货架横梁和挂片自动焊接装置及其应用方法.pdf

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910279378.2 (22)申请日 2019.04.09 (71)申请人 常熟市江龙智能科技有限公司 地址 215500 江苏省苏州市常熟市尚湖镇 练南村练南工业园29号 申请人 扬州大学 (72)发明人 孙进马煜中向勇张惠民 金惠新丁煜张道周王宁 张洋 (74)专利代理机构 扬州苏中专利事务所(普通 合伙) 32222 代理人 许必元 (51)Int.Cl. B23K 9/02(2006.01) B23K 9/32(2006.01) (54)发明名称 一种货架横梁和挂

2、片自动焊接装置及其应 用方法 (57)摘要 本发明涉及焊接技术领域， 具体涉及一种货 架横梁和挂片自动焊接装置及其应用方法。 本发 明通过移动平台、 夹紧气缸、 横梁定位机构、 挂片 上料机构、 焊接机构的配合， 能实现挂片的自动 上料， 挂片自动定位， 横梁的自动定位， 并对横梁 两端与挂片四条焊缝一次焊成， 降低了焊接操作 的难度， 提高了生产效率。 权利要求书2页 说明书5页 附图8页 CN 109909582 A 2019.06.21 CN 109909582 A 1.一种货架横梁和挂片自动焊接装置， 其特征是， 包括机座 （1） 以及机座顶部相对设置 的左焊接单元、 右焊接单元， 每

3、个焊接单元包括移动平台 （2） 、 夹紧气缸 （3） 、 横梁定位机构 （4） 、 挂片上料机构 （5） 、 焊接机构 （6） ， 所述移动平台与机座顶部水平滑动连接， 所述夹紧气 缸置于移动平台外侧并与基座固定连接， 夹紧气缸的输出轴与移动平台相连， 所述横梁定 位机构、 挂片上料机构、 焊接机构分别固定连接于移动平台上； 所述横梁定位机构包括与移动平台固定连接的定位底座 （41） 、 L型升降平台 （42） 、 升降 螺栓 （43） ， 机座上两个L型升降平台同向平行设置； 所述L型升降平台的竖直部通过导轨 （44） 与定位底座的竖直部上下滑动连接， 所述L型升降平台的水平部用于搁置横梁，

4、 所述升 降螺栓穿过定位底座的顶部并与L型升降平台螺纹连接； 所述挂片上料机构包括输送基板 （51） 、 压紧气缸 （52） 、 上料气缸 （53） 、 L型立板 （54） 、 定 位柱 （55） ， 所述L型立板、 压紧气缸分别置于输送基板两端， 且L型立板的内侧壁与压紧气缸 的输出轴相对设置； 所述上料气缸置于L型立板顶部， 上料气缸的输出轴指向输送基板， 其 端部连接有L型顶片 （56） ， L型顶片下方的输送基板上设有L型上料口 （57） ； 所述定位柱顶部 连接于L型上料口下方， 其底部与移动平台相连， 且定位柱置于横梁定位底座的外侧， 定位 柱上设有用于吸附挂片的磁铁 （514）

5、； 所述焊接机构包括电机架 （61） 、 伺服电机 （62） 、 导轨滑台 （63） 、 焊枪安装座 （64） ， 所述 电机架置于定位柱外侧并与移动平台相连， 所述电机架上竖直设有丝杆 （67） ， 所述导轨滑 台通过丝杆与电机架上下滑动相连， 所述伺服电机的输出轴与丝杆相连； 所述导轨滑台的 两侧分别连接焊枪安装座， 两个焊枪安装座分别置于挂片上料机构中定位柱的两侧。 2.根据权利要求1所述的一种货架横梁和挂片自动焊接装置， 其特征是， 所述横梁定位 机构中， L型升降平台侧壁安装有感应开关一 （45） 、 定位气缸一 （46） ， 所述定位气缸为伸缩 旋转气缸， 其输出轴垂直于横梁搁置方

