横杆与接头焊接设备及同步焊接方法与流程

1.本发明涉及焊接自动化设备技术领域，尤其是指一种横杆与接头焊接设备及同步焊接方法。


背景技术：

2.在工业生产中，经常使用到杆状成型件，在对杆状成型件进行加工时需要在杆状成型件的两端焊接接头，最早是人工焊接，后来发展为自动化焊接，传统的自动化焊接，是利用多台焊接机器人或专机焊接，其存在着设备投资成本大，操作人员多，效率低，单个人工焊接约15s
‑
20s/件，质量不稳定难以管控，需要后道工序检验焊接质量，占地面积大等缺点。
3.并且，现有的自动化焊接设备，无法实现横杆与两端的接头的同步焊接，具体的原因主要是在对横杆和接头进行焊接时，需要对接头的外周进行焊接，但是焊接设备中的焊枪位置是固定的，这样就需要带动接头旋转，若要实现两端的同步焊接，就需要控制两端接头的旋转时间和旋转速度相同，现有技术中提出了两种解决方法，一种是电控同步法：即通过plc电控箱实现带动两端接头旋转机构的同步旋转；另一种是机械控制同步法：即通过机械传动轴带动两端接头同步旋转；其中，电控同步法结构简单，但是在长期使用过程中会存在转动误差，无法实现完全的同步；机械控制同步法能够实现完全的同步，但增加机械传动轴，结构复杂，并且由于横杆较长，对横杆两端的接头进行同步传动，机械损耗大。


技术实现要素：

4.为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中无法实现对横杆两端进行同步焊接的问题，提供一种横杆与接头焊接设备及同步焊接方法，集成横杆上料工位、接头上料工位、焊接工位和下料工位，实现横杆与接头的快速焊接，并且实现了横杆与两端接头的同步焊接。
5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种横杆与接头焊接设备，用于横杆和位于横杆两端接头的同步焊接，包括横杆上料工位、两组接头上料工位、焊接工位和下料工位；所述焊接工位分为上层焊接框架和下层移料框架，所述上层焊接框架上设置有两组对称设置的接头翻转移料机构、以及两组对称设置的焊接定位机构，所述下层移料框架上设置有横杆移料机构、横杆支撑架和两组对称设置的接头旋转机构；所述横杆上料工位、焊接工位和下料工位设置在同一条生产线上，所述横杆移料机构用于衔接横杆上料工位和下料工位，实现横杆在横杆上料工位、横杆支撑架和下料工位之间的运输；两组所述接头上料工位分别设置在焊接工位的两侧，所述接头翻转移料机构用于衔接接头上料工位与接头旋转机构，两组所述接头翻转移料机构同步实现接头在接头上料工位和焊接工位之间的运输。
6.在本发明的一个实施例中，所述横杆上料工位包括料仓、衔接移料架和排序分料架；所述衔接移料架设置在料仓与排序分料架之间，所述衔接移料架用于承接料仓中落下
的横杆并将横杆运送至排序分料架上；所述排序分料架包括沿横杆出料方向延伸的支撑架，所述支撑架上设置有多级倾斜的台阶，多级所述台阶首尾相连，相邻两级台阶的低位与高位的连接处形成横杆限位槽，在所述横杆限位槽的下方设置有推动横杆的横杆上料顶升机构；当所述料仓内的横杆由所述衔接移料架落在排序分料架上距离衔接移料架最近的台阶上时，横杆沿所述台阶滑动到横杆限位槽中，所述横杆上料顶升机构将横杆从横杆限位槽中顶起，横杆滑动至下一级台阶的横杆限位槽中，在多个横杆上料顶升机构的带动下，横杆到达距离衔接移料架最远的台阶的横杆限位槽内。
7.在本发明的一个实施例中，所述接头上料工位包括上料振动盘、上料通道、推料组件、置料平台、移料平台和夹取组件，所述推料组件设置在上料通道的出口处，用于将其中所述上料通道中的一个接头推送至所述置料平台上，并将其余接头止挡在所述置料平台外，所述夹取组件设置在移料平台上，所述移料平台带动所述夹取组件从所述置料平台上抓取接头，并将接头移动至所述置料平台的上料位置，所述移料平台上设置有多组夹取组件，多组夹取组件同步抓取所述置料平台上的多个接头，在所述移料平台的带动下，将多个所述接头移动至上料位置，实现多个接头在所述置料平台上的排序上料。
