一种变压器用片式散热器柔性组焊工作站及生产方法与流程

本发明属于片式散热器加工制造领域，具体涉及一种变压器用片式散热器柔性组焊工作站及生产方法，是片式散热器单元片与集油管组装焊接及其前后运载接序的核心功能部件。

背景技术：

目前，电力变压器用片式散热器行业在我国已发展近几十年，目前，其散热片与集流管组装焊接工艺为：焊前散热片人工摆放至多片转运吊具中、人控吊车将多片转运吊具中的散热片吊入组装工位架上、人控吊车移除空置的多片转运吊具、人工手持集油管放入集油管定位夹持机构上、人工启动集油管定位夹持机构与散热片对接、人工启动焊接装置进行焊接、人控吊车使用吊具将焊后工件起吊转序，由于该工序中客观存在着诸多依赖人工经验环节，因此难以实现自动化。重复定位的精度完全依赖于定位工装与工人经验，多个工位间的吊装流转与二次定位直接影响了片式散热器在组装焊接过程中的精度，同时也对工人劳动强度具有很高的要求。

例如，公告号为：cn206286689u的中国实用新型专利公开的“一种片式散热器集流管自动焊接设备”该设备生产仍然采用着上述提到的存有诸多人工参与环节的生产工艺，仅实施焊接的工步实现了自动焊，该方案核心仍然采用行业内应用多年的落后技术，不能满足散热器制造全工序自动化生产线对该工序设备的自动化和信息化以及工件自动转序的要求，并且该设备每一侧焊接执行机构只能绕与其集油管法兰定位机构同轴的集油管轴线旋转焊接，无法焊接鹅颈式散热器，而鹅颈式散热器是行业内当前主流产品，所以，该设备功能单一并且局限，使用价值低，不能成为行业智能制造转型升级可应用的技术方案。

又例如，公告号为：cn107971601a的中国发明专利公开的“一种片式散热器集油管自动焊接系统及焊接方法”在该焊接系统中，当集油管和散热片装夹到位后，由于其横梁结构及其横梁上固定的散热片侧向定位槽口将大翻边式散热器中集油管上直段焊缝和集油管下直段焊缝完全遮挡，无法实现大翻边式散热器的焊接；

综上，电力变压器用片式散热器行业中散热片与集流管组装焊接工序仍然采用着较落后的生产方式，生产效率较低、兼容性差，现有的片式散热器离散型生产模式已严重制约了行业的发展。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

本发明提供了一种变压器用片式散热器柔性组焊工作站及生产方法，其目的是解决片式散热器在组装焊接工序的中多次依赖人工和工装定位的困境，为自动化的升级提供一种高效、高兼容性的定位及焊接手段，与前后工序实现具有高兼容性的对接，大幅降低人工劳动强度同时提高产品的焊接质量。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种变压器用片式散热器柔性组焊工作站及生产方法，包括支撑架、机器人外部轴、焊接机器人及焊枪、对中滑台、随动卡钳和定位梳板。

所述支撑架为机器人外部轴、对中滑台和随动卡钳提供基础的支撑和导向功能，且其导向装置使用同一基准，机器人外部轴、对中滑台和随动卡钳的导向均采取同一安装面；所述机器人外部轴上设置有焊接机器人及焊枪；所述定位梳板与支撑架相对固定于地面。

所述支撑架包括与地面连接固定的支撑立柱，所述支撑立柱均匀分布于定位梳板两侧同时应用纵向连接梁固定，所述两侧的纵向梁间应用横向连接梁固定；

进一步的，所述纵向连接梁的内侧设置有一对平行放置的导向轨道，用于机器人外部轴、对中滑台和随动卡钳的活动。

进一步的，所述纵向连接梁的上侧固定有一对平行放置的导向轨道，用于对中滑台在定位片式散热器时调整间距的活动。

进一步的，所述纵向连接梁的两边外侧各固定一组反向的伺服电动推杆。

所述机器人外部轴包括一对相对设置的机器人第八轴导轨装置，还包括机器人第七轴支架,所述机器人第七轴支架的中间设置有一对平行的机器人第七轴导轨和机器人第七轴齿条,所述机器人第七轴导轨的滑块上设置有机器人定位板，所述机器人定位板上设置有机器人第七轴伺服减速电机,所述机器人第七轴伺服减速电机的减速机输出轴端固定有驱动齿轮,所述驱动齿轮与机器人第七轴齿条啮合为焊接机器人及焊枪提供活动动力。

