CN111438534A - 管道焊接成套自动化*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种管道焊接成套自动化***。其主要由以下设备构成：对圆形钢管原材料进行裁切的相贯线切割机器人、对管道进行组对的三维柔性组对平台、焊接变位机、焊接机器人以及辅助吊车构成，从而实现下料、组对、预焊接、自动化焊接的整个管道焊接过程。本发明所述***集成多个自动化设备和机器人***，合理安排工序，人机协同作业，大大提高大型管道焊接的焊接质量和效率，具备新颖性和创造性。通过所述***，在同样焊接工作量的前提下，节省工人60％以上，是降低管道焊接成本的重要举措，是智能制造的重要组成部分。

Description

管道焊接成套自动化***
技术领域
本发明涉及一种半自动化焊接设备及***，更进一步说是一种用于大型管道焊接的成套自动化***。
背景技术
目前，大型管道焊接大多采用人工作业，特别是盾构机内泥浆输送管道，其根据盾构机内部复杂的结构而设计管道的形状和走向，奇形怪状且具有唯一性，且要求焊接质量必须符合盾构机高压管道对焊缝的要求。为了解决焊接质量和效率，用焊接机器人替代人工焊接是不二选择。但由于管道焊接的复杂性以及单件小批量的特性，不可能实现完全自动化的机器人焊接，为了提高焊接工作的稳定性和可靠性，本发明提出一种管道焊接成套自动化***，给出一种可靠的管道焊接成套解决方案，性能稳定可靠，具有工程实际意义。
发明内容
本发明的目的正是针对上述问题而公开的管道焊接成套自动化***。
本发明的目的可通过下述技术措施来实现：
一种管道焊接成套自动化***：
所述管道焊接成套自动化***主要包含对钢管原材料进行裁切、打坡口的相贯线切割机器人1、对管道进行组对的三维柔性组对平台2、焊接变位机3、焊接机器人4以及辅助吊车5五种主要设备；所述相贯线切割机器人1主要由送料机构和切割机构构成，所述送料机构将钢管沿着其长度方向按照图纸尺寸进给，切割机构根据图纸要求将钢管裁切并在断口处打坡口，所述切割机构是一台具有不少于五个自由度的专用切割机构或者是一台末端安装有切割器的六轴关节机器人；所述三维柔性组对平台2与相贯线切割机器人1相邻布置，其主要由平台21、定位工装22构成，定位工装22高度可调整，并根据管道形状和走向固定在平台21上；焊接变位机3位于焊接机器人4的侧方，并通过控制***与焊接机器人4协同工作，完成管-管对接环焊缝、管-法兰对接环焊缝以及管-管对接相贯线焊缝的焊接工作；所述变位机3类型包括但不限于：中空结构形式的变位机和L型变位机；辅助吊车4由人工操作，实现物料在相贯线切割机器人1、三维柔性组对平台2、焊接变位机3以及焊接机器人4之间搬运；所述相贯线切割机器人1、三维柔性组对平台2、焊接变位机3以及焊接机器人4与工人协同作业，构成一个流程型的生产线，并完成如下动作及流程：
Step 1工人使用辅助吊车5将钢管原材料放置在相贯线切割机器人1上，完成裁切和打坡口工作；
Step 2工人使用辅助吊车5将Step 1生产的管道按需分配到三维柔性组对平台2上，工人按照图纸完成管道组对工作；
Step 3工人使用焊机将Step2组对完成的管道在接口处进行点焊，完成管道的预焊接工作；
Step 4工人使用辅助吊车5将Step 3完成的管道转移到焊接变位机3上并固定；
Step 5焊接机器人4对Step 4所述管道的接口进行多层多道焊；
Step 6工人对Step 5完成的管道进行检验和修补，并使用辅助吊车5将成品移走。
所述三维柔性组对平台2主要由平台21、定位工装22构成，所述平台21上具有多组行×排布局的定位孔211，且行间距与列间距相等为A，其间距精度公差为A±b，|b|≤1mm。
