一种自动寻缝式龙门架的焊接装置的制作方法

1.本发明涉及焊接技术领域，具体为一种自动寻缝式龙门架的焊接装置。


背景技术：

2.龙门架是根据企业日常生产需求搬运设备、仓库进出货，材料运输及起吊维修重型设备的需要而开发出来的设备。适用于土建施工工地、矿山、汽修工厂及需要起重场合。可减少人力，降低生产运营成本，提高工作效率。
3.龙门架由多个部分组成，主要包括吊梁行车、主横梁总成、托架总成、支腿总成、电器设备等，其中，支腿总成在制作时需要进行焊接，支腿总成由钢架构焊接而成，人工焊接速度慢，效率低，不符合生产需求，而现有的龙门架焊接装置工作时，无法完成对钢架构拼接处夹角的自动寻缝及焊接，需要辅以视觉系统，导致设备成本增加，焊接效率降低。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种自动寻缝式龙门架的焊接装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种自动寻缝式龙门架的焊接装置，包括机械臂，焊接平台、平面焊接装置，包括连接件、焊接机构，所述连接件安装在机械臂上，所述焊接机构一端与连接件一端连接，所述焊接机构上安装有激光头；所述焊接机构包括两个抵触板以及位于两个抵触板之间的中板，每个所述抵触板与中板之间均安装有伸展杆、调节杆以及同步杆，两个所述同步杆相互靠近的一端通过同步齿轮转动连接，所述连接件与中板转动连接，所述同步齿轮转动安装在中板上。平面焊接装置用于焊接两个钢架拼接时的平面缝隙（即非两个钢架夹角处的缝隙）。钢架放置在焊接平台上，机械臂选择性地安装在焊接平台的一侧，机械臂通过连接件带动焊接机构对拼接完成的钢架进行激光焊接，两个抵触板分别抵在两个钢架上，两个抵触板在接触到钢架后，通过伸展杆、调节杆以及同步杆对中板的位置进行调节，使中板处于两个抵触板夹角的角平分线上，致使中板对准两个钢架的拼接缝隙，焊接机构通过激光头对钢架拼接时的钝角处缝隙以及锐角处缝隙以及直接缝隙处进行焊接，通过两个抵触板的设置，实现激光头自动对准焊接缝隙，完成对缝隙的自动寻找及定位，加快了自动化焊接过程中的寻缝、对缝过程，提高了龙门架的生产效率。同步杆通同步齿轮实现同步转动，进而使两个抵触板同步运动，实现偏转角度的同步，运动时间及速度的同步，从而确保中板可以处于两个抵触板夹角的角平分线上。
6.所述连接件包括球芯，所述球芯外侧设置有姿态环及转向环，所述姿态环和转向环呈十字形交叉分布，所述姿态环外侧套设有姿态套环，所述姿态套环与中板连接，所述转向环外侧套设有移动套环，所述移动套环内侧安装有副磁体，所述转向环内部安装有永磁体，所述副磁体与永磁体相互吸引，所述转向环连接供气系统，所述移动套环上安装有法兰，所述法兰与机械臂执行末端连接。球芯为姿态环、转向环的安装提供支撑，姿态环由实
心棒材弯曲制成，姿态环外侧套设姿态套环，中板连接姿态套环，姿态套环滑动安装在姿态环外侧，两个抵触板在接触钢架并往钢架夹角处移动的过程中，由于不断与钢架的接触，致使抵触板不断地调整姿态，进而使中板通过姿态套环在姿态环上滑动；转向环由空心钢管弯曲制成，其内部安装有永磁体，永磁体与移动套环内部的副磁体相配合，实现移动套环在转向环上的移动，供气系统往转向环中灌输空气，使永磁体在转向环内移动，转向环、移动套环、永磁体以及副磁体、供气系统组成无杆气缸，转向环与移动套环用于调节焊接机构与机械臂之间的角度，使焊接机构对准钢架的夹角。
7.所述中板的中部位置转动安装有活动球，所述活动球通过支杆与姿态套环连接。活动球为球体，用于增加中板与姿态套环之间的自由度，使中板的姿态调整更加灵活。
