1.本发明涉及立杆全自动焊接专机技术领域，具体为一种工程脚手架立杆全自动焊接专机。


背景技术：

2.脚手架立杆需要钢管中间焊接多个圆盘，钢管一端焊接一个套筒，并且需要保证钢管上的安装孔与圆盘、套筒的相对位置一致。目前，公知的脚手架立杆焊接最先进的技术是:需要人工上载圆盘、套筒、钢管，再进行自动定位组装、焊接，但该方法增加了工人的劳动强度，且成品一致性较差、生产效率低。


技术实现要素：

3.(一)解决的技术问题
4.本发明的目的是针对背景技术中存在的问题，提出一种工程脚手架立杆全自动焊接专机。
5.(二)技术方案
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种工程脚手架立杆全自动焊接专机，包括立杆全自动焊接专机主体，立杆全自动焊接专机主体包括：钢管分料上料机构、钢管穿料机构、圆盘上料机构、圆盘翻转定位机构、套筒上料机构、套筒夹紧定位旋转机构、自动焊接机构、自动清枪机构、自动落料机构、立杆成品码放机器人和立杆产品自动换型机构；钢管穿料机构与钢管分料上料机构传动连接，圆盘上料机构连接在钢管分料上料机构和钢管穿料机构的侧边，圆盘翻转定位机构和套筒夹紧定位旋转机构均连接在自动焊接机构的下方，且之间相互联动，套筒上料机构安装在钢管分料上料机构端部的安装框架上，自动焊接机构和自动清枪机构均通过圆盘翻转定位机构联动连接，自动落料机构连接在圆盘翻转定位机构的下方，立杆成品码放机器人连接在圆盘上料机构上；所述钢管分料上料机构包括：所焊接框架和分料顶升气缸；所焊接框架和分料顶升气缸均连接在套筒上料机构上；所述钢管穿料机构包括：钢管夹紧找正机构和钢管穿料推进机构；钢管夹紧找正机构和钢管穿料推进机构均连接在套筒上料机构上，且钢管夹紧找正机构与钢管穿料推进机构联动连接；所述圆盘上料机构包括：双层升降输送滚筒线、圆盘托盘、搬运机器人以及圆盘夹爪、圆盘缓存座和圆盘搬运机构；双层升降输送滚筒线连接在圆盘上料机构上，圆盘托盘放置在双层升降输送滚筒线上，搬运机器人以及圆盘夹爪通过连接件连接在圆盘上料机构上一端，圆盘缓存座与圆盘翻转定位机构连接，圆盘搬运机构连接在圆盘缓存座上；所述圆盘翻转定位机构包括：圆盘定位平台和圆盘翻转机构；圆盘定位平台和圆盘翻转机构均连接在套筒上料机构上；所述套筒上料机构包括：套筒分选定位机构、水平多关节机械手搬运机构和套筒送料机构；水平多关节机械手搬运机构处于搬运机器人以及圆盘夹爪的下方设计，套筒分选定位机构与水平多关节机械手搬运机构联动连接，套筒送料机构连接在套筒夹紧定位旋转机构的下方；所述套筒夹紧定位旋转机构包括：三抓夹紧气缸、旋转伺服机构
和气缸推进机构；气缸推进机构连接在旋转伺服机构的下方，旋转伺服机构通过转轴杆与三抓夹紧气缸连接；所述自动焊接机构包括：水冷焊枪组件、焊枪升降机构和焊枪旋转气缸；焊枪升降机构连接在水冷焊枪组件的上方；所述自动清枪机构包括：铰刀剪丝喷油清枪机构和三轴伺服移栽模组；铰刀剪丝喷油清枪机构和三轴伺服移栽模组通过导轨进行移动安装；所述自动落料机构包括：落料滑道、接料滑道和分料挡停气缸；且落料滑道、接料滑道和分料挡停气缸均安装在自动落料机构上；所述立杆成品码放机器人包括：搬运机器人以及成品夹爪和码垛物料框架；搬运机器人以及成品夹爪与搬运机器人以及圆盘夹爪铰接，码垛物料框架连接在双层升降输送滚筒线的一侧；立杆产品自动换型机构包括：长度换型机构和直径大小换型机构。
7.作为本发明的一种优选技术方案，所述钢管夹紧找正机构包括：第一气动张紧内撑夹爪、伺服旋转机构、第一伺服移动滑台和检测光电传感器；第一气动张紧内撑夹爪和伺服旋转机构通过连接板连接，检测光电传感器连接在第一气动张紧内撑夹爪的一端；钢管穿料推进机构包括第二伺服移动滑台和升降顶尖。
8.作为本发明的一种优选技术方案，所述圆盘搬运机构包括：圆盘定心夹爪、弹性检测传感器、第一升降气缸和龙门架气动横移机构；圆盘定心夹爪与弹性检测传感器联动连接，弹性检测传感器与第一升降气缸连接。
