一种方形钢管垂直焊接机器人的制作方法

[0001]
本发明涉及自动焊接技术领域，特别涉及一种方形钢管垂直焊接机器人设备。


背景技术：

[0002]
栏杆的方形钢管垂直焊接往往需要人工焊接，往往会造成焊接不稳定，焊缝不平。同时要焊接方管的一周，人工操作时，容易引起较大的误差，影响焊接工艺。因此急需一种自动对接，自动焊接并且可以自动移动来进行下一个栏杆方管焊接的自动化焊接机器人。
[0003]
申请号为201821469803.1的中国发明专利申请公开了一种焊接机，包括机架、分别装设在所述机架上用于控制所述焊接机运转的控制装置、与所述控制装置相连用于将原料运至焊接装置的上料装置及与所述控制装置相连用于将上料装置运输过来的原料焊接在一起的焊接装置。本实用新型通过上料装置同时将需焊接的两种原料同时上料到焊料装置上，通过焊接装置将原料焊接在一起，且焊接过程实现助焊料的自动注入，进而实现焊接工作中的全程自动化，相较于传统的焊接作业，提高了作业效率的的同时大大降低了焊接的失败率、节约了人工成本，为相关生产企业带来更大的经济效益。
[0004]
但是，该发明的焊接机自动化程度较低，只能实现上料、焊接作业，不能实现对方管的切割，及焊后的移动。


技术实现要素：

[0005]
针对上述技术问题，本发明提供一种方形钢管垂直焊接机器人设备，其中切割装置可以实现方形钢管的夹紧与切割。送料装置可以实现方形钢管的夹紧、水平和升降移动。焊接装置可以实现方形钢管的垂直焊接。移动装置可以实现方形钢管的间歇移动。方管的切割由液压缸提供动力，方管送料、焊接、移动均由电机提供动力。本发明结构简单，工作效率高。
[0006]
本发明所使用的技术方案是：一种方形钢管垂直焊接机器人设备，包括切割装置、送料装置、焊接装置、移动装置、工作台、升降夹紧装置，切割装置包括切割液压缸、刀杆、刀头、第一夹紧块、第二夹紧块、第一夹紧固定块、第一夹紧连接杆、第一夹紧齿条、夹紧齿轮、固定轴、第二夹紧齿条、第二夹紧固定块、第三夹紧固定块、第二夹紧连接杆、第四夹紧固定块、推动杆、夹紧液压缸、固定板，固定板固定安装在工作平台上，切割液压缸固定安装在第二横梁上，第一夹紧固定块固定安装在固定板上，夹紧齿轮和固定板固定安装，第二夹紧固定块固定安装在固定板上，第三夹紧固定块和固定板固定安装，第四夹紧固定块和固定板固定安装，夹紧液压缸和固定板固定安装， 推动杆与夹紧液压缸的液压杆固定安装，推动杆固定安装在 第二夹紧块上，第二夹紧连接杆固定安装在第二夹紧块上，第二夹紧连接杆和第四夹紧固定块滑动安装，第二夹紧连接杆和第三夹紧固定块 滑动安装，第二夹紧连接杆和第二夹紧齿条固定安装，第二夹紧齿条和固定轴啮合安装，固定轴在夹紧齿轮上转动安装，固定轴和第一夹紧齿条啮合安装，第一夹紧齿条在第一夹紧连接杆上固定安装，第一夹紧连接杆和第一夹紧固定块滑动安装，第一夹紧连接杆和第二夹紧固定块滑动安装，第
一夹紧连接杆和第二夹紧块滑动安装，第一夹紧连接杆在第一夹紧块上固定安装，切割液压缸的液压杆和刀杆固定安装，刀杆和刀头固定安装。
[0007]
所述的送料装置包括送料夹紧电机、送料夹紧丝杠、送料夹紧丝杠支撑板、送料夹紧导轨、送料横移导轨、送料滑动夹紧底座、送料滑块、送料横移电机、送料横移丝杠、送料横移滑块、送料横移丝杠支撑板，送料横移导轨的两端固定安装在第一纵梁、第二纵梁上， 送料夹紧电机的输出轴和送料夹紧丝杠转动安装，送料夹紧丝杠的两端和送料夹紧丝杠支撑板转动安装，送料夹紧丝杠支撑板固定安装在送料滑动夹紧底座上，送料夹紧丝杠和送料滑块转动安装，送料滑块在送料夹紧导轨上滑动安装，送料夹紧导轨固定安装在送料滑动夹紧底座上，升降夹紧装置固定安装在送料滑块上，送料横移电机的轴和送料横移丝杠转动安装，送料横移丝杠在送料横移滑块上转动安装，送料横移滑块固定安装在送料滑动夹紧底座上，送料横移丝杠的两端在送料横移丝杠支撑板上转动安装，送料横移丝杠支撑板固定安装在第二横梁上。
