一种钢板自动焊接的焊缝跟随装置的制作方法

1.本发明涉及伸缩机制造技术领域，具体涉及一种钢板自动焊接的焊缝跟随装置。


背景技术：

2.钢板焊接就是将两块钢板的合缝位置通过焊接设备焊接在一起，由于两块钢板的合缝并不是完整的直线，有可能存在弯折的线段，因此此时需要对钢板进行焊缝跟随式的焊接操作。
3.而目前的焊缝跟随装置大多是将焊接装置集成在机械臂上，利用固定装置夹持钢板，通过图像识别单元识别焊缝位置来调整机械臂对应移动，以实现自适应的焊缝跟随式焊接工作，由于固定装置和机械臂为独立式工作，因此机械臂需要独立的定位方式，导致机械臂的控制精度比较精细，每次焊接需要对焊缝定位来调控机械臂的位置，工作成本高，因此导致自动焊接的总成本高。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种钢板自动焊接的焊缝跟随装置，以解决现有技术中每次焊接需要对焊缝定位来调控机械臂的位置，工作成本高，因此导致自动焊接的总成本高的技术问题。
5.为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：
6.一种钢板自动焊接的焊缝跟随装置，包括：
7.驱动承载平台，分为水平台和设置在所述水平台两端的驱动台；
8.钢板驱动机构，设置在两个所述驱动台上，所述钢板驱动机构用于对两块钢板侧面进行驱动以使得所述钢板沿着所述水平台上表面线性移动，两个所述驱动台内均设有用于驱动所述钢板驱动机构相对合并或分离运动的夹持机构；
9.自动焊接装置，设置在两个所述钢板驱动机构的上表面，用于对所述钢板上表面的焊缝进行焊接操作；
10.其中，所述自动焊接装置包括四相移位台，以及设置在所述四相位移台中心位置上的图像识别单元，所述图像识别单元在所述四相移位台进行竖向和水平向移动时保持位置固定，且所述图像识别单元的安装位置始终处于两块钢板的中心轴线的正上方；
11.所述四相移位台上安装有焊接机构，所述焊接机构随着所述四相移位台在竖向和水平向同时移动，所述焊接机构、四相移位台和图像识别单元连接有控制系统，所述控制系统根据所述图像识别单元识别的焊缝与两块钢板的中心轴线之间的水平距离来调控所述四相移位台的水平向移动，以使得所述焊接机构的焊接头与焊缝重合进行跟踪式焊接操作。
12.作为本发明的一种优选方案，所述水平台沿着钢板的输送方向分为入板端和出板端，所述钢板驱动机构设置在靠近出板端的位置，所述水平台的上表面设有两个关于所述水平台中心轴线对称分布的安装立柱，所述安装立柱通过插销安装在所述水平台上，所述
安装立柱上活动安装有竖面平板，两个所述竖面平板靠近所述出板端的位置设有一组磁性相吸的第一磁块，且两个所述竖面平板靠近所述入板端的位置设有一组磁性相吸的第二磁块，所述第一磁块的磁力大于所述第二磁块的磁力。
13.作为本发明的一种优选方案，两个所述竖面平板在所述第一磁块的作用下呈v形分布，两个所述竖面平板靠近入板端的距离大，且两个所述竖面平板靠近出板端的位置吸附合并。
14.作为本发明的一种优选方案，所述安装立柱的安装位置靠近所述入板端，两个所述竖面平板相互平行时的间距为两块钢板的厚度，两个所述竖面平板的长度大于所述钢板驱动机构的宽度，所述竖面平板在所述钢板驱动机构相对分开时预先夹持所述钢板以使得所述钢板处于两个所述驱动台的中心位置。
15.作为本发明的一种优选方案，所述夹持机构包括设置在所述驱动台内的第一驱动电机，以及设置在所述第一驱动电机输出端的第一转动齿轮，所述钢板驱动机构上设有受力底面板，且所述受力底面板内设有与所述第一转动齿轮啮合传动的齿条段，所述第一驱动电机通过所述第一转动齿轮与所述齿条段的啮合作用带动所述钢板驱动机构夹持或者释放钢板；
16.所述驱动台的上表面设有用于与所述钢板驱动机构宽度相同的抱箍，所述钢板驱动机构在所述抱箍的限位作用下沿着所述驱动台表面线性移动。
