一种桥壳后盖环形焊接机器人的制作方法

1.本发明涉及车辆桥壳加工制造技术领域，具体提出了一种桥壳后盖环形焊接机器人。


背景技术：

2.桥壳是驱动桥的重要组成部分又是行驶系的主要组成件之一，是安装主减速器、差速器、半轴、轮装配基体，其主要作用是支承并保护主减速器、差速器和半轴等。驱动桥壳应有足够的强度和刚度，质量小，并便于主减速器的拆装和调整。桥壳一般由桥壳主体、后盖、主减速器壳和半轴套管等组成；其中桥壳主体可采用钢板冲压成型或采用铸造整体成型，后盖大多直接焊接在桥壳主体上。
3.本发明提供了一种桥壳后盖环形焊接机器人，该机器人主要在针对用于装配在重型卡车或火车上的桥壳生产制造过程中将桥壳后盖焊接在桥壳主体上。现有技术下，在针对桥壳后盖焊接过程中，主要采用人工进行人工焊接，但在大批量的生产制造过程中，采用人工焊接的效率低，且焊接质量受到人为因素的影响较大，另外也有采用环形焊接设备进行焊接，但在焊接前依然需要人工对桥壳主体以及桥壳后盖相对设备进行定位调整，很是麻烦；本发明提供的一种桥壳后盖环形焊接机器人便可解决上述问题。另外，需要说明的是，本发明提供的机器人适用于桥壳主体上用于固定安装主减速器壳的端面为圆孔结构的一类桥壳进行桥壳后盖的焊接加工。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明提供了一种桥壳后盖环形焊接机器人，用于解决上述背景技术中提到的问题。
5.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：一种桥壳后盖环形焊接机器人，包括工作台、用于桥壳主体定位平放的内撑定位机构、两组用于桥壳主体定位后摆正的摆正组件、焊接升降机构和用于桥壳后盖环形焊接的环形焊接机构；其中：
6.所述工作台的台面的中部设置有避位圆孔；所述内撑定位机构装配在所述避位圆孔位置；两组所述摆正组件分布在所述内撑定位机构的两侧，每组所述摆正组件由两个镜像对称设置用于配合夹紧摆正桥壳主体的摆正组件构成，四个所述摆正组件与所述避位圆孔中心的距离相等；
7.所述内撑定位机构包括固定安装在所述工作台台面底端面的内撑驱动组件和四个位于所述避位圆孔内的内撑承托组件；四个所述内撑承托组件围绕所述避位圆孔的中心轴圆周等距分布；所述内撑驱动组件用于同步驱动四个所述内撑承托组件对桥壳主体进行内撑夹紧；
8.所述内撑承托组件包括扇环状的基座板、位于所述基座板正上方呈扇环状的承托板、两个竖直固定连接在所述承托板底端面的导柱、两个一一对应套设在两个所述导柱上的压簧和内撑辊；所述基座板的扇环圆心和所述承托板的扇环圆心均与所述避位圆孔圆心
重合；所述承托板位于所述工作台台面的上方，所述基座板滑动装配在两个所述导柱上，所述压簧两端固定连接在所述承托板与所述基座板之间；所述内撑辊竖直转动安装在所述承托板的上端面上且位于扇环内环一侧，且所述内撑辊关于所述承托板周向两侧居中设置；
9.所述焊接升降机构位于两组所述摆正组件之间且固定安装在所述工作台的台面上，所述焊接升降机构包括升降设置且偏向所述避位圆孔上方的升降台；
10.所述环形焊接机构包括通过轴承转动安装在所述升降台上的回转筒和水平固定安装在所述回转筒底端的圆盘，所述圆盘位于所述升降台的下方且同轴设置在所述避位圆孔的上方；所述圆盘上装配有可沿径向调节的用于固定焊枪的可调安装台；所述圆盘上围绕其中心轴圆周等距分布有三个用于桥壳后盖相对桥壳主体焊接定位的纠偏顶杆组件。