8.在本发明的一个实施例中，所述上层焊接框架上设置有沿上层焊接框架移动的四组滑移组件，两组所述接头翻转移料机构对称设置在位于外侧的两组滑移组件上，两组所述焊接定位机构对称设置在位于内侧的两组滑移组件上。
9.在本发明的一个实施例中，所述接头翻转移料机构包括翻转气缸、用于将翻转气缸安装在滑移组件上的翻转气缸安装块和设置在翻转气缸端部的接头夹爪，所述接头夹爪将接头从接头上料工位中抓取后，经翻转气缸带动旋转90
°
，将接头放入到接头旋转机构中。
10.在本发明的一个实施例中，所述焊接定位机构包括设置在滑移组件上的导向组件、压紧定位组件和焊接组件，所述导向组件、压紧定位组件和焊接组件沿横杆的延伸方向依次设置在横杆上方，所述导向组件限定横杆的位置，防止横杆在横杆支撑架上侧向移动，所述压紧定位组件向横杆方向施加压力将横杆抵压在横杆支撑架上，所述焊接组件用于实现对横杆与接头的焊接。
11.在本发明的一个实施例中，所述横杆移料机构包括移料滑轨和沿移料滑轨移动的移料台，所述移料滑轨沿所述横杆上料工位、焊接工位和下料工位延伸设置，所述移料台上设置有用于放置横杆的横杆放置槽，所述移料台下方设置有带动移料台升降的移料台升降机构。
12.在本发明的一个实施例中，所述主动旋转机构包括至少两组平行设置的转轴，每组所述转轴的两端均设置有转轴驱控组件和接头夹持组件，所述转轴驱控组件包括带动转轴转动的驱动组件和控制驱动组件转动角度的控制组件；所述驱动组件包括套设在转轴外周的转轴齿轮、与所述转轴齿轮啮合的齿条、与所述齿条啮合并带动齿条移动的主动轮及驱动源，多组所述转轴齿轮与同一所述齿条啮合设置，所述驱动源带动主动轮转动通过齿条将转动传动到各个转轴齿轮，多组所述转轴齿轮同步转动，多组所述转轴齿轮转动的时间和角度相同；所述控制组件包括设置在所述主动轮上的遮光片和与所述遮光片配合的光栅读
数头，所述主动轮每转动一周，所述遮光片遮挡光栅读数头一次，通过设置光栅读数头计数，控制主动轮的旋转圈数，从而控制转轴齿轮旋转的角度。
13.在本发明的一个实施例中，所述下料工位包括下料移载机械手和下料仓，所述下料移载机械手在横杆移料机构和下料仓之间移动，所述下料移载机械手将焊接后的横杆从横杆移料机构中抓取到放置到下料仓中。
14.为解决上述技术问题，本发明还提供了一种横杆与接头同步焊接方法，使用上述横杆与接头焊接设备完成横杆与接头同步焊接，包括以下步骤：s1、通过横杆上料工位和接头上料工位实现多组横杆和接头的排序上料；s2、通过接头翻转移料机构将接头从接头上料工位移载到接头旋转机构中，保证接头在位于横杆两侧的接头旋转机构中的放置状态相同；通过横杆移料机构承接横杆上料工位上的横杆，将横杆放置到横杆支撑架上；s3、通过焊接定位机构将横杆压紧固定在横杆支撑架上，并对横杆与两侧接头的连接处进行预焊接；s4、主动旋转机构带动一侧接头转动，通过横杆将主动旋转机构的动力传递至从动旋转机构中，实现两组接头旋转机构的同步旋转，在同步旋转中，通过焊接定位机构对横杆与两侧接头的外周进行焊接；s5、焊接完成后，横杆移料机构将横杆从横杆支撑架上取下，并将横杆带动到下料工位中，在下料工位中完成焊接后的横杆下料动作。
15.本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本发明所述的横杆与接头焊接设备，集成横杆上料工位、接头上料工位、焊接工位和下料工位，实现横杆和接头的精准上料动作，并且能够实现横杆与接头的快速焊接，具有自动化程度高，效率高，操作人员少，操作简单，产品焊接质量稳定，占地面积小的优点；设置两组所述接头旋转机构中其中一组为主动旋转机构、另一组为从动旋转机构，通过横杆将主动旋转机构的动力传递至从动旋转机构中，实现两组接头旋转机构的同步旋转，从而实现横杆与两端接头的同步焊接。
16.本发明所述的横杆与接头同步焊接方法，使用上述横杆与接头焊接设备，在对接头上料的过程中保证横杆两端的接头在位于横杆两侧的接头旋转机构中的放置状态相同，并且对两端接头与横杆进行预焊接，使横杆成为传递接头同步旋转的动力传递杆，在不增加机械传动轴的情况下，保证同步焊接。
