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1、(10)授权公告号 CN 102922160 B (45)授权公告日 2015.01.07 CN 102922160 B (21)申请号 201210462142.0 (22)申请日 2012.11.16 B23K 31/02(2006.01) B23K 37/00(2006.01) B23K 37/04(2006.01) B23K 37/047(2006.01) (73)专利权人 天津万华车辆配件有限公司 地址 301800 天津市宝坻区火车站北 7 号 (72)发明人 王军 (74)专利代理机构 北京联瑞联丰知识产权代理 事务所 ( 普通合伙 ) 11411 代理人 郑自群 CN 1021。
2、51967 A,2011.08.17, 说明书第 0023 段至第 0039 段及图 1. CN 102151967 A,2011.08.17, 说明书第 0023 段至第 0039 段及图 1. CN 102615411 A,2012.08.01, 说明书第 0013 段至第 0014 段及图 1-3. SU 789262 A1,1980.12.26, 全文 . CN 202377730 U,2012.08.15, 全文 . CN 202053042 U,2011.11.30, 全文 . KR 10-0796769 B1,2008.01.15, 全文 . (54) 发明名称 火车闸瓦钢背自动。
3、焊接装置 (57) 摘要 本发明提出了一种火车闸瓦钢背自动焊接装 置， 用以解决现有技术中钢背焊接合格率较低、 工 作效率低的问题。该装置包括工作站、 工作台、 上料装置和焊接装置， 工作站用于盛放钢背、 加强 筋， 工作台用于承托钢背、 加强筋， 工作台上设有 用于固定钢背的钢背定位装置、 用于固定加强筋 的加强筋定位装置， 上料装置用于将钢背、 加强筋 从工作站转移至工作台上， 焊接装置用于对工作 台上的钢背、 加强筋进行焊接固定。 该装置通过上 料装置将工作站上的钢背、 加强筋转移至工作台 上进行固定， 然后利用焊接装置将钢背与加强筋 焊接固定在一起， 从而代替了人工焊接的方式， 不 仅。
4、焊接质量有了很大的提高， 而且减轻了工作人 员的劳动强度， 提高了生产效率。 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 徐艳 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 6 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书1页 说明书5页 附图6页 (10)授权公告号 CN 102922160 B CN 102922160 B 1/1 页 2 1. 火车闸瓦钢背自动焊接装置， 其特征在于， 包括 ： 盛放钢背、 加强筋的工作站 ； 承托钢背、 加强筋的工作台， 所述工作台上设有用于固定钢背的钢背定位装置、 用于固 定加强筋的加强筋定位装置， 所述钢背定位装置包括底部。
5、安装座、 钢背压紧装置、 定位块和 推料装置， 所述底部安装座固定于所述工作台上并与钢背相适配， 所述钢背压紧装置固定 于所述工作台上并位于所述底部安装座周边， 所述定位块固定于所述底部安装座宽度方向 的一侧， 所述推料装置设置于所述底部安装座宽度方向的另一侧 ； 上料装置， 将钢背、 加强筋从所述工作站转移至所述工作台上 ； 焊接装置， 对所述工作台上的钢背、 加强筋进行焊接固定 ； 所述加强筋包括圆弧加强筋和直线加强筋， 所述加强筋定位装置包括第一气动压钳 和第二气动压钳， 所述第一气动压钳设置于所述底部安装座长度方向两端， 所述第一气动 压钳上铰接有连接杆， 所述连接杆的端部铰接有 “工。
