专利名称：主弦杆接头机器人焊接系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及机器人焊接系统，尤其是一种主弦杆接头机器人焊接系统。
背景技术：
现有主弦杆接头焊接设备不能很好的对工件进行焊前预热，不能很稳定的支撑主 弦杆工件，并且不是双工位的焊接系统，正是由于这样的结构缺陷，才导致对主弦杆接头进 行焊接时出现了焊接质量低，效率低，并且在焊接完成后会使工件产生一定的变形，可能也 会使工件产生焊接裂纹等缺陷，这样会影响产品的质量，从而降低了工件的使用寿命。
发明内容
本发明目的旨在解决目前此类焊接系统存在的缺陷和不足，而提供一种高效率高 质量的主弦杆接头机器人焊接系统，它能焊接多种规格的主弦杆工件，在工件焊接前能局 部均勻预热，从而降低焊接应力，有利于避免产生焊接裂纹。本发明解决上述技术问题采用的技术方案是一种主弦杆接头机器人焊接系统，包括弧焊机器人本体、机器人移动装置、变位机 及主弦杆夹持装置和加热装置，所述主弦杆夹持装置由驱动端开口夹紧装置和从动端开口 夹紧装置组成，所述驱动端开口夹紧装置与变位机固定在同一机座上，该变位机的动力输 出与该驱动端开口夹紧装置的动力输入传动连接，所述从动端开口夹紧装置安装在移动台 车上；所述主弦杆加热装置由右侧加热托架总成和左侧加热托架总成组成，该右侧加热托 架总成置于所述驱动端开口夹紧装置和变位机的右侧，该左侧加热托架总成安装在移动台 车上，所述的两加热托架总成均设置有输送装置，该输送装置上设置有感应加热线圈；由所 述主弦杆夹持装置和加热装置构成的装卡工件系统设置两组，呈对称分布于机器人移动装 置的两侧，该机器人移动装置通过其滑座置于滑轨上，弧焊机器人本体安装在该滑座上。本发明通过驱动端开口夹紧装置和从动端开口夹紧装置卡紧工件，之后再移动左 侧加热托架总成和右侧加热托架总成对工件进行均勻加热，到一定的温度后，加热托架自 动后退，机器人移动装置开始移动到合适的位置对工件进行焊接。通过变位机对工件进行 旋转，使机器人完成对主弦杆的圆周焊接。与现有技术相比，本发明的突出特点是系统结构紧凑，双工位布置，两个工件四 条焊缝依次焊接，可以很好的控制每层每道的层间温度，并省去了对工件反复进行装卸的 工序，一次装夹，可根据工件直径规格完成一根或两根工件焊接，不存在二次装夹精度保证 问题，系统换型简单方便，程序编制灵活，适合多品种小批量生产。本系统变位机及主弦杆 夹持装置和加热装置两组对称分布于机器人移动装置两侧，有效提高了机器人的使用率并 提高了工件的焊接质量，其主弦杆夹持装置操作工序简便、灵活，主弦杆加热装置可以对工 件两端焊缝位置进行焊前预热。
图1为本发明结构示意图主视图。
图2为本发明结构示意图俯视图。
图3为本发明所述变位机和驱动端开口夹紧装置结构示意图。
图4为图3侧视图。
图5为本发明所述机器人移动装置结构示意图。
图6为图5俯视图。
图7为本发明所述右侧输送装置结构示意图。
图8为本发明所述从动端开口夹紧装置结构示意图。
图9为图8侧视图。
图中右侧冷水机1、右侧中频加热装置主机2、右侧中频加热装置分机3、右侧输送装置z1、右侧气缸5，右侧感应加热线圈支架6、右侧感应加热线圈9、右侧拖链支架74、右
侧拖链7、右侧拖链槽8，右侧感应加热线圈9，机座10，变位机11，驱动端开口夹紧装置12， 齿条轨道13，移动托架14，车轮15，从动端回转臂16，从动端丝杠压杆17，从动端托架18， 移动台车19，从动端开口夹具座20，伺服电机21，减速机22，电机安装座23，齿轮24，左侧 拖链25、左侧感应加热线圈26、左侧感应加热线圈支架27、左侧拖链槽28、左侧气缸29，左 侧中频加热装置分机30、左侧输送装置31、左侧冷水机32、左侧中频加热装置主机33，左侧 加热托架总成34，从动端开口夹紧装置35，机器人移动装置36，变位机和驱动端开口夹紧 