8.所述中板两侧均安装有衔接板，所述伸展杆一端与抵触板转动连接，伸展杆另一端与衔接板一端转动连接，所述调节杆一端与抵触板转动连接，调节杆另一端与衔接板另一端转动连接；所述伸展杆由两个多级伸缩杆组成，所述调节杆连接控制系统。伸展杆由两个多级伸缩杆对接组成，初始状态下处于伸展状态，随着两个抵触板不断往钢架夹角中运动，伸展杆不断被收缩，当抵触板从钢架夹角中移出时，伸展杆再次处于伸展状态；伸展杆为抵触板围着中板转动提供动力，调节杆牵引抵触板，使抵触板绕着调节杆转动，初始状态下，伸展杆使两个抵触板呈一字型状态，随着抵触板不断往钢架夹角处推进，抵触板的姿态不断调整；调节杆与控制系统连接，调节杆由多个空心管套设组成，最外侧的空心管为底壳，底壳一端安装有螺杆，螺杆与底壳之间安装有驱动机构，驱动机构与控制系统连接，驱动机构使螺杆收缩到底壳内部，调节杆用于调节激光头与钢架焊缝之间的距离。两个抵触板呈一字型状态时，两个抵触板可以对激光头进行安全保护。
9.所述中板内部安装有导杆、齿轮条，所述导杆和齿轮条上共同套设有支撑架，所述支撑架与导杆滑动连接，所述支撑架内部安装有驱动电机和齿轮，所述齿轮安装在驱动电机上，齿轮与齿轮条啮合传动，所述支撑架一端安装有安装座，所述激光头安装在安装座上，所述导杆内部两侧安装有传感器，所述传感器与控制系统连接。驱动电机通过齿轮使支撑架在导杆上运动，激光头对钢架缝隙进行焊接，支撑架带动激光头沿着缝隙运动，传感器为距离传感器，用于检测中板与焊缝之间的距离，进而计算出激光头与焊缝之间的距离，便于调节激光头与焊缝之间的距离。
10.所述调节杆包括底壳、多个套设在一起的伸缩杆以及螺杆，所述伸缩杆安装在底壳内，所述底壳内部安装有导向板，所述螺杆一端贯穿导向板，螺杆另一端与抵触板转动连接，位于底壳内部的所述螺杆外侧套设有内磁套，所述内磁套外侧安装有若干永磁体，所述底壳内部在内磁套的外侧套设有外磁套，所述外磁套内部设置有若干线圈，若干所述线圈与控制系统连接，所述内磁套与螺杆螺纹连接，所述导向板与螺杆滑动连接。内磁套、外磁套、永磁体以及线圈组成驱动机构，用于驱动螺杆运动；传感器用于检测中板与焊缝之间的距离，需要调整中板与焊缝之间的距离时，控制系统使若干线圈依次通电，线圈通电产生磁场并对内磁套外侧的若干永磁体进行吸引和排斥，使内磁套在螺杆外侧转动，进而使螺杆收缩到底壳内部或者伸出底壳；螺杆上开设有两个导向槽，导向板上冲压出导向块，导向块位于导向槽内，导向板用于限制螺杆的运动，使螺杆不会跟随内磁套旋转。中板两侧的调节杆在控制系统的控制下同时运动，在中板靠近焊缝或者远离焊缝时，伸展杆跟随中板自行
转动及收缩或者伸展。
11.每个所述抵触板内部均安装有磁板，每个所述抵触板上在磁板两端均安装有触点，所述触点突出抵触板，两个抵触板上所述触点、磁板共同串联在同一个电路上，所述电路与控制系统连接。磁板内部安装有线圈，线圈通电产生磁场，使磁板通过抵触板对钢架进行吸附，从而固定抵触板与钢架之间的位置；触点突出抵触板，在抵触板往钢架夹角中运动时，两个抵触板同步转动，两个抵触板同时抵在钢架上且触点全部被压入抵触板内部时，磁板的电路被连通，磁板产生磁场，抵触板吸附在钢架上；在随着抵触板不断往夹角处深入时，中板的姿态在两个抵触板的带动下通过活动球以及姿态套环进行不断调整，使中板处于夹角的角平分线上；磁板的电路连通时，控制系统使机械臂停止运动，并控制激光头开始作业；通过活动球、姿态套环的设置，可以通过机械结构自动实现对焊缝的寻找，以及对激光头的位置调整，省去利用相机拍照定位的过程。
12.所述衔接板内部安装有气体净化机构，衔接板靠近激光头的一端安装有气管，所述气管与气体净化机构管道连接。气体净化机构通过气管对焊接产生的烟气进行抽取及净化。
