CN109093304A - 焊接机器人及具有该焊接机器人的自动组焊*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种焊接机器人及具有该机器人的自动组焊***，其中所涉及的焊接机器人包括机身、连接至所述机身的活动臂以及连接至所述活动臂的焊接机构，所述机身包括本体及相对所述本体高度可调的伸缩颈；所述活动臂包括依次连接的平移臂、第一转臂及第二转臂，所述平移臂前后朝向且沿其自身长度方向移动的设置于所述伸缩颈上，所述第一转臂绕第一横向轴转动的设置于所述平移臂的前端，所述第二转臂绕第二横向轴转动的设置于第一转臂远离所述平移臂的一端，所述焊接机构连接至第二转臂远离所述第一转臂的一端且具有用于焊接的焊枪；本发明所提供的焊接机器人能够替代人工，在焊接过程中可以减少人为参与，提高焊件整体焊接质量。
Description
技术领域
本发明涉及焊接领域，尤其涉及一种焊接机器人及具有该焊接机器人的自动组焊***。
背景技术
现有技术中，用于实现管道与管件(法兰、弯头及三通等)之间焊接的设备通常包括两个工位，即组对工位及焊接工位。具体在焊接过程中，一般先在组对工位对定位后的管道与管件采用人工TIG焊(Tungsten Inert GasWelding，即非熔化极惰性气体钨极保护焊)点焊以完成组对固定工序，然后通过行车等转移设备将组对固定后的管道、管件吊装至焊接工位，再进一步采用人工TIG焊进行焊缝的打底、填充、盖面焊以完成焊缝的全面焊接。
然现有技术存在以下问题：对应于两个工位，需要配备两名焊接人员，人员成本消耗大；人工参与过多，无法保障焊接质量；两个工位之间的焊件流转需要吊装设备进行转移，耗时长且降低整个焊接过程的安全系数。
有鉴于此，有必要提供一种改进技术方案以解决上述问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术存在的技术问题之一，为实现上述发明目的，本发明提供了一种焊接机器人，其具体设计方式如下。
一种焊接机器人，包括机身、连接至所述机身的活动臂以及连接至所述活动臂的焊接机构，所述机身包括本体及相对所述本体高度可调的伸缩颈；所述活动臂包括依次连接的平移臂、第一转臂及第二转臂，所述平移臂前后朝向且沿其自身长度方向移动的设置于所述伸缩颈上，所述第一转臂绕第一横向轴转动的设置于所述平移臂的前端，所述第二转臂绕第二横向轴转动的设置于第一转臂远离所述平移臂的一端，所述焊接机构连接至第二转臂远离所述第一转臂的一端且具有用于焊接的焊枪。
进一步，所述焊接机构绕第三横向轴转动的连接至所述第二转臂。
进一步，所述机身还具有固定连接至所述本体底部的基座，所述焊接机器人还包括与所述基座配合设置以供所述基座沿横向移动的第一轨道。
本发明还提供了一种自动组焊***，该自动组焊***用于管道、管件的组对及焊接，其具有以上所述的焊接机器人。
进一步，所述自动组焊***还具有设置于所述焊接机器人前侧的组对设备，所述组对设备包括用于承载所述管道且限定所述管道呈横向朝向的管道承载装置、以及位于所述管道承载装置一侧用于承载所述管件的管件承载装置，所述管件承载装置具有调节所述管件位置以使所述管件端部定位对接至所述管道端部以形成焊缝的管件位置调节机构；所述焊接机器人具有焊枪枪头移动至所述焊缝不同位置以点焊连接所述管道与所述管件的备焊状态。
进一步，所述管道承载装置包括横向间隔设置的第一支撑架及第二支撑架，所述第一支撑架具有用于夹持固定所述管道的管道夹持机构、驱动所述管道夹持机构转动的驱动机构、以及调整所述管道夹持机构以使被夹持的所述管道的轴心线与所述管道夹持机构转动轴线重合的同心调节机构，所述第二支撑架具有配合所述第一支撑架承载所述管道的配合支撑部；所述焊接机器人具有焊枪枪头移动至设定位置处以在所述管道转动时对所述焊缝进行连续焊接的焊接状态。
