一种农机用翻转犁头自动焊接装置及焊接方法

摘要

本发明公开了一种农机用翻转犁头自动焊接装置及焊接方法，该装置是在L型两轴伺服变位机上设工装夹具，在L型两轴伺服变位机旁设六轴焊接机器人，在六轴焊接机器人的手臂端部配置有水冷焊枪和自动送丝机构，在L型两轴伺服变位机旁还设低飞溅脉冲焊接电源。其焊接时通过六轴焊接机器人、L型两轴伺服变位机的协调，实现了农机用翻转犁头的拼接、夹具动作、点焊固定、满焊、翻转角度，整个过程自动化，提高了犁头产品焊接质量的一致性和稳定性，并可大幅度减少人工成本和劳动强度,在整个焊接过程中，焊接烟尘净化器能够大大降低环境污染。

权利要求

1.一种农机用翻转犁头自动焊接装置的焊接方法，其特征是所述农机用翻转犁头自动焊接装置是在L型两轴伺服变位机上设工装夹具，在L型两轴伺服变位机旁设由机器人控制器控制的六轴焊接机器人，在六轴焊接机器人的手臂端部配置有水冷焊枪和自动送丝机构，在L型两轴伺服变位机旁还设低飞溅脉冲焊接电源；所述工装夹具包括工装底板，在工装底板的一端设工装竖板，工装竖板的两侧设立板支块，工装竖板上还设有立板固定销，工装竖板上面设油缸轴套定位轴，在工装底板中部工装竖板的端部设立板定位板；在工装底板的另一端上设轴套定位轴，在轴套定位轴两侧的工装底板上分别对称设方管定位块，在每个方管定位块的外侧端的工装底板上分别设工装挡板，每工装挡板的内侧设端板定位板，每端板定位板上设牵引U型扣定位轴，每工装挡板的外侧设活动挡板，每活动挡板通过对应的导柱穿透对应的工装挡板与端板定位板固定在一起，在每工装挡板的外侧分别设手动快速夹钳；在临近工装竖板的工装底板端部设工装固定板，在工装底板的底部设与工装固定板连接的工装加强板，立板定位板、工装竖板、工装固定板、工装底板、工装加强板焊在一起形成一个整体；在所述六轴焊接机器人旁设用于对水冷焊枪进行清枪处理的清枪站；

在所述工装夹具的上方设焊接烟尘净化器；

其焊接方法包括以下步骤：

(1).将L型两轴伺服变位机一轴不旋转角度，L型两轴伺服变位机二轴旋转90°，使工装夹具处于水平位置；

(2).人工将轴套安装在轴套定位轴上，锁紧螺母；将两侧立板安装在立板定位板里面，然后对准立板定位孔锁紧其上的螺栓；再装上底板和油缸轴套，对准轴套孔位锁紧其上的螺栓；将两侧的方管安装在方管定位块上面；将两边的手动快速夹钳松开，活动推板退回，将端板安装到端板定位块上，再将牵引U型扣安装到牵引U型扣定位轴上，最后锁紧两边的手动快速夹钳，将端板、牵引U型扣和方管固定到位；

(3).点击启动按钮，焊接烟尘净化器和六轴焊接机器人自动启动，开始对农机用翻转犁头进行点焊：先对上面进行点焊，当上面点焊完成后，L型两轴伺服变位机一轴进行自动旋转180°，使工装夹具旋转180°，六轴焊接机器人对农机用翻转犁头背面进行点焊，当点焊完成后，L型两轴伺服变位机一轴进行自动旋转‑180°，使工装夹具旋转‑180°，六轴焊接机器人对农机用翻转犁头正面进行满焊；在满焊焊接过程中，L型两轴伺服变位机一轴和L型两轴伺服变位机二轴自动旋转角度，使六轴焊接机器人的焊枪对农机用翻转犁头的焊接实现八轴联动，使焊接角度始终保持在最佳的船型焊接角度，保证焊接质量；

(4).当第一遍满焊结束，六轴焊接机器人自动停止焊接，自动将焊枪移动到清枪站上面进行清枪处理；L型两轴伺服变位机一轴和L型两轴伺服变位机二轴自动旋转角度回到初始位置，等待继续焊接；