17.作为本发明的一种优选方案，所述钢板驱动机构包括受所述第一驱动电机驱动的集装平台，以及设置在所述集装平台相对面的c字形开口，所述齿条段设置在所述集装平台的下表面，所述c字形开口内活动安装有多个沿水平面转动的挤压驱动轮，两个相邻的所述挤压驱动轮之间通过皮带传动，且通过皮带传动的两个所述挤压驱动轮分为主动轮和从动轮，作为主动轮的所述挤压驱动轮连接有第二驱动电机，所述第二驱动电机带动所述主动轮和从动轮旋转以驱动所述钢板沿着所述水平台的上表面线性移动。
18.作为本发明的一种优选方案，所述挤压驱动轮的相同端设有第一小齿轮，分为一组的两个所述挤压驱动轮的所述第一小齿轮之间通过所述皮带传动，作为主动轮的所述挤压驱动轮的另一端设有受所述第二驱动电机驱动的第二小齿轮，所有挤压驱动轮朝着同一时针方向转动以带动钢板从入板端移动至出板端。
19.作为本发明的一种优选方案，每个所述集装平台的上表面设有下沉槽，所述下沉槽设有与所述集装平台同步移动的导轨板，所述四相移位台设置在两个所述集装平台的导轨板上，所述导轨板沿着所述下沉槽移动以补偿两个所述集装平台的相互靠近和相互分离的调控距离；
20.所述四相移位台包括固定设置在所述导轨板的下层平台，以及活动安装在所述下层平台且可沿着所述下层平台所在平面移动的上层平台，所述焊接机构固定安装在所述上层平台的中心位置，且所述下层平台的中心位置设有横向分布的切割槽，所述焊接机构的焊接头穿过所述切割槽对两块钢板的焊缝进行焊接工作。
21.作为本发明的一种优选方案，所述导轨板上设有多个均匀分布的安装底座，所述安装底座上设有驱动气缸，所述驱动气缸推动所述下层平台上下移动以适应不同高度的钢板；
22.所述下层平台靠近入板端的侧面设有内沉槽，所述内沉槽内安装有滑轨，所述图
像识别单元安装在所述滑轨上并沿着所述滑轨上下移动，所述图像识别单元的两侧设有与所述安装底座固定连接的横向直杆，所述图像识别单元在所述横向直杆的限位作用下保持与所述集装平台的固定高度。
23.作为本发明的一种优选方案，所述下层平台的上表面设有至少两条与所述切割槽平行的矩形槽，所述上层平台的下表面设有沿着所述矩形槽移动的所述插板，所述下层平台的上表面设有用于推动所述上层平台沿着所述矩形槽移动的直线电机；
24.所述控制系统根据所述图像识别单元实时拍摄移动的两块所述钢板的焊缝且生成二维图像，所述控制系统根据焊缝与两块钢板厚度中心位置之间的距离调控所述直线电机带动所述焊接机构的焊接头移动，以使得所述焊接机构的焊接头与焊缝所在位置重合。
25.本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：
26.本发明将焊接装置的钢板固定工作和钢板焊接工作集成为一体，图像识别机构始终对应在两块钢板厚度的中心轴线上，特别是对应不同厚度的钢板，以及对钢板的持续性焊接工作，均无需进行图像识别机构的重新定位工作，因此减少自动焊接的计算复杂度。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
28.图1为本发明实施例提供的焊缝跟随装置的侧剖结构示意图；
29.图2为本发明实施例提供的导向喂入机构的俯视结构示意图；
30.图3为本发明实施例提供的自动焊接装置的正面结构示意图；
31.图4为本发明实施例提供的四相移位台的俯视结构示意图；
32.图5为本发明实施例提供的焊缝跟随系统的结构框图。
33.图中的标号分别表示如下：
34.1-驱动承载平台；2-钢板驱动机构；3-夹持机构；4-自动焊接装置；5-控制系统；6-矩形槽；7-插板；8-直线电机；9-导向喂入机构；
35.11-水平台；12-驱动台；
36.21-集装平台；22-c字形开口；23-挤压驱动轮；24-皮带；25-第二驱动电机；27-下沉槽；28-导轨板；