6、” 型的圆弧加强筋压紧部， 所述第二气 动压钳设置于所述底部安装座宽度方向一侧， 所述第二气动压钳上铰接有直线加强筋压紧 部。 2. 如权利要求 1 所述的火车闸瓦钢背自动焊接装置， 其特征在于 ： 所述钢背压紧装置 为四个， 对称安装于所述底部安装座的两侧， 所述钢背压紧装置包括竖直设置的压紧气缸， 所述压紧气缸的活塞杆顶端设有钢背压紧部 ； 所述推料装置包括水平固定于所述工作台上的推料气缸， 所述推料气缸的活塞杆端部 固定有钢背推料部。 3. 如权利要求 2 所述的火车闸瓦钢背自动焊接装置， 其特征在于 ： 所述工作台为旋转 工作台， 所述旋转工作台的底部安装有变位机， 所述变位机由 PL。
7、C 控制旋转角度 ； 所述旋转工作台上对称固定有两个长方形工作台， 每个所述的长方形工作台上分别固 定有两个底部安装座。 4. 如权利要求 1 所述的火车闸瓦钢背自动焊接装置， 其特征在于 ： 所述上料装置为上 卸料机器人， 用于将钢背、 加强筋从所述工作站转移至所述底部安装座上， 同时将焊接固定 好的钢背、 加强筋从所述底部安装座上拿取下来。 5. 如权利要求 3 所述的火车闸瓦钢背自动焊接装置， 其特征在于 ： 所述焊接装置为两 台焊接机器人， 用于对所述长方形工作台上的两个钢背、 加强筋同时进行焊接。 6. 如权利要求 1 所述的火车闸瓦钢背自动焊接装置， 其特征在于 ： 所述工作站包括。
8、盛 放钢背的自动上料工作站和盛放加强筋的震动筛选工作站。 权 利 要 求 书 CN 102922160 B 2 1/5 页 3 火车闸瓦钢背自动焊接装置 技术领域 0001 本发明涉及火车闸瓦用钢背技术领域， 特别是指一种火车闸瓦钢背的自动焊接装 置。 背景技术 0002 闸瓦是用合成摩擦材料制成的瓦状制动块， 在制动时抱紧车轮踏面， 通过两者之 间的摩擦力使车轮停止转动。钢背是制造闸瓦过程中必不可少的部件， 由于其特殊的使用 要求， 需要在钢背上焊接 6 根独立的加强筋起到支撑和握裹的作用， 避免合成摩擦材料与 钢背分离脱落。这 6 根加强筋中， 4 根呈圆弧状， 与钢背上的圆弧相适配， 另。
9、外 2 根呈直线 状， 每根加强筋上呈三角形焊接 3 个焊点， 起到较好的固定作用。 0003 现有技术中， 这 6 根加强筋都是通过人工焊接的方式操作的， 一般都是先将钢背 固定， 然后将 6 根加强筋一一进行单独焊接。由于人工操作的过程中难免会有一定的误差， 长时间工作后也会产生操作疲劳， 很容易出现加强筋摆放歪斜、 偏离规定的位置、 加强筋圆 弧和钢背圆弧不一致等现象， 钢背的合格率都在 60左右， 产品质量一直提高不上去， 而且 人工操作的工作量特别大， 最大焊接能力在 300 件 / 班左右， 工作效率也很难得到提高， 不 能满足市场日益扩大的要求。 发明内容 0004 本发明提出一。
10、种火车闸瓦钢背自动焊接装置， 解决了现有技术中钢背焊接合格率 较低、 工作效率低的问题。 0005 本发明的技术方案是这样实现的 ： 火车闸瓦钢背自动焊接装置， 包括工作站、 工作 台、 上料装置和焊接装置。 所述工作站用于盛放钢背、 加强筋 ； 所述工作台用于承托钢背、 加 强筋， 所述工作台上设有用于固定钢背的钢背定位装置、 用于固定加强筋的加强筋定位装 置 ； 所述上料装置用于将钢背、 加强筋从所述工作站转移至所述工作台上 ； 所述焊接装置 用于对所述工作台上的钢背、 加强筋进行焊接固定。 0006 作为一种优选的实施方式， 所述钢背定位装置包括底部安装座， 所述底部安装座 固定于所述工。
