CN113510420A - 一种智能焊接*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能焊接***，包括焊接机器人组件、变位机和控制台，焊接机器人组件包括行走底梁以及机械手，两个机械手分别通过行走机构滑动设置在行走底梁上，且一个机械手上设有焊接组件，另一个机械手上设有上料组件；变位机设置在焊接机器人组件的一侧，两台变位机间隔固定在变位机底座上，且两台变位机分别对钢结构工件的两端进行夹持，且两台变位机由控制台控制同步运动；变位机上设有用来夹持钢结构工件的夹持机构，控制台通过信号控制变位机带动钢结构工件转动至相应的角度，控制台通过信号控制机械手在行走底梁滑动至钢结构工件处，对钢结构工件进行操作。本发明实现了钢结构工件自动化加工，且方便操作，加工效率高。
Description
技术领域
本发明涉及钢结构工件生产技术领域，具体地说，是涉及一种智能焊接***。
背景技术
近年来，我国钢结构行业得到快速发展，且保持着快速增长的势头，目前钢结构的加工工序较多，包括切割、装焊等工艺，主要还是依靠人工进行工件的切割、装配和焊接；但是高速增长的需求使得满足技能要求的焊工短缺，人工成本高；且由于钢结构制造自动化程度低，焊接质量、效率难以保证，材料浪费大；另外，由于目前国内建筑钢结构多是非标设计、构件品种多、单件小批量生产、工艺复杂，再加上前道工序下料、组对精度不高等特点，实现钢结构工件的机器人焊接存在较大困难。
中国专利CN110614450A公开了一种建筑钢结构机器人切割、搬运、焊接一体化工作站，工作站包括：变位机、搬运机器人、切割机器人、焊接机器人、储料台和智能控制***。智能控制***存有加工工艺参数并下达加工指令，规划切割、搬运、焊接机器人运动路径；切割机器人对母件进行切割，完成开锁口、割圆孔、开坡口工作，搬运机器人负责加劲板上料，焊接机器人负责加劲板焊接，变位机配合三台机器人协同工作。该工作站虽然能实现钢结构的自动化、智能化加工，提高了钢结构工件的加工效率；但是该工作站整体结构复杂，成本较高，且机械手与变位机的位置固定，间隔距离较小，不利于钢结构工件的上下料；另外，该工作站的变位机结构定制化程度较高，只能适用特定的工件，通用性较差，且工件在变位机上的固定操作比较麻烦，可能依旧需人工辅助，影响整体的生产效率。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种智能焊接***，该***能最大化减少人工参与，提高钢结构工件的加工生产效率。
为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种智能焊接***，包括焊接机器人组件、变位机和控制台，焊接机器人组件包括行走底梁以及机械手，两个机械手分别通过行走机构滑动设置在行走底梁上，且一个机械手上设有焊接组件，另一个机械手上设有上料组件；所述变位机设置在焊接机器人组件的一侧，两台变位机间隔固定在变位机底座上，且两台变位机分别对钢结构工件的两端进行夹持，且两台变位机由控制台控制同步运动；所述变位机上设有用来夹持钢结构工件的夹持机构，所述控制台通过信号控制变位机带动钢结构工件转动至相应的角度，所述控制台通过信号控制机械手在行走底梁滑动至钢结构工件处，对钢结构工件进行操作。采用两个机械手分别进行上料和焊接工作，有利于提高整体效率。同时，采用控制台协调统一控制机械手的运动以及变位机的运动，整体配合更加准确，提高了加工精度和质量。
作为优选方案：所述行走机构包括用来固定机械手的移动平台以及固定在移动平台内的第一驱动电机，所述行走底梁上设有直线移动导轨和直线驱动齿条，所述移动平台滑动设置在直线移动导轨上，且第一驱动电机的输出齿轮与直线驱动齿条相啮合，从而使得移动平台在直线移动导轨上运动。行走机构采用齿轮齿条的方式驱动，结构简单可靠，有助于提高使用寿命。
作为优选方案：所述移动平台内还设有电控组件，所述电控组件与控制台通讯连接，且电控组件接收控制台的信号，控制第一驱动电机正转或反转，带动移动平台运动。
