同步自動焊接單元的設計

胡義華，諶炎輝

（1.廣西工學院 鹿山學院；柳州 545616；2.廣西工學院 機械工程系，柳州 545616）

0 引言

目前，對于金屬零件焊接，大多為手工焊接，費事費力，焊接質量差。也有一些自動焊接裝置，主要是多關節機械臂自動焊接機，這類自動焊接裝置主要使用在流水線上，雖然柔性好，但機構復雜，可靠性較差，實用性還有待提高。還有其他的一些自動焊接裝置用于鈑金接縫焊接，屬于專用設備。而能對批量零件自動焊接，焊接形狀復雜，焊接零件自動轉移和交換，成為獨立的自動焊接單元，并采用非多關節機構的自動焊接裝置，目前還是空白。同步自動焊接單元能實現批量零件的、復雜形狀的自動焊接，焊接零件自動轉移和交換，焊接區域與上下料區域隔離，并實現焊接工序和上下料工序的同步進行，安全性、質量、效率、自動化程度大大提高。

1 工作原理

本實用新型主要由底座、滑座、立柱、橫臂、擺臂、三向導軌、三向驅動機構、自動回轉臺、零件固定裝置、區域隔離裝置、焊接系統和電氣自動控制部分（由電柜、操作站組成）構成。其中，擺臂可以是自動調整機構，也可以是手動調整機構，三向導軌可以是線性導軌，可以是滑動導軌，也可以是滾動體與滑動的復合導軌。

通過電氣自動控制，驅動立柱、滑座和橫臂的三向坐標運動，實現擺臂的三向坐標運動，而焊接頭與擺臂連接，從而實現焊接頭按照預定的軌跡移動，實現復雜軌跡的自動焊接。同時，通過電氣自動控制，驅動轉臺的自動回轉和分度，實現已焊接零件和待焊接零件的自動轉移和交換。

回轉臺可以根據零件的大小，分割成各種不同工位數的區域，其中的一個或幾個區域為上下料區域。

解決軌跡復雜的批量零件的自動焊接、零件自動轉移和交換、焊接與上下料同步進行、結構性能可靠等問題。

2 結構設計

如圖1、圖2和圖3中所示，X向導軌3安裝在底座1上，立柱4裝在X向導軌3的滑塊上；Z向導軌10安裝在立柱4的左側，滑座7安裝在Z向導軌10的滑塊上；Y向導軌21的滑塊安裝滑座7的上方，橫臂6安裝在Y向導軌21上；X向齒輪齒條2中的齒條安裝在底座1的中部上，其中的齒輪和X向進給電機與減速機組件22連接，而X向進給電機與減速機組件22安裝在立柱的右側下方；Y向進給傳動機構與X向的相同，其中的齒條安裝在橫臂6的下方，其中的齒輪和Y向進給電機與減速機組件5連接，而Y向進給電機與減速機組件5安裝在滑座7的后部；Z向絲桿副8與Z向進給電機組件9連接，安裝在立柱4上的兩導軌10中間；擺臂11與置于橫臂6的前端，通過鉸接回轉機構與橫臂6相連，焊接頭12通過滑動副與擺臂11相連；回轉臺14安裝在支架20上，通過中央的滾動軸承15與支架20連接，通過若干個滾動體16支承在支架上；回轉臺電機19與減速機18連接，減速機18輸出軸與減速齒輪副17的小齒輪連接，減速齒輪副17的大齒輪與回轉臺14的中心軸連接；回轉臺14臺面上安裝有圓形板與輻射板組合的隔離板23，焊接零件13安裝在每個隔離區內，也可以去掉隔離板23，焊接零件直接放置在回轉臺中部；電氣控制柜24置于主機后部的適當位置，焊接系統箱置于主機后部的適當位置。

工作時，通過編程和電氣制動控制，使X、Y、Z向進給電機22、5、9通過相應的傳動機構，分別驅動立柱4、橫臂6、滑座7，實現X、Y、Z向的坐標運動，從而實現焊接頭9的復雜軌跡運動；通過編程和電氣制動控制，也同時使回轉臺電機19通過減速機18、減速齒輪副17驅動回轉臺14的分度運動；通過電氣控制，控制焊接系統的工作，實現規定的焊接動作和功能。

擺臂11可以手動調節，實現焊接頭12方向的調整；焊接頭12也可以手動調節，使焊接頭12在擺臂11上滑動，實現焊接頭12在擺臂11中位置的調整；

擺臂的調整也可以采用電機驅動自動調整方式。

X、Y、Z三向導軌可以是線性導軌，可以是滑動導軌，也可以是滾動體與滑動的復合導軌。

根據焊接零件13的大小，調整隔離板23的區域數，形成不同的工位數。也可以去掉隔離板23，直接將焊接零件放置在回轉臺中部，適應較大規格焊接零件，也實現焊接零件的多面焊接功能。

圖1 側視圖

3 結論

同步自動焊接單元在兩家機械有限公司所生產的產品裝載機軸套、油箱經實際應用，可實現批量零件的復雜形狀自動焊接，已焊接零件和待焊接零件自動轉移和交換，焊接區域與上下料區域隔離，實現焊接工序和上下料工序的同步進行，提高了自動化程度，操作工人由原來的6人三班倒調整為3人，產量由每天60件提高到每天接近100件，廢品率降低5%，同時提高了安全性。

圖2 立柱底座部件正視圖

圖3 回轉合俯視圖

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