11.优选的，所述内撑驱动组件包括驱动气缸、齿条、导向环、从动轴和连杆；所述驱动气缸通过固定板水平安装在所述工作台台面底端面上，所述齿条水平固定连接在所述驱动气缸的输出端，所述导向环固定安装在所述工作台台面的底端面上且与所述避位圆孔同轴设置，所述导向环底端安装有十字架；所述从动轴竖直转动安装在所述十字架上且与所述导向环同轴设置；所述从动轴的上下轴端分别设置有铰接座和齿轮，所述齿轮与所述齿条啮合；所述基座板上关于周向两侧居中设置有铰接头，四个所述内撑承托组件中的所述铰接头与所述铰接座之间均通过所述连杆两端铰接；每个所述铰接头上均设置有与所述导向环滑动配合的导杆，所述导杆的中心轴与所述避位圆孔的中心轴相交。
12.优选的，所述纠偏顶杆组件包括竖直滑动设置在所述圆盘上的键轴杆、套设在所述键轴杆上的拉簧、固定连接在所述键轴杆底端的滚珠座和活动镶嵌在所述滚珠座上的滚珠；所述拉簧两端固定连接在所述圆盘顶端与所述键轴杆顶端之间。
13.优选的，所述圆盘上开设有避位缺口，所述可调安装台包括滑轨、调节螺杆和用于固定安装焊枪的滑块；所述滑轨设置在所述避位缺口处且固定安装在所述圆盘顶端，所述滑轨的导向方向沿所述圆盘的径向，所述调节螺杆水平转动设置在所述滑轨上，所述滑块与所述滑轨滑动配合且与所述调节螺杆螺纹连接，所述滑块向下穿过所述避位缺口。
14.优选的，所述环形焊接机构还包括固定安装在所述升降台顶端的回转驱动电机；所述回转驱动电机的输出轴上设置有驱动齿轮，所述回转筒上设置有与所述驱动齿轮啮合的齿圈。
15.优选的，所述焊接升降机构还包括固定安装在所述工作台台面上端的升降导向架和竖直固定安装在所述升降导向架顶端的升降气缸；所述升降台竖直滑动安装在所述升降导向架上且与所述升降气缸的输出端固定连接。
16.优选的，所述升降导向架上在面向所述内撑定位机构的侧壁端设置有两个竖直导向的导轨；所述升降台上设置有与两个所述导轨对应滑动配合的滑动耳。
17.优选的，所述摆正组件包括通过固定板水平固定安装在所述工作台台面上的摆正气缸和固定连接在所述摆正气缸输出端的推板。
18.上述技术方案具有如下优点或者有益效果：
19.1、本发明提供了一种桥壳后盖环形焊接机器人，解决了采用人工焊接的方式进行焊接加工时存在的焊接效率低以及人为因素对焊接质量影响大的问题；另外还解决了现有技术中的环形焊接设备在焊接前需要人工进行桥壳主体以及桥壳后盖定位调整带来的麻烦问题。
20.2、本发明提供了一种桥壳后盖环形焊接机器人，通过内撑定位机构中内撑驱动组件同步驱动四个内撑承托组件可实现对桥壳主体的中心定位，且内撑承托组件采用弹性承托的结构设计可以保证桥壳主体能够呈水平状态平放在工作台上(消除了桥壳主体本身结构特征造成的可能无法完全平放的问题)，使得桥壳主体在中心定位后其中心轴能够处于和圆盘回转中心轴重合的竖直状态(即桥壳主体相对于环形焊接机构的回转中心实现了对准)，两组摆正组件可相互配合使得中心定位后的桥壳主体实现摆正，通过摆正定位便于桥壳后盖以其为基准实现快速定位；继而在内撑定位机构以及两组摆正组件的配合下可完成对桥壳主体的自动快速定位，解决了人工定位调整的麻烦。
21.3、本发明提供了一种桥壳后盖环形焊接机器人，通过设置的焊接升降机构可以将焊枪下降至焊接位置，并且在下降过程中，通过圆周分布的三个纠偏顶杆组件促使放置在桥壳主体上的桥壳后盖自动完成中心定位，从而使得桥壳后盖的中心与桥壳主体的中心重合，通过环形焊接机构可以自动完成对桥壳后盖的自动焊接；针对每组桥壳后盖与桥壳主体的焊接过程，对于桥壳主体和桥壳后盖的定位过程自动完成，且通过环形焊接机构自动焊接，整个焊接过程统一度高，既解决了采用传统的人工焊接时存在的焊接效率低的问题，也大大降低了人为因素对焊接质量造成的差异化，另外也解决了现有的环形焊接设备在焊接前需要人工进行焊接定位的问题。