13.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：机械臂通过连接件带动焊接机构对拼接完成的钢架进行激光焊接，两个抵触板分别抵在两个钢架上，两个抵触板在接触到钢架后，通过伸展杆、调节杆以及同步杆对中板的位置进行调节，使中板处于两个抵触板夹角的角平分线上，致使中板对准两个钢架的拼接缝隙，焊接机构通过激光头对钢架拼接时的钝角处缝隙以及锐角处缝隙以及直接缝隙处进行焊接，通过两个抵触板的设置，实现激光头自动对准焊接缝隙，完成对缝隙的自动寻找及定位，加快了自动化焊接过程中的寻缝、对缝过程，提高了龙门架的生产效率。
附图说明
14.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：图1是本发明的使用状态示意图；图2是本发明的整体结构前视示意图；图3是本发明的连接件整体结构示意图；图4是本发明的连接件部分结构立体图；图5是本发明的焊接机构左视示意图；图6是本发明的调节杆结构示意图；图7是本发明的中板内部结构示意图；图8是本发明的触点、磁板与控制系统连接的示意图。
15.图中：1、连接件；101、球芯；102、姿态环；103、转向环；104、移动套环；105、姿态套环；106、法兰；2、焊接机构；201、抵触板；202、中板；203、同步杆；204、同步齿轮；205、伸展杆；206、调节杆；2061、底壳；2062、空心管；2063、螺杆；2064、导向板；2065、外磁套；2066、内磁套；
207、磁板；208、衔接板；209、气管；210、触点；211、活动球；212、导杆；213、齿轮条；214、传感器；215、支撑架；216、安装座；3、激光头；4、控制系统。
具体实施方式
16.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。
17.请参阅图1－图8，本发明提供技术方案：一种自动寻缝式龙门架的焊接装置，包括机械臂，焊接平台，平面焊接装置，平面焊接装置由机械臂、激光焊头组成，包括连接件1、焊接机构2；钢架放置在焊接平台上，机械臂选择性地安装在焊接平台的一侧，机械臂通过连接件1带动焊接机构2对拼接完成的钢架进行激光焊接，当夹角处的缝隙焊接完成后，龙门架被移动到下一个工位进行焊接，即平面焊接装置对钢架之间的平面缝隙进行焊接。
18.连接件1安装在机械臂上，焊接机构2一端与连接件1一端连接，焊接机构2上安装有激光头3；连接件1包括球芯101，球芯101外侧设置有姿态环102及转向环103，姿态环102和转向环103呈十字形交叉分布，姿态环102外侧套设有姿态套环105，姿态套环105与中板202连接，转向环103外侧套设有移动套环104，移动套环104内侧安装有副磁体，转向环103内部安装有永磁体，副磁体与永磁体相互吸引，转向环103连接供气系统，移动套环104上安装有法兰106，法兰106与机械臂执行末端连接。
19.姿态环102由实心棒材弯曲制成，姿态环102外侧套设姿态套环105，中板202连接姿态套环105，姿态套环105滑动安装在姿态环102外侧，两个抵触板201在接触钢架并往钢架夹角处移动的过程中，由于不断与钢架的接触，致使抵触板201不断的调整姿态，进而使中板202通过姿态套环105在姿态环102上滑动；转向环103由空心钢管弯曲制成，其内部安装有永磁体，永磁体与移动套环104内部的副磁体相配合，实现移动套环104在转向环103上的移动，供气系统往转向环103中灌输空气，使永磁体在转向环103内移动，转向环103、移动套环104、永磁体以及副磁体、供气系统组成无杆气缸，转向环103与移动套环104用于调节焊接机构2与机械臂之间的角度，使焊接机构2对准钢架的夹角。
20.焊接机构2包括两个抵触板201以及位于两个抵触板201之间的中板202，中板202的中部位置转动安装有活动球211，活动球211通过支杆与姿态套环105连接；每个抵触板201与中板202之间均安装有伸展杆205、调节杆206以及同步杆203，两个同步杆203相互靠近的一端通过同步齿轮204转动连接，连接件1与中板202转动连接，同步齿轮204转动安装在中板202上。