进一步，所述第一支撑架与所述第二支撑架横向间距可调。
进一步，所述管件承载装置包括用于承载所述管件的承载台，所述承载台具有用于装载弯头或三通的第一装载部以及用于装载法兰的第二装载部，所述第一装载部与所述第二装载部位于所述承载台的不同侧，所述承载台转动设置以供所述第一装载部与所述第二装载部选择性转动至朝向所述管道承载装置所在一侧。
进一步，所述组对设备还具有与所述管件承载装置配合设置供所述管件承载装置沿横向移动以靠近或远离所述管道承载装置的第二轨道。
进一步，所述焊接机器人还具有相对所述焊枪固定设置用于获取所述管道与所述管件表面数据的扫描机构、以及根据所获取的扫描数据判定所述管道与所述管件是否同心的判定机构。
本发明的有益效果是：本发明所提供的焊接机器人能够替代人工，在焊接过程中可以减少人为参与，提高焊件整体焊接质量；在具体实现管道与管件之间焊接固定时，基于焊接机器人的构成结构，本发明中通过一台焊接机器人即可以实现的点焊及焊缝的全面焊接，此为在同一工位实现管道、管件自动化组对及焊接提供可能。
附图说明
图1所示为自动组焊***的整体结构示意图；
图2所示为自动组焊***对管道、管件进行组对焊接的示意图；
图3所示为图2中a部分的放大示意图；
图4所示为焊接机器人的第一角度示意图；
图5所示为焊接机器人的第二角度示意图；
图6所示为管道承载装置的一种实施结构图；
图7所示为管件承载装置的一种实施结构图；
图8所示为管件承载装置承装弯头与法兰的示意图；
图9所示为自动组焊***对管道、管件进行组对焊接时剖面经过焊缝所在平面的第一种状态示意图；
图10所示为图9中b部分的放大示意图；
图11所示为自动组焊***对管道、管件进行组对焊接时剖面剖面经过焊缝所在平面的第二种状态示意图；
图12所示为自动组焊***对管道、管件进行组对焊接时剖面经过焊缝所在平面的第三种状态示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的各实施结构对本发明进行详细描述，请参照图1至图12所示，其为本发明的一些较佳实施方式。
参考图4、图5所示，本发明所涉及的焊接机器人100包括机身11、连接至机身11的活动臂12以及连接至活动臂12的焊接机构13。更为详细地可参考以下描述。
机身11包括本体111及相对本体111高度可调的伸缩颈112，于图示实施例中，本体111呈中空立柱状，伸缩颈112呈杆状并嵌设于本体111内部，且两者之间形成有供伸缩颈112沿竖直方向移动以改变伸缩颈112伸出长度的第一导向机构(图中未标识)。在具体实施过程中，焊接机器人100还具有驱动伸缩颈112相对本体111伸缩的伸缩驱动电机141。
本发明中的活动臂12包括依次连接的平移臂121、第一转臂122及第二转臂123。
其中，平移臂121前后朝向且沿其自身长度方向移动的设置于伸缩颈112上，具体于本实施例中，平移臂121设置于伸缩颈112的顶部，平移臂121与伸缩颈112之间设置有供平移臂121沿前后方向移动的第二导向机构(图中未标识)。在具体实施过程中，焊接机器人100具有驱动平移臂121相对伸缩颈112前后平移的平移驱动电机(图中未示出)。
第一转臂122绕第一横向轴转动的设置于平移臂121的前端，第二转臂123绕第二横向轴转动的设置于第一转臂122远离平移臂121的一端。参考图中所示，于本实施例中，第一横向轴与第二横向轴分别指的是两条横向朝向的转轴，焊接机器人100具驱动第一转臂122绕第一横向轴转动的第一转动驱动电机142以及驱动第二转臂123绕第二横向轴转动的第二转动驱动电机143。
本发明中的焊接机构13连接至第二转臂123远离第一转臂122的一端且具有用于焊接的焊枪131。于本具体实施例中，焊接机器人100还具有用于提供焊丝的卷盘16。
