一种后桥法兰盘与连接管的焊接装置及其焊接方法

摘要

本发明提供一种后桥法兰盘与连接管的焊接装置，包括支撑板、焊枪，支撑板上固定有竖直板、支撑转盘一、气缸架，转动盘设置有向下伸出转轴一，转轴一与支撑转盘一转动连接，转轴一通过联轴器一连接伺服电机一，所述的转动盘定位安装法兰盘，连接管的下端与法兰盘定位安装，气缸架上固定双杆气缸，双杆气缸的活塞杆固定焊枪，所述的竖直板固定升降机构，升降机构升降架通过弹性机构连接支撑转盘，连接盘与支撑转盘二转动连接，连接盘固定有三爪卡盘，法兰盘安装在转动盘上，连接管下端定位安装在法兰盘上，三爪卡盘固定连接管上端，焊枪贴近焊缝同时支撑转盘转动，实现自动焊接，提高工作效率和焊接质量。

说明书

技术领域

本发明涉及法兰盘与连接管的焊接装置及其焊接方法，特别涉及一种后桥法兰盘与连接管的焊接装置及其焊接方法。

背景技术

车辆后桥的刹车鼓需要安装在法兰盘上，法兰盘固定在连接管端部，连接管内孔用于容纳、支撑车轮轴，连接管与法兰盘通常采用焊接的结构设计，而目前的车辆制造企业通常采用手工定位法兰盘和连接管，然后采用人工的方式焊接，焊接成本高，生产效率低，对于个别企业也采用焊接自动化焊接，但需要多个工业机器人合作完成，企业的设备投入成本高，同时焊接设备的维护成本也很高。

本申请的技术方案采用了下侧转动盘定位，伺服电机驱动转动盘转动，双杆气缸夹持焊枪控制焊枪到达或远离焊缝位置，实现法兰盘和连接管环形焊缝的自动焊接；采用丝杠螺母、导轨滑块机构实现连接管上端定位、夹紧机构的上下移动，采用弹簧的弹性连接实现三爪卡盘的夹紧连接管上端后压紧连接管，提高焊接质量，三爪卡盘为气动三爪卡盘，节省了人力，提高了工作效率。

发明内容

本发明的目的在于：为车辆后桥生产企业提供一种后桥法兰盘与连接管的手动定位安装、双侧定位、弹性压紧的自动焊接装置及其焊接方法。

本发明的目的是这样实现的：一种后桥法兰盘与连接管的焊接装置包括支架1、伺服电机一2、双杆气缸3、三爪卡盘4、竖直板6、转动盘7、焊枪14、升降机构，所述的支架1上端固定支撑板12，支撑板12沿水平方向设置，支撑板12的右侧固定竖直板6的下端，支撑板12的中部固定支撑转盘一10，转动盘7下表面设置有向下伸出转轴一701，转轴一701的上部与支撑转盘一10转动连接，转轴一701下部穿过支撑板12与联轴器一8固定连接，联轴器一8另一端固定伺服电机一2的输出轴，伺服电机一2固定在电机架一9上，电机架一9固定在支架1上，伺服电机一2的输出轴沿竖直方向设置；

所述的转动盘7上表面定位安装法兰盘200下表面，转轴一701的中心轴线与安装法兰盘200的中心轴线同轴，连接管100的下端内圆柱面与法兰盘200的上端外圆柱面间隙配合，连接管100下端面靠重力压在法兰盘200的水平台阶面上，所述的支撑板12的左侧固定气缸架11的下端，气缸架11上端固定双杆气缸3，所述的双杆气缸3的两个活塞杆前段固定焊枪夹头13，焊枪夹头13上固定焊枪14；

所述的竖直板6的右侧表面固定有升降机构，升降机构与升降架23的L形竖直边固定连接，升降架23呈倒置的L形，升降架23的L形水平边设置的四个光孔与四个螺柱24滑动连接，四个螺柱24上端安装有螺母25，四个螺柱24下端固定在支撑转盘二27上，四个螺柱的中部穿设弹簧26，弹簧26位于升降架23的L形水平边与支撑转盘二27之间，连接盘28上向上方伸出的轴与支撑转盘二27转动连接，连接盘28下表面固定三爪卡盘4固定连接，连接盘28上向上方伸出的轴与三爪卡盘4的几何中心同轴设置，三爪卡盘4的几何中心与转轴701的中心轴线同轴设置。

所述的升降机构结构为：升降机构包括前侧导轨21、后侧导轨、前侧滑块19、后侧滑块、伺服电机二5、丝杠18、丝杆螺母20、联轴器二16、轴承轴承座一17、轴承轴承座二22，所述的竖直板6右侧表面的前后两侧分别固定前侧导轨21、后侧导轨，前侧导轨21、后侧导轨沿上下方向竖直设置，前侧导轨21、后侧导轨分别安装前侧滑块19、后侧滑块，前侧滑块19、后侧滑块固定丝杠螺母20，丝杆螺母20内旋合丝杠18，丝杠18上下两端分别安装在轴承轴承座二22、轴承轴承座一17的内孔中，丝杠18下端穿过轴承轴承座一17与联轴器二16固定连接，联轴器二16另一端固定伺服电机二5的输出轴，伺服电机二5固定在电机架二15上，电机架二15固定在竖直板6上，升降架23的L形竖直边的下端与丝杆螺母20固定连接。