所述辅助吊车5其实质是一台助力平衡臂。
本发明的有益效果如下：
采用本发明所述管道焊接成套自动化***，面对复杂的、大型的、单件小批量的管道焊接，具有灵活性和高效性。其中三维柔性组对平台2可根据管道的走向变化灵活调整，保证管道组对的正确性和精确性，并在工人辅助下实现了管道预焊接，焊接变位机3和焊接机器人4配合实现对管-管对接环焊缝、管-管对接相贯线焊缝以及管-法兰对接环焊缝的全自动焊接工作，大大提高焊接质量和效率，极具推广价值。
附图说明
图1所示为所述管道焊接成套自动化***主要设备构成及工作流程示意图；
图2所示为三维柔性组对平台2整体结构示意图；
图3所示为焊接变位机3、焊接机器人4相互位置关系示意图；
图4所示为中空式焊接变位机结构示意图。
图5所示为L型焊接变位机结构示意图。
图6所示为辅助吊车结构示意图。
图中序号：0管道，1相贯线切割机器人，2三维柔性组对平台，21平台，211定位孔，22定位工装，3焊接变位机，4焊接机器人，5辅助吊车。
具体实施方式
如图1所示，所述管道焊接成套自动化***主要包含对钢管原材料进行裁切、打坡口的相贯线切割机器人1、对管道进行组对的三维柔性组对平台2、焊接变位机3、焊接机器人4以及辅助吊车5五种主要设备；所述相贯线切割机器人1、三维柔性组对平台2、焊接变位机3以及焊接机器人4与工人协同作业，构成一个流程型的生产线，并完成如下动作及流程：
Step 1工人使用辅助吊车5将钢管原材料放置在相贯线切割机器人1上，完成裁切和打坡口工作；
Step 2工人使用辅助吊车5将Step 1生产的管道按需分配到三维柔性组对平台2上，工人按照图纸完成管道组对工作；
Step 3工人使用焊机将Step2组对完成的管道在接口处进行点焊，完成管道的预焊接工作；
Step 4工人使用辅助吊车5将Step 3完成的管道转移到焊接变位机3上并固定；
Step 5焊接机器人4对Step 4所述管道的接口进行多层多道焊；
Step 6工人对Step 5完成的管道进行检验和修补，并使用辅助吊车5将成品移走。
所述相贯线切割机器人1主要由送料机构和切割机构构成，所述送料机构将钢管沿着其长度方向按照图纸尺寸进给，切割机构根据图纸要求将钢管裁切并在断口处打坡口，完成一个管道的裁切和打坡口之后，进行下一个管道的裁切。裁切的断口有圆形和相贯线形。所述切割机构是一台具有不少于五个自由度的专用切割机构或者是一台末端安装有切割器的六轴关节机器人，根据***或图纸要求在指定的位置将钢管裁切，裁切完成后自动对断面进行打坡口，方便后续的多层多道焊焊接工作。
如图2所示，所述三维柔性组对平台2与相贯线切割机器人1相邻布置，其主要由平台21、定位工装22构成，定位工装22高度可调整，并根据管道0的形状和走向固定在平台21上。三维柔性组对平台2设置有若干个定位工装22，根据管道0的走向和形状，在适当的位置设置定位工装22，将钢管、法兰等按照图纸要求精确定位，实现一条大型管道的多个部件的组对工作，并由工人在接口处进行点焊，实现管道预焊接工作。
如图2所示，所述三维柔性组对平台2主要由平台21、定位工装22构成，所述平台21上具有多组行×排布局的定位孔211，且行间距与列间距相等为A，其间距精度公差为A±b，|b|≤1mm。这个技术特征既能保证定位工装22能方便地利用定位孔211固定，还能保证其自身的定位精度，利用其高度可调的技术特征，可将管道0按照图纸要求进行精确组对。
如图3所示，焊接变位机3位于焊接机器人4的侧方，并通过控制***与焊接机器人4协同工作，完成管-管对接环焊缝、管-法兰对接环焊缝以及管-管对接相贯线焊缝的焊接工作。
所述变位机3的类型包括但不限于：中空结构形式的变位机和L型变位机；其中，图4所示为中空式焊接变位机，其与焊接机器人4配合，能够完成长度较长的管道0的管-管环焊缝焊接以及管-管相贯线焊缝的焊接工作。图5所示为L型焊接变位机，其特别适合完成管-法兰环焊缝的焊接工作。