11、作台上、 与钢背相适配， 所述工作台上固定有位于所述底部安装座周边的钢 背压紧装置， 所述底部安装座宽度方向的一侧固定有定位块， 另一侧设有推料装置。 0007 作为一种优选的实施方式， 所述钢背压紧装置为四个， 对称安装于所述底部安装 座的两侧， 所述钢背压紧装置包括竖直设置的压紧气缸， 所述压紧气缸的活塞杆顶端设有 钢背压紧部 ； 所述推料装置包括水平固定于所述工作台上的推料气缸， 所述推料气缸的活 塞杆端部固定有钢背推料部。 0008 作为一种优选的实施方式， 所述加强筋包括圆弧加强筋和直线加强筋， 所述加强 筋定位装置包括第一气动压钳和第二气动压钳， 所述第一气动压钳设置于所述底部安装。
12、座 长度方向的两端， 所述第一气动压钳上铰接有连接杆， 所述连接杆的端部铰接有 “工” 型的 圆弧加强筋压紧部 ； 所述第二气动压钳设置于所述底部安装座宽度方向的一侧， 所述第二 说 明 书 CN 102922160 B 3 2/5 页 4 气动压钳上铰接有直线加强筋压紧部。 0009 作为对上述技术方案的改进， 所述工作台为旋转工作台， 所述旋转工作台的底部 安装有变位机， 所述变位机由 PLC 控制旋转角度 ； 所述旋转工作台上对称固定有两个长方 形工作台， 每个所述的长方形工作台上分别固定有两个底部安装座。 0010 采用了上述技术方案后， 本发明的有益效果是 ： 该装置通过上料装置将工。
13、作站上 的钢背、 加强筋转移至工作台上进行固定， 然后利用焊接装置将钢背与加强筋焊接固定在 一起， 从而代替了人工焊接的方式， 不仅焊接质量有了很大的提高， 而且减轻了工作人员的 劳动强度， 提高了生产效率。 0011 该装置首先通过上卸料机器人将工作台上的钢背转移至底部安装座上， 通过固定 在推料气缸活塞杆端部的钢背推料部将钢背推动到定位块上， 实现钢背宽度方向上的固 定 ； 然后通过设置在压紧气缸活塞杆顶端的钢背压紧部下降实现钢背上下方向上的固定， 这样， 就实现了钢背的固定。 之后， 再通过上卸料机器人将工作台上的4根圆弧加强筋、 2根 直线加强筋转移至钢背上， 通过设置在第一气动压钳上。
14、的 “工” 型的圆弧加强筋压紧部实现 对 4 根圆弧加强筋的固定， 同时通过设置在第二气动压钳上的直线加强筋压紧部实现对 2 根直线加强筋的固定， 这样， 就实现了加强筋的固定。最后， 通过焊接机器人将固定好的钢 背、 加强筋焊接固定在一起即可， 在焊接完成后， 松开各个固定装置， 通过上卸料机器人将 焊接好的钢背取下即可。整套装置的关键点在于钢背与加强筋的固定方式， 其他机构 ( 例 如上卸料机器人、 焊接机器人等均是现有技术， 直接购买现有设备即可 )。 0012 该装置的工作台采用旋转工作台， 在旋转工作台上对称固定有两个长方形工作 台， 每个长方形工作台上设有两个底部安装座， 同时焊接。
15、机器人的数量为两台， 这样在对两 套固定好的钢背、 加强筋进行焊接的同时， 可同时利用上卸料机器人对另外一个长方形工 作台进行上料， 在焊接、 上料都完成后， 旋转工作台转动 180， 上卸料机器人将焊接好的钢 背取下， 继续上料， 同时焊接机器人继续进行焊接， 这样可以有效地提高焊接的效率。 附图说明 0013 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 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本 发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动性的前提下， 还可 以根据这些附图获得其他的附图。 001。
16、4 图 1 为钢背与加强筋的结构示意图 ； 0015 图 2 为图 1 中 A-A 处的剖视示意图 ； 0016 图 3 为本发明火车闸瓦钢背的自动焊接装置一种实施例的结构示意图 ； 0017 图 4 为长方形工作台上未放置钢背时的状态示意图 ； 0018 图 5 为图 4 中 M 处的局部放大示意图 ； 0019 图 6 为图 4 中 I 处的局部放大示意图 ； 0020 图 7 为长方形工作台上固定钢背和加强筋后的状态示意图 ； 0021 图 8 为图 7 中 N 处的局部放大示意图 ； 0022 图中 ： 1- 钢背 ； 11- 自动上料工作站 ； 12- 震动筛选工作站 ； 2- 旋转。