[0008]
所述的焊接装置包括焊接电机支架、横向圆形滑轨、焊接滑轨固定块、纵向圆形滑轨、焊接滑块、连接座、电动伸缩杆底座、转动轴、电动伸缩杆、弹性装置、转动滑块、滑杆、焊接电机、焊枪，焊接电机支架固定安装在第二横梁上，焊接电机固定安装在焊接电机支架上，横向圆形滑轨两端固定安装在焊接滑轨固定块上， 焊接滑轨固定块固定安装在第二纵梁上，滑套在横向圆形滑轨上滑动安装，纵向圆形滑轨固定安装在滑套上，焊接滑块在纵向圆形滑轨上滑动安装，焊接滑块与连接座转动安装，电动伸缩杆底座固定安装在焊接滑块上，转动轴固定安装在电动伸缩杆底座上，电动伸缩杆转动安装在转动轴上，焊枪固定安装在电动伸缩杆上，滑杆的一侧固定安装在连接座上，滑杆与转动滑块滑动安装，弹性装置的一侧与连接座固定安装，弹性装置的另一侧与转动滑块固定安装，焊接电机的轴和转动滑块转动安装。
[0009]
所述的移动装置包括移动导轨、间歇滑动底座、间歇电机、转盘、转盘拨动杆、间歇运动转盘、间歇运动齿轮、移动齿条、方管托架、气缸、伸缩杆、压紧板，移动导轨的两端与第一横梁固定安装，间歇滑动底座在移动导轨上滑动安装，间歇电机在间歇滑动底座上固定安装，间歇电机的轴和转盘转动安装，转盘和转盘拨动杆固定安装，间歇运动转盘固定安装在间歇运动齿轮上，移动齿条和方管托架啮合安装，气缸在方管托架上固定安装，压紧板固定安装在气缸的伸缩杆上。
[0010]
所述的工作台包括工作平台、第一立柱、第一纵梁、第一横梁、第二横梁、第二纵梁、第三纵梁、垫块、第二立柱、第四纵梁， 第一立柱固定安装在工作平台上，第一纵梁两端与第一立柱固定安装，第一横梁的两端固定安装在第一立柱上，第二横梁的一端固定安装在第一纵梁上，第二横梁的另一端固定安装在第二纵梁上，第二纵梁的两端固定安装在第一横梁上，第三纵梁的两端固定安装在第一立柱上，垫块固定安装在工作平台上，第二立柱固定安装在工作平台上，第四纵梁和第二立柱固定安装。
[0011]
进一步的，所述的切割液压缸的缸筒固定安装在第二横梁上。
[0012]
进一步的，所述的夹紧液压缸和液压缸的底座固定安装在固定板上。
[0013]
进一步的，所述的第一夹紧块和第二夹紧块中间设有一个凹槽。
[0014]
进一步的，所述的升降夹紧装置包括支座、升降电机、升降转盘、升降固定轴、连杆、升降转动轴、方管夹紧托架，支座固定安装在送料滑块上，升降电机固定安装在支座上
升降电机的输出轴与升降转盘转动安装，升降固定轴固定安装在升降转盘上，连杆与升降固定轴转动安装，连杆和升降转动轴转动安装，升降转动轴和方管夹紧托架转动安装。
[0015]
进一步的，所述的方管夹紧托架在支座的轨道上滑动安装。
[0016]
进一步的，所述的升降电机的底座固定安装在支座上。
[0017]
进一步的，所述的焊接电机的底座固定安装在焊接电机支架上。
[0018]
进一步的，所述的弹性装置是伸缩杆。
[0019]
进一步的，所述的弹性装置是皮筋。
[0020]
进一步的，所述的间歇电机的电机底座固定安装在间歇滑动底座上。
[0021]
进一步的，所述的气缸缸筒固定安装在方管托架上。
[0022]