22.4、本发明提供了一种桥壳后盖环形焊接机器人，可调安装台采用径向可调设置，因此在针对不同尺寸结构的桥壳后盖进行焊接时，可以通过调节调整焊枪相对圆盘中心的距离。
附图说明
23.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分，并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
24.图1是本发明提供的一种桥壳后盖环形焊接机器人在第一个视角下的立体结构示意图；
25.图2是本发明提供的一种桥壳后盖环形焊接机器人在第二个视角下的立体结构示意图；
26.图3是本发明提供的一种桥壳后盖环形焊接机器人的正视图；
27.图4是本发明提供的一种桥壳后盖环形焊接机器人的侧视图；
28.图5是内撑定位机构在第一个视角下的立体结构示意图；
29.图6是内撑定位机构在第二个视角下的立体结构示意图；
30.图7是内撑定位机构的俯视图；
31.图8是未装配回转驱动电机的环形焊接机构在第一个视角下的立体结构示意图；
32.图9是未装配回转驱动电机的环形焊接机构在第二个视角下的立体结构示意图；
33.图10是未装配回转驱动电机的环形焊接机构在第三个视角下的立体结构示意图。
34.图中：1、工作台；11、避位圆孔；2、内撑定位机构；21、内撑驱动组件；211、驱动气缸；212、齿条；213、导向环；2131、十字架；214、从动轴；2141、齿轮；2142、铰接座；215、连杆；22、内撑承托组件；221、基座板；2211、铰接头；2212、导杆；222、承托板；223、导柱；224、压
簧；225、内撑辊；3、摆正组件；31、摆正气缸；32、推板；4、焊接升降机构；41、升降导向架；411、导轨；42、升降气缸；43、升降台；431、滑动耳；5、环形焊接机构；51、回转驱动电机；511、驱动齿轮；52、回转筒；521、齿圈；53、圆盘；531、避位缺口；532、可调安装台；5321、滑轨；5322、调节螺杆；5323、滑块；533、纠偏顶杆组件；5331、键轴杆；5332、拉簧；5333、滚珠座；5334、滚珠。
具体实施方式
35.下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施，但不作为对本发明的限定。
36.参阅附图1
‑
10所示，一种桥壳后盖环形焊接机器人，包括工作台1、用于桥壳主体定位平放的内撑定位机构2、两组用于桥壳主体定位后摆正的摆正组件3、焊接升降机构4和用于桥壳后盖环形焊接的环形焊接机构5；工作台1的台面的中部设置有避位圆孔11；
37.内撑定位机构2装配在避位圆孔11位置；内撑定位机构2包括固定安装在工作台1台面底端面的内撑驱动组件21和四个位于避位圆孔11内的内撑承托组件22；四个内撑承托组件22围绕避位圆孔11的中心轴圆周等距分布；内撑驱动组件21用于同步驱动四个内撑承托组件22对桥壳主体进行内撑夹紧；
