CN110560942A - 一种钢管塔塔管自动焊接***及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢管塔塔管自动焊接***及其控制方法。本发明由筋板码放平台、上料地轨机构、上料机器人、焊接地轨机构、变位机组、升降滚轮架、焊接机器人和电气控制***组成。该***主要工作流程为：滚轮架上的钢管配合变位机上固定的两个法兰，找正位置后，焊接机械手将管法兰和钢管进行先点焊再满焊操作。完成法兰和钢管的焊接后，上料机器人按照焊接筋板的先后顺序自动夹取筋板码放平台上的筋板至焊接位置，焊接机械手先进行点焊固定筋板，再由变为机组与焊接机器人联动进行满焊焊接。本发明提供的***可以实现多种钢管塔管的自动拼装、焊接，减少工人劳动强度和工作量，提高焊接质量和效率。

Description

一种钢管塔塔管自动焊接***及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种钢管塔塔管自动焊接***，具体涉及一种自动拼装、焊接通讯塔塔管的***，属于装备制造技术领域。

背景技术

钢管塔属于一种通信铁塔，其组成部分主要由塔管拼接而成。对于不同高度的铁塔，塔管的拼装角度也各不相同。塔管的焊接过程为，法兰与钢管点焊后，再进行满焊。法兰处筋板和管身筋板点焊后，在进行满焊。由于钢管塔的塔管尺寸较大，拼接和满焊的工作量非常大、工序繁琐，导致塔管生产效率低下。

经查阅相关资料，还没有发现能够满足多种型号塔管自动焊接的***。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供了一种用于钢管塔塔管自动焊接的自动化***，它能够实现多种型号塔管的自动拼装焊接，自动化程度高，减少了工人的劳动量，提高了生产效率，避免了人工拼装焊接导致的焊接质量问题。

本发明采用一下技术方案予以实施：

一种钢管塔塔管自动焊接***，其结构组成包括筋板码放平台3、上料地轨机构2、上料机器人1、焊接地轨机构4、变位机6、升降滚轮架5、焊接机器人7和电气控制***。

所述的筋板码放平台3，包括平台框架8、1#夹紧机构9、2#夹紧机构10；所述上料地轨机构2，包括1#硬限位挡块18、型材底座20、1#轨道19、1#齿条17、2#硬限位挡块、上料动力小车16；所述上料机器人1，包括纵梁15、横梁12、十字坐标机械臂11、旋转机构13、气动爪手14；所述焊接地轨机构4，包括3#硬限位挡块21、型材底座22、2#轨道23、2#齿条24、4#硬限位挡块29、1#变位机动力小车25、2#变位机动力小车27、1#升降滚轮架动力小车26、2#升降滚轮架动力小车28；所述变位机6，包括翻转轴30、旋转轴31、旋转四爪卡盘32。翻转轴和旋转轴都通过减速器与伺服电机连接，它们可以在伺服电机的驱动下绕各自的中心轴线转动；驱动翻转轴的伺服电机和减速器封装在翻转轴右侧的方形箱体内；驱动旋转轴的伺服电机和减速器封装在旋转轴下部的圆柱形盒体内；旋转四爪卡盘用于放置管法兰，并通过卡爪固定管法兰；所述升降滚轮架5，包括滚轮33、滚轮支架34、剪刀撑升降机构36、伺服减速电机38、上安装板35、下安装板37。

所述电气控制***包括工控机、PLC主站、PLC从站、伺服放大器、焊接机器人控制板。

所述焊接机器人7采用六轴焊接机器人。

上述钢管塔塔管自动焊接***的控制方法，包括以下步骤：

①准备工作：人工将法兰板料分别安装在1#变位机和2#变位机上，将两种筋板按照指定位置放置在筋板码放平台上，筋板码放平台上的夹紧机构自动夹紧筋板。选择一种规格的钢管塔规格作为参考模型，并对焊接机器人进行示教。