37.31-第一驱动电机；32-第一转动齿轮；33-受力底面板；34-齿条段；35-抱箍；
38.41-四相移位台；42-图像识别单元；43-焊接机构；
39.411-下层平台；412-上层平台；413-切割槽；414-安装底座；415-驱动气缸；416-内沉槽；417-滑轨；418-横向直杆；
40.91-安装立柱；92-竖面平板；93-第一磁块；94-第二磁块。
具体实施方式
41.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.如图1所示，本发明提供了一种钢板自动焊接的焊缝跟随装置，本实施方式将焊接装置的钢板固定工作和钢板焊接工作集成为一体，图像识别机构始终对应在两块钢板厚度的中心轴线上，特别是对应不同厚度的钢板，以及对钢板的持续性焊接工作，均无需进行图像识别机构的重新定位工作，因此减少自动焊接的计算复杂度。
43.因此控制系统仅根据图像识别机构识别的焊缝与中心轴线之间的偏差，来对应调控焊接机构移动至相应的焊缝进行焊接操作，以满足焊缝跟随的条件，实现方式简单，且无需进行定位校正工作，自动实现钢板位置校准夹持和焊缝跟随操作。
44.焊缝跟随装置包括：驱动承载平台1、钢板驱动机构2、夹持机构3、自动焊接装置4和控制系统5。
45.驱动承载平台1分为水平台11和设置在水平台11两端的驱动台12。
46.钢板驱动机构2设置在两个驱动台12上，钢板驱动机构2用于对两块钢板侧面进行驱动以使得钢板沿着水平台11上表面线性移动，两个驱动台12内均设有用于驱动钢板驱动机构2相对合并或分离运动的夹持机构3。
47.在本实施方式中，每进行两块钢板的焊接操作时，夹持机构3调控两个钢板驱动机构2先相对分离，扩大两个钢板驱动机构2之间的距离，然后夹持机构3调控两个钢板驱动机构2相对靠近，两个钢板驱动机构2分别驱动两块钢板的外表面，使得钢板沿着水平台11上表面线性移动。
48.因此本实施方式的钢板驱动机构2的间距可调，可以实现以下两种功能，其一，保证钢板驱动机构2对不同厚度的钢板的驱动工作，其二，保证钢板的正常输入，由于钢板驱动机构2是通过挤压钢板表面，通过摩擦力带动钢板移动，来保证两个钢板之间的夹缝比较小，从而焊接后的牢固性比较好，因此如果钢板驱动机构2需要先相对分开再相对靠近，以保证钢板的正常喂入。
49.自动焊接装置4设置在两个钢板驱动机构2的上表面，用于对钢板上表面的焊缝进行焊接操作。
50.其中，自动焊接装置4包括四相移位台41，以及设置在四相位移台中心位置上的图像识别单元42，图像识别单元42在四相移位台41进行竖向和水平向移动时保持位置固定，且图像识别单元42的安装位置始终处于两块钢板的中心轴线的正上方。
51.四相移位台41上安装有焊接机构43，焊接机构43随着四相移位台41在竖向和水平向同时移动，焊接机构43、四相移位台41和图像识别单元42连接有控制系统5，控制系统5根据图像识别单元42识别的焊缝与两块钢板的中心轴线之间的水平距离来调控四相移位台41的水平向移动，以使得焊接机构43的焊接头与焊缝重合进行跟踪式焊接操作。
52.图像识别单元42始终对应在两块钢板厚度的中心轴线上，特别是对应不同厚度的钢板，以及对钢板的持续性焊接工作，均无需进行图像识别单元42的重新定位工作，因此减少自动焊接的计算复杂度。
53.具体的实现过程总结为：先确定焊接机构43与图像识别单元42之间的位置差，再确定图像识别单元42识别的焊缝与中心轴线之间的偏差，来对应调控焊接机构43移动至相应的焊缝进行焊接操作。
54.由于将两块钢板送入两个钢板驱动机构2内时，为了确保钢板保持竖向朝向，以及钢板的位置处于水平台11的中心位置，需要在钢板输送机构和钢板驱动机构2之间设置导向喂入机构，即水平台11沿着钢板的输送方向分为入板端和出板端，钢板驱动机构2设置在靠近出板端的位置，水平台11靠近入板端的位置设有导向喂入机构9。