所述的所述的转动盘7上表面定位安装法兰盘200下表面的结构为：转动盘7上表面的中心设置有圆柱凸台704，圆柱凸台704的外圆柱面与法兰盘200的内孔间隙配合，用于实现法兰盘200的径向定位，转动盘7设置有环形凹槽702，用于避让法兰盘200的环形凸台一201，转动盘7位于法兰盘的环形凸台一201的外侧设置有环形凸台二703，环形凸台二703的上表面与安装法兰盘200的下方的外侧表面202贴合，用于法兰盘200的轴向定位。采用转动盘7设置的环形凹槽702，避让法兰盘200的环形凸台一201，转动盘7位于法兰盘的环形凸台一201的外侧设置的环形凸台二703，环形凸台二703的上表面与安装法兰盘200的下方的外侧表面202贴合的定位方式，由于刹车鼓固定时，刹车鼓的端面贴合在安装法兰盘200的下方的外侧表面202上，通过上述的法兰盘200的轴向定位方式，提高刹车鼓安装后的径向与连接管100的垂直度。所述的法兰盘200与连接管100的外侧结合位置即为焊缝位置300。

所述的三爪卡盘4为气动三爪卡盘。

所述的后桥法兰盘与连接管的焊接装置的和焊接方法包括如下步骤：

第一步：控制三爪卡盘的三个卡爪张开，控制伺服电机二5旋转，带动丝杠18旋转，丝杠螺母20在前侧滑块19和后侧滑块的支撑下实现向上移动，升降架23通过螺柱24带动支撑转盘二27、连接盘28、三爪卡盘4向上移动；

第二步：将法兰盘200的中心内孔与转动盘7上表面的圆柱凸台704同轴放置在转动盘7上，将连接管100下端内孔同轴贴合在法兰盘200的上端外圆柱面贴合，定位安装连接管100的下端；

第三步：控制伺服电机二5反向旋转，丝杠18带动丝杠螺母20下移，升降架23通过螺柱24带动支撑转盘二27、连接盘28、三爪卡盘4下移，三爪卡盘下移到预定位置；

第四步:控制三爪卡盘的三个卡爪夹紧连接管100的上端；

第五步:控制伺服电机二5继续反向转动，升降架23继续下移，压缩弹簧27，通过压紧三爪卡盘4压紧连接管100，使连接管100下端与法兰盘200紧密贴合，提高焊接质量;

第六步:控制双杆气缸3的活塞杆伸出，使焊枪14的前端对准焊缝300，开始焊接；

第七步：控制伺服电机一2转动，转动盘7转动，带动法兰盘200和连接管100同步转动，焊枪14同步焊接，伺服电机一2的输出轴转动一圈后，停止转动，焊枪14停止焊接；

第八步：双杆气缸3的活塞杆缩回，三爪卡盘4的卡爪张开；

第九步：控制伺服电机二5旋转，三爪卡盘4上升，取下焊接后的连接管100和法兰盘200，完成一个连接管100和法兰盘200的焊接。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1.采用了下侧转动盘定位，伺服电机驱动转动盘转动，双杆气缸夹持焊枪控制焊枪到达或远离焊缝位置，实现法兰盘和连接管环形焊缝的自动焊接；

2.采用丝杠螺母、导轨滑块机构实现连接管上端定位、夹紧机构的上下移动，采用弹簧的弹性连接实现三爪卡盘的夹紧连接管上端后压紧连接管，提高焊接质量；

3.三爪卡盘为气动三爪卡盘，节省了人力，提高了工作效率。

附图说明

图1是后桥法兰盘与连接管的焊接装置总体结构图。

图2是焊接装置下部的转动盘驱动装置结构图。

图3是焊接装置支撑平台以及法兰盘安装部分的结构图。

图4是焊接装置的法兰盘与连接管的焊接部位的结构图。

图5是焊接装置上部固定与下压连接管部分的结构图。

图6是转动盘定位固定法兰盘的结构图。

具体实施方式

结合图1～6，本发明的一种后桥法兰盘与连接管的焊接装置包括支架1、伺服电机一2、双杆气缸3、三爪卡盘4、伺服电机二5、竖直板6、转动盘7、联轴器一8、电机架一9、支撑转盘一10、气缸架11、支撑板12、焊枪夹头13、焊枪14、升降机构，升降架23、螺柱24、螺母25、弹簧26、支撑转盘二27、连接盘28。所述的支架1上端固定支撑板12，支撑板12沿水平方向设置，支撑板12的右侧固定竖直板6的下端，支撑板12的中部固定支撑转盘一10，转动盘7下表面设置有向下伸出转轴一701，转轴一701的上部与支撑转盘一10转动连接，转轴一701下部穿过支撑板12与联轴器一8固定连接，联轴器一8另一端固定伺服电机一2的输出轴，伺服电机一2固定在电机架一9上，电机架一9固定在支架1上，伺服电机一2的输出轴沿竖直方向设置。