②上位机操作：在所述工控机的人机界面上输入钢管塔塔管的直径、法兰孔数、拼装角度和拼装顺序，以此作为生产需求数据。焊接机器人7示教时的运动轨迹保存为参考轨迹，钢管塔相关参数保存为拼装数据，气动自动模式，自动焊接***上电，上料机械臂、变位机、升降滚轮架复位。

③法兰点焊：升降滚轮架将钢管提升至合适高度，与两侧法兰盘同心，变位机动力小车移动，将法兰盘与管端面贴紧后，匀速转动，焊接机器人配合变位机转动进行电焊，根据不同规格钢管直径，焊接6至8点，将两端法兰与钢管固定。点焊完成后，升降滚轮架复位，变位机组复位至起始旋转位，焊接机器人回待机位。

④法兰满焊：焊接机器人焊枪移动至起始焊接位，启动焊接，变位机组匀速旋转，旋转360°后完成法兰与钢管的满焊操作。变位机组复位至起始旋转位，焊接机器人回待机位。

⑤筋板焊接：上料机器人按照拼装顺序，依次抓取筋板至焊接位置，焊接机器人将筋板点焊牢固后，上料机器人回待机位等待执行下一次抓取操作，焊接机器人回待机位，在焊接过程中，PLC控制变位机，配合焊接机器人，旋转不同角度进行焊接，第一块筋板点焊完成。焊接机器人再以原路径对第一块筋板进行满焊。待执行完第一块筋板满焊操作后，执行下一块筋板点焊、满焊操作。

本发明与现有技术相比显著的有点为：

①本发明提供的一种钢管塔塔管自动焊接***，通过上料机器人、变位机、升降滚轮架、焊接机器人的联合作业，能够实现多种型号塔管的自动拼装焊接，该***可稳定连续生产，自动化程度高，减少了工人的劳动量，提高了生产效率，避免了人工拼装筋板不精确导致的焊接质量问题。

②钢管塔塔管自动焊接控制***可根据输入的塔管筋板的拼装顺序和拼装角度，控制上料机器人和变位机联动，实现筋板的精确拼装。

③钢管塔塔管自动焊接控制***可根据待焊筋板与塔管参考模型中每块筋板的位置偏差，通过控制变位机两个轴的运动以跟踪参考塔靴模型中钢板的位置，调用焊接机器人示教时生成的运动轨迹，完成满焊工作。

附图说明

图1是钢管塔塔管自动焊接***的总体结构示意图；

图2是筋板码放平台结构示意图；

图3是上料地轨机构及上料机器人安装结构示意图；

图4是焊接地轨机构、变位机组、升降滚轮架安装结构示意图；

图5是变位机结构示意图；

图6是升降滚轮架结构示意图；

图7是钢管塔塔管自动焊接控制***的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

参见图1至图6.

图中标号说明：

上料机器人1、上料地轨机构2、板码放平台3、焊接地轨机构4、升降滚轮架5、变位机6、焊接机器人7平台框架8、1#夹紧机构9、2#夹紧机构10、十字坐标机械臂11、横梁12、旋转机构13、气动爪手14、纵梁15、上料动力小车16、1#齿条17、1#硬限位挡块18、1#轨道19、型材底座20、3#硬限位挡块21、型材底座22、2#轨道23、2#齿条24、1#变位机动力小车25、1#升降滚轮架动力小车26、2#变位机动力小车27、2#升降滚轮架动力小车28、4#硬限位挡块29、翻转轴30、旋转轴31、旋转四爪卡盘32、滚轮33、滚轮支架34、上安装板35、剪刀撑升降机构36、下安装板37、伺服减速电机38。

