钢材标牌自动焊接系统的自动送钉单元的制作方法

1.本实用新型涉及一种自动焊接系统单元，具体是一种适用于对钢材标牌自动焊接在钢材表面的自动焊接系统的自动送钉单元，属于焊接自动化技术领域。


背景技术：

2.钢材生产过程中，通常需在板材的表面或者棒材的端面设置包含相关规格信息的标牌，以供入库或外销，传统的纸质标牌存在耐高温性差、易磨损的缺陷，因此目前已逐步被金属铝质标牌所代替，而铝质标牌与钢材表面的固定连接通常采用焊钉焊接的方式。
3.目前国内钢铁厂轧制钢材的焊接标牌作业基本由人工完成，即操作人员手持焊钉枪在钢材表面进行人工焊接标牌，由于轧制车间内温度较高，且存在吊装天车、钢材轧制设备、钢材输送设备等作业设备，因此，一方面，不仅焊接标牌作业的操作人员的工作环境恶劣、劳动强度大，而且工作区域危险性高、存在较大的安全隐患；另一方面，由于不同规格的钢材需对应不同的标牌，因此人工操作的方式不仅效率低，而且容易发生标牌不对应的错误。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种钢材标牌自动焊接系统的自动送钉单元，能够实现标牌焊钉的自动排序码放，以便于后续的自动焊接，特别适用于钢材标牌自动焊接系统。
5.为了实现上述目的，本钢材标牌自动焊接系统的自动送钉单元包括支撑框架ⅱ以及安装在支撑框架ⅱ上的振动分料盘、焊钉推移输出平台和自动送钉电控装置；
6.焊钉推移输出平台上设有水平设置的焊钉容纳凹槽，焊钉容纳凹槽的槽宽尺寸和槽深尺寸分别与焊钉的杆部外径尺寸和长度尺寸配合，焊钉容纳凹槽的一端是焊钉抓取工位，焊钉推移输出平台上对应焊钉容纳凹槽另一端的位置设有沿焊钉容纳凹槽长度方向伸缩设置的伸缩控制部件，焊钉容纳凹槽内设有与其宽度尺寸配合的焊钉推送板、且焊钉推送板与伸缩控制部件的伸缩端安装连接，焊钉推移输出平台上还设有与焊钉容纳凹槽贯通设置的焊钉导入凹槽；包括焊钉料仓的振动分料盘的物料输出端与焊钉导入凹槽通过倾斜设置的焊钉导料通道连接，焊钉导料通道的内档宽度尺寸与焊钉的杆部外径尺寸配合；自动送钉电控装置包括自动送钉控制器、振动盘控制回路和焊钉推送控制回路，自动送钉控制器分别与振动分料盘和伸缩控制部件电连接。
7.作为本实用新型的进一步改进方案，焊钉推送板面向焊钉抓取工位的位置上设有焊钉就位传感器，焊钉就位传感器与自动送钉电控装置的自动送钉控制器电连接。
8.作为本实用新型的优选方案，伸缩控制部件是气缸结构。
9.作为本实用新型的进一步改进方案，焊钉导入凹槽靠近焊钉抓取工位设置。
10.作为本实用新型的优选方案，焊钉导料通道是由平行的导向杆组成的通道结构。
11.与现有技术相比，本钢材标牌自动焊接系统的自动送钉单元工作时，自动送钉控
制器控制振动分料盘启动后，焊钉料仓内的焊钉即在振动作用下逐个依次自振动分料盘的物料输出端输出，由于焊钉导料通道的内档宽度尺寸与焊钉的杆部外径尺寸配合、且焊钉的帽部外径尺寸大于焊钉的杆部外径尺寸，因此焊钉可通过其帽部架设在焊钉导料通道上，且由于焊钉导料通道倾斜设置，因此进入焊钉导料通道的焊钉在其自身重力作用下一边翻转呈竖直状态、一边沿焊钉导料通道依次顺序滑入焊钉导入凹槽，位于焊钉导料通道最前端的焊钉通过焊钉导入凹槽直接进入焊钉容纳凹槽，然后自动送钉控制器控制伸缩控制部件伸出动作、带动焊钉推送板将首件焊钉沿焊钉容纳凹槽推送至设定的焊钉抓取工位，即完成自动送钉，能够实现标牌焊钉的自动排序码放，以便于后续的自动焊接，特别适用于钢材标牌自动焊接系统。
附图说明
12.图1是钢材标牌自动焊接系统的三维结构示意图；
13.图2是钢材标牌自动焊接系统标牌自动激光打印单元的三维结构示意图；
14.图3是钢材标牌自动焊接系统标牌自动激光打印单元内部的三维结构示意图；
15.图4是图3的前视图；
16.图5是图4的俯视图；