38.内撑承托组件22包括扇环状的基座板221、位于基座板221正上方呈扇环状的承托板222、两个竖直焊接在承托板222底端面的导柱223、两个一一对应套设在两个导柱223上的压簧224和内撑辊225；基座板221的扇环圆心和承托板222的扇环圆心均与避位圆孔11圆心重合；承托板222位于工作台1台面的上方，基座板221滑动装配在两个导柱223上，压簧224两端焊接在承托板222与基座板221之间；内撑辊225竖直转动安装在承托板222的上端面上且位于扇环内环一侧，且内撑辊225关于承托板222周向两侧居中设置；设置的四个内撑承托组件22构成断开的环形承托面，水平承托桥壳主体上用于固定主减速器壳的圆孔端面；因为桥壳主体上用于固定桥壳后盖的圆孔端面与用于固定主减速器壳的圆孔端面为一组相互平行的端面，因此当与四个承托板222接触的用于固定主减速器壳的圆孔端面能够保持水平时，用于固定桥壳后盖的圆孔端面将必然为水平状态；在内撑承托组件22中承托板222与基座板221之间通过导柱223导向且通过压簧224弹性串联的目的在于，因为针对重型卡车或火车设计的焊接式桥壳的结构不尽相同，因此不同结构型号的桥壳的桥壳主体的结构也将存在区别，当将不同的桥壳主体直接放置在工作台1台面上后并不能完全保证呈水平放置，即可能存在倾斜而不便于后盖水平放置焊接，而内撑承托组件22进行该种结构设计后，当桥壳主体放置在四个承托板222上后，在其自身重力作用下四组压簧224也必然会产生压缩，桥壳主体最终会与工作台1台面接触而形成稳定的平放支撑，且在四组压簧224弹力作用下，四个承托板222将始终与桥壳主体保持水平接触，继而桥壳主体可维持水平放置状态，桥壳主体的圆孔端面的中心轴能够与环形焊接机构5的焊接回转中心轴重合可进行环形焊接，也便于将桥壳后盖水平放置。
39.内撑驱动组件21包括驱动气缸211、齿条212、导向环213、从动轴214和连杆215；驱动气缸211通过固定板水平安装在工作台1台面底端面上，齿条212水平固定连接在驱动气缸211的输出端，导向环213焊接在工作台1台面的底端面上且与避位圆孔11同轴设置，导向
环213底端焊接有十字架2131；从动轴214通过轴承竖直转动安装在十字架2131上且与导向环213同轴设置；从动轴214的上下轴端分别设置有铰接座2142和齿轮2141，齿轮2141与齿条212啮合；基座板221上关于周向两侧居中设置有铰接头2211，四个内撑承托组件22中的铰接头2211与铰接座2142之间均通过连杆215两端铰接；每个铰接头2211上均设置有与导向环213滑动配合的导杆2212，导杆2212的中心轴与避位圆孔11的中心轴相交。
40.在将桥壳后盖焊接在桥壳主体上进行焊接加工时，桥壳主体将放置在四个承托板222上，且四个内撑辊225将伸向用于固定主减速器壳的圆孔端面的圆孔中，随后通过内撑驱动组件21同步驱动四个内撑承托组件22对桥壳主体进行中心定位，具体的，通过启动驱动气缸211带动齿条212向前运动，齿条212将通过驱动与其啮合的齿轮2141带动从动轴214旋转，继而铰接座2142也将随之旋转，旋转的铰接座2142将通过四个连杆215同步驱动四个内撑承托组件22沿导杆2212方向运动，随着运动最终使得四个内撑辊225与桥壳主体的圆孔内壁贴紧接触，通过驱动气缸211驱动齿条212的方式进行夹紧驱动可在驱动气缸211停止输出后实现自锁，即可保持四个内撑辊225与桥壳主体之间的夹紧状态，通过内撑夹紧可完成桥壳主体的中心定位，即桥壳主体的圆孔中心轴可与回转筒52以及圆盘53的回转中心轴重合。
41.两组摆正组件3分布在内撑定位机构2的两侧，每组摆正组件3由两个镜像对称设置用于配合夹紧摆正桥壳主体的摆正组件3构成，四个摆正组件3与避位圆孔11中心的距离相等；摆正组件3包括通过固定板水平固定安装在工作台1台面上的摆正气缸31和固定连接在摆正气缸31输出端的推板32。