21.同步杆203通同步齿轮204实现同步转动，进而使两个抵触板201同步运动，实现偏转角度的同步，运动时间及速度的同步，从而确保中板202可以处于两个抵触板201夹角的角平分线上。
22.两个抵触板201分别抵在两个钢架上，两个抵触板201在接触到钢架后，通过伸展杆205、调节杆206以及同步杆203对中板202的位置进行调节，使中板202处于两个抵触板201夹角的角平分线上，致使中板202对准两个钢架的拼接缝隙，焊接机构2通过激光头3对钢架拼接时的钝角处缝隙以及锐角处缝隙以及直接缝隙处进行焊接，通过两个抵触板201的设置，实现激光头3自动对准焊接缝隙，完成对缝隙的自动寻找及定位。
23.每个抵触板201内部均安装有磁板207，每个抵触板201上在磁板207两端均安装有触点210，触点210突出抵触板201，两个抵触板201上触点210、磁板207共同串联在同一个电路上，电路与控制系统4连接。磁板207内部安装有线圈，线圈通电产生磁场，使磁板207通过抵触板201对钢架进行吸附，从而固定抵触板201与钢架之间的位置；触点210突出抵触板201，在抵触板201往钢架夹角中运动时，两个抵触板201同步转动，两个抵触板201同时抵在钢架上且触点210全部被压入抵触板201内部时，磁板207的电路被连通，磁板207产生磁场，抵触板201吸附在钢架上；在随着抵触板201不断往夹角处深入时，中板202的姿态在两个抵触板201的带动下通过活动球211以及姿态套环105进行不断调整，使中板202处于夹角的角平分线上；磁板207的电路连通时，控制系统4使机械臂停止运动，并控制激光头3开始作业。
24.中板202两侧均安装有衔接板208，衔接板208内部安装有气体净化机构，衔接板208靠近激光头3的一端安装有气管209，气管209与气体净化机构管道连接。气体净化机构通过气管209对焊接产生的烟气进行抽取及净化。
25.伸展杆205一端与抵触板201转动连接，伸展杆205另一端与衔接板208一端转动连接，调节杆206一端与抵触板201转动连接，调节杆206另一端与衔接板208另一端转动连接；伸展杆205由两个多级伸缩杆组成，调节杆206连接控制系统4；初始状态下，伸展杆205处于伸展状态，随着两个抵触板201不断往钢架夹角中运动，伸展杆205不断被收缩，当抵触板201从钢架夹角中移出时，伸展杆205再次处于伸展状态；伸展杆205为抵触板201围着中板202转动提供动力，调节杆206牵引抵触板201，使抵触板201绕着调节杆206转动，初始状态下，伸展杆205使两个抵触板201呈一字型状态，随着抵触板201不断往钢架夹角处推进，抵触板201的姿态不断调整；调节杆206与控制系统4连接，调节杆206由多个空心管2062套设组成，每两个空心管2062之间安装有弹簧，弹簧使两个空心管2062处于伸展状态，进而使调节杆206处于伸展状态，最外侧的空心管为底壳2061，底壳2061一端安装有螺杆2063，螺杆2063与底壳2061之间安装有驱动机构，驱动机构与控制系统连接，驱动机构使螺杆2063收缩到底壳2061内部，调节杆206用于调节激光头3与钢架焊缝之间的距离。
26.中板202内部安装有导杆212、齿轮条213，导杆212和齿轮条213上共同套设有支撑架215，支撑架215与导杆212滑动连接，支撑架215内部安装有驱动电机和齿轮，齿轮安装在驱动电机上，齿轮与齿轮条213啮合传动，支撑架215一端安装有安装座216，激光头3安装在安装座216上，导杆212内部两侧安装有传感器214，传感器214与控制系统4连接。驱动电机通过齿轮使支撑架215在导杆212上运动，激光头3对钢架缝隙进行焊接，支撑架215带动激光头3沿着缝隙运动，传感器214为距离传感器，用于检测中板202与焊缝之间的距离，进而计算出激光头3与焊缝之间的距离，便于调节激光头3与焊缝之间的距离。