进一步的，所述机器人外部轴的第七轴为焊接机器人相对集油管固定距离的平移活动轴，第八轴为焊接机器人相对集油管间距调整的进给活动轴。

所述焊接机器人及焊枪，其特征在于焊接机器人固定于机器人外部轴的机器人安装座上，所述焊接机器人的第六轴上设置有焊枪防碰撞器,所述焊枪防碰撞器的活动端上设置有焊枪转接支架一,所述焊枪转接支架一的法兰调整端与焊枪转接支架二的法兰调整端固定连对接，同时两套法兰调整端可根据焊接角度不同进行手动/自动调整，所述焊枪转接支架二的l型格栅架末端设置有一对并列放置的集油管焊枪。

进一步的，所述焊枪转接支架一，其特征在于设置了法兰的端部与焊枪防碰撞器固定连接，中间经过转接件的避让，另外一个的铰链销端与焊枪转接支架二固定连接。

进一步的，所述焊枪转接支架二，其特征在于设置了一对平行放置的刚性l型焊枪连接支架，所述一对平行放置的刚性l型焊枪支架的末端上设置了一对相对的焊枪，用于对集油管进行焊接。

所述对中滑台由一对相对设置的两侧同步驱动伺服电动推杆来进行对中活动，所述伺服电动推杆的活动末端与c型支架连接固定，所述一对相对设置的c型支架将集油管承载梁固定于中间，同时由一对相对设置的承载梁转接支架加强连接，所述集油管承载梁上还设置有定位槽滑道，所述定位槽滑道上设置有多组集油管定位槽，所述c型支架上还设置有一对相对垂直的水平导向滑块和垂直导向滑块,所述的一对相对垂直的水平导向滑块和垂直导向滑块在机器人第八轴导轨(24)上活动。

进一步的，所述集油管承载梁和一对对称放置的c型支架通过承载梁转接支架连接固定，并保证其运动刚性。

进一步的，所述一对相对设置的两侧同步驱动伺服电动推杆可对不同型号的片式散热器进行中心定位，同一方向的同步伺服电动推杆沿c型支架的轨道方向进行活动，在对片式散热器集油管定位前，由系统预设定刚性定位端，另外一端为柔性定位端，以此提高片式散热器的重复定位精度。

所述随动卡钳包括随动卡钳安装支架,还包括设置在其上的一对平行的导向滑块组,所述随动卡钳安装支架与一对支架加强筋和气缸法兰板共同固定连接成箱体状，箱体内部设置有顶升气缸和升降滑板，所述顶升气缸连接于随动卡钳安装支架上，所述升降滑板连接于气缸法兰板，所述升降滑板的顶部还设置有随动定位板,所述随动定位板设置有三向定位的定位夹一、定位夹二和滑道槽板。

进一步的，所述顶升气缸的底部与随动卡钳安装支架连接固定，所述顶升气缸的伸缩缸杆与升降滑板连接固定，从而起到随动卡钳对鹅颈管法兰的定位功能。

进一步的，所述定位夹一、定位夹二和滑道槽板共同固定于随动定位板，所述定位夹一和定位夹二的定位间距可根据鹅颈管法兰尺寸进行快速替换。

所述一种变压器用片式散热器柔性组焊工作站的生产方法，包括：

1)从系统接收片式散热器型号及对应的集油管型号的焊接加工信息；

2)根据系统传输的焊接加工信息，自动/手动调整对中滑台(4)和焊接机器人及焊枪(3)的定位、加工起始位置；

3)由外部输送机构将片式散热器输送至定位梳板(6)处；

4)对中滑台(4)应用其内部集油管定位槽对片式散热器和集油管进行定位装夹，并反馈当前装夹的定位信息；

5)机器人外部轴(2)根据片式散热器型号的尺寸运动至起始焊接加工位；

6)焊接机器人及焊枪(3)根据片式散热器型号调用对应的焊接加工路径程序；

7)焊接机器人逐一完成集油管焊接后由外部输送装置将片式散热器输送至下一工步；

8)重复上述步骤完成下一对应型号片式散热器的焊接工作。

进一步的，所述一种变压器用片式散热器柔性组焊工作站的生产方法，与现有片式散热器焊接加工生产方式对比，其特征在于，片式散热器与集油管的定位完全由工作站自主完成，无需人工参与；所述片式散热器在上下料的输送中无需固定的形式，该工作站可对散热器单元片组与集油管的任意上料位置进行准确二次定位组装。