9.作为本发明的一种优选技术方案，所述套筒送料机构构包括：v型定位工装、第二升降气缸、无杆横移气缸和压紧气缸；第二升降气缸连接在v型定位工装的下方，压紧气缸连接在压紧气缸上，无杆横移气缸连接在压紧气缸上；旋转伺服机构和气缸推进机构包括：伺服与减速机组合和通过联轴器，且伺服与减速机组合通过通过联轴器与三抓夹紧气缸相连。
10.作为本发明的一种优选技术方案，所述焊枪升降机构和焊枪旋转气缸均包括：焊枪安装支架、焊枪旋转气缸和焊枪升降用气缸；焊枪安装支架和焊枪升降用气缸通过焊枪旋转气缸联动连接。
11.作为本发明的一种优选技术方案，长度换型机构包括：钢管上料长度换型机构、钢管穿料推进长度换型机构和尾座顶针长度换型机构；直径大小换型机构包括钢管上料直径大小换型、焊枪升降直径大小换型机构和套筒送料直径大小换型机构。
12.作为本发明的一种优选技术方案，钢管上料长度换型机构包括：第二伺服移动滑台和第一钢管托举机构；钢管穿料推进长度换型机构包括；第一伺服移动滑台、第二钢管托举机构和第一气动张紧内撑夹爪；尾座顶针长度换型机构包括：旋转尾座机构、尾座伸缩气缸和尾座移动伺服滑台。
13.作为本发明的一种优选技术方案，钢管上料直径大小换型包括：第一钢管托举机构、第二钢管托举机构、钢管升降切斜气缸和斜切块；焊枪升降直径大小换型机构包括：焊枪升降用气缸、焊枪升降下限位切换气缸和下限位块；套筒送料直径大小换型机构包括：v型定位工装和套筒送料直径大小换型机构。
14.(三)有益效果
15.与现有技术相比，本发明提供了一种工程脚手架立杆全自动焊接专机，具备以下有益效果：
16.该工程脚手架立杆全自动焊接专机，通过采用机器人自动进行圆盘和套筒的上
料，采用钢管自动上料与找正机构，实现所有零部件的自动上料与定位。采用自动组装和焊接机构，实现全自动组装、全自动焊接。采用自动清枪机构，实现不停机自动清枪。采用机器人自动进行下载成品并码垛；从而代替了原有的人工劳动，大大提升了生产效率。
附图说明
17.图1为本发明一种实施例整体等轴测图；
18.图2为本发明一种实施例组装焊接工位的结构示意图；
19.图3为本发明一种实施例自动上下料机构的结构示意图；
20.图4为本发明一种实施例钢管自动上料机构的结构示意图；
21.图5为本发明一种实施例圆盘定位翻转机构的结构示意图；
22.图6为本发明一种实施例成品落料机构的结构示意图；
23.图7为本发明一种实施例整体焊枪运动机构的结构示意图；
24.图8为本发明一种实施例自动清枪机构的结构示意图；
25.图9为本发明一种实施例钢管夹紧找正机构的结构示意图；
26.图10为本发明一种实施例单组焊枪运动机构的结构示意图；
27.图11为本发明一种实施例尾座机构的结构示意图；
28.图12为本发明一种实施例套筒送料机构的结构示意图；
29.图13为本发明一种实施例套筒旋转夹紧机构的结构示意图；
30.图14为本发明一种实施例整体圆盘搬运机构的结构示意图；
31.图15为本发明一种实施例单组圆盘搬运机构的结构示意图；
32.图16为本发明一种实施例钢管托举&直径换型机构的结构示意图；
33.图17为本发明一种实施例伺服移栽&穿料机构的结构示意图。
34.图中：1、钢管分料上料机构；2、钢管穿料机构；3、圆盘上料机构；4、圆盘翻转定位机构；5、套筒上料机构；6、套筒夹紧定位旋转机构；7、自动焊接机构；8、自动清枪机构；9、自动落料机构；10、立杆成品码放机器人；11、所焊接框架；12、分料顶升气缸；13、钢管夹紧找正机构；14、钢管穿料推进机构；15、双层升降输送滚筒线；16、圆盘托盘；17、搬运机器人以及圆盘夹爪；18、圆盘缓存座；19、圆盘搬运机构；20、圆盘定位平台；21、圆盘翻转机构；22、套筒分选定位机构；23、水平多关节机械手搬运机构；24、套筒送料机构；25、三抓夹紧气缸；26、旋转伺服机构；27、气缸推进机构；