(5).待焊枪清理完毕，六轴焊接机器人会自动启动继续满焊第二遍，以此循环三次，农机用翻转犁头焊接完成；然后六轴焊接机器人停止焊接回到初始位置，L型两轴伺服变位机一轴和L型两轴伺服变位机二轴自动旋转角度回到初始位置，工装夹具处于水平位置方便工人下料；人工松开各定位螺栓和手动快速夹钳，农机用翻转犁头就可以脱离工装夹具了，再用行车吊走工件，然后就可继续上料，进行下一个农机用翻转犁头的焊接，以此循环。

2.根据权利要求1所述的一种农机用翻转犁头自动焊接装置的焊接方法，其特征是在所述焊接装置的外侧设安全防护栏。

说明书

一种农机用翻转犁头自动焊接装置及焊接方法

技术领域

[0001] 本发明涉及焊接设备，具体涉及一种农机用翻转犁头自动焊接装置，本发明还涉及焊接方法。

背景技术

[0002] 耕地犁现在广泛应用于现代农业种植作业中。目前，我国的制作大都依靠人工来实现。首先通过人工下料，热处理，放置配件，再通过点焊将各配件固定定型，或者通过夹具辅助定位后点焊配件定型，最后再进行整体焊接制得翻转犁头。翻转犁头的点焊、拼接和满焊则均由人工操作完成，而且焊接过程中翻转犁头要翻转不同的焊接角度来满足焊接质量要求，整个生产过程中劳动强度大，工作效率低，不能确保产品质量的稳定性，而且在焊接时所产生的烟雾及强光对人体也造成一定的伤害。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种半自动化拼装、全自动翻转角度、全自动焊接翻转犁头的智能机器人焊接装置和焊接方法，从而降低劳动强度，提高工作效率，提高产品质量稳定性一致性。

[0004] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种农机用翻转犁头自动焊接装置，是在L型两轴伺服变位机上设工装夹具，在L型两轴伺服变位机旁设由机器人控制器控制的六轴焊接机器人，在六轴焊接机器人的手臂端部配置有水冷焊枪和自动送丝机构，在L型两轴伺服变位机旁还设低飞溅脉冲焊接电源。

[0005] 所述工装夹具包括工装底板，在工装底板的一端设工装竖板，工装竖板的两侧设立板支块，工装竖板上还设有立板固定销，工装竖板上面设油缸轴套定位轴，在工装底板中部工装竖板的端部设立板定位板；在工装底板的另一端上设轴套定位轴，在轴套定位轴两侧的工装底板上分别对称设方管定位块，在每个方管定位块的外侧端的工装底板上分别设工装挡板，每工装挡板的内侧设端板定位板，每端板定位板上设牵引U型扣定位轴，每工装挡板的外侧设活动挡板，每活动挡板通过对应的导柱穿透对应的工装挡板与端板定位板固定在一起，在每工装挡板的外侧分别设手动快速夹钳。

[0006] 在临近工装竖板的工装底板端部设工装固定板，在工装底板的底部设与工装固定板连接的工装加强板，立板定位板、工装竖板、工装固定板、工装底板、工装加强板焊在一起形成一个整体。

[0007] 在所述六轴焊接机器人旁设用于对水冷焊枪进行清枪处理的清枪站。

[0008] 在所述工装夹具的上方设焊接烟尘净化器。

[0009] 在所述焊接装置的外侧设安全防护栏。

[0010] 本发明的焊接方法，包括以下步骤：

[0011] (1).将L型两轴伺服变位机一轴不旋转角度，L型两轴伺服变位机二轴旋转90°，使工装夹具处于水平位置；

[0012] (2).人工将轴套安装在轴套定位轴上，锁紧螺母；将两侧立板安装在立板定位板里面，然后对准立板定位孔锁紧其上的螺栓；再装上底板和油缸轴套，对准轴套孔位锁紧其上的螺栓；将两侧的方管安装在方管定位块上面；将两边的手动快速夹钳松开，活动推板退回，将端板安装到端板定位块上，再将牵引U型扣安装到牵引U型扣定位轴上，最后锁紧两边的手动快速夹钳，将端板、牵引U型扣和方管固定到位；