装置37，右侧加热托架总成38，伺服电机39，箱体40，轴41，轴承座42，轴43，驱动齿轮44， 过渡齿轮45，过渡齿轮46，开口齿轮座47，调整啮合齿轮48，轴49，滚针轴承50，开口大齿 轮51，基准v形块52，丝杠压杆53，回转臂54，轴55，焊丝桶56，焊丝桶托架57，烟尘净化器 58，滑座59，线缆支架60，弧焊机器人本体61，电机护罩62，移动装置伺服电机63、移动装置 齿轮64、移动装置拖链65、移动装置齿条轨道66、移动装置滑轨67和移动装置拖链槽68， 调整垫69，底座70，滑块连接体71，导轨72，上连接板73，右侧拖链支架74，托架支座75，导 向杆76，气缸77，导向套78，定位开口套79，压盖80，托架81，滚轮轴82，滚轮83，下压滚轮 84，下压滚轮轴85，弹簧86，球座87，压板88，滚轮座89，手动阀90。
具体实施例方式以下结合附图及实施例详述本发明。参见图1、图2，本发明主要由左侧加热托架总成34、从动端开口夹紧装置35、机器 人移动装置36、变位机和驱动端开口夹紧装置37、右侧加热托架总成38构成。参见图3、图4，所述驱动端开口夹紧装置12由开口齿轮座47、滚针轴承50、开口 大齿轮51、基准v形块52、丝杠压杆53、回转臂54和轴55组成，该开口大齿轮51通过滚针 轴承50安装在该开口齿轮座47里面，该滚针轴承50下方的开口齿轮座47上装有向开口 齿轮座47外侧伸出的传动轴49，该传动轴49两端分别装有与该开口大齿轮51啮合的调整 齿轮48和与变位机11中的过渡齿轮45啮合的从动齿轮46 ；该开口齿轮座47另一侧上方 装有一个通过轴55可以水平回转的回转臂54，在回转臂54的中间部位安装一个可以上下 移动的丝杠压杆53，该侧下方装有基准v形块52。所述基准v形块52应为多种规格，因为 安装工件轴心位置是固定的，所以为了很好的支撑和压紧工件，对直径不同的工件设计相
5应的v型块，在工件安装前先根据直径大小选择相应的v型块。仍参见图3、图4，所述变位机11由伺服电机39、箱体40、过渡齿轮轴41、轴承座 42、驱动齿轮轴43、驱动齿轮44、过渡齿轮45组成，该伺服电机39、过渡齿轮轴41、驱动齿 轮轴43均安装在箱体40上，该过渡齿轮轴41为一对，对称布置在该驱动齿轮轴的侧上方， 其上分别装有一个与该驱动齿轮44啮合传动的过渡齿轮45。当丝杠压杆53压好主弦杆焊 接件之后，就可以使伺服电机39带动开口大齿轮51转动，从而带动工件转动，使机器人在 焊接时处于最佳的位置。参见图1、图8、图9，所述从动端开口夹紧装置35由从动端回转臂16、从动端丝 杠压杆17、从动端开口夹具座20、托架支座75、导向杆76、气缸77、导向套78、定位开口套 79、压盖80、托架81、滚轮轴82、滚轮83、下压滚轮84、下压滚轮轴85、弹簧86、球座87、压 板88、滚轮座89、手动阀90组成，该从动端开口夹具座20和托架支座75固定在移动台车 19上面，该托架支座75上面板开有三个圆孔，左右圆孔内通过导向套78装有可以上下移动 的导向杆76，该导向杆76其上外周设置有起支撑作用的定位开口套79，其上端深入托架81 并通过压板80与托架81固定，中间圆孔内装有气缸77，该气缸77的活塞杆上端深入托架 81并与托架81固定，该托架81其上设置有对称布置的安放滚轮轴82及滚轮83的开口 ； 该从动端开口夹具座20其上右侧装有控制气缸77活塞杆运动的手动阀90，其上方一端安 装有可以回转的从动端回转臂16，该从动端回转臂16上装有从动端丝杠压杆17，该从动端 丝杠压杆17下端呈球状并通过压板88压紧在球座87里面，该球座87下面通过导柱安装 有弹簧86，导柱上端与球座87固定，下端与滚轮座89连接，该滚轮座89上装有一对通过下 压滚轮轴85安装的下压滚轮84。