本发明与现有技术相比的有益效果是：（1）本发明同一平台，变化工位实现多种用途；（2）本发明省时、省力、提高了工作效率。极大地保证了方管焊接的质量；（3）本发明购置投入成本低，没有特殊结构，易于制造，结构部件维护、更换方便；（4）本发明安全性高，操作方便，操作可控性高，避免了人工切割、焊接等事故。
附图说明
[0023]
图1为本发明的一种方形钢管垂直焊接机器人设备整体结构示意图。
[0024]
图2为本发明的方管切割装置结构示意图。
[0025]
图3为本发明的方管送料装置结构示意图。
[0026]
图4为本发明方管焊接装置结构示意图。
[0027]
图5为本发明的方管移动装置结构示意图。
[0028]
图6为本发明的工作台结构示意图。
[0029]
图7为本发明的升降夹紧装置结构示意图。
[0030]
图8为本发明的切割装置的夹紧部分细部结构示意图。
[0031]
图9为本发明的移动装置的间歇机构细部示意图。
[0032]
附图标号：1-切割装置；2-送料装置；3-焊接装置；4-移动装置；5-工作台；6-升降夹紧装置；101-切割液压缸；102-刀杆；103-刀头；104-第一夹紧块；105-第二夹紧块；106-第一夹紧固定块；107-第一夹紧连接杆；108-第一夹紧齿条；109-夹紧齿轮；110-固定轴；111-第二夹紧齿条；112-第二夹紧固定块；113-第三夹紧固定块；114-第二夹紧连接杆；115-第四夹紧固定块；116-推动杆；117-夹紧液压缸；118-固定板；201-送料夹紧电机；202-送料夹紧丝杠；203-送料夹紧丝杠支撑板；204-送料夹紧导轨；205-送料横移导轨；206-送料滑动夹紧底座；207-送料滑块；208-送料横移电机；209-送料横移丝杠；210-送料横移滑块；211-送料横移丝杠支撑板；301-焊接电机支架；302-横向圆形滑轨；303-焊接滑轨固定块；304-滑套；305-纵向圆形滑轨；306-焊接滑块；307-连接座；308-电动伸缩杆底座；309-转动轴；310-电动伸缩杆；311-弹性装置；312-转动滑块；313-滑杆；314-焊接电机；315-焊枪；401-移动导轨；402-间歇滑动底座；403-间歇电机；404-转盘；405-转盘拨动杆；406-间歇运动转盘圆柱；407-间歇运动转盘；408-间歇运动齿轮；409-移动齿条；410-方管托架；411-气缸；412-压紧板；501-工作平台；502-第一立柱；503-第一纵梁；504-第一横梁；505-第二横梁；506-第二纵梁；507-第三纵梁；508-垫块；509-第二立柱；510-第四纵梁；601-支座；602-升降电机；603-升降转盘；604-升降固定轴；605-连杆；606-升降转动轴；607-方管
夹紧托架。
具体实施方式
[0033]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034]
如图2、图8所示切割装置1，固定板118固定安装在工作平台501上，切割液压缸101固定安装在第二横梁505上，第一夹紧固定块106固定安装在固定板118上，夹紧齿轮109和固定板118固定安装，第二夹紧固定块112固定安装在固定板118上，第三夹紧固定块113和固定板118固定安装，第四夹紧固定块115和固定板118固定安装，夹紧液压缸117和固定板118固定安装， 推动杆116与夹紧液压缸117的液压杆固定安装，推动杆116固定安装在 