本发明一种钢管塔塔管自动焊接***，具有自动夹取定位焊接筋板、自动焊接管法兰、筋板，实现自动上料、自动焊接、故障报警等功能。

如图1所示，其结构组成包括筋板码放平台3、上料地轨机构2、上料机器人1、焊接地轨机构4、变位机6、升降滚轮架5、焊接机器人7和电气控制***。

如图2所示，所述的筋板码放平台3，由平台框架8、1#夹紧机构9、2#夹紧机构10组成。为上料机器人1提供规则摆放的筋板物料，实现焊接工序的自动上料功能。

如图3所示，所述上料机器人1安装于上料地轨机构的动力小车上，能够根据设定程序在筋板码放平台和焊接位置进行往复运动，实现将筋板物料移动至焊接位置，配合焊接机器人进行点焊、满焊。上料机器人1由十字坐标机械臂、横梁12、纵梁15、旋转机构13、气动爪手14组成。其动力由两台伺服减速机和压缩空气提供。

如图4、图5所示，所述变位机组有两台变位机组成，并分别安装在焊接地轨机构的两台动力小车上，能够单独移动、同步同向移动。可根据不同长度钢管来调节其间距，适应不同规格钢管。PLC控制两台变位机同步旋转，配合上料机器人和焊接机器人定位和焊接筋板。

如图6所示，所述升降滚轮架5，由滚轮33、滚轮支架34、剪刀撑升降机构36、伺服减速电机38、上安装板35、下安装板37组成。安装于焊接地轨机构的动力小车上，人工将钢管安放于升降滚轮架上后，自动找正钢管与法兰中心，并通过变位机组的独立可移动功能，变位机和滚轮架联动，将三个工件调整至待焊状态。

钢管塔塔管自动焊接***工作流程：人工将法兰板料分别安装在1#变位机和2#变位机上，将两种筋板按照指定位置放置在筋板码放平台上，筋板码放平台上的夹紧机构自动夹紧筋板。选择一种规格的钢管塔规格作为参考模型，并对焊接机器人进行示教。在所述工控机的人机界面上输入钢管塔塔管的直径、法兰孔数、拼装角度和拼装顺序，以此作为生产需求数据。焊接机器人7示教时的运动轨迹保存为参考轨迹，钢管塔相关参数保存为拼装数据，气动自动模式，自动焊接***上电，上料机械臂、变位机、升降滚轮架复位。升降滚轮架将钢管提升至合适高度，与两侧法兰盘同心，变位机动力小车移动，将法兰盘与管端面贴紧后，匀速转动，焊接机器人配合变位机转动进行电焊，根据不同规格钢管直径，焊接6至8点，将两端法兰与钢管固定。点焊完成后，升降滚轮架复位，变位机组复位至起始旋转位，焊接机器人回待机位。焊接机器人焊枪移动至起始焊接位，启动焊接，变位机组匀速旋转，旋转360°后完成法兰与钢管的满焊操作。变位机组复位至起始旋转位，焊接机器人回待机位。上料机器人按照拼装顺序，依次抓取筋板至焊接位置，焊接机器人将筋板点焊牢固后，上料机器人回待机位等待执行下一次抓取操作，焊接机器人回待机位，在焊接过程中，PLC控制变位机，配合焊接机器人，旋转不同角度进行焊接，第一块筋板点焊完成。焊接机器人再以原路径对第一块筋板进行满焊。待执行完第一块筋板满焊操作后，执行下一块筋板点焊、满焊操作，至此完成一个钢管塔管的焊接工作，待钢管运送至下一工位后，焊接机器人、上料机器人、变位机、升降滚轮架全部复位待机。

Claims (4)

1.一种钢管塔塔管自动焊接***，其主要特征在于，自动夹取定位焊接筋板、自动焊接管法兰、筋板，实现自动上料、自动焊接、故障报警等功能。其结构组成包括筋板码放平台3、上料地轨机构2、上料机器人1、焊接地轨机构4、变位机6、升降滚轮架5、焊接机器人7和电气控制***。