(三)本发明具备以下有益效果：

本发明提出的一种变压器用片式散热器柔性组焊工作站及生产方法采用自主定位、兼容上料、共用基准的方式，实现了散热片与集油管的自动组装、散热片与集油管的自动焊接和散热片与集油管无局限上料，相较于现有的制造方法，大幅降低了人工劳动强度、提高生产效率，为片式散热器的全自动化生产奠定了基础。

附图说明

图1为一种变压器用片式散热器柔性组焊工作站轴侧视图。

图2为一种变压器用片式散热器柔性组焊工作站俯视图。

图3为一种变压器用片式散热器柔性组焊工作站无支架轴侧视图。

图4为焊接机器人外部轴及定位梳板示意图。

图5为机器人第七轴的轴侧视图。

图6为焊接机器人及焊枪系统轴侧视图。

图7为对中滑台轴侧视图。

图8位定位梳板轴侧视图。

图9为随动卡钳轴侧视图。

图10为随动卡钳正视图。

图示标注说明：1、支撑架；2、机器人外部轴；3、焊接机器人及焊枪；4、对中滑台；5、随动卡钳；6、定位梳板；7、机器人第七轴支架；8、机器人第七轴导轨；9、机器人第七轴齿条；10、机器人定位板；11、机器人第七轴伺服减速电机；12、驱动齿轮；13、机器人第八轴伺服减速电机；14、机器人第八轴导向滑块；15、机器人第八轴齿轮；16、机器人第八轴伺服减速电机-从动；17、焊接机器人拖链；18、机器人安装座；19、焊接机器人；20、焊枪防碰撞器；21、焊枪转接支架一；22、焊枪转接支架二；23、集油管焊枪；24、机器人第八轴导轨；25、伺服电动推杆；26、c型支架；27、水平导向滑块；28.垂直导向滑块；29、集油管承载梁；30、定位槽滑道；31、集油管定位槽；32、承载梁转接支架；33、定位梳板支架；34、调整滑道；35、梳板；36、定位梳槽；37、随动卡钳安装支架；38、导向滑块组；39、支架加强筋；40、气缸法兰板；41、顶升气缸；42、升降滑板；43、随动定位板；44、定位夹一；45、定位夹二；46、滑道槽板。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明所要达成预定发明目的而采取的技术手段，下面结合附图对本发明的具体实施方式、结构、特征及使用效果，详细说明如下：

实施例1

参阅图1、图2所示，一种变压器用片式散热器柔性组焊工作站包括支撑架1、机器人外部轴2、焊接机器人及焊枪3、对中滑台4、随动卡钳5和定位梳板6。

所述支撑架1上包括与地面固定连接的支撑立柱和形成框架结构的横纵梁，用于给其他机构提供基础支撑定位和部分导向定位的安装面，此处描述的支撑架1为广泛意义上的支撑架，凡是本申请中用于固定或提供支撑定位的架子、墙体、地面等均属于支架范围。本申请的发明点在于包括设置在支撑架1上的机器人外部轴2，还包括活动于机器人外部轴2上的焊接机器人及焊枪3，活动于支撑架1轨道上的对中滑台4和随动卡钳5。

参阅图3所示，该图隐藏了支撑架1，仅展示其他部件机构，所述定位梳板6固定于该工作站的中心位置并与地面固定连接，以定位梳板6作为工作站的中心坐标点，左右两侧对称设置成对的机器人外部轴2、焊接机器人及焊枪3和对中滑台4。