6、向， 其输出轴端部安装有用于固定横梁的定位块一 （48） 。 3.根据权利要求2所述的一种货架横梁和挂片自动焊接装置， 其特征是， 所述L型升降 平台的水平部设有防止横梁倾倒的定位螺栓 （47） 。 4.根据权利要求2所述的一种货架横梁和挂片自动焊接装置， 其特征是， 所述挂片上料 机构中， 输送基板在靠近L型立板处设有分片气缸 （58） ， 所述分片气缸的输出轴设有用于分 隔挂片的插片 （59） ， 并指向L型上料口。 5.根据权利要求4所述的一种货架横梁和挂片自动焊接装置， 其特征是， 所述定位柱上 设有定位气缸二 （511） ， 所述定位气缸二为伸缩旋转气缸， 其输出轴平行于定位气缸一的

7、输 出轴， 且其输出轴端部安装有用于固定挂片的定位块二 （512） 。 6.根据权利要求5所述的一种货架横梁和挂片自动焊接装置， 其特征是， 所述上料气缸 头部设有感应开关二 （513） 。 7.根据权利要求6所述的一种货架横梁和挂片自动焊接装置， 其特征是， 所述焊接机构 中， 电机架下部设有限位器 （66） ， 所述导轨滑台上设有定位片 （65） ， 所述限位器为感应开 关， 用于感应定位片的位置。 8.根据权利要求7所述的一种货架横梁和挂片自动焊接装置， 其特征是， 所述机座内设 有控制机构 （8） ， 所述控制机构为单片机芯片， 分别与伺服电机、 各个气缸、 感应开关相连。 9.根据权

8、利要求1-8中任一项所述的一种货架横梁和挂片自动焊接装置的应用方法， 权利要求书 1/2 页 2 CN 109909582 A 2 其特征是， 包括以下步骤： 1） 在挂片上料机构 （5） 的输送基板 （51） 上放置足够数量的挂片； 焊接时， 操作人员将横 梁两端同时放置于两边的横梁定位机构的升降平台 （42） 上， 调节升降螺栓 （43） ， 使升降平 台在定位底座 （41） 竖直部上下位移,将两边的升降平台调节至合适的高度； 2） 此时， 两个横梁定位机构上的感应开关一 （45） 同时感应到横梁， 两边用于压紧的定 位气缸一 （46） 同时工作， 伸出气缸输出轴， 并旋转定位块一 （48

9、） ， 使定位块一垂直于横梁， 收缩气缸输出轴,利用定位块一将横梁压紧， 横梁定位机构的定位螺栓可以防止形状不规 则的横梁倾倒； 3） 接着， 挂片上料机构 （5） 工作， 压紧气缸 （52） 工作将挂片推往L型上料口 （57） ， 分片气 缸 （58） 工作， 利用其输出轴的插片 （59） ， 插入第一、 第二挂片之间， 将相邻挂片分开， 以方便 下一步的工作； 随后上料气缸 （53） 工作， 其输出轴通过L型顶片 （56） 将位于上料口处的第一个挂片从 上料口沿定位柱 （55） 下压至焊接位置， 使两根定位柱上吸附的挂片分别与横梁定位机构上 横梁的两端位置对应； 4） 上料气缸头部设有感应

10、开关二 （513） ， 当第一个挂片被下压到位后， 感应开关二打 开， 下一步才能进行， 防止错焊； 挂片到达焊接位置后， 定位气缸二 （511） 工作， 伸出气缸输 出轴， 并旋转定位块二 （512） ， 使定位块二与第一个挂片位置对应， 收缩气缸输出轴,利用定 位块二将挂片压平整， 使其贴紧定位柱， 定位柱上的磁铁可以吸住挂片； 5） 随后机架上的夹紧气缸 （3） 工作， 推动移动平台 （2） ， 将两边的挂片压紧横梁两端， 焊 接机构 （6） 中的伺服电机 （62） 工作， 驱动丝杆 （67） ， 带动导轨滑台 （63） ， 将焊枪升高至焊接 位置， 位于焊接位置两旁的焊枪开始引弧焊接；