42.需要说明的是，在摆放桥壳主体时需要将其两端放置在两组摆正组件3之间；实际操作时，通过内撑定位机构2对桥壳主体只能实现中心定位，但未限制其周向上的自由度，为了便于桥壳后盖相对桥壳主体快速定位，因此需要将桥壳主体进行进一步的周向定位从而可作为桥壳后盖的定位基准，便于桥壳后盖快速确定焊接摆放状态；在对桥壳主体进行周向定位时则通过两组摆正组件3配合完成，具体的，通过同步启动四个摆正气缸31带动推板32向前运动，从而将桥壳主体的两端侧壁对应夹紧在两组推板32之间实现摆正，在进行摆正的过程中，四个内撑辊225将对桥壳主体起到辅助转动的作用。
43.焊接升降机构4位于两组摆正组件3之间且固定安装在工作台1的台面上，焊接升降机构4包括升降设置且偏向避位圆孔11上方的升降台43；焊接升降机构4还包括焊接在工作台1台面上端的升降导向架41和通过螺栓竖直固定安装在升降导向架41顶端的升降气缸42；升降台43竖直滑动安装在升降导向架41上且与升降气缸42的输出端固定连接；升降导向架41上在面向内撑定位机构2的侧壁端设置有两个竖直导向的导轨411；升降台43上设置有与两个导轨411对应滑动配合的滑动耳431。在实际焊接操作时，完成对桥壳主体的定位后，则通过焊接升降机构4带动整个环形焊接机构5向下运动，使得焊枪头对准桥壳后盖与桥壳主体之间的焊接位置。
44.环形焊接机构5包括通过轴承转动安装在升降台43上的回转筒52和水平焊接在回转筒52底端的圆盘53，圆盘53位于升降台43的下方且同轴设置在避位圆孔11的上方；圆盘53上装配有可沿径向调节的用于固定焊枪的可调安装台532；圆盘53上围绕其中心轴圆周等距分布有三个用于桥壳后盖相对桥壳主体焊接定位的纠偏顶杆组件533；环形焊接机构5还包括通过螺栓固定安装在升降台43顶端的回转驱动电机51；回转驱动电机51的输出轴上
设置有驱动齿轮511，回转筒52上设置有与驱动齿轮511啮合的齿圈521。
45.圆盘53上开设有避位缺口531，可调安装台532包括滑轨5321、调节螺杆5322和用于固定安装焊枪的滑块5323；滑轨5321设置在避位缺口531处且焊接在圆盘53顶端，滑轨5321的导向方向沿圆盘53的径向，调节螺杆5322水平转动设置在滑轨5321上，滑块5323与滑轨5321滑动配合且与调节螺杆5322螺纹连接，滑块5323向下穿过避位缺口531。用于执行焊接的焊枪将固定安装在滑块5323的底端面上，在附图中未示出。装配在不同型号的重型卡车或火车上的桥壳的尺寸结构不同，在针对不同型号的桥壳后盖焊接时其环形焊接的回转半径同样存在差异，因此可通过旋转调节螺杆5322驱动滑块5323顺着滑轨5321滑动，从而调整滑块5323相对回转中心的半径距离，继而焊枪相对回转中心的半径距离随之完成调节。在实际焊接加工前，针对具体型号的桥壳后盖焊接时，根据需要可预先对焊枪位置进行调整。
46.纠偏顶杆组件533包括竖直滑动设置在圆盘53上的键轴杆5331、套设在键轴杆5331上的拉簧5332、焊接在键轴杆5331底端的滚珠座5333和活动镶嵌在滚珠座5333上的滚珠5334；拉簧5332两端焊接在圆盘53顶端与键轴杆5331顶端之间。