17.图6是图4的右视图；
18.图7是本实用新型的三维结构示意图；
19.图8是图7的局部放大视图；
20.图9是钢材标牌自动焊接系统自动焊接机械手的右前视角三维结构示意图；
21.图10是钢材标牌自动焊接系统自动焊接机械手的右后视角三维结构示意图。
22.图中：1、标牌自动激光打印单元，11、支撑框架ⅰ，12、安装平台，13、标牌盛放盒，14、标牌取码机械臂，15、标牌取码机械手，16、激光打印机械臂，17、激光打印头，18、标牌平移输出机构，19、标牌承载托盘，2、自动送钉单元，21、支撑框架ⅱ，22、振动分料盘，23、焊钉推移输出平台，24、焊钉容纳凹槽，25、伸缩控制部件，26、焊钉推送板，27、焊钉导入凹槽，28、焊钉导料通道，3、自动焊接机械臂单元，31、自动焊接机械臂，32、自动焊接机械手，33、标牌负压抓取装置，34、焊钉焊枪，35、模式识别传感器，4、集中电控单元。
具体实施方式
23.下面结合附图、以将本自动送钉单元设置在钢材标牌自动焊接系统上为例做进一步说明(以下以水平左右方向为x坐标、以水平前后方向为y坐标、以竖直上下方向为z坐标、以沿x坐标为旋转中心旋转的方向为a坐标、以沿y坐标为旋转中心旋转的方向为b坐标进行描述)。
24.如图1所示，钢材标牌自动焊接系统包括标牌自动激光打印单元1、自动送钉单元2、自动焊接机械臂单元3和集中电控单元4。
25.如图2所示，所述的标牌自动激光打印单元1包括支撑框架ⅰ11，支撑框架ⅰ11内部设有安装平台12，安装平台12上安装有标牌输入装置、标牌取码装置、标牌激光打印装置、标牌输出装置和标牌自动激光打印电控装置；如图3至图6所示，标牌输入装置包括顶部开放设置的标牌盛放盒13，标牌盛放盒13的内腔与标牌间隙配合、且标牌上下罗列呈层状结
构码放在标牌盛放盒13内，标牌盛放盒13定位设置在安装平台12上；标牌取码装置包括标牌取码机械臂14和标牌取码机械手15，标牌取码机械臂14至少包括x坐标驱动机构和z坐标驱动机构、或者标牌取码机械臂14至少包括x坐标驱动机构和z坐标驱动机构，标牌取码机械手15安装在标牌取码机械臂14的末节上，标牌取码机械手15上设有负压吸盘ⅰ，负压吸盘ⅰ通过气路管路和气路控制阀ⅰ与负压源连接；标牌激光打印装置包括激光打印机械臂16和安装在激光打印机械臂16末节上的激光打印头17，激光打印机械臂16至少包括z坐标驱动机构；标牌输出装置包括标牌平移输出机构18和安装在标牌平移输出机构18的平移输出部件上的标牌承载托盘19，标牌平移输出机构18包括x坐标驱动机构或y坐标驱动结构，平移输出部件可沿x坐标方向或y坐标方向平移移动至支撑框架ⅰ11外部，水平设置的标牌承载托盘19上设有与标牌尺寸配合的标牌定位结构、且标牌定位结构对应激光打印头17设置，标牌定位结构可以是定位凹槽结构、也可以是定位凸台结构；标牌自动激光打印电控装置包括标牌自动激光打印控制器、标牌取码控制回路、激光打印控制回路、标牌输出控制回路，标牌自动激光打印控制器分别与标牌取码机械臂14的坐标驱动机构、标牌取码机械手15的气路控制阀ⅰ、激光打印机械臂16的坐标驱动机构、激光打印头17、标牌平移输出机构18的坐标驱动结构电连接。
26.如图7、图8所示，所述的自动送钉单元2包括支撑框架ⅱ21以及安装在支撑框架ⅱ21上的振动分料盘22、焊钉推移输出平台23和自动送钉电控装置；焊钉推移输出平台23上设有水平设置的焊钉容纳凹槽24，焊钉容纳凹槽24的槽宽尺寸和槽深尺寸分别与焊钉的杆部外径尺寸和长度尺寸配合，焊钉容纳凹槽24的一端是焊钉抓取工位，焊钉推移输出平台23上对应焊钉容纳凹槽24另一端的位置设有沿焊钉容纳凹槽24长度方向伸缩设置的伸缩控制部件25，伸缩控制部件25可以是液压缸或气缸结构、也可以是电动缸结构等其他伸缩控制结构，焊钉容纳凹槽24内设有与其宽度尺寸配合的焊钉推送