两个移动挡板组成，而移动挡板包括挡板固定座323和压紧器326，工作时，当固定座321处于预先设置好的位置时，在固定座321的两侧使用两个l形固定板324将固定座321与铝模板组装台2进行固定；横梁322的一端通过一个转动轮325与固定座321固定，通过转动轮325使得横梁322可沿固定座321做≤90°角运动，即横梁322可与铝模板组装台2垂直放置也可平行放置，当横梁322与铝模板垂直放置时，送料装置(可采用现有的皮带传输或者辊轴传输系统)就可以把新的铝模板输送到铝模板组装台，有利于整个系统的自动化，降低人力劳动强度；其中转动轮325为y形体的叉状件，叉状件的支撑脚与横梁322一端固定，叉状件顶部两脚平行设置，叉状件顶部两脚通过一个转轴与固定座321连接；横梁322开设有至少两条水平排列的横向通槽，挡板固定座323通过通槽卡住横梁322，挡板固定座323可沿通槽左右移动，使得挡板固定座323可在横梁322上做左右直线移动，即挡板固定座323可随意调节移动挡板在横梁322的位置；优选地，挡板固定座323可通过通槽使用螺钉与横梁322固定，防止脱落。压紧器326固定于挡板固定座323的一侧面上，压紧器326包括了一个手柄和下压杆，实际应用时，可通过控制手柄来控制下压杆的上下运动，从而使得下压杆向下压紧铝模板来料；其中，手柄通过一个安装架和挡板固定座323固定，手柄设成钝角形，手柄一端使用转轴与安装架连接，而下压杆使用一个连杆轴连接手柄，连杆轴一端连接手柄的钝角处，另一端连接下压杆的顶端，下压杆穿过一个安装架上的一个套筒。如上方案，即可实现铝模板的长边上的固定。

如图6所示，侧边挡板装置34包括侧边挡板341、气缸342、若干辅助卡位343以及若干锁扣344，气缸342和辅助卡位343平行固定在铝模板组装台2上，而辅助卡位343对称分布固定在气缸342的两侧，且气缸342和辅助卡位343的一端均固定侧边挡板341；气缸342另一端固定在铝模板组装台2上，而辅助卡位343通过一套筒固定在铝模板组装台2上；工作时，通过控制气缸342伸缩运动，从而根据铝模板来料的实际大小来压紧铝模板来料，两个辅助卡位343随气缸342运动而运动，用于保持侧边挡板341平行移动；锁扣344通过转轴固定于侧边挡板341上，工作时，通过移动和改变锁扣的位置，从而卡紧或松开铝模板来料。本实施例优选设置在侧边挡板341装置上的锁扣数量为4个，且根据相等的间隔排列设置。

如图7所示，中部挡板装置33横截面为l形体，l形体底部通过若干固定件与铝模板组装台2固定，中部挡板装置33设置在铝模板组装台2中部位置并与侧边挡板装置34相向平行设置，其实际固定位置需根据铝模板来料的大小决定，中部挡板装置33配合侧边挡板装置34的作用，用于向内夹紧和固定铝模板来料；中部挡板装置33也设置有锁扣331，锁扣331的功能和结构跟侧边挡板装置34的锁扣一样，也是通过转轴固定于中部挡板装置33上，工作时，通过移动和改变锁扣331的位置，从而卡紧或松开铝模板来料。本实施例优选设置在中部挡板装置33上的锁扣数量也为4个，且根据相等的间隔排列设置。

另外，为进一步固定铝模板来料，可调铝模板来料定位压紧单元3还包括若干附加固定座327，附加固定座327固定于铝模板组装台2上，附加固定座327主要配合托板横梁32工作，挡板固定座323与附加固定座327连接。附加固定座327的立体机构示意图如图8所示。其中，当横梁水平放置时，移动挡板底部凸出部分卡住挡板固定座内设凹槽，或者所述移动挡板底部直接向下挤压挡板固定座；挡板固定座根据实际需求固定铝模板组装台某一位置，并配合移动挡板固定，用于固定铝模板来料一侧边以及配合使用横梁向下挤压铝模板来料。

在本实施例中：所述智能机械臂为短臂短枪重负载机器人；所述智能机械臂的送丝机和焊丝固定支架设置于智能机械臂的第四轴上，焊丝固定支架用于缠绕放置焊丝，送丝机用于将焊丝固定支架上的焊丝输送至所述智能机械臂的焊枪，送丝机位于焊丝固定支架和焊枪之间；所述送丝机的送丝管为碳纤维送丝管，用于减少铝丝在管内送丝的阻力；所述焊丝固定支架包括缠绕轮和缠绕轮固定座，缠绕轮固定座一端固定在所述智能机械臂的第四轴上，另一端连接缠绕轮，缠绕轮在缠绕轮固定座旋转。

本发明工作时，通过一个辊轴传输装置将铝模板来料自动输送到铝模板组装台上，然后通过定位压紧单元固定加紧铝模板来料，然后开启焊接电源，智能机械臂根据集成系统控制柜的程序指令进行焊接操作，其中集成系统控制柜需预先根据铝模板来料的实际状况进行程序编辑，即集成系统控制柜可在离线状态下对智能机械臂进行程序控制；智能机械臂可以对在左右两边组装台上的铝模板来料进行焊接处理，使得本发明实现自动化，减少人工处理过程，减少安全隐患，体高效率。

本发明通过设计龙门式设备放置区，实现了设备区和作业区的空间布局的同时，让集成系统控制柜、焊接电源以及水冷却系统上置，使得水冷却系统的水管、焊接电源的电缆以及集成系统控制柜的集成电路或电线避免了焊接飞溅的烧伤；又由于组合龙门架的放置作用，使得作业区更通畅，厂房面积利用率提高了60％以上。另外为解决铝焊丝送丝的稳定性，我们选择双机布局，用短臂短枪重负载机器人，且送丝机前置在机器人的第四轴上，同时选择碳纤维送丝管减少铝丝在管内送丝的阻力等综合措施，实现了铝模板的稳定焊接。同时设计了气动快速可调位置的侧边挡板装置实现了多品种规格铝模板产品的柔性生产。另外我们还针对铝模板生产中焊枪碰撞和快速换模等焊枪校正需求，在夹组装台上设置了专用校枪点，专用校枪点主要是使得一次焊接任务完成后，为保证焊枪的工作初始状态，对焊枪的垂直状态做一次修正，任何能实现该修正的现有技术均可适用于本例。同时考虑到大模板搬运的劳动强度，专门设计了辊轴传输装置，实现了少人化铝模板机器人生产。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解的是，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种等效的变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。