作为优选方案：所述变位机包括变位机机架、转盘组件、夹紧组件和第二驱动电机，所述转盘组件的一侧转动设置在变位机机架上，且由固定在变位机机架的第二驱动电机带动，所述夹紧组件滑动设置在转盘组件的另一侧上。
作为优选方案：所述变位机机架与转盘组件上均设有通孔，且两个通孔同心设置。通孔的设置可以方便钢结构工件在上料时从任意一端***转盘组件中，然后再通过夹紧组件固定好。
作为优选方案：所述夹紧组件包括夹紧底座、夹紧块和传动T型丝杆，所述传动T型丝杆的两端分别通过轴承转动设置在夹紧底座上，两个夹紧块分别通过正旋T型螺母和反旋T型螺母连接在传动T型丝杆上，所述夹紧底座上还设有第二直线导轨，两个夹紧块分别通过第二导轨滑块滑动设置在第二直线导轨上，通过传动T型丝杆的转动带动两个夹紧块相互靠拢或者分离。采用丝杆带动两个夹紧块运动的结构，整体控制精度更高，且丝杆也可以和螺钉一样采用手动或电动的调节方式，使用更加灵活。
作为优选方案：所述转盘组件包括转盘，以及固定在转盘一侧的齿圈，所述变位机机架上还固定有回转支承，所述转盘通过滑块滑动设置在回转支承上，所述第二驱动电机的输出齿轮与齿圈啮合，驱动转盘转动。
作为优选方案：所述变位机机架上还固定有光电传感器，所述齿圈上固定有感应板，所述控制台通过光电传感器与感应板的信号确定转盘组件的旋转原点。
作为优选方案：所述转盘上还固定有第一直线导轨，两组夹紧组件分别通过第一导轨滑块滑动设置在第一直线导轨上，且转盘与夹紧组件之间还设有驱动结构。两组夹紧组件可以通过驱动结构靠拢或者分离，便于适配不同规格的钢结构工件，适用范围更广。
作为优选方案：所述驱动结构包括设置在转盘上的调整螺钉，以及固定在夹紧组件上的调节块，所述调整螺钉与调节块螺纹连接。采用螺钉和调节块螺纹配合的方式，整体结构简单可靠，操作方便，且调整螺钉即可采用人工操作，节省成本，也可采用电机带动，提高自动化程度，驱动结构整体上使用更加灵活。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明通过移动的焊接机器人组件与变位机配合，实现了钢结构工件自动化加工，且由于焊接机器人组件的位置可移动，在钢结构工件上下料时，能腾出更多的空间，方便操作，且变位机通过夹持机构对钢结构工件进行固定，操作更加方便；另外，机械手的运动以及变位机的运动均由控制台统一协调控制，更加智能化，能进一步提高加工效率。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的焊接机器人组件的整体结构示意图；
图3为本发明的焊接机器人组件的***结构示意图；
图4为本发明的变位机的整体结构示意图；
图5为本发明的变位机的***结构示意图；
图6为本发明的转盘组件的***结构示意图；
图7为本发明的转盘组件的背面结构示意图；
图8为本发明的夹紧组件的***结构示意图。
其中附图标记为：1、焊接机器人组件；2、变位机；3、控制台；4、钢结构工件；5、变位机底座；11、机械手；12、行走机构；13、行走底梁；14、直线驱动齿条；15、直线移动导轨；16、第一驱动电机；17、电控组件；18、电机拖链；21、夹紧组件；22、转盘组件；23、变位机机架；24、第二驱动电机；25、驱动电机壳体；211、轴承盖；212、轴承；213、正旋T型螺母；214、夹紧块；215、传动T型丝杆；216、反旋T型螺母；217、第二导轨滑块；218、第二直线导轨；219、夹紧底座；210调节块；221、齿圈；222、转盘；223、第一直线导轨；224、第一导轨滑块；225、调整螺钉；226、光电传感器；227、感应板。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示的一种智能焊接***，包括焊接机器人组件1、变位机2和控制台3，焊接机器人组件1包括行走底梁13以及机械手11，所述机械手11通过行走机构12滑动设置在行走底梁13上，所述变位机2设置在焊接机器人组件1的一侧，且变位机2上设有用来夹持钢结构工件4的夹持机构，两个机械手11分别滑动设置在行走底梁13上，且一个机械手11上设有焊接组件，另一个机械手11上设有上料组件。两台变位机2间隔固定在变位机底座5上，且两台变位机2分别对钢结构工件4的两端进行夹持，且两台变位机2由控制台3控制同步运动。所述控制台3通过信号控制变位机2带动钢结构工件4转动至相应的角度，所述控制台3通过信号控制机械手11在行走底梁13滑动至钢结构工件4处，对钢结构工件进行操作。