板26、且焊钉推送板26与伸缩控制部件25的伸缩端安装连接，焊钉推移输出平台23上还设有与焊钉容纳凹槽24贯通设置的焊钉导入凹槽27；包括焊钉料仓的振动分料盘22的物料输出端与焊钉导入凹槽27通过倾斜设置的焊钉导料通道28连接，焊钉导料通道28的内档宽度尺寸与焊钉的杆部外径尺寸配合，焊钉导料通道28可以是由平行的导向杆组成的通道结构、也可以是由平行的导向板组成的通道结构；自动送钉电控装置包括自动送钉控制器、振动盘控制回路和焊钉推送控制回路，自动送钉控制器分别与振动分料盘22和伸缩控制部件25电连接。
27.所述的自动焊接机械臂单元3包括自动焊接机械臂31、自动焊接机械手32和自动焊接机械臂电控装置；自动焊接机械臂31至少包括x坐标驱动机构和z坐标驱动机构、或者自动焊接机械臂31至少包括y坐标驱动机构和z坐标驱动机构；自动焊接机械手32通过a坐标旋转驱动总成或b坐标旋转驱动总成安装在自动焊接机械臂31的末节上，如图9、图10所示，自动焊接机械手32包括标牌负压抓取装置33和焊钉焊枪34，标牌负压抓取装置33包括通过吸盘支架安装的负压吸盘ⅱ，负压吸盘ⅱ通过气路管路和气路控制阀ⅱ与负压源连接，焊钉焊枪34平行于负压吸盘ⅱ设置、且焊钉焊枪34的焊枪头上设有焊钉夹持抓取机构(焊钉焊枪是现有技术、在此不再进行详述)；自动焊接机械臂电控装置包括自动焊接机械臂控制器、自动焊接机械手坐标移动控制回路、标牌负压抓取控制回路、焊钉抓取控制回路和定位焊接控制回路，自动焊接机械臂控制器分别与自动焊接机械臂31的坐标驱动机构、自动焊接机械手32的坐标驱动机构、标牌负压抓取装置33的气路控制阀ⅱ和焊钉焊枪34电
连接。
28.所述的集中电控单元4包括中央控制计算机、标牌自动激光打印控制回路、自动送钉控制回路、自动焊接机械臂控制回路和自动焊接控制回路，中央控制计算机分别与标牌自动激光打印控制器、自动送钉控制器和自动焊接机械臂控制器电连接。
29.采用钢材标牌自动焊接系统对钢材进行定位自动焊接标牌时，以将标牌焊接在大直径棒料的端部为例，大直径棒料通过输送系统输送并定位在设定的焊接标牌工位，操作人员启动系统、并在中央控制计算机中调取大直径棒料的相关规格信息；
30.中央控制计算机启动标牌自动激光打印控制回路，中央控制计算机控制标牌自动激光打印控制器使标牌取码机械臂14动作，标牌取码机械手15移动至标牌盛放盒13的正上方后进行竖直下移，待标牌取码机械手15竖直下移至设定距离使负压吸盘ⅰ顶靠在标牌盛放盒13内的顶部首层的标牌后，标牌自动激光打印控制器控制气路控制阀ⅰ打开、同时标牌自动激光打印控制器进行计数，在负压吸附作用下，位于首层的标牌被吸附在标牌取码机械手15上，然后标牌自动激光打印控制器控制标牌取码机械臂14动作使标牌取码机械手15吸附着标牌先进行提升动作、再进行平移动作，待标牌取码机械手15平移至标牌承载托盘19的正上方后，标牌取码机械手15再次进行竖直下移，待标牌取码机械手15竖直下移至设定距离使被吸附的首层标牌位于标牌定位结构内后，标牌自动激光打印控制器控制气路控制阀ⅰ关闭，首层标牌即被码放在标牌承载托盘19上，标牌取码机械手15进行复位动作；然后标牌自动激光打印控制器控制激光打印机械臂16动作使激光打印头17竖直下移至靠近首层标牌的设定距离，然后标牌自动激光打印控制器根据调取的相关规格信息控制激光打印头17对首层标牌进行激光打印；完成激光打印后激光打印头17进行复位动作，标牌自动激光打印控制器控制标牌平移输出机构18动作使平移输出部件带动标牌承载托盘19将已完成激光打印的首层标牌推送至支撑框架ⅰ11外部的设定标牌抓取位置，即完成首层标牌的自动激光打印；