本发明所提供的焊接机器人100能够替代人工，在焊接过程中可以减少人为参与，提高焊件整体焊接质量。具体在管道与管件的组对焊接应用场景中，基于机身11与活动臂12的具体结构，设置于活动臂12上焊接机机构13的焊枪131可以较为容易抵接至环形焊缝的不同位置，如此可便于实现管道与管件之间的点焊连接。
作为本发明的一种优选实施方式，本发明中所涉及的焊接机构13绕第三横向轴转动的连接至第二转臂123，如此焊接机器人100调整焊枪131的位置更为顺畅。在本发明的其它实施例中，焊接机构13也可以直接固定于第二转臂123上。
此外，结合图2、图3所示，本具体实施例中的机身11还具有固定连接至本体111底部的基座113，焊接机器人100还包括与基座113配合设置以供基座113沿横向移动的第一轨道15。基于第一轨道15的设置，焊接机器人100的机动性更强，可以在横向方向上移动至不同位置进行焊接动作。
本发明中定义第一轨道15的延伸方向为横向，于水平面上垂直于第一轨道15的方向为前后方向。
本发明所提供的自动组焊***用于管道41、管件42的组对及焊接，其具有以上的焊接机器人100。
参考图1、图2所示，自动组焊***还具有设置于焊接机器人100前侧的组对设备200。具体结合图3、图6所示，组对设备200包括用于承载管道41且限定管道41呈横向朝向的管道承载装置、以及位于管道承载装置一侧用于承载管件42的管件承载装置23，管件承载装置23具有调节管件42位置以使管件42端部定位对接至管道41端部以形成焊缝的管件位置调节机构；焊接机器人100具有焊枪131枪头移动至焊缝不同位置以点焊连接管道41与管件42的备焊状态。
参考图9、图10、图11及图12所示，焊接机器人100处于备焊状态时。焊枪131的枪头在机身11与活动臂12的配合下可以于周向上沿管道41外壁移动，从而移动至焊缝的不同位置：如图9、图10中所示的4点钟位置、图11中所示的8点钟位置以及图12中所示的12点钟位置。基于此，在焊接管道41与管件42之前，可先通过焊接机器人100可对管道41与管件42之间的焊缝进行局部点焊，以实现管道41与管件42定位组对后的预固定。
参考图6所示，本实施例中的管道承载装置包括横向间隔设置的第一支撑架21及第二支撑架22。
其中，第一支撑架21具有用于夹持固定管道的管道夹持机构212、驱动管道夹持机构212转动的驱动机构(图中未示出)。具体于本实施例中，第一支撑架21具有第一基座211，驱动机构设置于第一基座211上以驱动管道夹持机构212相对第一基座211转动，管道夹持机构212为一周边分布有若干卡爪2120的转盘，若干卡爪2120中间形成有供管道41穿过的空间。
本实施例中的第一支撑架21还具有同心调节机构(图中未示出)，该同心调节机构用于调整管道夹持机构212以使被夹持的管道41的轴心线与管道夹持机构212转动轴线重合，具体实施过程中，若干卡爪2120均具有用于抵接管道41的卡头(图中未标识)，同心调节机构通过调整管道夹持机构212的若干卡爪2120卡头位置以配合实现管道41轴心线的位置调节。
由于管道41与管件42之间形成的焊缝为环形焊缝，于管道41的转动过程中，若被夹持的管道41的轴心线与管道夹持机构212转动轴线重合，焊枪131在不移动的前提下既可以顺利实现对焊缝的全面焊接。参考图12所示，在管道41、管件42点焊完成后，驱动机构驱动管道夹持机构212转动，此时，管道41、管件42沿管道41的轴心线转动，焊枪131保持在12点钟位置处即可对焊缝形成全面焊接；换而言之，焊接机器人具有焊枪131枪头移动至设定位置处以在管道41转动时对焊缝进行连续焊接的焊接状态。在本发明的其它实施例中，焊枪131对焊缝进行连续焊接时，焊枪131也可以保持在如图9中所示的4点钟位置、图11中所示的8点钟位置或其它设定位置处。可以理解的是，本发明中所涉及的全面焊接指的是通过焊枪对焊缝进行打底、填充及盖面焊以使管件42完全固定至管道41上；对于打底、填充及盖面焊中每一个焊接过程而言，其一般为为连续实施的，所以每一过程也可以称为连续焊接。
