CN104785958B - 一种低温罐外件机器人焊接工作站 - Google Patents

一种低温罐外件机器人焊接工作站 Download PDF

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本发明一种低温罐外件机器人焊接工作站涉及一种用于焊接低温罐外件的焊接***。其目的是为了提供一种自动化程度高、焊接质量好、焊接效率高的低温罐外件机器人焊接工作站。本发明一种低温罐外件机器人焊接工作站包括工作台，工作台上设置有焊接***和控制***，焊接***包括龙门架，龙门架的水平导轨上安装有侧挂行走机构，侧挂行走机构包括机器人安装底座，机器人安装底座上安装有伺服电机和焊接机器人，焊接机器人的机械臂上安装有焊枪和三维激光扫描仪，工作台上设置有滚轮架，每组滚轮架包括一个从动滚轮架和一个安装有调整电机的主动滚轮架，控制***包括机器人控制单元、PLC控制单元、扫描仪控制单元、焊接控制单元和通讯总线。

Description

一种低温罐外件机器人焊接工作站
技术领域
本发明涉及一种焊接***，特别是涉及一种用于焊接低温罐外件的机器人焊接工作站。
背景技术
工业生产过程中，很多设备需要焊接，通过人工来完成这些作业的话，不仅浪费人力物力，而且效率和质量都无法保证。因此自动化的焊接装置现在已被广泛应用，例如通过焊接机器人来代替人工焊接操作的设备，而且这些焊接设备功能也越来越完善。但仍存在一定的问题，比如在面对曲面或者不规则平面时，焊接完成的效果和花费的时间都不能让人满意。现有的机器人焊接设备在自动化程度、焊接质量和工作效率上都难以胜任复杂的焊接工况，还需要人为进行一部分焊接操作。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种自动化程度高、焊接质量好、焊接效率高的低温罐外件机器人焊接工作站。
本发明一种低温罐外件机器人焊接工作站，包括工作台，所述工作台上设置有焊接***和控制***，所述焊接***包括龙门架，所述龙门架的水平导轨上活动安装有侧挂行走机构，所述侧挂行走机构包括机器人安装底座，所述机器人安装底座上安装有用于带动机器人安装底座运动的伺服电机和焊接机器人，所述焊接机器人的机械臂上安装有焊枪和三维激光扫描仪，所述焊枪连接有送丝机和焊接电源，所述三维激光扫描仪用于扫描识别焊缝，所述工作台上还设置有若干组用于放置待焊接工件的滚轮架，每组滚轮架包括一个从动滚轮架和一个安装有调整电机的主动滚轮架，所述控制***包括机器人控制单元、PLC控制单元、扫描仪控制单元、焊接控制单元和通讯总线，所述机器人控制单元用于控制焊接机器人的动作，所述PLC控制单元用于控制伺服电机和调整电机，所述扫描仪控制单元用于接收三维激光扫描仪采集的原始数据，计算焊缝与设定数据的位置偏差，并将计算所得的最终数据传递给机器人控制单元，所述最终数据用于修正焊接机器人运动路径，所述焊接控制单元用于控制和调整焊接电源的焊接参数，所述通讯总线作为数据线连接控制***内各控制单元。
本发明一种低温罐外件机器人焊接工作站，其中所述水平导轨上设置有齿条，所述伺服电机输出轴安装有齿轮，所述齿轮与齿条相配合。
本发明一种低温罐外件机器人焊接工作站，其中所述水平导轨左右两端设置有限位块。
本发明一种低温罐外件机器人焊接工作站，其中所述机器人安装底座左右两端设置有缓冲块，防止机器人安装底座由于运动时的碰撞而损坏。
本发明一种低温罐外件机器人焊接工作站，其中所述焊接机器人选用六轴工业机器人。
本发明一种低温罐外件机器人焊接工作站，其中所述PLC控制单元采用PLC控制器，并连接有操作界面，用于实现人机交互。
本发明一种低温罐外件机器人焊接工作站，其中所述焊枪采用专用机器人自动焊枪，所述焊枪枪颈的弯曲角度能够根据待焊接工件的具体要求进行调整。