11、 两个焊接单元可以同时完成横梁两端与挂 片的四条焊缝一次焊成； 电机架上设置的限位器 （66） ， 用于感应导轨滑台上的定位片 （65） ， 可防止焊枪安装座与移动平台相碰。 权利要求书 2/2 页 3 CN 109909582 A 3 一种货架横梁和挂片自动焊接装置及其应用方法 技术领域 0001 本发明涉及焊接技术领域， 具体涉及一种货架横梁和挂片自动焊接装置及其应用 方法。 背景技术 0002 货架是现代物流业及日常生活中经常使用的一种存储装置， 货架随着现代物流行 业的发展， 变得越来越重要。 货架的横梁与挂片的焊接一般采用人工手动进行焊接， 操作人 员需要分别对横梁的两个端部进行夹持

12、焊接， 劳动强度大并且效率低， 采用自动焊接显得 尤为重要， 则需要将货架横梁与挂片进行定位， 定位的准确性与焊接的准确性决定了焊接 的质量， 因此提出一种货架横梁自动焊接装置。 0003 2009年09月01日申请的、 授权公告号 CN 201543949 U的中国实用新型专利公开 的货架横梁自动焊接机通过两个回转机构、 两个水平移动滑台、 两个垂直移动滑台和活动 支架横移机构实现了货架横梁的自动焊接， 克服现在手工焊接的缺点， 保证了焊接质量， 其 缺点在于需要人工放置挂角， 效率不高。 0004 2016年08月18日申请的、 公开号为CN106112325A的中国专利申请一种货架横梁焊

13、 接装置， 该装置的焊接机构与伺服控制箱相连， 所述焊接机构上设有焊枪， 所述焊接机构与 角片夹持机构相配合， 实现对焊接件的自动上料， 并对横梁的两端同时进行焊接工作， 能够 减轻劳动强度， 提高生产效率； 其缺点是不能实现角片的连续上料， 且加持固定装置容易发 生横向的偏差从而影响焊接质量的问题。 0005 2017年06月15日申请的、 授权公告号CN 206925495 U的中国实用新型专利公开一 种货架横梁自动焊接装置通过横梁上料装置上的上料转盘实现对横梁的自动上料， 缺点在 于需要手动将柱卡放置到水平推送模具中， 导致效率不高。 发明内容 0006 本发明的目的是为了解决现有技术中

14、的问题， 而提出的一种货架横梁和挂片自动 焊接装置及其应用方法， 采用挂片上料机构自动上料， 采用横梁定位机构可实现横梁自动 固定， 通过焊接机构可实现自动焊接， 各个部分协同工作， 可以实现横梁两端与挂片的四条 焊缝一次焊成， 能达到提高工作效率， 减轻了劳动强度的效果。 0007 为了实现上述目的， 本发明采用了如下技术方案： 一种货架横梁和挂片自动焊接装置， 其特征是， 包括机座以及机座顶部相对设置的左 焊接单元、 右焊接单元， 每个焊接单元包括移动平台、 夹紧气缸、 横梁定位机构、 挂片上料机 构、 焊接机构， 所述移动平台与机座顶部水平滑动连接， 所述夹紧气缸置于移动平台外侧并 与基

15、座固定连接， 夹紧气缸的输出轴与移动平台相连， 所述横梁定位机构、 挂片上料机构、 焊接机构分别固定连接于移动平台上； 所述横梁定位机构包括与移动平台固定连接的定位底座、 L型升降平台、 升降螺栓， 机 座上两个L型升降平台同向平行设置； 所述L型升降平台的竖直部通过导轨与定位底座的竖 说明书 1/5 页 4 CN 109909582 A 4 直部上下滑动连接， 所述L型升降平台的水平部用于搁置横梁， 所述升降螺栓穿过定位底座 的顶部并与L型升降平台螺纹连接； 所述挂片上料机构包括输送基板、 压紧气缸、 上料气缸、 L型立板、 定位柱， 所述L型立 板、 压紧气缸分别置于输送基板两端， 且L型