本实施例中的第二支撑架22具有配合第一支撑架21承载管道41的配合支撑部。参考图6所示，于具体实施过程中，第二支撑架22包括第二基座222，配合支撑部为设置于第二基座222顶部一对前后相对的支撑轮221，支撑轮221各绕一横向轴转动设置。如此，该一对支撑轮221可对管道41形成支撑，且在管道41的转动过程中配合管道41转动。
在一优选实施方式中，本发明中的第一支撑架21与第二支撑架22横向间距可调，从而实现不同长度管道41的支撑。具体于本实施例中，组对设备200具有平行于第一轨道设置的第二轨道24，第一支撑架21与第二支撑架22均设置于第二轨道24上，第二支撑架22沿第二轨道24可靠近或远离第一支撑架21。
参考图7、图8所示，本发明中管件承载装置23包括用于承载管件42的承载台230。本具体实施例中所涉及的管件42包含弯头421、三通(图中未示出)及法兰422；承载台230具有用于装载弯头421或三通的第一装载部231以及用于装载法兰422的第二装载部232，即同一承载装置23可以实现不同类型管件的承载。
参考图中所示，本实施例中的第一装载部231与第二装载部232位于承载台230的不同侧，承载台230转动设置以供第一装载部231与第二装载部232选择性转动至朝向管道承载装置所在一侧。具体而言，管件承载装置23具有第三基座233，承载台230绕一竖直轴转动的设置于基座233顶部，于承载台230的一侧，第一装载部231包括若干定位孔2311以及拆卸配合于定位孔2311内以适应不同型号弯管421或三通定位的定位板2312；于承载台230的另一侧，第二装载部232包括一对间距可调的滑板2321，两滑板2321均向外凸伸装配有用于与法兰422边孔4220配合的支撑杆2320。由于一对滑板2321间距可调，该第二装载部232可以实现对不同尺寸法兰422的装载。
作为优选的实施方式，支撑杆2320可拆卸的装配于滑板2321上，每一滑板2321上设置有若干位置不同以供支撑杆2320固定的固定孔，如此第二装载部232也可以实现对不同尺寸法兰422的装载。在另一些实施例中，第二装载部232配备有若干对外径不同的支撑杆2320，从而适应具有不同孔径边孔4220法兰422的支撑。
在本实施例中，管件承载装置23位于第一承载台21远离第二承载台22的一侧。当需要将弯头421或三通焊接固定至管道41的一端时，则转动承载台230至第一装载部231所在一侧靠近第一支撑架21；当需要将法兰422焊接固定至管道41的一端时，则转动承载台230至第二装载部232所在一侧靠近第一支撑架21。
于本实施例中，管件承载装置23中的管件位置调节机构包括用于调节管件42高度的高度调节单元、调节管件42前后位置的前后位置调节单元以及调节管件42横向位置的横向位置调节单元。
结合图2、图3中所示，本实施例中所涉及的管件承载装置23通过第三基座配合于第二轨道24上，如此管件承载装置23可沿第二轨道24横向移动以靠近或远离管道承载装置的第一承载架21。于本实施例中，第二轨道24构成管件承载装置23横向位置调节单元的一部分，用于实现管件承载装置23与管道承载装置横向距离的粗调。横向位置调节单元还可以包括用于微调管件承载装置23与管道承载装置横向距离的微调组件(图中未展示)。
在本发明的具体实施过程中，为实现自动组焊***的自动焊接功能，焊接机器人100还具有相对焊枪131固定设置用于获取管道41与管件42表面数据的扫描机构132、以及根据所获取的扫描数据判定管道41与管件42是否同心的判定机构。