如图2和图3所示，所述行走机构12包括用来固定机械手11的移动平台以及固定在移动平台内的第一驱动电机16，所述行走底梁13上设有直线移动导轨15和直线驱动齿条14，所述移动平台滑动设置在直线移动导轨15上，且第一驱动电机16的输出齿轮与直线驱动齿条14相啮合，从而使得移动平台在直线移动导轨15上运动。所述行走底梁的一侧还设有电机拖链18，所述移动平台内还设有电控组件17，所述电控组件17与控制台3通讯连接，且电控组件17接收控制台3的信号，控制第一驱动电机16正转或反转，带动移动平台运动。在其他实施例中，移动平台的驱动机构也可以采用气缸，液压缸或者电缸等形式。
如图4和图5所示，所述变位机2包括变位机机架23、转盘组件22、夹紧组件21和第二驱动电机24，所述转盘组件22的一侧转动设置在变位机机架23上，且由固定在变位机机架23的第二驱动电机24带动，所述第二驱动电机24通过驱动电机壳体25嵌入固定在变位机机架23内。所述夹紧组件21滑动设置在转盘组件22的另一侧上。
变位机负责钢结构工件的夹紧及焊接角度的调整，正式焊接前，通过调节夹紧组件夹紧构件，焊接开始后，转盘组件由第二驱动电机通过齿轮齿圈的啮合驱动旋转，实现构件的焊接角度的调整。
如图6和图7所示，所述转盘组件22包括转盘222，以及固定在转盘222一侧的齿圈221，所述变位机机架23上还固定有回转支承，所述转盘222通过滑块滑动设置在回转支承上，所述第二驱动电机24的输出齿轮与齿圈221啮合，驱动转盘222转动。所述变位机机架23与转盘组件22上均设有通孔，且两个通孔同心设置。通孔的设置可以方便钢结构工件在上料时从任意一端***转盘组件中，然后再通过夹紧组件固定好。转盘旋转动作通过第二驱动电机驱动齿圈旋转实现，使得钢结构工件可以调节旋转角度。所述变位机机架23上还固定有光电传感器226，所述齿圈221上固定有感应板227，所述控制台3通过光电传感器226与感应板227的信号确定转盘组件22的旋转原点。
所述转盘222上还固定有第一直线导轨223，两条第一直线导轨223分别平行设置在通孔的两侧，两组夹紧组件21分别通过第一导轨滑块224滑动设置在第一直线导轨223上，且转盘222与夹紧组件21之间还设有驱动结构。所述驱动结构包括设置在转盘222上的调整螺钉225，以及固定在夹紧组件21上的调节块210，所述调整螺钉225与调节块210螺纹连接。通过调节调整螺钉可使夹紧组件在导轨上移动，从而实现左右两处夹紧组件的间距调节，以便更好的实现夹紧动作。在其他实施例中，所述驱动结构也可采用气缸，液压缸或者电缸等形式。
如图8所示，所述夹紧组件21包括夹紧底座219、夹紧块214和传动T型丝杆215，所述传动T型丝杆215的两端分别通过轴承212转动设置在夹紧底座219上，所述夹紧底座219的两端设有侧板，所述轴承212嵌设在侧板上，且侧板的外侧还固定有轴承盖211。两个夹紧块214分别通过正旋T型螺母213和反旋T型螺母216连接在传动T型丝杆215上，所述夹紧底座219上还设有第二直线导轨218，两个夹紧块214分别通过第二导轨滑块217滑动设置在第二直线导轨218上，通过传动T型丝杆215的转动带动两个夹紧块214相互靠拢或者分离。
夹紧组件负责将钢结构工件夹紧在变位机上，防止工件在旋转及焊接过程中发生位移，影响焊接精度。当需要进行构件夹紧时，正向转动传动丝杆，在正旋T型螺母213和反旋T型螺母216的作用下，上部的夹紧块和下部的夹紧块将向中心移动，实现对构件的夹紧动作。
本发明的智能焊接***用于钢结构典型构件的自动焊接，主要包括两台变位机及两台自动焊接机械手组成，变位机通过自身旋转组件的旋转及夹紧组件的双侧夹紧动作，完成对钢结构工件的自动夹紧和焊接角度的调节，配合可自动调节水平位置的两台焊接机械手，完成对构件的整体焊接工作。