图8、图9中所示的托架81本身结构为中间空，两面分别有四个对称的开口，由于 工件直径大小不一，所以要根据工件的大小选择是把两个套滚轮83的滚轮轴82放入里边 两个开口，还是外边两个开口，这样会降低摩擦，有利于工件的转动，更好的定位支撑工件。 为了使托架81支撑更稳定，每个直径不同的工件都对应一副定位开口套79，工件安放的轴 心是不变的，选择好滚轮83的安放位置后，就选择相应的定位开口套79，这样通过手动阀 90移动气缸77，并放置相应的定位开口套79。从动端回转臂16在放工件前可以转开以便 把工件放入，放入工件后再转回。这样在支撑好工件后，可以转动从动端丝杠压杆17从而 可以调整下压滚轮84的位置，因为有弹簧86，所以在工件转动时因其表面弧度不均而有细 微差别时，就能通过弹簧86调整，这样就能在工件转动时也能很好的压住工件。参见图1、图2，所述移动台车19置于齿条轨道13上，其上装有由伺服电机21、减 速机22、电机安装座23、齿轮24组成的驱动机构，该驱动机构的齿轮24与所述齿条轨道13 啮合传动；所述齿条轨道13中间部位还放置有一个由车轮15支撑的移动托架14。这样， 伺服电机21就可以带动齿轮24转动，从而带动移动台车19和移动台车19上的左侧加热 托架总成34整体移动，以方便为主弦杆焊接工件均勻预热。移动托架14是对安装好的主 弦杆起支撑作用的，可以上下移动。参见图1、图2、图7，所述右侧加热托架总成38由右侧冷水机1、右侧中频加热装 置主机2、右侧中频加热装置分机3、右侧输送装置4、右侧感应加热线圈支架6、右侧感应加 热线圈9、右侧拖链支架74、右侧拖链7、右侧拖链槽8组成，右侧冷水机1和右侧中频加热 装置主机2固定于地板上，右侧中频加热装置分机3和右侧感应加热线圈支架6安装在右
6侧输送装置4上，右侧感应加热线圈9固定在该右侧感应加热线圈支架6上。参见图7，所述右侧输送装置4由调整垫69、底座70、滑块连接体71、导轨72、上连 接板73、右侧气缸5组成，成对的调整垫69固定于地板上，其上固接有成对的方形底座70， 两底座70中间焊接有下连接板并在下连接板上安装有气缸5，该气缸5的活塞顶部与上连 接板73连接，两底座70上部分别固定有导轨72，两导轨72上放置有与上连接板73固接的 滑块连接体71，中频加热装置分机3固定在该上连接板73上面，该上连接板73 —侧固定有 与右侧拖链7连接的右侧拖链支架74，该右侧拖链7置于固定在地板上的右侧拖链槽8里 面。这样，在右侧气缸5的作用下，会使上连接板73移动，从而带动滑块连接体71在导轨 72上面滑动，并带动右侧拖链支架74移动，从而带动右侧拖链7运动；同样，上连接板73也 带动右侧感应加热线圈支架6移动，使右侧感应加热线圈9在焊接前对工件右端很好的进 行加热，使焊接质量大大提高。参见图1、图2，所述左侧加热托架总成34由左侧拖链25、左侧感应加热线圈26、 左侧感应加热线圈支架27、左侧拖链槽28、左侧中频加热装置分机30、左侧输送装置31、左 侧冷水机32、左侧中频加热装置主机33组成，左侧冷水机32固定在移动台车19的左端，左 侧中频加热装置主机33固定在左侧冷水机32顶部，该左侧输送装置31和左侧拖链槽28固 定在移动台车19的中间部位，该左侧输送装置31与右侧输送装置4的本体结构相同，上述 左侧拖链25、左侧感应加热线圈26、左侧感应加热线圈支架27、左侧中频加热装置分机30 及左侧输送装置31中的左侧气缸29均与右侧输送装置4中的相应部件的安装方式相同。 这样，通过左侧气缸29可以使左侧输送装置31带动左侧感应加热线圈26移动，在焊接前 对工件左端很好的进行加热。参见图5、图6，所述机器人移动装置36由焊丝桶56、焊丝桶托架57、烟尘净化器 58、滑座59、线缆支架60、弧焊机器人本体61、电机护罩62、移动装置伺服电机63、移动装 置齿轮64、移动装置拖链65、移动装置齿条轨道66、移动装置滑轨67和移动装置拖链槽68 组成。