28、水冷焊枪组件；29、焊枪升降机构；30、焊枪旋转气缸；31、铰刀剪丝喷油清枪机构；32、三轴伺服移栽模组；33、落料滑道；34、接料滑道；35、分料挡停气缸；36、搬运机器人以及成品夹爪；37、码垛物料框架；38、第一气动张紧内撑夹爪；39、伺服旋转机构；40、第一伺服移动滑台；41、检测光电传感器；42、第二伺服移动滑台；43、升降顶尖；44、圆盘定心夹爪；45、弹性检测传感器；46、第一升降气缸；47、龙门架气动横移机构；48、v型定位工装；49、第二升降气缸；50、无杆横移气缸；51、压紧气缸；52、伺服与减速机组合；53、通过联轴器；54、焊枪安装支架；55、焊枪升降用气缸；56、钢管上料长度换型机构；57、钢管穿料推进长度换型机构；58、尾座顶针长度换型机构；59、钢管上料直径大小换型；60、焊枪升降直径大小换型机构；61、套筒送料直径大小换型机构；62、第一钢管托举机构；63、第二钢管托举机构；64、旋转尾座机构；65、尾座伸缩气缸；66、尾座移动伺服滑台；67、钢管升降切斜气缸；68、斜切块；69、焊枪升降下限位切换气缸；70、下限位块。
具体实施方式
35.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。
36.实施例
37.请参阅图1-17，本发明提供以下技术方案：一种工程脚手架立杆全自动焊接专机，包括立杆全自动焊接专机主体，立杆全自动焊接专机主体包括：钢管分料上料机构1、钢管穿料机构2、圆盘上料机构3、圆盘翻转定位机构4、套筒上料机构5、套筒夹紧定位旋转机构6、自动焊接机构7、自动清枪机构8、自动落料机构9、立杆成品码放机器人10和立杆产品自动换型机构；钢管穿料机构2与钢管分料上料机构1传动连接，圆盘上料机构3连接在钢管分料上料机构1和钢管穿料机构2的侧边，圆盘翻转定位机构4和套筒夹紧定位旋转机构6均连接在自动焊接机构7的下方，且之间相互联动，套筒上料机构5安装在钢管分料上料机构1端部的安装框架上，自动焊接机构7和自动清枪机构8均通过圆盘翻转定位机构4联动连接，自动落料机构9连接在圆盘翻转定位机构4的下方，立杆成品码放机器人10连接在圆盘上料机构3上；所述钢管分料上料机构1包括：所焊接框架11和分料顶升气缸12；所焊接框架11和分料顶升气缸12均连接在套筒上料机构5上；所述钢管穿料机构2包括：钢管夹紧找正机构13和钢管穿料推进机构14；钢管夹紧找正机构13和钢管穿料推进机构14均连接在套筒上料机构5上，且钢管夹紧找正机构13与钢管穿料推进机构14联动连接；所述圆盘上料机构3包括：双层升降输送滚筒线15、圆盘托盘16、搬运机器人以及圆盘夹爪17、圆盘缓存座18和圆盘搬运机构19；双层升降输送滚筒线15连接在圆盘上料机构3上，圆盘托盘16放置在双层升降输送滚筒线15上，搬运机器人以及圆盘夹爪17通过连接件连接在圆盘上料机构3上一端，圆盘缓存座18与圆盘翻转定位机构4连接，圆盘搬运机构19连接在圆盘缓存座18上；所述圆盘翻转定位机构4包括：圆盘定位平台20和圆盘翻转机构21；圆盘定位平台20和圆盘翻转机构21均连接在套筒上料机构5上；所述套筒上料机构5包括：套筒分选定位机构22、水平多关节机械手搬运机构23和套筒送料机构24；水平多关节机械手搬运机构23处于搬运机器人以及圆盘夹爪17的下方设计，套筒分选定位机构22与水平多关节机械手搬运机构23联动连接，套筒送料机构24连接在套筒夹紧定位旋转机构6的下方；所述套筒夹紧定位旋转机构6包括：三抓夹紧气缸25、旋转伺服机构26和气缸推进机构27；气缸推进机构27连接在旋转伺服机构26的下方，旋转伺服机构26通过转轴杆与三抓夹紧气缸25连接；所述自动焊接机构7包括：水冷焊枪组件28、焊枪升降机构29和焊枪旋转气缸30；焊枪升降机构29连接在水冷焊枪组件28的上方；所述自动清枪机构8包括：铰刀剪丝喷油清枪机构31和三轴伺服移栽模组32；铰刀剪丝喷油清枪机构31和三轴伺服移栽模组32通过导轨进行移动安装；所述自动落料机构9包括：落料滑道33、接料滑道34和分料挡停气缸35；且落料滑道33、接料滑道34和分料挡停气缸35均安装在自动落料机构9上；所述立杆成品码放机器人10包括：搬运机器人以及成品夹爪36和码垛物料框架37；搬运机器人以及成品夹爪36与搬运机器人以及圆盘夹爪17铰接，码垛物料框架37连接在双层升降输送滚筒线15的一侧；立杆产品自动换型机构包括：长度换型机构和直径大小换型机构。