17、工作台 ； 3- 上 卸料机器人 ； 4- 焊接机器人 ； 51- 底部安装座 ； 521- 压紧气缸 ； 522- 钢背压紧部 ； 531- 定 说 明 书 CN 102922160 B 4 3/5 页 5 位块 ； 532- 推料气缸 ； 533- 钢背推料部 ； 61- 圆弧加强筋 ； 62- 直线加强筋 ； 71- 第一气动压 钳 ； 72- 连接杆 ； 73- 圆弧加强筋压紧部 ； 74- 第二气动压钳 ； 75- 直线加强筋压紧部 ； 8- 长 方形工作台。 具体实施方式 0023 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。
18、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作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。 0024 如图 1 所示， 为钢背与加强筋的结构示意图， 图 2 为图 1 中 A-A 处的剖视示意图， 图 1 所示的钢背是制造火车闸瓦必不可少的部件， 在现有技术中较为常见。其中， 钢背 1 的 整体形状呈弧形， 在钢背1的弧面处对称焊接固定有4根圆弧加强筋61， 同时在钢背1的平 面处还对称焊接固定有 2 根直线加强筋 62。现有技术在焊接这 4 根圆弧加强筋 61 和 2 根 直线加强筋 62 时都是通过人。
19、工焊接， 本装置的目的是实现机械化自动焊接， 提高焊接的合 格率， 减轻工人的劳动强度。 0025 如图 3 所示， 为本发明火车闸瓦钢背的自动焊接装置一种实施例， 整体包括 ： 工作 站、 工作台、 上料装置和焊接装置。 其中， 工作站是用于盛放钢背和加强筋的部件， 工作台用 于承托、 固定钢背和加强筋的部件， 上料装置是将钢背、 加强筋从工作站转移至工作台上的 部件， 焊接装置是对固定在工作台上的钢背、 加强筋进行直接焊接的部件。 0026 该实施例中的工作站包括一个自动上料工作站 11 和两个震动筛选工作站 12， 其 中， 自动上料工作站11上只盛放钢背1， 震动筛选工作站12上盛放圆。
20、弧加强筋61和直线加 强筋 62。 0027 自动上料工作站 11 独立安装在上料装置的工作范围内， 包括一个圆形工作台面， 该工作台面的中心垂直焊接一个无缝管， 无缝管最底下是法兰盘， 通过膨胀螺栓安装在地 面上。在工作台面下方无缝管的一侧安装一个液压泵站， 靠近上料装置的另一侧垂直安装 一个顶升油缸， 油缸正上方对应位置切割一直径 60mm 的通孔， 通孔上面放置码放好的钢背 若干件， 并在对应高度的位置正对着钢背处安装一个感应探测头， 感应探测头根据感应相 应位置物体情况， 发送指令至控制系统， 控制系统再发送指令至液压泵站， 来控制油缸的顶 升时间和顶升距离， 从而能将放置在工作台面的。
21、钢背逐步提升到指定位置。这种结构的自 动上料工作站 11 并不是本发明的关键技术点所在， 只是一种优选的实施方式， 其所有部件 均可直接购买得到， 在此不再赘述。 0028 震动筛选工作站 12 同样安装在上料装置的工作范围内， 包括一个震动台， 在震动 台下方通过定位销安装有若干弹簧， 在震动台的中心设有一个震动电机， 最上端是两个料 斗， 用来盛放杂乱无序的加强筋， 料斗中间有一个搅拌横臂， 安装在料斗中间的转轴上， 料 斗侧面焊接一滑道， 搅拌横臂通过减速机、 联轴器由电机驱动旋转， 同时震动电机带动料斗 一起震动， 在震动和搅拌的共同作用下， 滑道接受符合顺序的加强筋顺利滑下， 滑行到。
