一种船用低速机气阀焊接机器人工作站制造技术

本发明专利技术涉及一种船用低速机气阀焊接机器人工作站，包括焊接机器人、焊接电源、电路控制系统及气路控制系统，所述工作站内还设有至少一台变位机及工具切换平台，所述变位机通过电路控制系统及气路控制系统与焊接机器人配合协同运动；所述工具切换平台包括分别设置于焊接机器人的后侧的焊枪工装台及打磨工装台，及固定于焊接机器人的前侧的清枪操作台；所述焊枪工装台、打磨工装台与焊接机器人之间设有免干扰装置。本发明专利技术焊接效率高，系统集成度高，自动化程度高，可满足duraspindle气阀盘底和阀面双金属焊接，从而打破低速机气阀依赖进口的现状，实现低速机气阀国产化，能够满足需要开展此项工作的市场需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种焊接机器人工作站，具体的说是一种多工位船用船用低速机气阀焊接机器人工作站，属于焊接加工

技术介绍
船用低速柴油机进排气门堆焊工艺复杂，传统多采用人工方式进行堆焊操作，劳动强度大，焊接效率低，焊接一致性差，产品质量参差不齐。而气阀更是船用发动机中的关键零件，其质量直接决定了发动机的大修时间和寿命，目前国内外主要有两种低速机气阀，一种是整体Nimonic 80A材料气阀，Nimonic 80A材料强度高，耐高温性能和耐腐蚀性能好，但价格昂贵；另一种是MAN B&W公司研制的duraspindle气阀，这种气阀在盘底和阀面分别使用镍基高温合金Inconel 625和Inconel 718材料焊接，从而实现气阀关键部位的耐高温和耐腐蚀性能要求，这种气阀可延长50%的大修时间，且价格较低，极具优势。目前国内的低速机气阀使用基本依赖进口，尚无力自行生产。国外目前的低速机气阀焊接设备多采用单工位，且自动化程度较低。然而，Duraspindle气阀需要将盘底和阀面部位焊接两种不同的镍基高温合金，其中需要将盘底整体包覆焊接Inconel 625材料，焊层厚度约12mm；阀面部位需要焊接Inconel 718材料，这就涉及到一个多层多道焊的问题，焊接过程中除电流、电压、焊枪摆宽、摆频、气体流量等参数外，还有一个非常重要的参数：层间温度，多层多道焊接中，层与层之间的温度需要严格控制，它直接影响到焊接的成型质量。在工件一层焊接完后需要等待工件冷却至要求的层间温度一下，这段时间内机器人处于等待状态，焊接效率低；焊接后的焊层表面会有焊渣、飞溅、氧化层等杂质，需要打磨装置清除，而目前多为手动清除，效率低，清理效果差；目前的焊接机器人工作站集成度较低，各个部件处于单独工作，不能联动，自动化程度较低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题，是克服现有技术的缺点，提供一种结构合理、性能稳定，自动化程度及系统集成度高的船用低速机气阀焊接机器人工作站，能够提高焊接效率及焊接质量。为了解决以上技术问题，本专利技术提供一种船用低速机气阀焊接机器人工作站，包括焊接机器人、焊接电源、电路控制系统及气路控制系统，所述电路控制系统包括机器人控制柜、机器人示教器，所述气路控制系统包括焊接气柜，其特征在于：所述工作站内还设有至少一台变位机及工具切换平台，所述变位机通过电路控制系统及气路控制系统与焊接机器人配合协同运动；所述工具切换平台包括分别设置于焊接机器人的后侧的焊枪工装台及打磨工装台，及固定于焊接机器人的前侧的清枪操作台；所述焊枪工装台、打磨工装台与焊接机器人之间设有免干扰装置；所述电路控制系统还包括工作站总控制器，所述工作站总控制器包括机柜、安装于机柜内的PLC控制系统、安装于机柜外表面的控制面板；所述工作站总控制器通过Profibus DP总线与机器人控制柜通讯连接，实现相互信息交互，并通过I/O模块获取传感信息，控制焊接机器人动作；所述焊接电源通过Device net 与机器人控制柜连接以控制焊接系统；所述机器人控制柜通过电信号与变位机、机器人本体、机器人示教器、工具切换平台通讯连接；所述气路控制系统还包括压缩空气系统，所述压缩空气系统包括空气压缩机和空气干燥器，通过管路与焊接气柜连接。