[0013] (3).点击启动按钮，焊接烟尘净化器和六轴焊接机器人自动启动，开始对农机用翻转犁头进行点焊：先对上面进行点焊，当上面点焊完成后，L型两轴伺服变位机一轴进行自动旋转180°，使工装夹具旋转180°，六轴焊接机器人对农机用翻转犁头背面进行点焊，当点焊完成后，L型两轴伺服变位机一轴进行自动旋转‑180°，使工装夹具旋转‑180°，六轴焊接机器人对农机用翻转犁头正面进行满焊；在满焊焊接过程中，L型两轴伺服变位机一轴和L型两轴伺服变位机二轴自动旋转角度，使六轴焊接机器人的焊枪对农机用翻转犁头的焊接实现八轴联动，使焊接角度始终保持在最佳的船型焊接角度，保证焊接质量。

[0014] (4).当第一遍满焊结束，六轴焊接机器人自动停止焊接，自动将焊枪移动到清枪站上面进行清枪处理；L型两轴伺服变位机一轴和L型两轴伺服变位机二轴自动旋转角度回到初始位置，等待继续焊接；

[0015] (5).待焊枪清理完毕，六轴焊接机器人会自动启动继续满焊第二遍，以此循环三次，农机用翻转犁头焊接完成；然后六轴焊接机器人停止焊接回到初始位置，L型两轴伺服变位机一轴和L型两轴伺服变位机二轴自动旋转角度回到初始位置，工装夹具处于水平位置方便工人下料；人工松开各定位螺栓和手动快速夹钳，农机用翻转犁头就可以脱离工装夹具了，再用行车吊走工件，然后就可继续上料，进行下一个农机用翻转犁头的焊接，以此循环。

[0016] 本发明采用上述技术方案所设计的一种农机用翻转犁头自动焊接装置及焊接方法，具有以下有益效果：

[0017] 1.本发明通过机器人焊接，可以提高工作效率，降低劳动强度，提高产品质量，节约传统模式拼接而需要的大量人力和时间；

[0018] 2.本发明通过工装夹具的调整，可以极大的提高工作效率，保证产品质量的稳定性和一致性；

[0019] 3.本发明通过L型两轴伺服变位机，可以实现翻转犁头的自动翻转焊接角度，降低工人的劳动强度，提高工作效率，提高产品质量；

[0020] 4.本发明通过六轴焊接机器人与L型两轴伺服变位机结合，对农机用翻转犁头进行点焊，拼焊和满焊，焊接过程实现自动化，实现八轴联动，实现多角度旋转，达到最佳的焊接角度；

[0021] 5.本发明焊接过程全部自动化，无需人工干预，可以显著提高作业效率，提升产品焊接质量的一致性和稳定性，并降低工人的劳动强度，减少用工成本，减少环境污染。

附图说明

[0022] 图1表示本发明配套装置的结构示意图；

[0023] 图2表示本发明配套装置的俯视结构示意图；

[0024] 图3表示本发明工装夹具的结构示意图；

[0025] 图4表示本发明焊接过程中翻转角度焊接时的结构示意图；

[0026] 图5表示本发明农机用翻转犁头的结构示意图。

[0027] 图中：1‑L型两轴伺服变位机，2‑安全防护栏，3‑工装夹具，4‑焊接烟尘净化器，5‑六轴焊接机器人，6‑低飞溅脉冲焊接电源，7‑机器人控制器，8‑清枪站，9‑农机用翻转犁头，10‑轴套定位轴，11‑立板定位孔，12‑活动挡板，13‑牵引U型扣定位轴，14‑方管定位块，15‑立板定位板，16‑手动快速夹钳，17‑端板定位板，18‑L型两轴伺服变位机一轴，19‑L型两轴伺服变位机二轴，20‑工装竖板，21‑油缸轴套定位轴，22‑工装固定板，23‑工装底板，24‑工装加强板，25‑工装挡板，26‑立板固定销，27立板支块，30‑油缸轴套，31‑加强板，32‑立板，
33‑底板，34‑轴套，35‑方管，36‑端板，37‑牵引U型扣，38‑牵引U型扣支板。