该移动装置滑轨67和移动装置拖链槽68并排固定于地板上，滑座59置于移动装置 滑轨67上，其上面从左至右依次固定有弧焊机器人本体61、线缆支架60和烟尘净化器58， 其最后方固定有焊丝桶托架57，其前方安装有一个电机护罩62，该护罩62内固定有移动装 置伺服电机63，该移动装置伺服电机63下面通过轴安装有移动装置齿轮64，该移动装置齿 轮64与该移动装置齿条轨道66啮合传动，移动装置拖链65置于移动装置拖链槽68内，其 右端固定在滑座59上。在移动装置伺服电机63的作用下，可使移动装置齿轮64旋转，因 移动装置齿轮64与移动装置齿条轨道66啮合，移动装置齿轮64向前移动，并带动移动装 置拖链65也同步运动，这样使滑座59移动更稳定，从而也很稳定的带动滑座59上面的弧 焊机器人本体61等所有物件移动，弧焊机器人本体61可以在最佳的位置下焊接工件，并且 可以两边依次连续焊接，从而有效地提高工作效率和工件质量。
权利要求
一种主弦杆接头机器人焊接系统，包括弧焊机器人本体、机器人移动装置、变位机及主弦杆夹持装置和加热装置，其特征在于所述主弦杆夹持装置由驱动端开口夹紧装置和从动端开口夹紧装置组成，所述驱动端开口夹紧装置与变位机固定在同一机座上，该变位机的动力输出与该驱动端开口夹紧装置的动力输入传动连接，所述从动端开口夹紧装置安装在移动台车上；所述主弦杆加热装置由右侧加热托架总成和左侧加热托架总成组成，该右侧加热托架总成置于所述驱动端开口夹紧装置和变位机的右侧，该左侧加热托架总成安装在移动台车上，所述的两加热托架总成均设置有输送装置，该输送装置上设置有感应加热线圈；由所述主弦杆夹持装置和加热装置构成的装卡工件系统设置两组，呈对称分布于机器人移动装置的两侧，该机器人移动装置通过其滑座置于滑轨上，弧焊机器人本体安装在该滑座上。
2.根据权利要求1所述的主弦杆接头机器人焊接系统，其特征在于，所述驱动端开口 夹紧装置由开口齿轮座、滚针轴承、开口大齿轮、基准ν形块、丝杠压杆、回转臂和轴组成， 该开口大齿轮通过滚针轴承安装在该开口齿轮座里面，该滚针轴承下方的开口齿轮座上装 有向开口齿轮座外侧伸出的传动轴，该传动轴两端分别装有与该开口大齿轮啮合的调整齿 轮和与变位机中的过渡齿轮啮合的从动齿轮；该开口齿轮座另一侧上方装有一个通过轴可 以水平回转的回转臂，在回转臂的中间部位安装一个可以上下移动的丝杠压杆，该侧下方 装有基准ν形块。
3.根据权利要求1所述的主弦杆接头机器人焊接系统，其特征在于，所述变位机由伺 服电机、箱体、过渡齿轮轴、轴承座、驱动齿轮轴、驱动齿轮、过渡齿轮组成，该伺服电机、过 渡齿轮轴、驱动齿轮轴均安装在箱体上，该过渡齿轮轴为一对，对称布置在该驱动齿轮轴的 侧上方，其上分别装有一个与该驱动齿轮啮合传动的过渡齿轮。
4.根据权利要求1所述的主弦杆接头机器人焊接系统，其特征在于，所述从动端开口 夹紧装置由从动端回转臂、从动端丝杠压杆、从动端开口夹具座、托架支座、导向杆、气缸、 导向套、定位开口套、压盖、托架、滚轮轴、滚轮、下压滚轮、下压滚轮轴、弹簧、球座、压板、滚 轮座、手动阀组成，该从动端开口夹具座和托架支座固定在移动台车上面，该托架支座上面 板开有三个圆孔，左右圆孔内通过导向套装有可以上下移动的导向杆，该导向杆其上外周 设置有起支撑作用的定位开口套，其上端深入托架并通过压板与托架固定，中间圆孔内装 有气缸，该气缸的活塞杆上端深入托架并与托架固定，该托架其上设置有对称布置的安放 滚轮轴及滚轮的开口 ；该从动端开口夹具座其上右侧装有控制气缸活塞杆运动的手动阀， 其上方一端安装有可以回转的从动端回转臂，该从动端回转臂上装有从动端丝杠压杆，该 从动端丝杠压杆下端呈球状并通过压板压紧在球座里面，该球座下面通过导柱安装有弹 簧，导柱上端与球座固定，下端与滚轮座连接，该滚轮座上装有一对通过下压滚轮轴安装的 下压滚轮。