本专利技术进一步限定的技术方案是：前述的船用低速机气阀焊接机器人工作站，变位机为L型变位机，包括L臂及固定于底座上的立柱，所述立柱通过第一减速器与L臂相连接，所述L臂包括与立柱同一平面内平行设置的立轴，所述立轴的末端向背离立柱的一侧延伸形成横轴，所述横轴的上表面固定有第二减速器，所述第二减速器的上方固定有气动卡盘；所述第一、第二减速分别机通过安装于立柱及L臂内部的伺服电机驱动控制L臂实现双轴360°旋转。进一步的，前述的船用低速机气阀焊接机器人工作站，变位机至少为一台；当变位机为一台时，与所述机器人相对放置，当变位机为两台时，所述机器人放置于两台变位机之间，当变位机为三台时，所述机器人与变位机在同一平面内互成直角摆放。进一步的，前述的，焊接工作台包括通过固定件安装于地面的工装柜，所述工装柜的内部放置有气柜，所述工装柜的上表面设有倒置的U型焊枪定位支架，所述U型焊枪定位支架的上表面一侧安装有上部设有凹槽的焊枪定位座，另一侧固定有焊枪垫块，所述焊枪定位座的凹槽内卡接有焊枪的端部，所述焊枪的另一端固定于焊枪垫块上；所述焊枪的上部设有焊枪转接法兰，所述转接法兰的顶部与遮盖板下方的一端相触接，所述遮盖板的另一端通过旋转机构安装于气缸安装板的上端，所述气缸安装板的下端固定于焊枪定位支架上。进一步的，前述的船用低速机气阀焊接机器人工作站，焊枪为水冷焊枪，所述焊枪的柄部通过固定支架安装有温度监控机构，所述温度监控机构为红外测温装置，所述红外测温装置的测温范围为0~500℃，与工作站总控制系统通讯连接，用于测量工件焊接后的温度；所述温度监控机构的下方安装有防碰撞传感器。进一步的，前述的船用低速机气阀焊接机器人工作站，所述打磨装置工作台包括通过固定件安装于地面的工装柜，所述工装柜所述工装柜的上表面设有倒置的U型定位支架，所述U型定位支架的上表面固定有定位盘，所述定位盘内卡接有浮动打磨装置，所述浮动打磨装置的一侧通过法兰支架固定有打磨连接法兰，所述法兰支架通过侧定位块与侧定位支架固定连接，所述侧定位支架固定于定位支架上。进一步的，前述的船用低速机气阀焊接机器人工作站，焊枪与浮动打磨装置分别通过气动快换器与机器人第六轴法兰盘相连接。进一步的，前述的船用低速机气阀焊接机器人工作站，变位机的L臂下方设有自动升降台，通过安装于内部的高度感应器控制升降。进一步的，前述的船用低速机气阀焊接机器人工作站，清枪操作台包括底座及固定安装于底座上的支架，所述支架上设有清枪机构、剪丝机构及喷防溅液机构；所述清枪机构包括旋转铰刀及电机，所述电机驱动旋转铰刀转动；所述剪丝机构包括剪丝器及驱动剪丝器运动的驱动机构，所述剪丝器的正下方设有托盘；所述喷防溅液机构包括喷头、油壶、泵、防溅液容器、废液容器，所述油壶外置于支架一侧，所述喷头置于所述油壶中，所述泵连接防溅液容器和喷头，所述油壶底部设有废液出口，所述废液出口通过管道连接废液容器。进一步的，前述的船用低速机气阀焊接机器人工作站，平衡架包括固定于地面的高度可调节的平衡架支座，所述平衡架支座的顶端通过轴承与平衡架支架梁的一端固定连接，所述平衡架支架梁与平衡架支座在同一平面相互垂直；所述平衡架支架梁上安装有直线导轨，通过直线导轨悬挂有一组平衡器悬挂板，所述平衡器悬挂板的末端固定有弹簧平衡器93，所述弹簧平衡器通过平衡器悬挂板沿直线导轨往复滑动；所述平衡架支架梁的另一端则设置有用以限位平衡器悬挂板的导轨挡板。本专利技术的有益效果是：本专利技术的船用低速机气阀焊接机器人工作站，根据不同的需求，在工作站内放置多台变位机，采用多工位焊接，提高了工件的焊接效率；同时，在焊枪上设置的红外测温仪可精确控制焊接层间温度，提高焊接质量；通过设置气动快换器，实现机器人与焊枪及打磨装置的快速切换，自动化程度高；且，所有的设备组件均与工作站总控制器通讯，系统集成度高，可实现焊接工作的一键完成。本专利技术焊接效率高，系统集成度高，自动化程度高，可满足duraspin本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船用低速机气阀焊接机器人工作站，包括焊接机器人、焊接电源、电路控制系统及气路控制系统，所述电路控制系统包括机器人控制柜、机器人示教器，所述气路控制系统包括焊接气柜，其特征在于：所述工作站内还设有至少一台变位机及工具切换平台，所述变位机通过电路控制系统及气路控制系统与焊接机器人配合协同运动；所述工具切换平台包括分别设置于焊接机器人的后侧的焊枪工装台及打磨工装台，及固定于焊接机器人的前侧的清枪操作台；所述焊枪工装台、打磨工装台与焊接机器人之间设有免干扰装置；所述电路控制系统还包括工作站总控制器，所述工作站总控制器包括机柜、安装于机柜内的PLC控制系统、安装于机柜外表面的控制面板；所述工作站总控制器通过Profibus DP总线与机器人控制柜通讯连接，实现相互信息交互，并通过I/O模块获取传感信息，控制焊接机器人动作；所述焊接电源通过Device net 与机器人控制柜连接以控制焊接系统；所述机器人控制柜通过电信号与变位机、机器人本体、机器人示教器、工具切换平台通讯连接；所述气路控制系统还包括压缩空气系统，所述压缩空气系统包括空气压缩机和空气干燥器，通过管路与焊接气柜连接。

【技术特征摘要】
1.一种船用低速机气阀焊接机器人工作站，包括焊接机器人、焊接电源、电路控制系统及气路控制系统，所述电路控制系统包括机器人控制柜、机器人示教器，所述气路控制系统包括焊接气柜，其特征在于：所述工作站内还设有至少一台变位机及工具切换平台，所述变位机通过电路控制系统及气路控制系统与焊接机器人配合协同运动；所述工具切换平台包括分别设置于焊接机器人的后侧的焊枪工装台及打磨工装台，及固定于焊接机器人的前侧的清枪操作台；所述焊枪工装台、打磨工装台与焊接机器人之间设有免干扰装置；所述电路控制系统还包括工作站总控制器，所述工作站总控制器包括机柜、安装于机柜内的PLC控制系统、安装于机柜外表面的控制面板；所述工作站总控制器通过Profibus DP总线与机器人控制柜通讯连接，实现相互信息交互，并通过I/O模块获取传感信息，控制焊接机器人动作；所述焊接电源通过Device net 与机器人控制柜连接以控制焊接系统；所述机器人控制柜通过电信号与变位机、机器人本体、机器人示教器、工具切换平台通讯连接；所述气路控制系统还包括压缩空气系统，所述压缩空气系统包括空气压缩机和空气干燥器，通过管路与焊接气柜连接。2.根据权利要求1所述的船用低速机气阀焊接机器人工作站，其特征在于：所述变位机为L型变位机，包括L臂及固定于底座上的立柱，所述立柱通过第一减速器与L臂相连接，所述L臂包括与立柱同一平面内平行设置的立轴，所述立轴的末端向背离立柱的一侧延伸形成横轴，所述横轴的上表面固定有第二减速器，所述第二减速器的上方固定有气动卡盘；所述第一、第二减速分别机通过安装于立柱及L臂内部的伺服电机驱动控制L臂实现双轴360°旋转。3.根据权利要求1所述的船用低速机气阀焊接机器人工作站，其特征在于：所述变位机至少为一台；当变位机为一台时，与所述机器人相对放置，当变位机为两台时，所述机器人放置于两台变位机之间，当变位机为三台时，所述机器人与变位机在同一平面内互成直角摆放。4.根据权利要求1所述的船用低速机气阀焊接机器人工作站，其特征在于：所述焊接工作台包括通过固定件安装于地面的工装柜，所述工装柜的内部放置有气柜，所述工装柜的上表面设有倒置的U型焊枪定位支架，所述U型焊枪定位支架的上表面一侧安装有上部设有凹槽的焊枪定位座，另一侧固定有焊枪垫块，所述焊枪定位座的凹槽内卡接有焊枪的端部，所述焊枪的另一端固定于焊枪垫块上；所述焊枪的上部设有焊枪转接法兰，所述转接法兰的顶部...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾连军，衷爱东，刘会纳，赵大忠，鲍海波，胡期翔，鲁宏，丁国娣，陈文彬，李翔，
申请(专利权)人：南京国际船舶设备配件有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32