16、立板的内侧壁与压紧气缸的输出轴相对设置； 所述上料气缸置于L型立板顶部， 上料气缸的输出轴指向输送基板， 其端部连接有L型顶片， L型顶片下方的输送基板上设有L型上料口； 所述定位柱顶部连接于L型上料口下方， 其底部 与移动平台相连， 且定位柱置于横梁定位底座的外侧， 定位柱上设有用于吸附挂片的磁铁； 所述焊接机构包括电机架、 伺服电机、 导轨滑台、 焊枪安装座， 所述电机架置于定位柱 外侧并与移动平台相连， 所述电机架上竖直设有丝杆， 所述导轨滑台通过丝杆与电机架上 下滑动相连， 所述伺服电机的输出轴与丝杆相连； 所述导轨滑台的两侧分别连接焊枪安装 座， 两个焊枪安装座分别置于挂片上料机构中

17、定位柱的两侧。 0008 优选地， 所述横梁定位机构中， L型升降平台侧壁安装有感应开关一、 定位气缸一， 所述定位气缸为伸缩旋转气缸， 其输出轴垂直于横梁搁置方向， 其输出轴端部安装有用于 固定横梁的定位块一。 0009 优选地， 所述L型升降平台的水平部设有防止横梁倾倒的定位螺栓。 0010 优选地， 所述挂片上料机构中， 输送基板在靠近L型立板处设有分片气缸， 所述分 片气缸的输出轴设有用于分隔挂片的插片， 并指向L型上料口。 0011 优选地， 所述定位柱上设有定位气缸二， 所述定位气缸二为伸缩旋转气缸， 其输出 轴平行于定位气缸一的输出轴， 且其输出轴端部安装有用于固定挂片的定位块二

18、。 0012 优选地， 所述上料气缸头部设有感应开关二。 0013 优选地， 所述焊接机构中， 电机架下部设有限位器， 所述导轨滑台上设有定位片， 所述限位器为感应开关， 用于感应定位片的位置。 0014 优选地， 所述机座内设有控制机构， 所述控制机构为单片机芯片， 分别与伺服电 机、 各个气缸、 感应开关相连。 0015 上述一种货架横梁和挂片自动焊接装置的应用方法， 其特征是， 包括以下步骤： 1） 在挂片上料机构的输送基板上放置足够数量的挂片； 焊接时， 操作人员将横梁两端 同时放置于两边的横梁定位机构的升降平台上， 调节升降螺栓， 使升降平台在定位底座竖 直部上下位移,将两边的升降平

19、台调节至合适的高度； 2） 此时， 两个横梁定位机构上的感应开关一同时感应到横梁， 两边用于压紧的定位气 缸一同时工作， 伸出气缸输出轴， 并旋转定位块一， 使定位块一垂直于横梁， 收缩气缸输出 轴,利用定位块一将横梁压紧， 横梁定位机构的定位螺栓可以防止形状不规则的横梁倾倒； 3） 接着， 挂片上料机构工作， 压紧气缸工作将挂片推往L型上料口， 分片气缸工作， 利用 其输出轴的插片， 插入第一、 第二挂片之间， 将相邻挂片分开， 以方便下一步的工作； 随后上料气缸工作， 其输出轴通过L型顶片将位于上料口处的第一个挂片从上料口沿 定位柱下压至焊接位置， 使两根定位柱上吸附的挂片分别与横梁定位机

20、构上横梁的两端位 置对应； 4） 上料气缸头部设有感应开关二， 当第一个挂片被下压到位后， 感应开关二打开， 下一 步才能进行， 防止错焊； 挂片到达焊接位置后， 定位气缸二工作， 伸出气缸输出轴， 并旋转定 位块二， 使定位块二与第一个挂片位置对应， 收缩气缸输出轴,利用定位块二将挂片压平 说明书 2/5 页 5 CN 109909582 A 5 整， 使其贴紧定位柱， 定位柱上的磁铁可以吸住挂片； 5） 随后机架上的夹紧气缸工作， 推动移动平台， 将两边的挂片压紧横梁两端， 焊接机构 中的伺服电机工作， 驱动丝杆， 带动导轨滑台， 将焊枪升高至焊接位置， 位于焊接位置两旁 的焊枪开始引弧焊