55.如图2所示，导向喂入机构9包括设置在水平台11的上表面设有两个关于水平台11中心轴线对称分布的安装立柱91，安装立柱91上活动安装有竖面平板92，两个竖面平板92靠近出板端的位置设有一组磁性相吸的第一磁块93，且两个竖面平板92靠近入板端的位置设有一组磁性相吸的第二磁块94，第一磁块93的磁力大于第二磁块94的磁力。
56.两个竖面平板92在第一磁块93的作用下呈v形分布，两个竖面平板92靠近入板端的距离大，且两个竖面平板92靠近出板端的位置吸附合并。
57.安装立柱91的安装位置靠近入板端，两个竖面平板92相互平行时的间距为两块钢板的厚度，两个竖面平板92的长度大于钢板驱动机构2的宽度，竖面平板92在钢板驱动机构2相对分开状态时预先夹持钢板以使得钢板处于两个驱动台12的中心位置。
58.竖面平板92的高度小于钢板驱动机构2的下表面至水平台11的上表面之间的距离，且钢板的高度大于等于钢板驱动机构2的上表面至水平台11的上表面之间的距离。
59.由于两个竖面平板92在第一磁块93的作用下呈v形分布，随着钢板的继续移动，两个钢板之间的夹角逐渐减小至相对平行状态，直至钢板驱动机构2驱动钢板移动。
60.安装立柱91通过插销安装在水平台11上，因此安装立柱91的位置可以调整，以适应对不同厚度的钢板的导向和扶直操作。
61.根据上述内容，两个钢板驱动机构2在本实施方式的工作方式为循环式的相对分开和靠近，相对分开以接入下个钢板，相对靠近以夹持钢板以使得两个钢板之间的焊缝合并，具体的调控方式为：两个竖面平板92在第一磁块93的作用下呈v形分布，增加接收输送至水平台11的钢板的包容性，利用竖面平板92的导向来将钢板移动至水平台11的中心位置，随着钢板的移动，两个竖面平板92的第一磁块93被推动作用下相对分开，且第二磁块93由于相互靠近而增大吸附力，两个竖向平板92转动至与钢板侧面平行，因此竖向平板92可实现对钢板的导向和限位作用。
62.如图1和图3所示，当利用导向喂入机构9持续性的接入钢板时，则利用夹持机构3带动钢板驱动机构2夹持钢板的两个侧面，并利用钢板驱动机构2带动钢板移动，夹持机构3的工作原理具体为：夹持机构3包括设置在驱动台12内的第一驱动电机31，以及设置在第一驱动电机31输出端的第一转动齿轮32，钢板驱动机构2上设有受力底面板33，且受力底面板33内设有与第一转动齿轮32啮合传动的齿条段34，第一驱动电机31通过第一转动齿轮32与齿条段34的啮合作用带动钢板驱动机构2夹持或者释放钢板。
63.驱动台12的上表面设有用于与钢板驱动机构2宽度相同的抱箍35，钢板驱动机构2在抱箍35的限位作用下沿着驱动台12表面线性移动。
64.利用齿轮啮合操作，带动两个夹持机构3相对靠近或者互相远离，根据上述，夹持机构3调控两个钢板驱动机构2先相对分离，扩大两个钢板驱动机构2之间的距离，然后夹持机构3在调控两个钢板驱动机构2相对靠近，因此为了确保钢板保持竖向状态，本实施方式通过导向喂入机构9的竖面平板92来对钢板进行初步的位置调控和姿态调控。
65.钢板驱动机构2包括受第一驱动电机31驱动的集装平台21，以及设置在集装平台
21相对面的c字形开口22，齿条段34设置在集装平台21的下表面，c字形开口22内活动安装有多个沿水平面转动的挤压驱动轮23，两个相邻的挤压驱动轮23之间通过皮带24传动，且通过皮带24传动的两个挤压驱动轮23分为主动轮和从动轮，作为主动轮的挤压驱动轮23连接有第二驱动电机25，第二驱动电机25带动主动轮和从动轮旋转以驱动钢板沿着水平台11的上表面线性移动。
66.钢板驱动机构2的主要目的是驱动钢板沿着水平台11线性移动，因此本实施方式通过挤压驱动轮23的旋转带动钢板移动，而两个相邻的挤压驱动轮23使用同一个第二驱动电机25，即可实现两个挤压驱动轮23的同步转动，即利用第二驱动电机25带动两个挤压驱动轮23中的主动轮旋转，然后两个挤压驱动轮23之间通过皮带24旋转，来带动另一个作为从动轮的挤压驱动轮23转动。
