一种中部旋转变位管件的柔性机器人焊接系统技术方案

技术编号：40412132 阅读：7 留言：0更新日期：2024-02-20 22:30

本发明专利技术公开了一种中部旋转变位管件的柔性机器人焊接系统，包括压钳式变位机和位于压钳式变位机两侧的两个焊接系统，所述压钳式变位机包括驱动管件旋转变位的驱动轮机构和压紧管件的压钳机构，所述压钳机构包括与管件接触的压轮和驱动压轮升降的压轮驱动装置，压轮实现对管件压紧的同时随管件的转动而转动；两个焊接系统分别位于管件的两端，焊接系统包括焊接机器人和端部压紧机构，所述端部压紧机构包括与管件接触的压紧第一滚轮和驱动压紧第一滚轮升降的滚轮驱动装置，压紧第一滚轮实现对管件压紧的同时随管件的转动而转动。通过压钳式变位机和端部压紧机构同时对管件的中部和两端进行压紧实现管件直线度校正保证焊接质量。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及及船舶、化工、航天等管件焊接生产，具体是涉及一种中部旋转变位管件的柔性机器人焊接系统。

技术介绍

1、在国内管件自动化生产领域，多数管件焊接采用端部旋转变位，无法适应4个机器人同步焊接的自动化要求，主要表现在：1、管件端部旋转变位焊接方式对内外环缝同步焊接的机器人焊枪姿态存在干涉性；2、国内管件普遍存在直线度较差问题，在焊接过程中跳动较大；3、对于管件旋转变位过程中易打滑问题的处理效果不理想。4、管件焊接形式多数为焊接专机+焊接机器人结合形式，无法充分发挥焊接机器人柔性焊接的发展趋势。

技术实现思路

1、专利技术目的：针对以上问题，本专利技术提供一种提高管件生产加工自动化水平和焊接质量的中部旋转变位管件的柔性机器人焊接系统。

2、技术方案：为解决上述问题，本专利技术采用一种中部旋转变位管件的柔性机器人焊接系统，包括压钳式变位机和位于压钳式变位机两侧的两个焊接系统，所述压钳式变位机包括驱动管件旋转变位的驱动轮机构和压紧管件的压钳机构，所述压钳机构包括与管件接触的压轮和驱动压轮升降的压轮驱动装置，压轮实现对管件压紧的同时随管件的转动而转动；两个焊接系统分别位于管件的两端，焊接系统包括焊接机器人和端部压紧机构，所述端部压紧机构包括与管件接触的压紧第一滚轮和驱动压紧第一滚轮升降的滚轮驱动装置，压紧第一滚轮实现对管件压紧的同时随管件的转动而转动。

3、进一步的，所述压轮的旋转轴与编码器的输入旋转轴固定连接，所述编码器用于检测管件的实际旋转弧长。

<p>4、进一步的，所述焊接系统还包括管件跳动检测机构，管件跳动检测机构包括测距传感器，所述测距传感器用于检测管件旋转变位过程中的径向跳动。

5、进一步的，压轮驱动装置包括压钳气缸，压轮通过支架固定在压钳气缸末端，压钳气缸通过安装座固定在移动气缸的末端，当管件上料完成后，移动气缸驱动压钳气缸上升至行程最高点，压钳气缸驱动支架旋转将压轮旋转至位于管件上方的工作状态，移动气缸驱动压钳气缸向下运动，使得压轮压紧管件，当管件焊接完成下料时，压钳气缸驱动支架反向旋转复位，移动气缸驱动压钳气缸下降至最低点。

6、进一步的，所述压钳式变位机两侧设置转运轨道，转运轨道位于压钳式变位机和焊接系统之间，转运轨道延伸方向垂直于管件延伸方向，压钳式变位机两侧的转运轨道均设置转运小车，转运小车上端设置升降台，所述管件放置于转运小车的升降台上，转运小车用于将管件运输至压钳式变位机以及从压钳式变位机上运输离开，实现管件的自动上料和自动下料。