所述的筋板码放平台3，包括平台框架8、1#夹紧机构9、2#夹紧机构10。

所述上料地轨机构2，包括1#硬限位挡块18、型材底座20、1#轨道19、1#齿条17、2#硬限位挡块、上料动力小车16。

所述上料机器人1，包括纵梁15、横梁12、十字坐标机械臂11、旋转机构13、气动爪手14。

所述焊接地轨机构4，包括3#硬限位挡块21、型材底座22、2#轨道23、2#齿条24、4#硬限位挡块29、1#变位机动力小车25、2#变位机动力小车27、1#升降滚轮架动力小车26、2#升降滚轮架动力小车28。

所述变位机6，包括翻转轴30、旋转轴31、旋转四爪卡盘32。翻转轴和旋转轴都通过减速器与伺服电机连接，它们可以在伺服电机的驱动下绕各自的中心轴线转动；驱动翻转轴的伺服电机和减速器封装在翻转轴右侧的方形箱体内；驱动旋转轴的伺服电机和减速器封装在旋转轴下部的圆柱形盒体内；旋转四爪卡盘用于放置管法兰，并通过卡爪固定管法兰。

所述升降滚轮架5，包括滚轮33、滚轮支架34、剪刀撑升降机构36、伺服减速电机38、上安装板35、下安装板37。

所述电气控制***包括工控机、PLC主站、PLC从站、伺服放大器、焊接机器人控制板。

2.如权利要求1所述的自动上料，其特征在于：将要焊接的筋板按特定位置摆放整齐，上料机械手将按照焊接的先后顺序依次夹取筋板至焊接位置，待焊接机器人点焊筋板后，上料机械手回原位待命，焊接机器人进行满焊操作后，上料机械手执行下一次自动上料程序。

3.如权利要求1所述的自动焊接，其特征在于：焊接机器人先将法兰和钢管点焊牢固，然后进行满焊操作。焊接过程中，变位机组配合焊接机器人进行位置变换，两台变位机实现同步旋转，整个焊接过程有PLC控制，确保工件运动至指定位置后，控制焊接机器人进行焊接操作。法兰和管焊接完成后，进行筋板和管得焊接操作。根据设计图纸，上料机械臂配合变位机组将筋板移动至指定位置，由焊接机器人进行电焊、满焊操作。

4.钢管塔塔管自动焊接***的控制方法，包括以下步骤：

①准备工作：人工将法兰板料分别安装在1#变位机和2#变位机上，将两种筋板按照指定位置放置在筋板码放平台上，筋板码放平台上的夹紧机构自动夹紧筋板。选择一种规格的钢管塔规格作为参考模型，并对焊接机器人进行示教。

②上位机操作：在所述工控机的人机界面上输入钢管塔塔管的直径、法兰孔数、拼装角度和拼装顺序，以此作为生产需求数据。焊接机器人7示教时的运动轨迹保存为参考轨迹，钢管塔相关参数保存为拼装数据，气动自动模式，自动焊接***上电，上料机械臂、变位机、升降滚轮架复位。

③法兰点焊：升降滚轮架将钢管提升至合适高度，与两侧法兰盘同心，变位机动力小车移动，将法兰盘与管端面贴紧后，匀速转动，焊接机器人配合变位机转动进行电焊，根据不同规格钢管直径，焊接6至8点，将两端法兰与钢管固定。点焊完成后，升降滚轮架复位，变位机组复位至起始旋转位，焊接机器人回待机位。

④法兰满焊：焊接机器人焊枪移动至起始焊接位，启动焊接，变位机组匀速旋转，旋转360°后完成法兰与钢管的满焊操作。变位机组复位至起始旋转位，焊接机器人回待机位。

⑤筋板焊接：上料机器人按照拼装顺序，依次抓取筋板至焊接位置，焊接机器人将筋板点焊牢固后，上料机器人回待机位等待执行下一次抓取操作，焊接机器人回待机位，在焊接过程中，PLC控制变位机，配合焊接机器人，旋转不同角度进行焊接，第一块筋板点焊完成。焊接机器人再以原路径对第一块筋板进行满焊。待执行完第一块筋板满焊操作后，执行下一块筋板点焊、满焊操作。