5.根据权利要求1所述的主弦杆接头机器人焊接系统，其特征在于，所述移动台车置 于齿轮轨道上，其上装有由伺服电机、减速机、电机安装座、齿轮组成的驱动机构，该驱动机 构的齿轮与所述齿轮轨道啮合传动；所述齿轮轨道中间部位还放置有一个由车轮支撑的移 动托架。
6.根据权利要求1所述的主弦杆接头机器人焊接系统，其特征在于，所述右侧加热托 架总成由右侧冷水机、右侧中频加热装置主机、右侧中频加热装置分机、右侧输送装置、右侧感应加热线圈支架、右侧感应加热线圈、右侧拖链支架、右侧拖链、右侧拖链槽组成，右侧 冷水机和右侧中频加热装置主机固定于地板上，右侧中频加热装置分机和右侧感应加热线 圈支架安装在右侧输送装置上，右侧感应加热线圈固定在该右侧感应加热线圈支架上。
7.根据权利要求1或6所述的主弦杆接头机器人焊接系统，其特征在于，所述右侧输送 装置由调整垫、底座、滑块连接体、导轨、上连接板、右侧气缸组成，成对的调整垫固定于地 板上，其上固接有成对的方形底座，两底座中间焊接有下连接板并在下连接板上安装有气 缸，该气缸的活塞顶部与上连接板连接，两底座上部分别固定有导轨，两导轨上放置有与上 连接板固接的滑块连接体，中频加热装置分机固定在该上连接板上面，该上连接板一侧固 定有与右侧拖链连接的右侧拖链支架，该右侧拖链置于固定在地板上的右侧拖链槽里面。
8.根据权利要求1所述的主弦杆接头机器人焊接系统，其特征在于，所述左侧加热托 架总成由左侧拖链、左侧感应加热线圈、左侧感应加热线圈支架、左侧拖链槽、左侧中频加 热装置分机、左侧输送装置、左侧冷水机、左侧中频加热装置主机组成，左侧冷水机固定在 移动台车的左端，左侧中频加热装置主机固定在左侧冷水机顶部，该左侧输送装置和左侧 拖链槽固定在移动台车的中间部位，该左侧输送装置与右侧输送装置的本体结构相同，上 述左侧拖链、左侧感应加热线圈、左侧感应加热线圈支架、左侧中频加热装置分机及左侧输 送装置中的左侧气缸均与右侧输送装置中的相应部件的安装方式相同。
9.根据权利要求1所述的主弦杆接头机器人焊接系统，其特征在于，所述机器人移动 装置由焊丝桶、焊丝桶托架、烟尘净化器、滑座、线缆支架、弧焊机器人本体、电机护罩、移动 装置伺服电机、移动装置齿轮、移动装置拖链、移动装置齿条轨道、移动装置滑轨和移动装 置拖链槽组成。该移动装置滑轨和移动装置拖链槽并排固定于地板上，滑座置于移动装置 滑轨上，其上面从左至右依次固定有弧焊机器人本体、线缆支架和烟尘净化器，其最后方固 定有焊丝桶托架，其前方安装有一个电机护罩，该护罩内固定有移动装置伺服电机，该移动 装置伺服电机下面通过轴安装有移动装置齿轮，该移动装置齿轮与该移动装置齿条轨道啮 合传动，移动装置拖链置于移动装置拖链槽内，其右端固定在滑座上。
全文摘要
本发明涉及机器人焊接系统，尤其是一种主弦杆接头机器人焊接系统。包括弧焊机器人本体、机器人移动装置、变位机及主弦杆夹持装置和加热装置，所述主弦杆夹持装置由驱动端开口夹紧装置和从动端开口夹紧装置组成，从动端开口夹紧装置安装在移动台车上；所述主弦杆加热装置由右侧加热托架总成和左侧加热托架总成组成，两加热托架总成均设置有输送装置，该输送装置上设置有感应加热线圈；由所述主弦杆夹持装置和加热装置构成的装卡工件系统设置两组，呈对称分布于机器人移动装置两侧，该机器人移动装置通过其滑座置于滑轨上。本发明能焊接多种规格的主弦杆工件，在工件焊接前能局部均匀预热，从而降低焊接应力，有利于避免产生焊接裂纹。
文档编号B23K9/32GK101862880SQ20101019754
公开日2010年10月20日 申请日期2010年6月11日 优先权日2010年6月11日
发明者代力强, 张子良, 张治英, 张照军, 李爱军, 许志明, 贾兆强 申请人:唐山开元机器人系统有限公司