38.具体的，所述钢管夹紧找正机构13包括：第一气动张紧内撑夹爪38、伺服旋转机构
39、第一伺服移动滑台40和检测光电传感器41；第一气动张紧内撑夹爪38和伺服旋转机构39通过连接板连接，检测光电传感器41连接在第一气动张紧内撑夹爪38的一端；钢管穿料推进机构14包括第二伺服移动滑台42和升降顶尖43。
39.本实施例中，通过第一伺服移动滑台40带动第一气动张紧内撑夹爪38进入钢管内径中，进行内撑夹紧，再通过伺服旋转机构39带动第一气动张紧内撑夹爪38旋转，从而使钢管跟着一起做旋转。在旋转的同时，由光电传感器检测钢管上的通孔，当检测到通孔后，停止旋转，从而达到钢管找正目的；通过将钢管夹紧后由第一伺服移动滑台40向前做一级推进，完成后夹爪松开，伺服回退，升降顶尖43下降到钢管中心位置，再由第二伺服移动滑台42向前运动，使顶尖接触钢管并做二级推进。
40.具体的，所述圆盘搬运机构19包括：圆盘定心夹爪44、弹性检测传感器45、第一升降气缸46和龙门架气动横移机构47；圆盘定心夹爪44与弹性检测传感器45联动连接，弹性检测传感器45与第一升降气缸46连接。
41.本实施例中，通过第一升降气缸46带动定心夹爪下降，当接触到最上层圆盘后弹性检测传感器45被触发，定心夹爪将最上层圆盘夹紧，第一升降气缸46提升，最后由龙门架气动横移机构47将圆盘搬运到圆盘定位平台20。
42.具体的，所述套筒送料机构24构包括：v型定位工装48、第二升降气缸49、无杆横移气缸50和压紧气缸51；第二升降气缸49连接在v型定位工装48的下方，压紧气缸51连接在压紧气缸51上，无杆横移气缸50连接在压紧气缸51上；旋转伺服机构26和气缸推进机构27包括：伺服与减速机组合52和通过联轴器53，且伺服与减速机组合52通过通过联轴器53与三抓夹紧气缸25相连。
43.本实施例中，通过水平多关节机械手将套筒夹取搬运到v型定位工装48上，再由无杆横移气缸50带动v型定位工装48上的套筒向里运动到位，后由第二升降气缸49顶升，将套筒顶升到中心位，最后压紧气缸51将产品顶进三抓夹紧气缸25中；整个旋转伺服机构26安装在气缸推进机构27上，由单杆双作用气缸与两组导轨组合而成。通过旋转伺服机构26上的三抓夹紧气缸25将套筒夹紧，并由伺服做旋转运动，实现自动焊接时所需的旋转。再通过下面的气缸进行左右移动，实现组装和卸料。
44.具体的，所述焊枪升降机构29和焊枪旋转气缸30均包括：焊枪安装支架54、焊枪旋转气缸30和焊枪升降用气缸55；焊枪安装支架54和焊枪升降用气缸55通过焊枪旋转气缸30联动连接。
45.本实施例中，通过第二升降气缸49带动焊枪进行焊接，完成后将焊枪提升，并由焊枪旋转摆动气缸进行旋转，将焊枪旋转到适合自动清枪的位置。
46.具体的，长度换型机构包括：钢管上料长度换型机构56、钢管穿料推进长度换型机构57和尾座顶针长度换型机构58；直径大小换型机构包括钢管上料直径大小换型59、焊枪升降直径大小换型机构60和套筒送料直径大小换型机构61。
47.本实施例中，通过焊枪安装支架54、焊枪旋转气缸30和焊枪升降用气缸55来实现钢管长度的换型；通过钢管上料直径大小换型59、焊枪升降直径大小换型机构60和套筒送料直径大小换型机构61来实现钢管长度的换型。
48.具体的，钢管上料长度换型机构56包括：第二伺服移动滑台42和第一钢管托举机构62；钢管穿料推进长度换型机构57包括；第一伺服移动滑台40、第二钢管托举机构63和第