7、进一步的，所述压钳式变位机还包括管件接地机构，管件接地机构包括设置于管件底部的中部接地铜块、驱动中部接地铜块上下移动的中部气缸，中部气缸驱动中部接地铜块上升与管件表面压紧接触实现焊接接地；所述焊接系统包括滚轮接地机构和法兰接地机构，滚轮接地机构包括与第一滚轮连接的焊接地线，所述法兰接地机构包括设置于管件端部底下的法兰接地铜块、驱动法兰接地铜块上下移动的法兰气缸，法兰气缸驱动法兰接地铜块上升与管件表面压紧接触实现焊接接地。所述中部接地铜块和法兰接地铜块上表面为与管件接触面匹配的弧形结构。

8、进一步的，所述焊接系统包括用于支撑管件端部的滚轮升降机构，滚轮升降机构包括位于同一平面的第二滚轮和第三滚轮、安装第二滚轮和第三滚轮的支架、驱动支架移动的滚轮气缸，所述管件上料后，滚轮气缸驱动支架上升，管件与第二滚轮和第三滚轮接触。所述焊接系统还包括限定滚轮升降机构的限位机构(78)，限位机构包括限位气缸，限位气缸输出端伸出限制支架的移动。

9、进一步的，所述焊接系统还包括机器人轨道、沿机器人轨道滑动的滑座，所述机器人轨道的延伸方向平行于管件的延伸方向，所述焊接机器人和端部压紧机构均设置于滑座上，滑座在机器人轨道上自由滑动以适应不同长度的管件的焊接。

10、有益效果：本专利技术相对于现有技术，其显著优点是通过压钳式变位机和端部压紧机构同时对管件的中部和两端进行压紧实现管件直线度校正保证焊接质量。管件跳动检测机构实时检测管件在旋转变位过程中径向跳动量并反馈控制系统，控制系统实时调整四个焊接机器人的焊接位姿保证焊接质量。为了防止管件在旋转变位过程中存在打滑问题，弧长检测机构自动检测管件实际旋转变位弧长并反馈控制系统，由控制系统对四个焊接机器人进行焊接速度实时调节保证焊接质量。为了解决管件表面和法兰表面存在浮锈接地效果不好问题，本专利技术采用两端法兰接地、管件两端接地和管件中部接地的接地方案，实现可靠稳定接地。根据不同长度管件焊接任务，左焊接系统和右焊接系统在轨道上自动运行至指定位置，实现管件不同长度的柔性焊接。

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【技术保护点】

1.一种中部旋转变位管件的柔性机器人焊接系统，其特征在于，包括压钳式变位机(3)和位于压钳式变位机(3)两侧的两个焊接系统，所述压钳式变位机(3)包括驱动管件(6)旋转变位的驱动轮机构(34)和压紧管件(6)的压钳机构(38)，所述压钳机构(38)包括与管件(6)接触的压轮(49)和驱动压轮(49)升降的压轮驱动装置，压轮(49)实现对管件(6)压紧的同时随管件(6)的转动而转动；两个焊接系统分别位于管件(6)的两端，焊接系统包括焊接机器人(2、8、14、19)和端部压紧机构，所述端部压紧机构包括与管件(6)接触的压紧第一滚轮(68)和驱动压紧第一滚轮(68)升降的滚轮驱动装置，压紧第一滚轮(68)实现对管件(6)压紧的同时随管件(6)的转动而转动。

2.根据权利要求1所述的柔性机器人焊接系统，其特征在于，所述压轮(49)的旋转轴与编码器(52)的输入旋转轴固定连接，所述编码器用于检测管件(6)的实际旋转弧长。