67.因此本实施方式通过第二驱动电机25带动主动轮和从动轮旋转，以驱动钢板沿着水平台11的上表面线性移动，且在线性移动过程中，利用自动焊接装置4对两块钢板的合缝进行焊接操作。
68.另外，需要特别说明的是，为了确保自动焊接装置4的图像识别单元始终对应与两块钢板的中心轴线，因此本实施方式的每个集装平台21的上表面设有下沉槽27，下沉槽27设有与集装平台21同步移动的导轨板28，四相移位台41设置在两个集装平台21的导轨板28上，导轨板28沿着下沉槽27移动以补偿两个集装平台21的相互靠近和相互分离的调控距离。
69.即夹持机构3带动两块集装平台21相对分离和相对靠近时，四相移位台41设置在两个集装平台21的导轨板28上，导轨板28沿着下沉槽27移动，因此四相移位台41在集装平台21相对远离和靠近时，可以保持固定位置不变，从而实现图像识别单元42的位置保持不变的操作。
70.如图3和图4所示，四相移位台41可以实现上下左右移动，其中，四相移位台41包括固定设置在导轨板28的下层平台411，以及活动安装在下层平台411且可沿着下层平台411所在平面移动的上层平台412，焊接机构43固定安装在上层平台412的中心位置，且下层平台411的中心位置设有横向分布的切割槽413，焊接机构43的焊接头穿过切割槽413对两块钢板的焊缝进行焊接工作。
71.导轨板28上设有多个均匀分布的安装底座414，安装底座414上设有驱动气缸415，驱动气缸415推动下层平台411上下移动以适应不同高度的钢板。
72.下层平台411靠近入板端的侧面设有内沉槽416，内沉槽416内安装有滑轨417，图像识别单元42安装在滑轨417上并沿着滑轨417上下移动，图像识别单元42的两侧设有与安装底座414固定连接的横向直杆418，图像识别单元42在横向直杆418的限位作用下保持与集装平台21的固定高度。
73.当下层平台411在驱动气缸415的带动作用下进行上下垂向移动时，由于横向直杆418与安装底座414固定连接，因此横向直杆418带动图像识别单元42沿着滑轨417上下移动，图像识别单元42在横向直杆418的限位作用下保持与集装平台21的固定高度，因此即使循环的焊接自动化过程中，图像识别单元42的位置保持不变，从而无需进行重心校正工作。
74.下层平台411的上表面设有至少两条与切割槽413平行的矩形槽6，上层平台412的下表面设有沿着矩形槽6移动的插板7，下层平台411的上表面设有用于推动上层平台412沿
着矩形槽6移动的直线电机8。
75.而焊接机构43固定安装在上层平台412上，焊接机构43在驱动气缸415的作用下实现上下移动，在直线电机8的作用下左右移动，从而实现满足不同高度的钢板以及钢板焊缝左右追踪工作。
76.如图5所示，控制系统5根据图像识别单元42实时拍摄移动的两块钢板的焊缝且生成二维图像，控制系统5根据焊缝与两块钢板厚度中心位置之间的距离调控直线电机带动焊接机构43的焊接头移动，以使得焊接机构43的焊接头与焊缝所在位置重合。
77.本实施方式将焊接装置的钢板固定工作和钢板焊接工作集成为一体，图像识别机构始终对应在两块钢板厚度的中心轴线上，特别是对应不同厚度的钢板，以及对钢板的持续性焊接工作，均无需进行图像识别机构的重新定位工作，因此减少自动焊接的计算复杂度。
78.以上实施例仅为本技术的示例性实施例，不用于限制本技术，本技术的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本技术的实质和保护范围内，对本技术做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本技术的保护范围内。