第二夹紧块105上，第二夹紧连接杆114固定安装在第二夹紧块105上，第二夹紧连接杆114和第四夹紧固定块115滑动安装，第二夹紧连接杆114和第三夹紧固定块113 滑动安装，第二夹紧连接杆114和第二夹紧齿条111固定安装，第二夹紧齿条111和固定轴110啮合安装，固定轴110在夹紧齿轮109上转动安装，固定轴110和第一夹紧齿条108啮合安装，第一夹紧齿条108在第一夹紧连接杆107上固定安装，第一夹紧连接杆107和第一夹紧固定块106滑动安装，第一夹紧连接杆107和第二夹紧固定块112滑动安装，第一夹紧连接杆107和第二夹紧块105滑动安装，第一夹紧连接杆107在第一夹紧块104上固定安装，切割液压缸101的液压杆和刀杆102固定安装，刀杆102和刀头103固定安装。第二夹紧块105在夹紧液压缸117的推动下，带动第二夹紧连接杆114以及第二夹紧连接杆114上的第二夹紧齿条111像一个方向运动，第二夹紧齿条111带动夹紧齿轮109转动，夹紧齿轮109带动第一夹紧齿条108向着第二夹紧齿条111运动的反方向运动，从而使固定在第一夹紧齿条108上的第一夹紧连接杆107以及固定在第一夹紧连接杆107上的第一夹紧块104与第二夹紧块105做反方向运动，从而使机构可以夹紧方管，刀头103在切割液压缸101的推动下，实现对方管的切割作业。该结构固定方管，实现对方管的切割。
[0035]
如图3所示送料装置2，送料横移导轨205的两端固定安装在第一纵梁503、第二纵梁506上，送料夹紧电机201的输出轴和送料夹紧丝杠202转动安装，送料夹紧丝杠202的两端和送料夹紧丝杠支撑板203转动安装，送料夹紧丝杠支撑板203固定安装在送料滑动夹紧底座206上，送料夹紧丝杠202和送料滑块207转动安装，送料滑块207在送料夹紧导轨204上滑动安装，送料夹紧导轨204固定安装在送料滑动夹紧底座206上，升降夹紧装置6固定安装在送料滑块207上，送料横移电机208的轴和送料横移丝杠209转动安装，送料横移丝杠209在送料横移滑块210上转动安装，送料横移滑块210固定安装在送料滑动夹紧底座206上，送料横移丝杠209的两端在送料横移丝杠支撑板211上转动安装， 送料横移丝杠支撑板211固定安装在第二横梁505上。在送料夹紧电机201的作用下，送料夹紧丝杠202带动送料滑块207上固定的升降夹紧装置6发生相对运动，实现对方管的夹紧；在送料横移电机208的作用下，送料横移丝杠209带动固定在送料横移滑块210上的送料滑动夹紧底座206水平滑动，该机构可实现对方管的水平移动送料作业。
[0036]
如图4所示的焊接装置3，焊接电机支架301固定安装在第二横梁505上，焊接电机
314固定安装在焊接电机支架301上，横向圆形滑轨302两端固定安装在焊接滑轨固定块303上，焊接滑轨固定块303固定安装在第二纵梁506上，滑套304在横向圆形滑轨302上滑动安装，纵向圆形滑轨305固定安装在滑套304上，焊接滑块306在纵向圆形滑轨305上滑动安装，焊接滑块306与连接座307转动安装，电动伸缩杆底座308固定安装在焊接滑块306上，转动轴309固定安装在电动伸缩杆底座308上，电动伸缩杆310转动安装在转动轴309上，焊枪315固定安装在电动伸缩杆310上，滑杆313的一侧固定安装在连接座307上，滑杆313与转动滑块312滑动安装，弹性装置311的一侧与连接座307固定安装，弹性装置311的另一侧与转动滑块312固定安装，焊接电机314的轴和转动滑块312转动安装。在焊接电机314的驱动下转动滑块312带动滑杆313旋转，从而带动焊接滑块306上的焊枪315在纵向圆形滑轨305和横向圆形滑轨302上滑动，实现方管上半部分的焊接作业，此机构设置上下两个，从而实现方管垂直焊接的全部作业。