22、指定 位置， 而不符合条件的加强筋则继续在料斗内等待再次被筛选使用。这种结构的震动筛选 工作站 12 是本领域的公知技术， 也可直接在市场上购买得到。 0029 该实施例中的上料装置为上卸料机器人 3， 其工作范围不仅覆盖自动上料工作站 说 明 书 CN 102922160 B 5 4/5 页 6 11和震动筛选工作站12， 而且还覆盖工作台， 这个上卸料机器人3也可直接从市场上购买， 在安装时将其独立安装在地面上即可， 其作用不仅是将自动上料工作站 11 上的钢背 1、 震 动筛选工作站 12 上的加强筋分别转移至工作台上进行焊接固定， 还能够将焊接固定好的 钢背从工作台上取下， 起到上料、。
23、 卸料的双重作用。 0030 该实施例中的工作台部分是本发明的关键点， 在工作台上设有钢背定位装置和加 强筋定位装置， 其功能是固定钢背与加强筋， 便于下一步的焊接固定。 0031 如图 4、 图 5 所示， 钢背定位装置包括固定在工作台上的底部安装座 51， 该底部安 装座 51 的形状与钢背 1 的形状相适配， 中间按照钢背 1 瓦鼻子外形尺寸加工成型， 用来定 位钢背 1 长度方向位置不偏移。在底部安装座 51 的周边设有固定在工作台上的多个钢背 压紧装置， 用于将钢背1牢固压在底部安装座51上， 图中示出的钢背压紧装置为四个， 对称 固定在底部安装座 51 的两侧， 每个钢背压紧装置包。
24、括一个垂直设置的压紧气缸 521， 压紧 气缸521的活塞杆顶端设有钢背压紧部522， 当钢背1在底部安装座51上的位置固定后， 控 制系统控制压紧气缸 521 的活塞杆下降即可通过钢背压紧部 522 压紧钢背 1。 0032 如图 5、 图 7、 图 8 所示， 在底部安装座 51 的宽度方向一侧固定有定位块 531， 另一 侧设有推料装置， 推料装置包括水平固定在工作台上的推料气缸 532， 推料气缸 532 的活塞 杆顶端设有事先经淬火处理的钢背推料部 533， 通过推料气缸 532 的活塞杆伸长， 将钢背 1 牢固夹持在钢背推料部 533 与定位块 531 之间， 使钢背 1 在其宽度。
25、方向上牢固固定。 0033 如图4、 图5和图6所示， 加强筋定位装置包括设置在底部安装座51长度方向两端 的第一气动压钳 71， 第一气动压钳 71 上铰接有连接杆 72， 连接杆 72 的端部铰接有 “工” 型 的圆弧加强筋压紧部 73， 这种双重铰接的结构方式能够使圆弧加强筋压紧部 73 自由调节 角度紧紧压住 4 根圆弧加强筋 61。 0034 如图 5 所示， 在底部安装座 51 宽度方向一侧还设有第二气动压钳 74， 在第二气动 压钳 74 上铰接有直线加强筋压紧部 75， 其结构方式与第一气动压钳 71 处的结构方式大致 相同， 通过直线加强筋压紧部 75 可紧紧压住 2 根直线。
26、加强筋 62。 0035 上述的第一气动压钳 71 和第二气动压钳 74 均为本技术领域内的公知技术， 在此 不再赘述。 0036 另外， 该实施例中的工作台可采用旋转工作台 2， 其控制方式可在工作台的底部安 装一个变位机， 通过 PLC 来控制旋转工作台 2 的旋转角度。在旋转工作台 2 上对称固定有 两个长方形工作台 8， 每个长方形工作台 8 上均固定有两个底部安装座 51。也就是说， 在一 个旋转工作台 2 上对称固定有四个底部安装座 51。 0037 如图3所示， 为了配合旋转工作台2的工作， 该实施例中的焊接装置为两台焊接机 器人 4， 可分别对同一个长方形工作台 8 上的钢背进。