一气动张紧内撑夹爪38；尾座顶针长度换型机构58包括：旋转尾座机构64、尾座伸缩气缸65和尾座移动伺服滑台66。
49.本实施例中，通过第一伺服移动滑台40带动第二钢管托举机构63运动，来变更第二钢管托举机构63的位置，从而实现在伺服行程范围内的所有长度钢管均可正常上料；通过第一气动张紧内撑夹爪38将钢管夹紧，由第一伺服移动滑台40、第一钢管托举机构62运动，来变更钢管二级推进长度位置，从而实现在伺服行程范围内的所有长度钢管均可正常二级推进；通过尾座移动伺服滑台66带动旋转尾座机构64和尾座伸缩气缸65运动，来变更更钢管最终推进长度位置，从而实现在伺服行程范围内的所有长度钢管均可正常最终推进。
50.具体的，钢管上料直径大小换型59包括：第一钢管托举机构62、第二钢管托举机构63、钢管升降切斜气缸67和斜切块68；焊枪升降直径大小换型机构60包括：焊枪升降用气缸55、焊枪升降下限位切换气缸69和下限位块70；套筒送料直径大小换型机构61包括：v型定位工装48和套筒送料直径大小换型机构61。
51.本实施例中，通过钢管升降切斜气缸67来改变钢管托举的高度，从而可实现两种不同直径的钢管中心高度一致的目的，达到钢管上料直径大小换型59功能；通过焊枪升降下限位切换气缸69的旋转，来改变焊枪第二升降气缸49向下运动的位置，从而实现两种不同直径的钢管焊接表面相对焊枪高度一致的目的，达到焊接时焊枪升降直径大小换型换型功能；通过第二升降气缸49来改变v型定位工装48的最终高度，从而实现两种不同直径的套筒中心高度一致的目的，达到套筒送料直径大小换型功能。
52.本发明的工作原理及使用流程：钢管由钢管分料上料机构1的分料顶升气缸12自动上料，进入第一钢管托举机构62和第二钢管托举机构63，并被第一钢管托举机构62夹紧定位。第二伺服移动滑台42移动，将钢管推入第一气动张紧内撑夹爪38并被内撑夹紧。此时第一钢管托举机构62夹紧松开，伺服旋转机构39带动被夹紧的钢管做旋转运动，当检测光电传感器41检测到钢管孔后，停止旋转，完成找正。圆盘堆叠放置在圆盘托盘16工装中，由双层升降输送滚筒线15输送至抓取位，再由搬运机器人以及圆盘夹爪17对其进行抓取上载至圆盘缓存座18中。再由圆盘搬运机构19搬运到圆盘定位平台20；再由圆盘翻转机构21将其翻转定位，等待组装。钢管完成找正后由第一伺服移动滑台40向前做一级推进，完成后，第一气动张紧内撑夹爪38松开，伺服回退，升降顶尖43下降到钢管中心位置，再由第二伺服移动滑台42向前运动，使顶尖接触钢管并做二级推进。此时钢管已被穿入等待组装的圆盘中，完成钢管与圆盘的组装。最后整体移动到焊接位置。由套筒分选定位机构22出料，水平多关节机械手搬运机构23将其搬运至套筒送料机构24的v型定位工装48内，再由无杆横移气缸50将其移栽到三抓夹紧气缸25前面，最后由压紧气缸51将套筒推入三抓夹紧气缸25里对其进行夹紧定位，等待组装。在等待位置的套筒被气缸推进机构27顶入到钢管的头端，完成钢管与套筒的组装。旋转尾座机构64由尾座移动伺服滑台66带动，运动到钢管的末端，并由尾座伸缩气缸65将旋转尾座顶住钢管末端。焊枪升降机构29下降，将水冷焊枪组件28移动到焊接位置，进行自动点焊。电焊完成后，圆盘翻转机构21复位。此时产品被点焊后将有一定的强度。点焊完成后，继续进行满焊整个圆周部分。满焊的同时套筒的旋转伺服机构26带动套筒做整个一周旋转，从而带动整个产品都做旋转运动，实现满焊。焊接完成后所有机构复位，产品自动掉落到落料滑道33并进入接料滑道34，由分料挡停气缸35阻挡。只放行一
个产品进入机器人取料位置。搬运机器人以及成品夹爪36将产品抓取搬运码垛物料框架37进行自动码垛。在每次焊接完成后，产品在组装的同步过程中，三轴伺服移栽模组32带动自动清枪机构8对十一组焊枪中的一组进行自动清枪，依次循环，完成不停机自动清枪工作。