[0037]
如图5、图9所示的移动装置4，移动导轨401的两端与第一横梁504固定安装，间歇滑动底座402在移动导轨401上滑动安装，间歇电机403在间歇滑动底座402上固定安装，间歇电机403的轴和转盘404转动安装，转盘404和转盘拨动杆405固定安装，间歇运动转盘406固定安装在间歇运动齿轮407上，移动齿条408和方管托架409啮合安装，气缸411在间歇滑动底座402上固定安装，气缸411的伸缩杆和压紧板412固定安装。气缸411启动，气缸的伸缩杆带动压紧板412压紧方管，间歇电机403启动，驱动转盘404旋转，转盘404每转动一圈，转盘拨动杆405会接触到间歇运动转盘407上的间歇运动转盘圆柱406，驱动间歇运动转盘407圆周转动，带动间歇运动齿轮408圆周转动，间歇运动齿轮408和移动齿条409啮合传动，从而带动固定在间歇滑动底座402上的方管托架410做间歇性移动。
[0038]
如图6所示的工作台5，第一立柱502固定安装在工作平台501上，第一纵梁503两端与第一立柱502固定安装，第一横梁504的两端固定安装在第一立柱502上，第二横梁505的一端固定安装在第一纵梁503上，第二横梁505的另一端固定安装在第二纵梁506上，第二纵梁506的两端固定安装在第一横梁504上，第三纵梁507的两端固定安装在第一立柱502上，垫块508固定安装在工作平台501上，第二立柱509固定安装在工作平台501上，第四纵梁510和第二立柱509固定安装。工作台5放置地面，为切割装置1、送料装置2、焊接装置3、移动装置4提供支撑作用。
[0039]
如图3、图7所示的升降夹紧装置6，支座601固定安装在送料滑块207上，升降电机602固定安装在支座601上升降电机602的输出轴与升降转盘603转动安装，升降固定轴604固定安装在升降转盘603上，连杆605与升降固定轴604转动安装，连杆605和升降转动轴606转动安装，升降转动轴606和方管夹紧托架607转动安装。在升降电机602的驱动下，在升降转盘603上固定的升降固定轴604带动连杆605的上部分作圆周转动，连杆605带动方管夹紧托架607作升降运动。
[0040]
本发明的工作原理，包括以下步骤。
[0041]
步骤1：如图3、图7所示，送料横移电机208的转动可以带动送料滑动夹紧底座206水平运动，从而找正方管切割的位置，在送料夹紧电机201的控制下，送料滑块207向内夹紧方管，由升降电机602的转动可以带动方管夹紧托架607上下运动，从而使方管落在第一夹紧块104和第二夹紧块105的凹槽内。
[0042]
步骤2：如图2所示，在夹紧液压缸117的作用下，第一夹紧块104和第二夹紧块105
同时相向运动，从而夹紧方管，通过切割液压缸101的作用来切断方管。
[0043]
步骤3：如图3、图7所示，送料横移电机208的转动带动送料滑动夹紧底座206的水平运动，在送料夹紧电机201的控制下，送料滑块207向内夹紧方管，由升降电机602的转动可以带动方管夹紧托架607上下运动，从而找正方管的焊接位置。
[0044]
步骤4：如图4所示，由焊接电机314的转动带动焊枪315焊接方管的一周。
[0045]
步骤5：如图5所示，由间歇电机403转动带动间歇运动转盘407做间歇转动，使间歇滑动底座402在移动导轨401上间歇移动，并且焊接下一根方管。