具体实施方式

[0028] 下面结合附图对本发明一种农机用翻转犁头自动焊接装置及焊接方法作具体说明。

[0029] 参见图1和图2，本发明一种农机用翻转犁头自动焊接装置，包括L型两轴伺服变位机1、工装夹具3、六轴焊接机器人5、机器人控制器7、低飞溅脉冲焊接电源6、送丝机构、清枪站8、焊接烟尘净化器4、安全防护栏2等组成。其中，L型两轴伺服变位机1是专用焊接辅助设备，适用于回转工作的焊接变位，以得到理想的加工位置和焊接速度。可与操作机、焊机配套使用，组成自动焊接中心，也可用于手工作业时的工件变位。工作台回转采用变频器无级调速，调速精度高。工装夹具3设置在L型两轴伺服变位机1上，由人工把所需配件板料按照要求组装在焊接工装夹具3上并固定牢固。六轴焊接机器人5设置在L型两轴伺服变位机1旁，六轴焊接机器人5由机器人控制器7控制，六轴焊接机器人5的手臂端部配置有水冷焊枪和自动送丝机构(自动送丝机是在微电脑控制下，可以根据设定的参数连续稳定的送出焊丝的自动化送丝装置，自动送丝机一般有控制部分提供参数设置，驱动部分在控制部分的控制下进行送丝驱动，送丝嘴部分将焊丝送到焊枪位置，自动送丝机够为现有技术。)，低飞溅脉冲焊接电源6设置在L型两轴伺服变位机1旁，低飞溅脉冲焊接电源6正极由导线与六轴焊接机器人5末端的焊枪连接，负极由导线与L型两轴伺服变位机1连接。清枪站8设置在六轴焊接机器人5旁，清枪站8用于对水冷焊枪进行清枪处理。本发明L型两轴伺服变位机1由伺服电机驱动，一轴可以±360°旋转，二轴可以±180°旋转，负载为300‑1000KG，与六轴焊接机器人5形成八轴联动控制，达到焊接机器人与变位机无缝对接，实现多角度旋转，达到最佳的焊接角度。焊接烟尘净化器4设置在工装夹具3的上方，焊接烟尘净化器4由六轴焊接机器人5的控制柜控制，当六轴焊接机器人5启动时焊接烟尘净化器4也跟着启动，当六轴焊接机器人5停止时焊接烟尘净化器4延迟一段时间停止(时间可调)，确保焊接烟尘处理充分。本发明还在焊接装置的外侧设安全防护栏2。焊接烟尘净化器用于焊接、切割、打磨等工序中产生烟尘和粉尘的净化以及对稀有金属、贵重物料的回收等，可净化大量悬浮在空气中对人体有害的细小金属颗粒。具有净化效率高、噪声低、使用灵活、占地面积小等特点。适用于手把焊、电弧焊、二氧化碳保护焊、MAG焊接、碳弧气刨焊、气熔割、特殊焊接等产生烟气的作业场所。设备主要部件包括：万向吸尘臂、耐高温吸尘软管、吸尘罩(带风量调节阀)、阻火网、阻燃高效滤芯、带刹车的脚轮、风机、华力电机、脉冲电磁阀等，是一种现有设备。

[0030] 参见图5，本发明农机用翻转犁头9的结构示意图，包括油缸轴套30、加强板31、立板32、底板33、轴套34、方管35、端板36、牵引U型扣37、牵引U型扣支板38组成。在底板33的一端设油缸轴套30，在底板33的另一端设轴套34，轴套34还穿设在方管35上，方管35的两端分别设有端板36，在方管35的两端分别设牵引U型扣支板38，每个牵引U型扣支板38上分别对应设牵引U型扣37。在底板33上油缸轴套30与轴套34间设两立板32，每立板32上分别设加强板31。

[0031] 参见图3，本发明工装夹具3包括轴套定位轴10、立板定位孔11、活动挡板12、牵引U型扣定位轴13、方管定位块14、立板定位板15、手动快速夹钳16、端板定位板17、工装竖板20、油缸轴套定位轴21、工装固定板22、工装底板23、工装加强板24、工装挡板25、立板固定销26、立板支块27组成。立板定位板15、工装竖板20、工装固定板22、工装底板23、工装加强板24焊在一起形成一个整体。轴套定位轴10通过螺栓固定在工装底板23上，轴套定位轴10上能够安装翻转犁头的轴套34。在工装底板23的正对侧设立板定位板15，在工装竖板20两侧设立板支块27，工装竖板20上设立板定位孔11，立板定位板15上能够安装翻转犁头的立板32。在工装底板23的两侧分别设方管定位块14，方管定位块14通过螺栓固定在工装底板
23上，方管定位块14上能够安装翻转犁头的方管35。在工装底板23的两端分别设工装挡板
25，工装挡板25通过螺栓固定在工装底板23上，工装挡板25的内侧设端板定位板17，端板定位板17上设牵引U型扣定位轴13，牵引U型扣定位轴13通过螺栓固定在端板定位板17上，牵引U型扣定位轴13上能够安装翻转犁头的牵引U型扣37和翻转犁头的牵引U型扣支板38，端板定位板17上能够安装翻转犁头的端板36。工装挡板25的外侧设活动挡板12，活动挡板12通过导柱穿透工装挡板25与端板定位板17固定在一起，能够一起前后移动，手动快速夹钳
16通过螺栓固定在工装挡板25上，当手动快速夹钳16关闭时，手动快速夹钳16推动活动挡板12前进，进而推动端板定位板17前进，从而压紧翻转犁头的端板36。当手动快速夹钳16打开时，手动快速夹钳16松开，活动挡板12不受力，进而端板定位板17也不受力，手动拉回端板定位板17，从而松开端板36。工装竖板20上面设油缸轴套定位轴21，油缸轴套定位轴21上能够安装油缸轴套30。