附图说明
17.为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：图1是本发明的横杆与接头焊接设备整体结构示意图；图2是本发明的上层焊接框架的整体结构示意图；图3是本发明的下层移料框架的整体结构示意图；图4是本发明的横杆上料工位的结构示意图；图5是本发明的接头上料工位的结构示意图；图6是本发明的接头翻转移料机构的结构示意图；
图7是本发明的焊接定位机构的结构示意图；图8是本发明的横杆移料机构的结构示意图；图9是本发明的主动旋转机构的结构示意图；图10是本发明的下料工位的结构示意图；图11是本发明的横杆与接头同步焊接方法的流程图。
18.说明书附图标记说明：1、横杆上料工位；11、料仓；12、衔接移料架；13、排序分料架；131、支撑架；132、台阶；133、横杆限位槽；134、横杆上料顶升机构；2、接头上料工位；21、上料通道；22、推料组件；23、置料平台；24、移料平台；25、夹取组件；3、焊接工位；31、接头翻转移料机构；311、翻转气缸；312、翻转气缸安装块；313、接头夹爪；32、焊接定位机构；321、导向组件；322、压紧定位组件；323、焊接组件；33、滑移组件；34、横杆移料机构；341、移料滑轨；342、移料台；343、横杆放置槽；344、移料台升降机构；35、横杆支撑架；36、接头旋转机构；361、转轴；362、转轴驱控组件；3621、转轴齿轮；3622、齿条；3623、主动轮；3624、驱动源；3625、遮光片；3626、光栅读数头；363、接头夹持组件；4、下料工位；41、下料移载机械手；42、下料仓。
具体实施方式
19.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
20.参照图1所示，本发明的一种横杆与接头焊接设备，用于横杆和位于横杆两端接头的同步焊接，包括横杆上料工位1、两组接头上料工位2、焊接工位3和下料工位4，所述横杆上料工位1、焊接工位3和下料工位4设置在同一条生产线上；两组所述接头上料工位2分别设置在焊接工位3的两侧，所述横杆上料工位1、两组接头上料工位2同步工作，将横杆和接头同步输送到焊接工位3中，且两组接头上料工位2分别将两组接头运送到横杆的两端，实现横杆和接头的精准上料动作；所述焊接工位3实现横杆与两端接头的同步焊接。
21.具体地，所述焊接工位3分为上层焊接框架和下层移料框架。
22.参照图2所示，所述上层焊接框架上设置有两组对称设置的接头翻转移料机构31、以及两组对称设置的焊接定位机构32，所述上层焊接框架上设置有沿上层焊接框架移动的四组滑移组件33，两组所述接头翻转移料机构31对称设置在位于外侧的两组滑移组件33上，两组所述焊接定位机构32对称设置在位于内侧的两组滑移组件33上。
23.参照图3所示，所述下层移料框架上设置有横杆移料机构34、横杆支撑架35和两组对称设置的接头旋转机构36；两组所述对称设置的接头旋转机构36之间形成通道，所述横杆移料机构34、横杆支撑架35设置在通道中。
24.具体地，所述接头翻转移料机构31用于衔接接头上料工位2与接头旋转机构36，两组所述接头翻转移料机构31同步实现接头在接头上料工位2和焊接工位3之间的运输；所述焊接定位机构32对横杆的位置进行导向、固定，并且对横杆和接头的连接处进行焊接，两组所述焊接定位机构32对横杆与横杆两端的接头进行同步焊接；所述横杆移料机构34用于衔接横杆上料工位1和下料工位4，实现横杆在横杆上料工位1、横杆支撑架35和下料工位4之间的运输，所述横杆移料机构34承接横杆上料工位1落下的横杆，并将横杆运送到横杆支撑架35上，在横杆支撑架35上完成焊接后，将横杆运输到下料工位4；两组所述接头旋转机构
36中其中一组为主动旋转机构、另一组为从动旋转机构，通过横杆将主动旋转机构的动力传递至从动旋转机构中，实现两组接头旋转机构36的同步旋转。