31.中央控制计算机启动标牌自动激光打印控制回路的同时启动自动送钉控制回路，中央控制计算机控制自动送钉控制器使振动分料盘22启动，焊钉料仓内的焊钉即在振动作用下逐个依次自振动分料盘22的物料输出端输出，由于焊钉导料通道28的内档宽度尺寸与焊钉的杆部外径尺寸配合、且焊钉的帽部外径尺寸大于焊钉的杆部外径尺寸，因此焊钉可通过其帽部架设在焊钉导料通道28上，且由于焊钉导料通道28倾斜设置，因此进入焊钉导料通道28的焊钉在其自身重力作用下一边翻转呈竖直状态、一边沿焊钉导料通道28依次滑入焊钉导入凹槽27，位于焊钉导料通道28最前端的首件焊钉通过焊钉导入凹槽27直接进入焊钉容纳凹槽24，然后自动送钉控制器控制伸缩控制部件25伸出动作、带动焊钉推送板26将首件焊钉沿焊钉容纳凹槽24推送至设定的焊钉抓取工位，即完成首件焊钉的自动送钉；
32.待首层标牌和首件焊钉均已就位后，中央控制计算机启动自动焊接机械臂控制回路，中央控制计算机控制自动焊接机械臂控制器使自动焊接机械手32进行坐标移动，自动焊接机械手32先坐标移动至焊钉抓取工位、并通过焊钉焊枪34的焊钉夹持抓取机构对首件焊钉进行抓取，首件焊钉被抓取后，自动送钉控制器控制伸缩控制部件25带动焊钉推送板26进行复位动作，自动焊接机械臂控制器控制气路控制阀ⅱ打开后，自动焊接机械手32再坐标移动至标牌抓取位置、并通过标牌负压抓取装置33的负压吸盘ⅱ对首层标牌进行负压吸附抓取，首层标牌被抓取后，标牌自动激光打印控制器控制标牌平移输出机构18进行复
位动作，同时，自动焊接机械臂控制器控制自动焊接机械手32进行坐标移动至设定的焊接标牌工位、并使首层标牌和首件焊钉正对大直径棒料的端面；
33.最后中央控制计算机启动自动焊接机械臂控制回路，中央控制计算机控制自动焊接机械臂控制器使自动焊接机械手32向大直径棒料的端面坐标移动贴近，待首层标牌抵靠在大直径棒料的端面上后，自动焊接机械臂控制器控制焊钉焊枪34继续缓慢前移伸出，首件焊钉的杆部底端的引弧节逐渐靠近首层标牌的过程中成功引弧，电弧击穿首层标牌后在大直径棒料的端面和首件焊钉的底端形成小范围熔池，焊钉焊枪34断电后继续前移将首件焊钉抵靠在大直径棒料的端面上，首件焊钉的底端即融入大直径棒料的端面，冷却至设定时间后，自动焊接机械臂控制器控制气路控制阀ⅱ关闭、并控制自动焊接机械手32向后平移撤出后进行复位动作，即完成首层标牌的自动焊接，完成标牌焊接的大直径棒料通过输送系统输送离开焊接标牌工位即可，以此类推，可以实现连续自动焊接标牌作业。
34.为了实现焊钉推送板26的自主推送，作为本实用新型的进一步改进方案，焊钉推送板26面向焊钉抓取工位的位置上设有焊钉就位传感器，焊钉就位传感器与自动送钉电控装置的自动送钉控制器电连接。焊钉就位传感器可以是激光传感器，当焊钉自焊钉导入凹槽27进入焊钉容纳凹槽24内时阻挡光线，自动送钉控制器则根据焊钉就位传感器的反馈控制伸缩控制部件25带动焊钉推送板26推出，将焊钉推送至焊钉抓取工位的位置上；在焊钉抓取工位上的焊钉被抓取后，则光线贯通，自动送钉控制器根据焊钉就位传感器的反馈控制伸缩控制部件25带动焊钉推送板26进行复位。焊钉就位传感器也可以是距离传感器，当焊钉自焊钉导入凹槽27进入焊钉容纳凹槽24内时距离传感器反馈距离变小，自动送钉控制器则根据焊钉就位传感器的反馈控制伸缩控制部件25带动焊钉推送板26推出，将焊钉推送至焊钉抓取工位的位置上；在焊钉抓取工位上的焊钉被抓取后，则距离传感器反馈距离变大，自动送钉控制器根据焊钉就位传感器的反馈控制伸缩控制部件25带动焊钉推送板26进行复位。
35.由于气缸反应速度快，因此，作为本实用新型的优选方案，伸缩控制部件25是气缸结构。
36.为了在保证推送距离的前提下减小伸缩控制部件25的行程，作为本实用新型的进一步改进方案，焊钉导入凹槽27靠近焊钉抓取工位设置。
37.由于导向杆结构的焊钉导料通道28能够直观地观察到焊钉的排列状态，因此作为本实用新型的优选方案，焊钉导料通道28是由平行的导向杆组成的通道结构。