27.调节杆206包括底壳2061、多个套设在一起的空心管2062以及螺杆2063，空心管2062安装在底壳2061内，底壳2061内部安装有导向板2064，螺杆2063一端贯穿导向板2064，
螺杆2063另一端与抵触板201转动连接，位于底壳2061内部的螺杆2063外侧套设有内磁套2066，内磁套2066外侧安装有若干永磁体，底壳2061内部在内磁套2066的外侧套设有外磁套2065，外磁套2065内部设置有若干线圈，若干线圈与控制系统4连接，内磁套2066与螺杆2063螺纹连接，导向板2064与螺杆2063滑动连接。内磁套2066、外磁套2065、永磁体以及线圈组成驱动机构，用于驱动螺杆2063运动；传感器214用于检测中板202与焊缝之间的距离，需要调整中板202与焊缝之间的距离时，控制系统使若干线圈依次通电，线圈通电产生磁场并对内磁套外侧的若干永磁体进行吸引和排斥，使内磁套2066在螺杆2063外侧转动，进而使螺杆2063收缩到底壳2061内部或者伸出底壳2061；螺杆2063上开设有两个导向槽，导向板2064上冲压出导向块，导向块位于导向槽内，导向板2064用于限制螺杆2063的运动，使螺杆2063不会跟随内磁套2066旋转。中板202两侧的调节杆206在控制系统4的控制下同时运动，在中板202靠近焊缝或者远离焊缝时，伸展杆205跟随中板202自行转动及收缩或者伸展。
28.本发明的工作原理：操作人员将组成龙门架的钢架放置在焊接平台上，机械臂带动焊接机构2运动，机械臂按照示教的程序带动焊接机构2运动，使焊接机构2往钢架之间的夹角缝隙处运动，在运动之前，供气系统往转向环103中灌输空气，转向环103与移动套环104相互配合调节焊接机构2与机械臂之间的角度，使焊接机构2对准钢架的夹角。
29.在焊接机构2往夹角缝隙方向运动时，呈一字型状态的两个抵触板201一端接触到钢架，并在钢架的挤压下在中板202上运动，两个抵触板201同步转动，在抵触板201运动时，在钢架的阻挡下，中板202通过活动球211以及姿态套环105进行姿态调整，使抵触板201与钢架之间的接触角度不断变化，使抵触板201能贴合钢架的表面。
30.当两个抵触板201上的两个触点210全部被钢架压入抵触板201内部时，磁板207被接入电路，磁板207产生磁场，使抵触板201吸附在钢架上，此时，机械臂在控制系统4的控制下停止运动。中板202两侧同时受到伸展杆205、调节杆206的支撑，中板202处于钢架夹角的角平分线上，激光头3在控制系统4的控制下对夹角的缝隙进行焊接，驱动电机通过齿轮使支撑架215在导杆212上运动，激光头3对钢架缝隙进行焊接，支撑架215带动激光头3沿着缝隙运动。
31.传感器214用于检测中板202与焊缝之间的距离，需要调整中板202与焊缝之间的距离时，控制系统使若干线圈依次通电，线圈通电产生磁场并对内磁套外侧的若干永磁体进行吸引和排斥，使内磁套2066在螺杆2063外侧转动，进而使螺杆2063收缩到底壳2061内部或者伸出底壳2061，从而使中板202在两个调节杆206的带动下靠近焊缝或者远离焊缝。
32.焊接过程中，气体净化机构通过气管209对焊接产生的烟气进行抽取及净化。
33.待钢架夹角处的焊缝被焊接完成后，龙门架移动到下一个工序中进行平面缝隙的焊接，平面焊接装置对平面缝隙进行焊接。
34.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备
所固有的要素。
35.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。