27、行焊接。 0038 下面就该实施例的火车闸瓦钢背自动焊接装置的工作过程进行说明 ( 为便于说 明， 将旋转工作台 2 上的两个长方形工作台 8 区分为一号长方形工作台和二号长方形工作 台 ) ： 0039 第一步， 长方形工作台8上的各个部件处于图4所示状态， 即各个压紧装置均位于 打开状态。工人将钢背 1 按照特定的顺序码在自动上料工作站 11 上， 将两种加强筋分别倒 入两个料斗内， 自动上料工作站 11 按照指令将钢背 1 依次顶升至指定位置， 震动筛选工作 站 12 将两种加强筋按照特定的顺序排列好并送至指定位置。 说 明 书 CN 102922160 B 6 5/5 页 7 0040。
28、 第二步， 上卸料机器人 3 先将两个钢背 1 分别抓取放置在一号长方形工作台上的 两个底部安装座 51 上。一号长方形工作台上的两个推料气缸 532 启动， 通过钢背推料部 533 将钢背 1 顶在定位块 531 上， 在宽度方向上固定钢背 1。同时一号长方形工作台上的八 个压紧气缸 521 启动， 通过钢背压紧部 522 将钢背 1 牢牢压在底部安装座 51 上， 在上下方 向上固定钢背 1。 0041 第三步， 上卸料机器人 3 将对应数量的圆弧加强筋 61、 直线加强筋 62 分别抓取放 置在一号长方形工作台上的两个钢背 1 上。一号长方形工作台上的四个第一气动压钳 71 启动， 通过。
29、圆弧加强筋压紧部73将圆弧加强筋61固定在钢背1上 ； 一号长方形工作台上的 两个第二气动压钳 74 启动， 通过直线加强筋压紧部 75 将直线加强筋 62 固定在钢背 1 上。 0042 第四步， 通过PLC控制变位机、 变位机控制旋转工作台2转动180， 将一号长方形 工作台转动至焊接机器人4一侧， 二号长方形工作台转动至上卸料机器人3一侧， 两台焊接 机器人4开始对一号长方形工作台上的钢背、 加强筋进行焊接， 同时上卸料机器人3将两个 钢背1分别抓取放置在二号长方形工作台上的两个底部安装座51上， 重复第二步与第三步 的过程。 0043 第五步， 通过PLC控制变位机、 变位机控制旋转工。
30、作台2再次转动180， 将一号长 方形工作台转动至上卸料机器人 3 一侧， 二号长方形工作台转动至焊接机器人 4 一侧。上 卸料机器人3将一号长方形工作台上焊接好的钢背取下， 继续上料 ； 两台焊接机器人4对二 号长方形工作台上的钢背、 加强筋进行焊接。 0044 如此周而反复， 上料与焊接同时进行， 即可提高产品的合格率， 又可有效地提高生 产效率。经实际生产检验， 生产出来的产品完全一致， 产品质量合格率达到 99， 合格率提 高了 40； 该装置的生产速度为 20 秒 / 件， 按照 3 班 / 天， 设备开动率 90计算， 2 人每天 可生产 3800 件， 相当于 12-13 人人工。
31、焊接的工作量， 工作效率有了明显的提升。 0045 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡在本发明的精 神和原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 102922160 B 7 1/6 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102922160 B 8 2/6 页 9 图 3 说 明 书 附 图 CN 102922160 B 9 3/6 页 10 图 4 说 明 书 附 图 CN 102922160 B 10 4/6 页 11 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 102922160 B 11 5/6 页 12 图 7 说 明 书 附 图 CN 102922160 B 12 6/6 页 13 图 8 说 明 书 附 图 CN 102922160 B 13 。