[0032] 参见图4，本发明一种农机用翻转犁头自动焊接装置的焊接方法，包括以下步骤：

[0033] (1).将L型两轴伺服变位机一轴18不旋转角度，L型两轴伺服变位机二轴19旋转90°，使工装夹具3处于水平位置便于工人上料；

[0034] (2).工人先将轴套34安装在轴套定位轴10上，锁紧其上的螺母；然后再将正面的立板32装在立板定位板15里面，再装上立板加强板31，然后对准立板定位孔11锁紧其上的立板固定销26，把立板32和立板加强板固定在工装竖板20上；然后再把端板36和牵引U型扣37和牵引U型扣支板38安装在两侧的端板定位板17上和牵引U型扣固定轴13上；然后将方管
35按要求装在两侧的方管定位块上；然后关闭两侧的手动快速夹钳16，手动快速夹钳16推动活动挡板12前进，进而推动端板定位板17前进，从而压紧两侧的端板36；然后将油缸轴套
30对准限位卡扣装到底板33上，再一起对准轴套定位轴10和轴套34外圆安装到位，锁紧螺母，将油缸轴套30和底板33固定牢固，工件安装固定完成。

[0035] (3).点击示教器上面启动按钮，焊接烟尘净化器4和六轴焊接机器人5自动启动，开始对农机用翻转犁头9进行点焊，系统将先对上面进行点焊，当上面点焊完成后，L型两轴伺服变位机一轴18进行自动旋转180°，使工装夹具3旋转180°，六轴焊接机器人5将对农机用翻转犁头9背面进行点焊，当点焊完成后，L型两轴伺服变位机一轴18进行自动旋转‑180°，使工装夹具3旋转‑180°，六轴焊接机器人5将对农机用翻转犁头9正面进行满焊，在满焊焊接过程中L型两轴伺服变位机一轴18和L型两轴伺服变位机二轴19自动旋转角度，使六轴焊接机器人5的焊枪对农机用翻转犁头9的焊接实现八轴联动，使焊接角度始终保持在最佳的船型焊接角度，保证焊接质量。

[0036] (4).当第一遍满焊结束，六轴焊接机器人5会自动停止焊接，自动将焊枪移动到清枪站8上面进行清枪处理；L型两轴伺服变位机一轴18和L型两轴伺服变位机二轴19自动旋转角度回到初始位置，等待继续焊接；

[0037] (5).待焊枪清理完毕，六轴焊接机器人5会自动启动继续满焊第二遍，以此循环三次，农机用翻转犁头9才焊接完成，然后六轴焊接机器人5停止焊接回到初始位置，L型两轴伺服变位机一轴18和L型两轴伺服变位机二轴19自动旋转角度回到初始位置，工装夹具3处于水平位置方便工人下料，工人以此松开各定位螺栓和手动快速夹钳16，农机用翻转犁头9就可以脱离工装夹具了，工人可以用叉车叉走工件，然后再继续上料，进行下一个农机用翻转犁头9的焊接，以此循环。

[0038] 本发明农机用翻转犁头9的点焊固定、满焊、翻转角度，整个过程为自动化，只需人工上完料点击启动按钮就可实现全自动无人操作。在农机用翻转犁头9的制造中起到关键作用，可以显著提高犁头的拼接和焊接效率，提高犁头产品焊接质量的一致性和稳定性，并可大幅度减少人工成本和劳动强度。在整个焊接过程中，焊接烟尘净化器4一直启动对焊接烟尘进行处理，当整个系统停止，焊接烟尘净化器4会自动延迟一定时间后停止工作，这样大大降低了环境污染，提高了作业环境。