应当指出，以上实施例仅是本发明的代表性例子。本发明还可以有许多变形。凡是依据本发明的实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种智能焊接***，其特征在于：包括焊接机器人组件（1）、变位机（2）和控制台（3），焊接机器人组件（1）包括行走底梁（13）以及机械手（11），两个机械手（11）分别通过行走机构（12）滑动设置在行走底梁（13）上，且一个机械手（11）上设有焊接组件，另一个机械手（11）上设有上料组件；所述变位机（2）设置在焊接机器人组件（1）的一侧，两台变位机（2）间隔固定在变位机底座（5）上，且两台变位机（2）分别对钢结构工件（4）的两端进行夹持，且两台变位机（2）由控制台（3）控制同步运动；所述变位机（2）上设有用来夹持钢结构工件（4）的夹持机构，所述控制台（3）通过信号控制变位机（2）带动钢结构工件（4）转动至相应的角度，所述控制台（3）通过信号控制机械手（11）在行走底梁（13）滑动至钢结构工件（4）处，对钢结构工件进行操作。
2.根据权利要求1所述一种智能焊接***，其特征在于：所述行走机构（12）包括用来固定机械手（11）的移动平台以及固定在移动平台内的第一驱动电机（16），所述行走底梁（13）上设有直线移动导轨（15）和直线驱动齿条（14），所述移动平台滑动设置在直线移动导轨（15）上，且第一驱动电机（16）的输出齿轮与直线驱动齿条（14）相啮合，从而使得移动平台在直线移动导轨（15）上运动。
3.根据权利要求2所述一种智能焊接***，其特征在于：所述移动平台内还设有电控组件（17），所述电控组件（17）与控制台（3）通讯连接，且电控组件（17）接收控制台（3）的信号，控制第一驱动电机（16）正转或反转，带动移动平台运动。
4.根据权利要求1所述一种智能焊接***，其特征在于：所述变位机（2）包括变位机机架（23）、转盘组件（22）、夹紧组件（21）和第二驱动电机（24），所述转盘组件（22）的一侧转动设置在变位机机架（23）上，且由固定在变位机机架（23）的第二驱动电机（24）带动，所述夹紧组件（21）滑动设置在转盘组件（22）的另一侧上。
5.根据权利要求4所述一种智能焊接***，其特征在于：所述变位机机架（23）与转盘组件（22）上均设有通孔，且两个通孔同心设置。
6.根据权利要求4所述一种智能焊接***，其特征在于：所述夹紧组件（21）包括夹紧底座（219）、夹紧块（214）和传动T型丝杆（215），所述传动T型丝杆（215）的两端分别通过轴承（212）转动设置在夹紧底座（219）上，两个夹紧块（214）分别通过正旋T型螺母（213）和反旋T型螺母（216）连接在传动T型丝杆（215）上，所述夹紧底座（219）上还设有第二直线导轨（218），两个夹紧块（214）分别通过第二导轨滑块（217）滑动设置在第二直线导轨（218）上，通过传动T型丝杆（215）的转动带动两个夹紧块（214）相互靠拢或者分离。
7.根据权利要求4所述一种智能焊接***，其特征在于：所述转盘组件（22）包括转盘（222），以及固定在转盘（222）一侧的齿圈（221），所述变位机机架（23）上还固定有回转支承，所述转盘（222）通过滑块滑动设置在回转支承上，所述第二驱动电机（24）的输出齿轮与齿圈（221）啮合，驱动转盘（222）转动。
8.根据权利要求7所述一种智能焊接***，其特征在于：所述变位机机架（23）上还固定有光电传感器（226），所述齿圈（221）上固定有感应板（227），所述控制台（3）通过光电传感器（226）与感应板（227）的信号确定转盘组件（22）的旋转原点。
9.根据权利要求8所述一种智能焊接***，其特征在于：所述转盘（222）上还固定有第一直线导轨（223），两组夹紧组件（21）分别通过第一导轨滑块（224）滑动设置在第一直线导轨（223）上，且转盘（222）与夹紧组件（21）之间还设有驱动结构。
10.根据权利要求9所述一种智能焊接***，其特征在于：所述驱动结构包括设置在转盘（222）上的调整螺钉（225），以及固定在夹紧组件（21）上的调节块（210），所述调整螺钉（225）与调节块（210）螺纹连接。
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