如图6所示，所述辅助吊车5其实质是一台助力平衡臂。辅助吊车4由人工操作，实现物料在相贯线切割机器人1、三维柔性组对平台2、焊接变位机3以及焊接机器人4之间搬运
本发明的有益效果如下：
采用本发明所述管道焊接成套自动化***，面对复杂的、大型的、单件小批量的管道焊接，具有灵活性和高效性。其中三维柔性组对平台2可根据管道的走向变化灵活调整，保证管道组对的正确性和精确性，并在工人辅助下实现了管道预焊接，焊接变位机3和焊接机器人4配合实现对管-管对接环焊缝、管-管对接相贯线焊缝以及管-法兰对接环焊缝的全自动焊接工作，大大提高焊接质量和效率，极具推广价值。

Claims (3)

1.管道焊接成套自动化***，其特征在于：所述管道焊接成套自动化***主要包含对钢管原材料进行裁切、打坡口的相贯线切割机器人(1)、对管道进行组对的三维柔性组对平台(2)、焊接变位机(3)、焊接机器人(4)以及辅助吊车(5)五种主要设备；所述相贯线切割机器人(1)主要由送料机构和切割机构构成，所述送料机构将钢管沿着其长度方向按照图纸尺寸进给，切割机构根据图纸要求将钢管裁切并在断口处打坡口，所述切割机构是一台具有不少于五个自由度的专用切割机构或者是一台末端安装有切割器的六轴关节机器人；所述三维柔性组对平台(2)与相贯线切割机器人(1)相邻布置，其主要由平台(21)、定位工装(22)构成，定位工装(22)高度可调整，并根据管道形状和走向固定在平台(21)上；焊接变位机(3)位于焊接机器人(4)的侧方，并通过控制***与焊接机器人(4)协同工作，完成管-管对接环焊缝、管-法兰对接环焊缝以及管-管对接相贯线焊缝的焊接工作；所述变位机(3)类型包括但不限于：中空结构形式的变位机和L型变位机；辅助吊车(4)由人工操作，实现物料在相贯线切割机器人(1)、三维柔性组对平台(2)、焊接变位机(3)以及焊接机器人(4)之间搬运；所述相贯线切割机器人(1)、三维柔性组对平台(2)、焊接变位机(3)以及焊接机器人(4)与工人协同作业，构成一个流程型的生产线，并完成如下动作及流程：
Step 1工人使用辅助吊车(5)将钢管原材料放置在相贯线切割机器人(1)上，完成裁切和打坡口工作；
Step 2工人使用辅助吊车(5)将Step 1生产的管道按需分配到三维柔性组对平台(2)上，工人按照图纸完成管道组对工作；
Step 3工人使用焊机将Step2组对完成的管道在接口处进行点焊，完成管道的预焊接工作；
Step 4工人使用辅助吊车(5)将Step 3完成的管道转移到焊接变位机(3)上并固定；
Step 5焊接机器人(4)对Step 4所述管道的接口进行多层多道焊；
Step 6工人对Step 5完成的管道进行检验和修补，并使用辅助吊车(5)将成品移走。
2.根据权利要求1所述的管道焊接成套自动化***，其特征在于：所述三维柔性组对平台(2)主要由平台(21)、定位工装(22)构成，所述平台(21)上具有多组行×排布局的定位孔(211)，且行间距与列间距相等为A，其间距精度公差为A±b，|b|≤1mm。
3.根据权利要求1所述的管道焊接成套自动化***，其特征在于：所述辅助吊车(5)其实质是一台助力平衡臂。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111889947A (zh) * 2020-07-31 2020-11-06 中车大连电力牵引研发中心有限公司 单元式箱梁焊接装置精益生产布局及其焊接工序
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