所述的转动盘7上表面定位安装法兰盘200下表面，转轴一701的中心轴线与安装法兰盘200的中心轴线同轴，连接管100的下端内圆柱面与法兰盘200的上端外圆柱面间隙配合，连接管100下端面靠重力压在法兰盘200的水平台阶面上，所述的支撑板12的左侧固定气缸架11的下端，气缸架11上端固定双杆气缸3。

所述的双杆气缸3的两个活塞杆前段固定焊枪夹头13，焊枪夹头13上固定焊枪14。

升降机构包括电机架二15、联轴器二16、轴承轴承座一17、丝杠18、前侧滑块19、丝杆螺母20、前侧导轨21、轴承轴承座二22，所述的竖直板6的右侧表面前后两侧分别固定前侧导轨21、后侧导轨，前侧导轨21、后侧导轨沿上下方向竖直设置，前侧导轨21、后侧导轨分别安装前侧滑块19、后侧滑块，前侧滑块19、后侧滑块固定丝杠螺母20，丝杆螺母20内旋合丝杠18，丝杠18上下两端分别安装在轴承轴承座二22、轴承轴承座一17的内孔中，丝杠18下端穿过轴承轴承座一17与联轴器二16固定连接，联轴器二16另一端固定伺服电机二5的输出轴，伺服电机二5固定在电机架二15上，电机架二15固定在竖直板6上，升降架23呈倒置的L形，升降架23的L形竖直边的下端与丝杆螺母20固定连接，升降架23的L形水平边设置的四个光孔与四个螺柱24滑动连接，四个螺柱24上端安装有螺母25，四个螺柱24下端固定在支撑转盘二27上，四个螺柱的中部穿设弹簧26，弹簧26位于升降架23的L形水平边与支撑转盘二27之间，连接盘28上向上方伸出的轴与支撑转盘二27转动连接，连接盘28下表面固定三爪卡盘4固定连接，连接盘28上向上方伸出的轴与三爪卡盘4的几何中心同轴设置，所述的三爪卡盘4为气动三爪卡盘，三爪卡盘4上的卡爪用于卡紧连接管100的上端外圆柱面，三爪卡盘4的几何中心与转轴701的中心轴线同轴设置。

所述的所述的转动盘7上表面定位安装法兰盘200下表面的结构为：转动盘7上表面的中心设置有圆柱凸台704，圆柱凸台704的外圆柱面与法兰盘200的内孔间隙配合，用于实现法兰盘200的径向定位，转动盘7设置有环形凹槽702，用于避让法兰盘200的环形凸台一201，转动盘7位于法兰盘的环形凸台一201的外侧设置有环形凸台二703，环形凸台二703的上表面与安装法兰盘200的下方的外侧表面202贴合，用于法兰盘200的轴向定位。采用转动盘7设置的环形凹槽702，避让法兰盘200的环形凸台一201，转动盘7位于法兰盘的环形凸台一201的外侧设置的环形凸台二703，环形凸台二703的上表面与安装法兰盘200的下方的外侧表面202贴合的定位方式，由于刹车鼓固定时，刹车鼓的端面贴合在安装法兰盘200的下方的外侧表面202上，通过上述的法兰盘200的轴向定位方式，提高刹车鼓安装后的径向与连接管100的垂直度。所述的法兰盘200与连接管100的外侧结合位置即为焊缝位置300。

使用时，控制气动的三爪卡盘的三个卡爪张开，控制伺服电机二5旋转，带动丝杠18旋转，丝杠螺母20在前侧滑块19和后侧滑块的支撑下实现向上移动，升降架23通过螺柱24带动支撑转盘二27、连接盘28、三爪卡盘4向上移动，将法兰盘200的中心内孔与转动盘7上表面的圆柱凸台704同轴放置在转动盘7上，将连接管100下端内孔同轴贴合在法兰盘200的上端外圆柱面贴合，定位安装连接管100的下端，控制伺服电机二5反向旋转，丝杠18带动丝杠螺母20下移，升降架23通过螺柱24带动支撑转盘二27、连接盘28、三爪卡盘4下移，三爪卡盘下移到预定位置，控制三爪卡盘的三个卡爪夹紧连接管100的上端，之后控制伺服电机二5继续反向转动，升降架23继续下移，压缩弹簧27，通过压紧三爪卡盘4压紧连接管100，使连接管100下端与法兰盘200紧密贴合，提高焊接质量，然后控制双杆气缸3的活塞杆伸出，使焊枪14的前端对准焊缝300，开始焊接，控制伺服电机一2转动，转动盘7转动，带动法兰盘200和连接管100同步转动，焊枪14同步焊接，伺服电机一2的输出轴转动一圈后，停止转动，焊枪14停止焊接，双杆气缸3的活塞杆缩回，三爪卡盘4的卡爪张开，控制伺服电机二5旋转，三爪卡盘4上升，取下焊接后的连接管100和法兰盘200，完成一个连接管100和法兰盘200的焊接，完成一个后桥法兰盘与连接管的焊接，重复上述过程，实现下一个后桥法兰盘与连接管的焊接。