所述对称设置的机器人外部轴2应用其机构内的滑块在支撑架1的机器人第八轴导轨24内活动，所述焊接机器人及焊枪3设置于机器人外部轴2的机器人安装座18上，所述对称设置的对中滑台4设置于支撑架1的机器人第八轴导轨24上，同时将一对相对设置的两侧同步驱动伺服电动推杆固定于支撑架1的外侧。

参阅图4所示，该图展示了对称设置的机器人外部轴2的第七轴、焊接机器人及焊枪3和定位梳板6，焊接机器人设置于机器人外部轴2的第七轴上，由机器人外部轴2的第七轴带动其在焊接范围内活动，两侧对称的焊接机器人及焊枪3对散热片和集油管进行逐一焊接加工，并由机器人外部轴2的第七轴来保证单元片与集油管的等距焊接精度。

参阅图5所示，机器人外部轴2,其特征在于，一对相对设置的机器人第八轴导轨24装置，其包括机器人第七轴支架7,所述机器人第七轴支架7的中间设置有一对平行的机器人第七轴导轨8和机器人第七轴齿条9,所述机器人第七轴导轨8的滑块上设置有机器人定位板10，所述机器人定位板10上设置有机器人第七轴伺服减速电机11,所述机器人第七轴伺服减速电机11的减速机输出轴端固定有驱动齿轮12,所述驱动齿轮12与机器人第七轴齿条9啮合为焊接机器人及焊枪3提供活动动力。

所述机器人第七轴支架7的两侧还设置有一对同步驱动的机器人第八轴伺服减速电机13和机器人第八轴导向滑块14,所述机器人第八轴伺服减速电机13的减速机输出轴端固定有机器人第八轴齿轮15，所述机器人第八轴齿轮15和机器人第八轴导向滑块14共同为焊接机器人及焊枪3提供第八轴的活动导向与活动动力；所述机器人定位板10上还设置有机器人安装座18，为焊接机器人及焊枪3提供安装基础。

参阅图6所示，焊接机器人及焊枪3，其特征在于，焊接机器人19固定于机器人安装座18上，所述焊接机器人19的第六轴上设置有焊枪防碰撞器20,所述焊枪防碰撞20的活动端上设置有焊枪转接支架一21,所述焊枪转接支架一21的圆法兰调整端与焊枪转接支架二22的圆法兰调整端固定连接，同时两套圆法兰调整端可根据焊接角度不同进行手动/自动调整，所述焊枪转接支架二22的l型格栅架末端设置有一对并列设置的集油管焊枪23。

所述一对并列设置集油管焊枪23是由两套完全独立的焊枪、送丝和电源组成，只进行硬件安装上为对称并列。

参阅图7所示，所述对中滑台4是由一对相对设置的两侧同步驱动伺服电动推杆25来进行对中活动，所述伺服电动推杆25的活动末端与c型支架26连接固定，所述一对相对设置的c型支架26将集油管承载梁29固定于中间，同时由一对相对设置的承载梁转接支架32加强固定，所述集油管承载梁29上还设置有定位槽滑道30，所述定位槽滑道30上设置有多组集油管定位槽31，所述c型支架26上还设置有一对相对垂直的水平导向滑块27和垂直导向滑块28,所述的一对相对垂直的水平导向滑块27和垂直导向滑块28在机器人第八轴导轨24上活动。

所述对中滑台4，特征还在于，与机器人外部轴2的第八轴共用同一导向轨道。

参阅图8所示，所述定位梳板6包括定位梳板支架33、调整滑道34、梳板35和定位梳槽36，此处描述的定位梳板支架为广泛意义上的支撑架，凡是本申请中用于固定梳板或定位梳槽的焊接架、铸造架等均属于定位梳板支架范围。所述定位梳板支架33上设置有一对平行的调整滑道34，所述调整滑道34的滑动端与梳板35固定连接，所述梳板35上固定有定位梳槽36。

参阅图9、图10所示，所述随动卡钳5，其特征在于包括随动卡钳安装支架37,还包括设置在其上的一对平行的导向滑块组38,所述随动卡钳安装支架37与一对支架加强筋39和气缸法兰板40共同固定连接成箱体状，箱体内部设置有顶升气缸41和升降滑板42，所述顶升气缸41连接于随动卡钳安装支架37上，所述升降滑板42连接于气缸法兰板40，所述升降滑板42的顶部还设置有随动定位板43,所述随动定位板43设置有三向定位的定位夹一44、定位夹二45和滑道槽板46。