本发明一种低温罐外件机器人焊接工作站，其中所述焊枪与焊接机器人的连接部位安装有防撞传感器，所述防撞传感器的数据由PLC控制单元接收并处理。
本发明一种低温罐外件机器人焊接工作站，其中所述焊枪上安装有视频采集装置，所述视频采集装置采集的视频信号通过机器人控制单元传送到上位机。
本发明一种低温罐外件机器人焊接工作站，其中所述焊接电源上安装有水冷装置。
本发明一种低温罐外件机器人焊接工作站与现有技术不同之处在于本发明一种低温罐外件机器人焊接工作站在焊接动作进行前，首先采用三维激光扫描仪对待焊接的焊缝进行扫描，并将扫描的数据经机器人通讯单元和焊接遥控器处理后形成精确的三维数学模型，这样保证焊接机器人在焊接时的焊缝非常精准，可以有效提高焊接质量。伺服电机和控制电机分别带动侧挂行走机构和主动滚轮架运动，实现了焊接机器人水平方向的移动和工件的旋转，在实际工作中解放了劳动力，整个焊接过程无须人工参与，自动化程度高。同时主动滚轮架根据需要转动工件，有效减小了焊接机器人的运行距离，降低了焊接的难度，提高了工作效率和质量。
下面结合附图对本发明的一种低温罐外件机器人焊接工作站作进一步说明。
附图说明
图1为本发明一种低温罐外件机器人焊接工作站的主视图(含待焊接工件)；
图2为本发明一种低温罐外件机器人焊接工作站的俯视图；
图3为图1中A处的局部放大图；
图4为本发明一种低温罐外件机器人焊接工作站中控制***的工作流程图。
具体实施方式
如图1～图4所示，本发明一种低温罐外件机器人焊接工作站包括工作台10，工作台10上设置有焊接***21和控制***24。焊接***21包括龙门架9，龙门架9的水平导轨7上设置有齿条，水平导轨7左右两端设置有限位块8。水平导轨7上活动安装有侧挂行走机构，侧挂行走机构包括机器人安装底座5。如图3所示，机器人安装底座5上安装有伺服电机3，伺服电机3输出轴上安装有齿轮，齿轮与水平导轨7上的齿条相配合，从而带动机器人安装底座5在水平导轨7上左右运动。如图1、图2和图3所示，机器人安装底座5上还安装有缓冲块13和焊接机器人14。其中缓冲块13位于机器人安装底座5左右两端，防止机器人安装底座5由于运动时的碰撞而损坏；焊接机器人14选用六轴工业机器人，进行焊接作业时，使用灵活，工作范围较大。焊接机器人14的机械臂上安装有焊枪6和三维激光扫描仪15。三维激光扫描仪15用于扫描识别焊缝。焊枪6采用专用机器人自动焊枪，焊枪6枪颈的弯曲角度能够根据待焊接工件的具体要求进行调整。焊枪6还连接有送丝机和安装有水冷装置的焊接电源20。焊枪6用于对待焊接工件2实施焊接工作，待焊接工件2放置在滚轮架上。如图1和图2所示，滚轮架安装在工作台10上，滚轮架可设置多组，每组滚轮架包括一个从动滚轮架11和一个安装有调整电机1的主动滚轮架12。焊枪6上还安装有视频采集装置22，便于工作人员实现在线监控。三维激光扫描仪15在焊接前对待焊接工件2表面进行扫描，并将扫描采集的数据传送到控制***24中的扫描仪控制单元21。如图4所示，控制***24包括机器人控制单元16、PLC控制单元19、扫描仪控制单元21、焊接控制单元22和通讯总线。机器人控制单元16用于控制焊接机器人14的焊接动作，并将接收视频采集装置22的视频信号传送上位机17，便于工作人员实时监控；PLC控制单元19选用PLC控制器，用于控制伺服电机3和调整电机1动作，同时接收并处理防撞传感器23所得的数据，防撞传感器23位于焊枪6与焊接机器人14的连接部位，可有效防止焊枪6在狭小空间内作业时的撞枪事故，PLC控制单元19还连接有操作界面18，用于实现人机交互；扫描仪控制单元21接收三维激光扫描仪15采集的原始数据，形成待焊接工件2的空间数学模型，通过与设定数据作比较，计算焊缝与设定数据的位置偏差得到最终数据，扫描仪控制单元21将得到的最终数据传送到机器人控制单元16，用于修正焊接机器人14的运动路径；焊接控制单元22用于控制和调整焊接电源20的焊接参数，保证焊枪6能够焊接出高质量的焊缝；通讯总线作为数据线连接控制***24内各控制单元。