21、接； 两个焊接单元可以同时完成横梁两端与挂片的四条焊缝一次焊成； 电机架上设置的限位器， 用于感应导轨滑台上的定位片， 可防止焊枪安装座与移动平台相 碰。 0016 本发明通过移动平台、 夹紧气缸、 横梁定位机构、 挂片上料机构、 焊接机构的配合， 不需要手动安装挂片， 即可实现挂片的自动连续上料， 并实现挂片自动定位、 横梁的自动定 位夹紧， 最终实现对横梁两端与挂片的四条焊缝一次焊成， 操作方便， 降低了焊接操作的难 度， 提高了生产效率， 具有很大的市场前景和推广价值。 0017 与现有技术相比， 本发明有益效果是： 本发明通过移动平台、 夹紧气缸、 横梁定位 机构、 挂片上料机构、 焊

22、接机构的配合， 能实现挂片的自动上料， 挂片自动定位， 横梁的自动 定位， 并对横梁两端与挂片四条焊缝一次焊成， 降低了焊接操作的难度， 提高了生产效率。 附图说明 0018 图1为本发明总体装配示意图； 图2为本发明左焊接单元的俯视图； 图3为本发明横梁定位机构示意图； 图4为本发明挂片上料机构示意图； 图5为本发明挂片上料机构侧视图； 图6为本发明焊接机构示意图； 图7为本发明中横梁截面示意图； 图8为本发明中挂片示意图； 图9为本发明中横梁定位机构、 挂片上料机构、 焊接机构工作示意图； 图中： 1为机座、 2为移动平台、 3为夹紧气缸、 4为横梁定位机构、 5为挂片上料机构、 6为 焊

23、接机构、 7为焊机、 8为控制机构、 9为焊枪、 A为横梁、 B为挂片、 41为定位底座， 42为L型升降 平台、 43为升降螺栓、 44为导轨、 45为感应开关一、 46为定位气缸一、 47为定位螺栓、 48为定 位块一、 51为输送基板、 52为压紧气缸、 53为上料气缸、 54为L型立板、 55为定位柱、 56为L型 顶片、 57为L型上料口、 58为分片气缸、 59为插片、 511为定位气缸二、 512为定位块二、 513为 感应开关二、 514为磁铁、 61为电机架、 62为伺服电机、 63为导轨滑台、 64为焊枪安装座、 65为 定位片、 66为限位器、 67为丝杆。 具体实施方式

24、 0019 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明： 参阅附图， 本发明一种货架横梁和挂片自动焊接装置， 包括机座1、 移动平台2、 夹紧气 缸3、 横梁定位机构4、 挂片上料机构5、 焊接机构6、 焊机7、 控制电路 （机构） 8、 焊枪9。 0020 移动平台2、 夹紧气缸3、 焊机7和控制电路8设在机座1上； 横梁定位机构4、 挂片上 料机构5、 焊接机构6设置在移动平台2上； 移动平台2和夹紧气缸3相连接， 可以进行水平的 运动。 说明书 3/5 页 6 CN 109909582 A 6 0021 横梁定位机构4包括底座横梁定位底座41、 升降平台42、 升降螺栓43、 导轨4

25、4、 感应 开关一45、 定位气缸一46； 升降平台42连接升降螺栓43悬挂在定位底座41上， 可通过转动升 降螺栓43实现升降平台42的上下移动； 感应开关仪45和定位气缸一46设置在升降平台42 上， 感应开关一45与横梁所在位置对应， 可以识别升降平台42上是否有横梁； 升降平台42上 设有定位螺栓47； 定位气缸一46推杆上设有定位块一48， 定位气缸46可以进行旋转和伸缩 的动作， 令其顶部的定位块一48压紧横梁， 使横梁固定。 0022 挂片上料机构5包括压紧气缸52、 分片气缸58、 上料气缸53、 上料口54、 定位柱55； 上料气缸53上设有感应开关二513； 定位柱上设有磁

26、铁和定位气缸二； 定位气缸二的推杆上 设有定位块二512， 其原理与定位气缸一类似， 可使挂片固定在定位柱52上。 0023 焊接机构6上设有电机架61、 伺服电机62、 导轨滑台63、 焊枪安装座64、 定位片65、 限位器66； 焊枪安装座64和定位片65设置在导轨滑台63上； 限位器66设置在电机架61上， 可 防止焊枪安装座64与移动平台2相撞。 本发明中L型立板、 L型顶片、 L型上料口的结构均与挂 片 （L型） 结构相适应。 0024 本发明的工作流程如下： 1） 在挂片上料机构的输送基板上放置足够数量的挂片； 焊接时， 操作人员将横梁同时 放置于两边的横梁定位机构的升降平台 （水