25.参照图4所示，所述横杆上料工位包括料仓11、衔接移料架12和排序分料架13；所述衔接移料架12设置在料仓11与排序分料架13之间，所述衔接移料架12用于承接料仓11中落下的横杆并将横杆运送至排序分料架13上；所述排序分料架13包括沿横杆出料方向延伸的支撑架131，所述支撑架131上设置有多级倾斜的台阶132，多级所述台阶132首尾相连，相邻两级台阶132的低位与高位的连接处形成横杆限位槽133，在所述横杆限位槽133的下方设置有推动横杆的横杆上料顶升机构134；当所述料仓11内的横杆由所述衔接移料架12落在排序分料架13上距离衔接移料架12最近的台阶132上时，横杆沿所述台阶132滑动到横杆限位槽133中，所述横杆上料顶升机构134将横杆从横杆限位槽133中顶起，横杆滑动至下一级台阶132的横杆限位槽133中，在多个横杆上料顶升机构134的带动下，横杆到达距离衔接移料架12最远的台阶132的横杆限位槽133内。
26.本实施例中的横杆上料工位1将衔接移料架12设置在料仓11与排序分料架13之间，采用衔接移料架12承接料仓11中落下的横杆并将横杆运送至排序分料架13上，衔接移料架12能够抵挡料仓11中的横杆直接落入到排序分料架13，通过衔接移料架12过渡保证单次落料仅有一根横杆落入到排序分料架13中，提高上料的准确性；并且，采用排序分料架13将多根横杆逐层运输到横杆限位槽133中，实现横杆的间隔排序分料，提高单次上料数量，从而提高上料效率。
27.参照图5所示，所述接头上料工位2包括上料振动盘、上料通道21、推料组件22、置料平台23、移料平台24和夹取组件25，所述推料组件22设置在上料通道21的出口处，用于将其中所述上料通道21中的一个接头推送至所述置料平台23上，并将其余接头止挡在所述置料平台23外，所述夹取组件25设置在移料平台24上，所述移料平台24带动所述夹取组件25从所述置料平台23上抓取接头，并将接头移动至所述置料平台23的上料位置，所述移料平台24上设置有多组夹取组件25，多组夹取组件25同步抓取所述置料平台23上的多个接头，在所述移料平台24的带动下，将多个所述接头移动至上料位置，实现多个接头在所述置料平台23上的排序上料。
28.本实施例的接头上料工位2采用推料组件22设置在上料通道21的出口处，通过推料组件22将其中一个接头推送至置料平台23上，并将其余接头止挡在置料平台23外，实现单次上料仅能够完成一个接头的上料动作，防止出现多个接头同时落料的错误落料的情况出现，提高接头上料的准确性；并且在移料平台24上设置有多组夹取组件25，多组夹取组件25同步抓取置料平台23上的接头，并且水平滑移放置，实现多个接头在置料平台23上的排序上料，能够在置料平台23同步上料多个接头，提高单次上料数量，从而提高上料效率。
29.参照图6所示，所述接头翻转移料机构31包括翻转气缸311、用于将翻转气缸311安装在滑移组件33上的翻转气缸安装块312和设置在翻转气缸311端部的接头夹爪313，所述接头夹爪313将接头从接头上料工位2中抓取后，经翻转气缸311带动旋转90
°
，将接头放入到接头旋转机构36中。
30.本实施例中，在所述滑移组件33上设置有多组接头翻转移料机构31，多组接头翻
转移料机构31同步工作，提高工作效率。
31.参照图7所示，所述焊接定位机构32包括设置在滑移组件33上的导向组件321、压紧定位组件322和焊接组件323，所述导向组件321、压紧定位组件322和焊接组件323沿横杆的延伸方向依次设置在横杆上方，所述滑移组件33带动所述导向组件321、压紧定位组件322和焊接组件323移动到横杆的焊接位置，所述导向组件321和压紧定位组件322同步作用在横杆上，所述导向组件321限定横杆的位置，防止横杆在横杆支撑架35上侧向移动，所述压紧定位组件322向横杆方向施加压力将横杆抵压在横杆支撑架35上，所述焊接组件323用于实现对横杆与接头的焊接。
32.本实施例中的焊接定位机构32集成导向组件321、压紧定位组件322和焊接组件323，实现对横杆的导向、压紧定位、和与接头的焊接动作，在焊接接头的过程中，保证接头与横杆相对位置的固定，提高焊接精度，并且通过设置上层焊接框架和滑移组件33带动导向组件321、压紧定位组件322和焊接组件323移动到指定位置，提高焊接效率。