47.当桥壳主体完成定位后，便可将桥壳后盖放置在桥壳主体的上端的圆孔端面上，随后将启动升降气缸42驱动升降台43顺着升降导向架41向下滑动，整个环形焊接机构5将随之同步下降，最终下降至焊枪枪头处于焊接位置；在整个下降过程中，三个圆周分布的纠偏顶杆组件533将相互配合对桥壳后盖进行自动纠偏摆正，促使桥壳后盖完成中心定位，具体的，由于桥壳后盖是较随意的放置在桥壳主体上，因此在非摆正状态下，三个纠偏顶杆组件533在随着环形焊接机构5整体下降的同时，必将有一个或者两个滚珠5334先与桥壳后盖外端面接触，随着继续下降，拉簧5332将产生拉伸，但由于滚珠5334相对圆盘53中心的径向距离是固定的，因此拉簧5332的弹力将反作用于桥壳后盖，使得桥壳后盖将被动地进行位置调整，最终桥壳后盖将同时与三个滚珠5334接触，正由于桥壳后盖顶部基本呈规则的穹顶结构，因此当桥壳后盖同时与三个滚珠5334接触时必然将达到中心定位状态，在该状态下，桥壳后盖相对桥壳主体处于准确的焊接位置，除此之外，三个贴紧接触在桥壳后盖上的滚珠5334还具有压紧作用，从而保证桥壳后盖放置在桥壳主体上贴合紧密而不留缝隙，有利于提高焊接后的连接强度。需要说明的是，其一，在纠偏顶杆组件533中，一方面滚珠5334为活动设置，因此在随着回转焊接时可以贴着桥壳后盖顶端面滚动，另一方面拉簧5332的弹力也不足以使得在回转焊接时三个贴紧的滚珠5334可以拨动桥壳后盖实现转动，即三个纠偏顶杆组件533设置的主要目的只是实现桥壳后盖的中心定位，焊接时实现定位后的桥壳后盖能够保持相对桥壳主体的静止；其二，实际设计的桥壳后盖根据设计需求并不一定是标准的回转对称结构，因此在将已经定位放置的桥壳主体作为定位基准的前提下，桥壳后盖在完成中心定位后，还可通过人工或者配合设置的机械臂主动对桥壳后盖进行回转调整，从而使得每个焊接成型的桥壳上的桥壳后盖的位置更统一更准确。
48.通过焊接升降机构4将焊枪下降至待焊接位置，且通过三个纠偏顶杆组件533配合完成中心定位后，便可通过环形焊接机构5完成环形焊接，具体的，通过启动回转驱动电机51带动驱动齿轮511旋转，驱动齿轮511将通过驱动齿圈521带动回转筒52以及圆盘53实现同步回转，在圆盘53旋转的同时，焊枪随之绕着中心轴旋转，继而将桥壳后盖环形焊接在桥壳主体上。完成焊接后，通过焊接升降机构4将环形焊接机构5退回至初始高度，并松开内撑
定位机构2以及两组摆正组件3，从而将完成焊接的桥壳主体与后盖的焊接结构取下。
49.本发明提供了一种桥壳后盖环形焊接机器人，可在用于装配在重型卡车或火车上的大型焊接式整体桥壳生产制造过程中，将桥壳后盖相对桥壳主体实现自动定位，并在完成定位后进行自动化的环形焊接成型加工；关于桥壳后盖的焊接过程具体如下所述：
50.s1、将桥壳主体两端对应放置在两组摆正组件3之间，并将桥壳主体上用于固定主减速器壳的圆孔端面一端平放在四个承托板222上，随后通过内撑驱动组件21同步驱动四个内撑承托组件22对桥壳主体进行内撑夹紧，从而实现中心定位；
51.s2、在对桥壳主体完成中心定位后，通过两组摆正组件3相互配合将桥壳主体的两端侧壁对应夹紧在两组推板32之间，从而实现摆正定位；
52.s3、完成对桥壳主体的完全定位后，将待焊接的桥壳后盖放置在桥壳主体上端焊接位置，随后通过启动焊接升降机构4带动环形焊接机构5整体下降，在下降过程中通过三个纠偏顶杆组件533相互配合使得桥壳后盖完成中心定位，另外，焊枪将下降至待焊接位置；
53.s4、当焊枪处于桥壳后盖与桥壳主体的焊接位置后，通过启动环形焊接机构5对桥壳后盖进行环形焊接，使得桥壳主体与桥壳后盖构成焊接整体结构。
54.本领域技术人员应该理解，本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不予赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。
55.以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。