27、平部） 上 （该横梁的横截面为L型， 使L型横梁的 内侧壁与L型升降平台的内侧壁相对设置） ， 调节升降螺栓， 使升降平台在定位底座竖直部 上下位移,将两边的升降平台调节至合适的高度 （升降螺栓的螺纹结构便于升降平台的定 位锁紧） ； 2） 此时， 两个横梁定位机构上的感应开关一同时感应到横梁， 两边用于压紧的定位气 缸一同时工作， 伸出气缸输出轴， 并旋转定位块一， 使定位块一垂直于横梁， 收缩气缸输出 轴,利用定位块一将横梁 （外侧壁） 压紧， 横梁定位机构的定位螺栓 （置于L型横梁的内侧壁 处） 可以防止形状不规则的横梁倾倒； 3） 接着， 挂片上料机构工作， 压紧气缸工作将挂片推往L型

28、上料口， 分片气缸工作， 利用 其输出轴的插片， 插入第一、 第二个挂片之间， 将相邻挂片分开， 以方便下一步的工作； 随后 上料气缸工作， 其输出轴通过L型顶片将位于上料口处的第一个挂片从上料口沿定位柱下 压至焊接位置， 即两根定位柱上吸附的挂片分别与横梁定位机构上横梁的两端位置对应, 如图9所示； 4） 上料气缸头部设有感应开关二， 当第一个挂片被下压到位后， 感应开关二打开， 下一 步才能进行， 防止错焊； 挂片到达焊接位置后， 定位气缸二工作， 伸出气缸输出轴， 并旋转定 位块二， 使定位块二与第一个挂片位置对应， 收缩气缸输出轴,利用定位块二将挂片压平 整， 使其贴紧定位柱， 定位柱

29、上的磁铁可以吸住挂片； 5） 随后机架上的夹紧气缸工作， 推动移动平台， 将两边的挂片压紧横梁 （两端） ， 焊接机 构中的伺服电机工作， 将焊枪升高至焊接位置 （挂片与横梁端部接触处） ， 位于焊接位置两 旁的焊枪开始引弧焊接， 焊机的送丝机和二氧化碳送气装置 （位于机座） 同时开始工作， 可 以根据设置的焊接长度， 调节焊机工作的时间， 两个焊接单元可以同时完成横梁两端与挂 片的四条焊缝一次焊成； 电机架上设有限位器， 导轨滑台上设有定位片， 限位器用于感应定 位片， 可防止焊枪安装座与移动平台相碰； 焊接结束后所有部分复位， 工人取出焊接完成的 横梁。 说明书 4/5 页 7 CN 10

30、9909582 A 7 0025 本装置通过挂片上料机构可实现挂片的自动连续上料和定位， 通过横梁定位机构 可实现横梁的自动定位， 使横梁两端分别与挂片压紧， 通过焊接机构可实现自动焊接， 通过 各机构协同工作可实现横梁两端四条焊缝一次焊成， 降低了焊接操作的难度， 提高了生产 效率。 0026 以上描述是对本发明的解释， 不是对发明的限定， 本发明所限定的范围参见权利 要求， 在本发明的保护范围之内， 可以作任何形式的修改。 说明书 5/5 页 8 CN 109909582 A 8 图1 说明书附图 1/8 页 9 CN 109909582 A 9 图2 说明书附图 2/8 页 10 CN 109909582 A 10 图3 说明书附图 3/8 页 11 CN 109909582 A 11 图4 说明书附图 4/8 页 12 CN 109909582 A 12 图5 说明书附图 5/8 页 13 CN 109909582 A 13 图6 说明书附图 6/8 页 14 CN 109909582 A 14 图7 图8 说明书附图 7/8 页 15 CN 109909582 A 15 图9 说明书附图 8/8 页 16 CN 109909582 A 16