33.参照图8所示，所述横杆移料机构34包括移料滑轨341和沿移料滑轨341移动的移料台342，所述移料滑轨341沿所述横杆上料工位1、焊接工位3和下料工位4延伸设置，所述移料台342上设置有用于放置横杆的横杆放置槽343，所述移料台342下方设置有带动移料台342升降的移料台升降机构344，本实施例的移料台342先沿移料滑轨341移动到横杆上料工位1下方，通过移料台升降机构344带动移料台342向上移动，所述移料台342承接位于排序分料架13上的横杆，并带动横杆沿移料滑轨341移动到横杆支撑架35的上方，此时移料台升降机构344带动移料台342向下移动，将横杆放置在横杆支撑架35上，在完成焊接后，所述移料台升降机构344再次带动移料台342向上移动，所述移料台342承接位于横杆支撑架35上的横杆，并带动横杆沿移料滑轨341移动到下料工位4中。
34.参照图9所示，所述主动旋转机构包括至少两组平行设置的转轴361，每组所述转轴361的两端均设置有转轴驱控组件362和接头夹持组件363，所述转轴驱控组件362包括带动转轴361转动的驱动组件和控制驱动组件转动角度的控制组件；所述驱动组件包括套设在转轴361外周的转轴齿轮3621、与所述转轴齿轮3621啮合的齿条3622、与所述齿条3622啮合并带动齿条3622移动的主动轮3623及驱动源3624，多组所述转轴齿轮3621均与所述齿条3622啮合设置，所述驱动源3624带动主动轮3623转动通过齿条3622将转动传动到各个转轴齿轮3621，多组所述转轴齿轮3621同步转动，多组所述转轴齿轮3621转动的时间和角度相同；所述控制组件包括设置在所述主动轮3623上的遮光片3625和与所述遮光片3625配合的光栅读数头3626，所述主动轮3623每转动一周，所述遮光片3625遮挡光栅读数头3626一次，通过设置光栅读数头3626计数，控制主动轮3623的旋转圈数，从而控制转轴齿轮3621旋转的角度。
35.本实施例的主动旋转机构设置多组转轴361，多组转轴361通过驱动组件中的同一驱动源3624和齿条3622带动转动，保证转轴361同步转动，并且保证转动的时间和角度相同，从而实现两个接头的同步焊接，提高焊接效率；通过控制组件中的遮光片3625配合与光栅读数头3626配合，当主动轮3623每转动一周，遮光片3625遮挡光栅读数头3626一次，实现光栅读数头3626的一次计数，通过设置光栅读数头3626计数量，从而控制主动轮3623的旋转圈数，从而控制转轴齿轮3621旋转的角
度，避免出现重复焊接和漏焊接的情况，提高焊接的精准度。
36.参照图10所示，所述下料工位4包括下料移载机械手41和下料仓42，所述下料移载机械手41在横杆移料机构34和下料仓42之间移动，所述下料移载机械手41将焊接后的横杆从横杆移料机构34中抓取到放置到下料仓42中。
37.参照图11所示，本发明的一种横杆与接头同步焊接方法，使用横杆与接头焊接设备完成横杆与接头同步焊接，包括以下步骤：s1、通过横杆上料工位1和接头上料工位2实现多组横杆和接头的排序上料；s2、通过接头翻转移料机构31将接头从接头上料工位2移载到接头旋转机构36中，保证接头在位于横杆两侧的接头旋转机构36中的放置状态相同；通过横杆移料机构34承接横杆上料工位1上的横杆，将横杆放置到横杆支撑架35上；s3、通过焊接定位机构32将横杆压紧固定在横杆支撑架35上，并对横杆与两侧接头的连接处进行预焊接；s4、主动旋转机构带动一侧接头转动，通过横杆将主动旋转机构的动力传递至从动旋转机构中，实现两组接头旋转机构36的同步旋转，在同步旋转中，通过焊接定位机构32对横杆与两侧接头的外周进行焊接；s5、焊接完成后，横杆移料机构34将横杆从横杆支撑架35上取下，并将横杆带动到下料工位4中，在下料工位4中完成焊接后的横杆下料动作。
38.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。