所述一种变压器用片式散热器柔性组焊工作站的生产方法如下：从系统接收片式散热器型号及对应的集油管型号的焊接加工信息，自动/手动调整对中滑台4和焊接机器人及焊枪3的起始位置，由外部输送机构将片式散热器输送至定位梳板6处，对中滑台4应用其内部集油管定位槽对片式散热器进行定位装夹，机器人外部轴2根据片式散热器型号运动至起始焊接位，焊接机器人及焊枪3根据片式散热器型号调用对应的焊接路径程序，焊接机器人完成集油管焊接后由外部输送装置将片式散热器输送至下一工步，重复上述步骤完成下一对应型号片式散热器的焊接工作。

实施例2

需要说明的是本实施例的说明方案仅与实施例1中的对中滑台4方案对比，因此名称和附图标记与上述实施例1相同的构件，在此处省略说明。

所述对中滑台4的同步传动方式在本实施例中采用同步齿形带的方式，并将同步齿形带内置于支撑架1的型材中，同时将c型支架26更换为法兰对接的形式，导向部件扔使用直线导轨和滑块。因此所述同步齿形带及直线导轨设置于支撑架1的型材内部，直线导轨上的滑块组与一对对称设置的法兰板连接固定，法兰连接件与实施例1的承载梁转接支架32合并为同一固定连接件，一对对称的法兰连接件再与集油管承载梁29固定连接形成整体刚性支撑梁，在组合固定的刚性支撑梁上设置有定位槽滑道30，所述定位槽滑道30上设置有多组集油管定位槽31，所述集油管定位槽31的数量与夹持点是根据片式散热器外形尺寸和特征进行调整位置。

所述对中滑台4的优选实施例还包括将伺服电动推杆25更换为其他具有高精度传动的机构或采用其他可组合成刚性连接梁的结构性直线活动部件。

实施例3

需要说明的是本实施例方案是将焊接机器人第七轴传动部件设置在定位梳板6底部进行活动，因此名称和附图标记与上述实施例1相同的构件，在此处省略说明。

参阅图1所示，本实施例方案是将焊接机器人外部轴2的第七轴设置在定位梳板6的底部，由此，本实施例的生产及定位方法变更为如下：机器人外部轴2配备实施例1的第八轴，将机器人外部轴2的第七轴设置在定位梳板6的底座上，与定位梳板6共同固定于工作站中心位置；所述焊接机器人及焊枪扔设置在机器人外部轴2的机器人安装座18上，机器人外部轴2只提供焊接机器人与片式散热器集油管的相对位置补偿；焊接机器人焊接散热片与集油管焊道时，机器人外部轴2固定于初始位置，定位梳板配备的外部轴进行等距平移，从而实现焊接机器人及焊枪3对散热片与集油管的焊接工作。

实施例4

需要说明的是本实施例方案是将支撑架1分为左右对称的两部分，从而使机器人外部轴2的第八轴亦分为左右对称的两段，进而对中滑台4中的两侧同步驱动伺服电动推杆25相对于运动刚性机构反向安装并成为中心对称设置。

本实施例中所提出的支撑架1和对中滑台4均设置在定位梳板6的对称两侧，本实施例的优选方案是可兼容片式散热器集油管焊接上下游工序的多种类转运方式，因工作站的安装基础非一体式的钢结构和传动，因此片式散热器在集油管焊接工位上的转运方式不受限，优选的可使用agv运输车并进行二次准确定位，优选的可使用rgv轨道进行连续性焊接加工，优选的可使用智能桁架配合圆锥柱销工装台进行定位，优选的可使用搬运/码垛机器人进行准确定位，优选的可使用人工吊运配合吊运工装进行特种件加工试验。

以上实施例对本发明进行了详细描述，单本发明的保护范围并不限制于此，在不脱离本发明范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来，且不应将权利要求中的任务附图标记视为限制所涉及的权利要求，无论从哪一点看来，均应将实施例看作是示范性的，而非限制性的。因此，任何落入权利要求的范围内的所有技术方案均在本发明的保护范围内。