用于料斗焊接的雙立柱變位機(jī)機(jī)構(gòu)及其控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種專用焊接輔助設(shè)備，具體涉及一種用于料斗焊接的雙立柱變位機(jī)機(jī)構(gòu)及其控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]變位機(jī)是專用焊接輔助設(shè)備，適用于回轉(zhuǎn)工作的焊接變位，以便得到理想的加工工位和焊接加工速度。其可與操作機(jī)、焊機(jī)配套使用，組成自動(dòng)焊接中心，也可用于手工焊接時(shí)的工件變位。雙立柱單回轉(zhuǎn)式變位機(jī)主要用于長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)件焊接時(shí)位置變換運(yùn)動(dòng)。
[0003]傳統(tǒng)的雙立柱單回轉(zhuǎn)式變位機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度不能夠在360°范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，而且其運(yùn)動(dòng)精度僅由變位機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的裝配精度決定；被焊接工件在變位后，其需要變位的各平面可能處于不同的水平面上，對(duì)自動(dòng)焊接設(shè)備的運(yùn)動(dòng)性能要求較高，而且不利于提高自動(dòng)焊接設(shè)備的焊接速度。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足而提供一種用于料斗焊接的雙立柱變位機(jī)機(jī)構(gòu)及其控制系統(tǒng)，不僅能夠任意角度變位，還能夠使變位機(jī)制動(dòng)后保持當(dāng)前位置不動(dòng)，從而大大提高了變位機(jī)的運(yùn)動(dòng)精度和定位精度，降低自動(dòng)焊機(jī)的復(fù)雜性。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種用于料斗焊接的雙立柱變位機(jī)機(jī)構(gòu)，包括立柱、主動(dòng)軸、從動(dòng)軸、變速箱、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和焊接工件裝卡機(jī)構(gòu)，所述的立柱由立柱一和立柱二組成，所述的立柱一和立柱二平行布置，所述的主動(dòng)軸水平架設(shè)在立柱一頂端，所述的從動(dòng)軸水平架設(shè)在立柱二頂端，所述的焊接工件裝卡機(jī)構(gòu)兩側(cè)分別與主動(dòng)軸和從動(dòng)軸活動(dòng)連接，所述的主動(dòng)軸同時(shí)與變速箱連接，所述的變速箱與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接。
[0006]基于以上所述，所述的主動(dòng)軸的一端設(shè)置有鍵槽，另一端為方形柱體結(jié)構(gòu)，所述的從動(dòng)軸的其中一端也為方形柱體結(jié)構(gòu)，所述的主動(dòng)軸帶有鍵槽的端部與變速箱固定連接。
[0007]基于以上所述，所述的主動(dòng)軸通過軸承座一和軸承座二進(jìn)行固定，所述的從動(dòng)軸通過軸承座三和軸承座四進(jìn)行固定。
[0008]基于以上所述，所述的主動(dòng)軸和從動(dòng)軸均通過外球面軸承與軸承座套裝。
[0009]基于以上所述，所述的主動(dòng)軸、從動(dòng)軸與焊接工件裝卡機(jī)構(gòu)之間均通過固定托盤4連接。
[0010]基于以上所述，所述的固定托盤上設(shè)置有能夠調(diào)節(jié)焊接工件裝卡機(jī)構(gòu)重心的固定孔，所述的焊接工件裝卡機(jī)構(gòu)的兩側(cè)面掛裝在兩個(gè)固定托盤對(duì)應(yīng)的固定孔上，所述的固定托盤的中心部位設(shè)置有用于與主動(dòng)軸或者從動(dòng)軸對(duì)接的通孔，所述的主動(dòng)軸、從動(dòng)軸與通孔插接的部位設(shè)置有端蓋，所述的端蓋通過螺栓固定。
[0011]基于以上所述，所述的焊接工件裝卡機(jī)構(gòu)整體為一斗狀體，包括口部框架、側(cè)面框架和底部框架，所述的口部框架、側(cè)面框架和底部框架均有角鋼構(gòu)成； 還包括對(duì)稱布置在口部框架兩側(cè)的掛板，所述的掛板上設(shè)置有掛接孔。
[0012]基于以上所述，所述的掛板與側(cè)面框架之間為留有間隙。
[0013]—種如上所述的用于料斗焊接的雙立柱單回轉(zhuǎn)式變位機(jī)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)，
該控制系統(tǒng)包括人機(jī)交互單元、中央控制單元、伺服驅(qū)動(dòng)單元、步進(jìn)電機(jī)和編碼器，所述的人機(jī)交互單元與中央控制單元控制連接，通過觸摸屏為操作人員提供控制變位機(jī)運(yùn)動(dòng)的人機(jī)接口 ；所述的中央控制單元用于采集人機(jī)交互單元的數(shù)據(jù)和控制指令，驅(qū)動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)單元，同時(shí)采集編碼器的輸入信號(hào)，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制；所述的步進(jìn)電機(jī)提供動(dòng)力；所述的編碼器通過對(duì)射式光電傳感器檢測(cè)主動(dòng)軸的位置信號(hào)。