本发明一种低温罐外件机器人焊接工作站的工作原理如下：将工件放置在滚轮架上。首先通过操作界面18对待焊接工件2的规格进行选定。然后使用三维激光扫描仪15对工件上的表面进行扫描，所得数据经扫描仪控制单元21处理后传送到机器人控制单元16，机器人控制单元16控制焊接机器人14对待焊接工件2进行相应的焊接动作。焊接过程中PLC控制单元19分别控制伺服电机3和调整电机1，完成侧挂行走机构和主动滚轮架12的运动，实现焊接机器人14水平方向的运动和待焊接工件2的旋转，配合焊接机器人14及焊枪6进行焊接工作。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种低温罐外件机器人焊接工作站，包括工作台，其特征在于：所述工作台上设置有焊接***和控制***，所述焊接***包括龙门架，所述龙门架的水平导轨上活动安装有侧挂行走机构，所述侧挂行走机构包括机器人安装底座，所述机器人安装底座上安装有用于带动机器人安装底座运动的伺服电机和焊接机器人，所述焊接机器人的机械臂上安装有焊枪和三维激光扫描仪，所述焊枪连接有送丝机和焊接电源，所述三维激光扫描仪用于扫描识别焊缝，所述工作台上还设置有若干组用于放置待焊接工件的滚轮架，每组滚轮架包括一个从动滚轮架和一个安装有调整电机的主动滚轮架，所述控制***包括机器人控制单元、PLC控制单元、扫描仪控制单元、焊接控制单元和通讯总线，所述机器人控制单元用于控制焊接机器人的动作，所述PLC控制单元用于控制伺服电机和调整电机，所述扫描仪控制单元用于接收三维激光扫描仪采集的原始数据，计算焊缝与设定数据的位置偏差，并将计算所得的最终数据传递给机器人控制单元，所述最终数据用于修正焊接机器人运动路径，所述焊接控制单元用于控制和调整焊接电源的焊接参数，所述通讯总线作为数据线连接控制***内各控制单元。
2.根据权利要求1所述的一种低温罐外件机器人焊接工作站，其特征在于：所述水平导轨上设置有齿条，所述伺服电机输出轴安装有齿轮，所述齿轮与齿条相配合。
3.根据权利要求1所述的一种低温罐外件机器人焊接工作站，其特征在于：所述水平导轨左右两端设置有限位块。
4.根据权利要求1所述的一种低温罐外件机器人焊接工作站，其特征在于：所述机器人安装底座左右两端设置有缓冲块，防止机器人安装底座由于运动时的碰撞而损坏。
5.根据权利要求1所述的一种低温罐外件机器人焊接工作站，其特征在于：所述焊接机器人选用六轴工业机器人。
6.根据权利要求1所述的一种低温罐外件机器人焊接工作站，其特征在于：所述PLC控制单元采用PLC控制器，并连接有操作界面，用于实现人机交互。
7.根据权利要求1所述的一种低温罐外件机器人焊接工作站，其特征在于：所述焊枪采用专用机器人自动焊枪，所述焊枪枪颈的弯曲角度能够根据待焊接工件的具体要求进行调整。
8.根据权利要求1所述的一种低温罐外件机器人焊接工作站，其特征在于：所述焊枪与焊接机器人的连接部位安装有防撞传感器，所述防撞传感器的数据由PLC控制单元接收并处理。
9.根据权利要求1所述的一种低温罐外件机器人焊接工作站，其特征在于：所述焊枪上安装有视频采集装置，所述视频采集装置采集的视频信号通过机器人控制单元传送到上位机。
10.根据权利要求1所述的一种低温罐外件机器人焊接工作站，其特征在于：所述焊接电源上安装有水冷装置。
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