CN103706920A - 圆柱面自动化堆焊装置 - