一种建筑钢结构机器人切割、搬运、焊接一体化工作站制造技术

本发明专利技术涉及一种建筑钢结构机器人切割、搬运、焊接一体化工作站，工作站包括：变位机、搬运机器人、切割机器人、焊接机器人、储料台和智能控制系统。智能控制系统存有加工工艺参数并下达加工指令，规划切割、搬运、焊接机器人运动路径；切割机器人对母件进行切割，完成开锁口、割圆孔、开坡口工作，搬运机器人负责加劲板上料，焊接机器人负责加劲板焊接，变位机配合三台机器人协同工作。相对于现有技术，该工作站提高了钢结构工件生产效率，具有装备自动化、工艺数字化、生产柔性化、过程可视化和信息集成化的优点，降低了人工成本，进而降低综合成本，是钢结构制造企业转型升级、实现自动化、智能化制造、提高市场竞争力的有效手段。

An integrated workstation for cutting, carrying and welding of building steel structure robot

【技术实现步骤摘要】
一种建筑钢结构机器人切割、搬运、焊接一体化工作站
本专利技术属于钢结构工件生产
，具体地，涉及一种建筑钢结构机器人切割、搬运、焊接一体化工作站。
技术介绍
近年来，我国钢结构行业得到快速发展，从钢结构的产值来看，2009年至今，中国钢结构行业的总产值总体保持增长趋势，但增速有所下滑。2017年，钢结构行业总产值为5100亿元，同比增长了2.9％；从中国的钢结构产量来看，2010年至今，我国的钢结构产量不断增加，年均增速保持在10％以上，且仍有继续保持快速增长的势头。建筑钢结构制造存在以下问题：一是满足技能要求的焊工短缺，人工成本高；二是高强度结构钢和大厚度钢材的广泛使用，对切割焊接工艺的要求越来越高，手工焊接或半自动焊接的质量一致性难以保证；三是钢结构制造存在波峰波谷，项目交货期要求难以保证；四是焊接质量、效率难以保证，材料浪费大；五是钢结构制造自动化程度低。建筑钢结构制造焊接工作量大，但由于目前国内建筑钢结构多是非标设计、构件品种多、单件小批量生产、工艺复杂，再加上前道工序下料、组对精度不高等特点，实现机器人焊接存在较大困难。钢结构工件中焊接H形钢的二次加工，如切割和装焊工艺，主要依靠人工进行工件的切割、装配和焊接。在工件的切割环节，主要采用加工方式是利用行车吊装，人工划线人工标识，最后采用切割和转孔设备完成开锁口、割圆孔、开坡口等工作，存在对于复杂切割难以控制、加工效率低、人工成本居高不下的缺点。在工件装焊环节，主要采用的加工方式是采用行车吊装，人工上板点焊固定或利用辅助支撑固定，最后人工进行焊接。但是，对于由于钢结构工件通常较大，焊件不易搬运，摆放位置难以精确控制，存在较多的不易焊接的焊缝位置，在装焊过程中需要用行车多次翻身调整工件位置，安全隐患多，给操作者带来危险与不便。同时，装焊过程有焊接工人自主进行，对工人的经验依赖程度大，无法保证焊接质量和焊接效率。因此，钢结构工件的切割、搬运和焊接过程采用人工进行，利用行车辅助翻身调整工件位置的加工方式存在不安全、自动化程度低、加工效率低、精度低、质量难以控制等缺点，加工成本高。针对上述技术问题，故需要进行改进。
技术实现思路
为了克服上述现有钢结构工件生产的技术问题，本专利技术提供一种建筑钢结构机器人切割、搬运、焊接一体化工作站，该工作站旨在解决现有钢结构工件切割、搬运、焊接过程中存在的自动化程度低、加工效率低、精度低以及人工成本高的问题。为了达到以上目的，本专利技术所采用的技术方案如下：建筑钢结构机器人切割、搬运、焊接一体化工作站，包括：变位机、搬运机器人、切割机器人、焊接机器人、储料台和智能控制系统；其中：搬运机器人固定在搬运机器人底座上，储料台固定在储料台底座上，切割机器人固定在切割机器人底座上，焊接机器人固定在焊接机器人底座上；智能控制系统储存有加工工艺参数并向变位机、搬运机器人、切割机器人和焊接机器人下达加工指令，规划切割、搬运、焊接机器人运动路径，实现智能控制；变位机对母件进行固定，并实现360°范围内的翻转；切割机器人对母件进行切割，完成开锁口、割圆孔、开坡口工作，搬运机器人负责加劲板上料，焊接机器人负责加劲板焊接，变位机配合三台机器人协同工作，完成钢结构工件的切割、搬运、焊接加工工序。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：建筑钢结构机器人切割、搬运、焊接一体化工作站运用智能控制系统对工作站中各个设备统筹安排，提高了钢结构工件生产效率；运用变位机固定母件，实现360°范围内的变位，变位机与切割、搬运、焊接机器人相互配合，提高了切割过程中的安全性，提高了搬运与装焊过程的效率性。运用定位检测系统和手眼系统，实现加劲板焊接的精确定位和精确焊接，保证焊接的精准与稳定；整个钢结构工件的切割、搬运以及焊接加工过程具有装备自动化、工艺数字化、生产柔性化、过程可视化和信息集成化的优点，降低了人工成本，进而降低综合成本，是钢结构制造企业转型升级、实现自动化、智能化制造、提高市场竞争力的有效手段。附图说明图1为建筑钢结构机器人切割、搬运、焊接一体化工作站结构示意图；图2为建筑钢结构机器人切割、搬运、焊接一体化工作站俯视图；图3为变位机结构示意图；图4为左立柱总成结构示意图；图5为储料台底座结构示意图；图6为储料台结构示意图；图7为切割机器人底座结构示意图；图8为焊接机器人底座结构示意图；图中：1、变位机，2、搬运机器人底座，3、储料台底座，4、切割机器人底座，5、焊接机器人底座，6、搬运机器人，7、切割机器人，8、焊接机器人，9、储料台，10、支撑脚，11、定位件，12、母件，13、变位机底座，14、垫板，15、左立柱总成，16、右立柱总成，17、左装夹台，18、右装夹台，19、左垫块，20、右垫块，31、底座平台，32、底座L连接件，33、底座矩形连接件，34、底座下垫板，35、底座上垫板，91、左料板限位块，92、右料板限位块，93、加劲板，151、伺服电机，152、减速机，153、支架，154、回转盘，155、盖板，156、左立柱底板。具体实施方式下面结合附图对本专利技术实施例作详细说明。如图1、图2所示，建筑钢结构机器人切割、搬运、焊接一体化工作站，包括：变位机1、搬运机器人6、切割机器人7、焊接机器人8、储料台9和智能控制系统(图中未示出)；搬运机器人6固定在搬运机器人底座2上，储料台9固定在储料台底座3上，切割机器人7固定在切割机器人底座4上，焊接机器人8固定在焊接机器人底座5上；智能控制系统储存有加工工艺参数并向变位机1、搬运机器人6、切割机器人7和焊接机器人8下达加工指令，规划切割、搬运、焊接机器人运动路径，实现智能控制；变位机1对母件12进行固定，并实现360°范围内的翻转；切割机器人7对母件12进行切割，完成开锁口、割圆孔、开坡口工作，搬运机器人6负责加劲板上料，焊接机器人8负责加劲板焊接，变位机1配合三台机器人协同工作，完成钢结构工件的切割、搬运、焊接加工工序。如图1所示，搬运机器人底座2、储料台底座3、搬运机器人6和储料台9布设于变位机1的一侧，切割机器人底座4、焊接机器人底座5、切割机器人7和焊接机器人8布设于变位机1的另一侧。如图3所示，变位机1，包括：变位机底座13、垫板14、左立柱总成15、右立柱总成16、左装夹台17、右装夹台18、左垫块19和右垫块20；变位机底座13呈T形，由方钢管焊接成两个矩形框，再将两个矩形框焊接成T形并在表面铺设铁皮而成；变位机底座13底部外侧固设有若干用于定位变位机底座13的定位件11，该定位件11呈L状体，定位件11通过螺栓与地面连接，保证该变位机1使用的安全性和稳定性。变位机底座13的底部设有若干支撑脚10，起到支撑作用，同时各支撑脚10可调节高低从而保证变位机底座13水平。变位机底座13的T形竖向末端设有垫块14，垫块14通过螺栓固定在变位机底座13上，垫块14用于连接搬运机器人底座2。变位机底座13的T形横向左侧末端固定有左立柱总成15，变位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种建筑钢结构机器人切割、搬运、焊接一体化工作站，包括：变位机、搬运机器人、切割机器人、焊接机器人、储料台和智能控制系统；其中：搬运机器人固定在搬运机器人底座上，储料台固定在储料台底座上，切割机器人固定在切割机器人底座上，焊接机器人固定在焊接机器人底座上；智能控制系统储存有加工工艺参数并向变位机、搬运机器人、切割机器人和焊接机器人下达加工指令，规划切割、搬运、焊接机器人运动路径，实现智能控制；变位机对母件进行固定，并实现360°范围内的翻转；切割机器人对母件进行切割，完成开锁口、割圆孔、开坡口工作，搬运机器人负责加劲板上料，焊接机器人负责加劲板焊接，变位机配合三台机器人协同工作，完成钢结构工件的切割、搬运、焊接加工工序。/n

【技术特征摘要】
1.一种建筑钢结构机器人切割、搬运、焊接一体化工作站，包括：变位机、搬运机器人、切割机器人、焊接机器人、储料台和智能控制系统；其中：搬运机器人固定在搬运机器人底座上，储料台固定在储料台底座上，切割机器人固定在切割机器人底座上，焊接机器人固定在焊接机器人底座上；智能控制系统储存有加工工艺参数并向变位机、搬运机器人、切割机器人和焊接机器人下达加工指令，规划切割、搬运、焊接机器人运动路径，实现智能控制；变位机对母件进行固定，并实现360°范围内的翻转；切割机器人对母件进行切割，完成开锁口、割圆孔、开坡口工作，搬运机器人负责加劲板上料，焊接机器人负责加劲板焊接，变位机配合三台机器人协同工作，完成钢结构工件的切割、搬运、焊接加工工序。


2.根据权利要求1所述的建筑钢结构机器人切割、搬运、焊接一体化工作站，其特征在于：搬运机器人底座、储料台底座、搬运机器人和储料台布设于变位机的一侧，切割机器人底座、焊接机器人底座、切割机器人和焊接机器人布设于变位机的另一侧。


3.根据权利要求1-2所述的建筑钢结构机器人切割、搬运、焊接一体化工作站，其特征在于：变位机，包括：变位机底座、垫板、左立柱总成、右立柱总成、左装夹台、右装夹台、左垫块和右垫块；变位机底座呈T形，由方钢管焊接成两个矩形框，再将两个矩形框焊接成T形并在表面铺设铁皮而成；变位机底座底部外侧固设有若干用于定位变位机底座的定位件，该定位件呈L状体，定位件通过螺栓与地面连接，保证该变位机使用的安全性和稳定性；变位机底座的底部设有若干支撑脚，起到支撑作用，同时各支撑脚可调节高低从而保证变位机底座水平；变位机底座的T形竖向末端设有垫块，垫块通过螺栓固定在变位机底座上，垫块用于连接搬运机器人底座；变位机底座的T形横向左侧末端固定有左立柱总成，变位机底座的T形横向右侧末端固定有右立柱总成。


4.根据权利要求1-3所述的建筑钢结构机器人切割、搬运、焊接一体化工作站，其特征在于：左立柱底板通过螺栓固定在变位机底座的T形横向左侧末端；左立柱总成为主翻转机构，包括：伺服电机、减速机、支架和回转盘；支架为上端为圆弧形的矩形钢支架，支架通过焊接固定在左立柱底板上；减速机安装在支架上，伺服电机连接在减速机的外侧，回转盘安装在减速机的内侧；伺服电机为动力装置，减速机将伺服电机输出的动力调整到需要的速度范围，带动回转盘进行翻转；回转盘底部设有若干孔位，用于连接左装夹台；右立柱总成为左立柱总成的对称装置，与左立柱总成相比缺少伺服电机，右立柱总成内包括减速机、支架和回转盘，右立柱总成为副翻转机构，从动于主翻转机构。


5.根据权利要求1-4...

【专利技术属性】
技术研发人员：金睿，丁宏亮，尤可坚，李毅，张少君，程骥，肖锋，刘东海，
申请(专利权)人：天津大学，浙江省建工集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：天津;12