具体而言，在管道41与管件42组对点焊前，需要调整管件42与管道41的位置关系以使两者同心，在此过程中，需要通过扫描机构获取管道41与管件42表面数据以确认两者是否同心。于具体实施过程中，若管道41与管件42两者不同心，则管件位置调节机构根据扫描数据反馈调节管件位置直至两者同心；若管道41与管件42两者同心，则焊接机器人100运行以实现管道41与管件42两者之间的点焊连接。
参考图1、图2所示，本发明中还具有控制自动组焊***运行的控制机构，其中控制机构包括控制面板300。
本发明所提供的自动组焊设备于同一工位上即可实现管道41与管件42之间的组对、点焊及点焊后的打底、填充、盖面焊，相对传统两工位更为节省空间，而且减少了行车的使用，有利于提高焊接作业的整体安全系数。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种焊接机器人，包括机身、连接至所述机身的活动臂以及连接至所述活动臂的焊接机构，其特征在于，所述机身包括本体及相对所述本体高度可调的伸缩颈；所述活动臂包括依次连接的平移臂、第一转臂及第二转臂，所述平移臂前后朝向且沿其自身长度方向移动的设置于所述伸缩颈上，所述第一转臂绕第一横向轴转动的设置于所述平移臂的前端，所述第二转臂绕第二横向轴转动的设置于第一转臂远离所述平移臂的一端，所述焊接机构连接至第二转臂远离所述第一转臂的一端且具有用于焊接的焊枪。
2.根据权利要求1所述的焊接机器人，其特征在于，所述焊接机构绕第三横向轴转动的连接至所述第二转臂。
3.根据权利要求1或2所述的焊接机器人，其特征在于，所述机身还具有固定连接至所述本体底部的基座，所述焊接机器人还包括与所述基座配合设置以供所述基座沿横向移动的第一轨道。
4.一种自动组焊***，用于管道、管件的组对及焊接，其特征在于，所述自动组焊***具有权利要求1-3任意一项所述的焊接机器人。
5.根据权利要求4所述的自动组焊***，其特征在于，所述自动组焊***还具有设置于所述焊接机器人前侧的组对设备，所述组对设备包括用于承载所述管道且限定所述管道呈横向朝向的管道承载装置、以及位于所述管道承载装置一侧用于承载所述管件的管件承载装置，所述管件承载装置具有调节所述管件位置以使所述管件端部定位对接至所述管道端部以形成焊缝的管件位置调节机构；所述焊接机器人具有焊枪枪头移动至所述焊缝不同位置以点焊连接所述管道与所述管件的备焊状态。
6.根据权利要求5所述的自动组焊***，其特征在于，所述管道承载装置包括横向间隔设置的第一支撑架及第二支撑架，所述第一支撑架具有用于夹持固定所述管道的管道夹持机构、驱动所述管道夹持机构转动的驱动机构、以及调整所述管道夹持机构以使被夹持的所述管道的轴心线与所述管道夹持机构转动轴线重合的同心调节机构，所述第二支撑架具有配合所述第一支撑架承载所述管道的配合支撑部；所述焊接机器人具有焊枪枪头移动至设定位置处以在所述管道转动时对所述焊缝进行连续焊接的焊接状态。
7.根据权利要求6所述的自动组焊***，其特征在于，所述第一支撑架与所述第二支撑架横向间距可调。
8.根据权利要求5、6或7所述的自动组焊***，其特征在于，所述管件承载装置包括用于承载所述管件的承载台，所述承载台具有用于装载弯头或三通的第一装载部以及用于装载法兰的第二装载部，所述第一装载部与所述第二装载部位于所述承载台的不同侧，所述承载台转动设置以供所述第一装载部与所述第二装载部选择性转动至朝向所述管道承载装置所在一侧。
9.根据权利要求5、6或7所述的自动组焊***，其特征在于，所述组对设备还具有与所述管件承载装置配合设置供所述管件承载装置沿横向移动以靠近或远离所述管道承载装置的第二轨道。
10.根据权利要求5所述的自动组焊***，其特征在于，所述焊接机器人还具有相对所述焊枪固定设置用于获取所述管道与所述管件表面数据的扫描机构、以及根据所获取的扫描数据判定所述管道与所述管件是否同心的判定机构。
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