3.根据权利要求1所述的柔性机器人焊接系统，其特征在于，所述焊接系统还包括管件跳动检测机构，管件跳动检测机构包括测距传感器(65)，所述测距传感器

4.根据权利要求1所述的柔性机器人焊接系统，其特征在于，压轮驱动装置包括压钳气缸(48)，压轮(49)通过支架(50)固定在压钳气缸(48)末端，压钳气缸(48)通过安装座(46)固定在移动气缸(47)的末端，当管件(6)上料完成后，移动气缸(47)驱动压钳气缸(48)上升至行程最高点，压钳气缸(48)驱动支架旋转将压轮(49)旋转至位于管件上方的工作状态，移动气缸(47)驱动压钳气缸(48)向下运动，使得压轮(49)压紧管件(6)，当管件(6)焊接完成下料时，压钳气缸(48)驱动支架(50)反向旋转复位，移动气缸(47)驱动压钳气缸(48)下降至最低点。

5.根据权利要求1所述的柔性机器人焊接系统，其特征在于，所述压钳式变位机(3)两侧设置转运轨道(25、27)，转运轨道(25、27)位于压钳式变位机(3)和焊接系统之间，转运轨道(25、27)延伸方向垂直于管件延伸方向，压钳式变位机(3)两侧的转运轨道(25、27)均设置转运小车(10、11)，转运小车(10、11)上端设置升降台，所述管件放置于转运小车的升降台上，转运小车用于将管件运输至压钳式变位机(3)以及从压钳式变位机(3)上运输离开，实现管件的自动上料和自动下料。

6.根据权利要求1所述的柔性机器人焊接系统，其特征在于，所述压钳式变位机(3)还包括管件接地机构(35)，管件接地机构(35)包括设置于管件(6)底部的中部接地铜块(108)、驱动中部接地铜块(108)上下移动的中部气缸(54)，中部气缸(54)驱动中部接地铜块(108)上升与管件表面压紧接触实现焊接接地；所述焊接系统包括滚轮接地机构和法兰接地机构(75)，滚轮接地机构包括与第一滚轮(68)连接的焊接地线，所述法兰接地机构(75)包括设置于管件(6)端部底下的法兰接地铜块(101)、驱动法兰接地铜块(101)上下移动的法兰气缸(99)，法兰气缸(99)驱动法兰接地铜块(101)上升与管件表面压紧接触实现焊接接地。

7.根据权利要求6所述的柔性机器人焊接系统，其特征在于，所述中部接地铜块(108)和法兰接地铜块(101)上表面为与管件接触面匹配的弧形结构。

8.根据权利要求6所述的柔性机器人焊接系统，其特征在于，所述焊接系统包括用于支撑管件端部的滚轮升降机构(74)，滚轮升降机构(74)包括位于同一平面的第二滚轮(84)和第三滚轮(86)、安装第二滚轮(84)和第三滚轮(86)的支架(77)、驱动支架(77)移动的滚轮气缸(94)，所述管件上料后，滚轮气缸(94)驱动支架(77)上升，管件与第二滚轮(84)和第三滚轮(86)接触。

9.根据权利要求8所述的柔性机器人焊接系统，其特征在于，所述焊接系统还包括限定滚轮升降机构(74)的限位机构(78)，限位机构(78)包括限位气缸(76)，限位气缸(76)输出端伸出限制支架(77)的移动。

10.根据权利要求1所述的柔性机器人焊接系统，其特征在于，所述焊接系统还包括机器人轨道(1、21)、沿机器人轨道(1、21)滑动的滑座(105、106)，所述机器人轨道(1、21)的延伸方向平行于管件(6)的延伸方向，所述焊接机器人(2、8、14、19)和端部压紧机构均设置于滑座(105、106)上，滑座(105、106)在机器人轨道(1、21)上自由滑动以适应不同长度的管件(6)的焊接。

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【技术特征摘要】

3.根据权利要求1所述的柔性机器人焊接系统，其特征在于，所述焊接系统还包括管件跳动检测机构，管件跳动检测机构包括测距传感器(65)，所述测距传感器(65)用于检测管件(6)旋转变位过程中的径向跳动。

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋小伟，孙昊，张建，王文慧，周元凯，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：

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