[0014]基于以上所述，所述的對(duì)射式光電傳感器通過一傳感器安裝支架安裝在主動(dòng)軸上。
[0015]本設(shè)計(jì)采用閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)變位機(jī)運(yùn)動(dòng)，光電傳感器采集變位機(jī)運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)角度，不僅能夠任意角度變位需要，而且能夠使變位機(jī)制動(dòng)后保持當(dāng)前位置不動(dòng)，從而大大提高變位機(jī)的運(yùn)動(dòng)精度及定位精度；在本設(shè)計(jì)中，對(duì)具有共同內(nèi)接圓的多個(gè)焊接加工平面的結(jié)構(gòu)件，采用專用裝夾機(jī)構(gòu)進(jìn)行裝卡，保證其焊接平面在通過變位機(jī)變?yōu)楹?，均在同一水平面上，這樣自動(dòng)焊接設(shè)備僅需要實(shí)現(xiàn)在同一水平面內(nèi)的焊接運(yùn)動(dòng)即可，無需考慮豎直方向的運(yùn)動(dòng)，降低了自動(dòng)焊接設(shè)備的復(fù)雜性；本設(shè)計(jì)中，當(dāng)工件為強(qiáng)磁性材質(zhì)時(shí)，采用電磁鐵快速固定機(jī)構(gòu)進(jìn)行緊固，從而減少了工件的裝夾時(shí)間，提高了工作效率。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的整體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為主動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3為從動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4為固定托盤正面的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖5為固定托盤反面的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖6為固定托盤與主動(dòng)軸或者從動(dòng)軸的裝配結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖7為固定托盤與主動(dòng)軸或者從動(dòng)軸的裝配分解圖。
[0023]圖8為料斗的外形結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖9為焊接工件裝卡機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖10為焊接工件裝卡機(jī)構(gòu)的裝卡效果圖。
[0026]圖11為工件旋轉(zhuǎn)中心的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖12為控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖。
[0028]圖13為人機(jī)交互的操作界面。
[0029]圖14對(duì)射式光電傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖15控制系統(tǒng)電路框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0032]—種用于料斗焊接的雙立柱單回轉(zhuǎn)式變位機(jī)機(jī)構(gòu)，包括立柱1、主動(dòng)軸2、從動(dòng)軸3、變速箱4、驅(qū)動(dòng)電機(jī)5和焊接工件裝卡機(jī)構(gòu)8，所述的立柱I由立柱一 6和立柱二 7組成，所述的立柱一 6和立柱二 7平行布置，所述的主動(dòng)軸2水平架設(shè)在立柱一 6頂端，所述的從動(dòng)軸2水平架設(shè)在立柱二 7頂端，所述的焊接工件裝卡機(jī)構(gòu)8兩側(cè)分別與主動(dòng)軸2和從動(dòng)軸3活動(dòng)連接，所述的主動(dòng)軸2同時(shí)與變速箱4連接，所述的變速箱4與驅(qū)動(dòng)電機(jī)5連接。
[0033]其中的立柱一 6和立柱二 7采用梯形結(jié)構(gòu)的立柱結(jié)構(gòu)，增加了立柱的承重能力以及工件來回翻轉(zhuǎn)產(chǎn)生的力量。另外，立柱為中空結(jié)構(gòu)，中間采用一根豎直立柱和兩根支撐立柱結(jié)構(gòu)的方式如圖1所示，立柱的立柱的寬度保證了與地面接觸的面積，增加穩(wěn)定性。
[0034]如圖1、2、3、4、5、6、7所示，所述的主動(dòng)軸2的一端設(shè)置有鍵槽9，與變速箱4通過鍵連接，通過一個(gè)平鍵進(jìn)行連接，能夠很好的實(shí)現(xiàn)主動(dòng)軸2與變速箱4的同步轉(zhuǎn)動(dòng)。另一端為方形柱體結(jié)構(gòu)，所述的從動(dòng)軸3的其中一端也為方形柱體結(jié)構(gòu)。同時(shí)固定托盤14的中心的通孔16也為方形結(jié)構(gòu)，這樣與主動(dòng)軸2和從動(dòng)軸3的端部結(jié)構(gòu)相同，形成固定的套裝，然后將端蓋17蓋裝在固定托盤14的通孔16部位，然后通過螺栓將蓋板17與固定托盤14、轉(zhuǎn)動(dòng)軸固定在一起，能夠保證整體的穩(wěn)定性，且拆裝和維修都很方便，尤其是在圓周的方向上不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)軸和固定托盤14的滑脫，同時(shí)用于傳遞運(yùn)動(dòng)所需的扭矩，延長(zhǎng)使用的壽命。
[0035]所述的主動(dòng)軸2通過軸承座一 10和軸承座二 11進(jìn)行固定，所述的從動(dòng)軸3通過軸承座三12和軸承座四13進(jìn)行固定。所述的主動(dòng)軸2和從動(dòng)軸3均通過外球面軸承與軸承座套裝。所述的主動(dòng)軸2、從動(dòng)軸3與焊接工件裝卡機(jī)構(gòu)8之間均通過固定托盤14連接。所述的立柱一 6和立柱二 7的上表面均為水平面這樣能夠保證所有的軸承座的水平設(shè)置，保證其穩(wěn)定性。同時(shí)，主動(dòng)軸2和從動(dòng)軸3均采用兩個(gè)軸承座，一方面能夠保證其強(qiáng)度，另一方面能夠保持主動(dòng)軸2和從動(dòng)軸3的穩(wěn)定性。如果采用一個(gè)軸承座的話，那么主動(dòng)軸或者從動(dòng)軸在立柱的頂面容易產(chǎn)生水平的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而損壞軸承座，因?yàn)楹附庸ぜb卡機(jī)構(gòu)8需要在沿著主動(dòng)軸或者從動(dòng)軸圓周的方向進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，如果軸承座不牢固的話，那么由于焊接工件裝卡機(jī)構(gòu)8安裝完料斗后，其自身的重量會(huì)很大，這樣就會(huì)在轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，就會(huì)在垂直于主動(dòng)軸和從動(dòng)軸的方向上產(chǎn)生剪切力，這樣容易損壞主動(dòng)軸或者從動(dòng)軸。
[0036]另外，雙立柱單回轉(zhuǎn)式變位機(jī)的主動(dòng)軸和從動(dòng)軸是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的中心，其主要作用是傳遞回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所需的扭矩和提供支撐被焊接工件以及相應(yīng)裝夾機(jī)構(gòu)所需的力。在本設(shè)計(jì)中，主動(dòng)軸和從動(dòng)軸的固定采用外球面軸承，由于外球面軸承具有自動(dòng)調(diào)心功能，所以在固定兩軸的時(shí)候可以降低安裝的精度的同時(shí)保證所需的同軸度，而且兩軸主體結(jié)構(gòu)可以采用光軸的形式。
[0037]如圖4、5所示，所述的固定托盤14上設(shè)置有能夠調(diào)節(jié)焊接工件裝卡機(jī)構(gòu)8重心的固定孔15，所述的焊接工件裝卡機(jī)構(gòu)8的兩側(cè)面掛裝在兩個(gè)固定托盤14對(duì)應(yīng)的固定孔15上，所述的固定孔15為橢圓形的孔，橢圓形的孔本身具有一定的寬度，能夠進(jìn)行微調(diào)，采用圓孔則不能夠進(jìn)行微調(diào)，因?yàn)橄噜彽目字g的間距比較大，因此不容易進(jìn)行微調(diào)，橢圓形的孔正好克服這樣的缺點(diǎn)，沿著橢圓形的孔就可以進(jìn)行微調(diào)，然后固定即可。另外，橢圓形的孔的布局也是隨機(jī)，但是必須是相互平行的，意思是橢圓形空的中心線相互平行，這樣有助于進(jìn)行調(diào)節(jié)，如圖4、5所示，橢圓形的孔都是相互平行，不能出現(xiàn)相互垂直的橢圓形孔，這樣不便于調(diào)節(jié)，尤其是微調(diào)。
[0038]基于以上所述，所述的焊接工件裝卡機(jī)構(gòu)8整體為一斗狀體，包括口部框架81、側(cè)面框架82和底部框架83，所述的口部框架81、側(cè)面框架82和底部框架83均有角鋼構(gòu)成；還包括對(duì)稱布置在口部框架81兩側(cè)的掛板18，所述的掛板18上設(shè)置有掛接孔19。所述的掛板18與側(cè)面框架82之間為留有間隙20。本發(fā)明所涉及到的斗狀體只是其中一種，但是都需要找到中心線，這樣工件在轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，才不會(huì)因?yàn)闆]有在中心線上，而產(chǎn)生偏移的結(jié)果。比如對(duì)于比較規(guī)則的工件，如長(zhǎng)方體、正方體、圓柱體等工件則是容易找到中心線，但是對(duì)于不規(guī)則，比如斗狀體的結(jié)構(gòu)就不容易找到中心線，如圖8所示的斗狀體，形狀不規(guī)則，在轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候就需要必須找準(zhǔn)中心線，否則不容易轉(zhuǎn)動(dòng)或者轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候容易產(chǎn)生跑偏。
[0039]這種結(jié)構(gòu)的中心線的查找可以采用如11所示的方法，采用內(nèi)切圓的方法進(jìn)行中心的尋找，將斗狀體進(jìn)行截面放置，如圖11所示，為一梯形結(jié)構(gòu)，畫一個(gè)圓，該圓同時(shí)與梯形的上邊、兩個(gè)側(cè)邊相切，這樣畫出的圓的圓心就是中心線的所在，就可以很輕送的找到中心線，然后再進(jìn)行下一步的安裝。
[0040]如圖9所示，就是根據(jù)找到中心后的料斗的焊接工件裝卡機(jī)構(gòu)，整體是一個(gè)斗狀體結(jié)構(gòu)，正好掛板18設(shè)置在斗狀結(jié)構(gòu)的焊接工件裝卡機(jī)構(gòu)的兩側(cè)，位于中心附近，然后在掛板18上設(shè)置掛接孔19，與固定托盤14上的對(duì)應(yīng)的橢圓固定連接即可。然后將需要焊接的鋼板的按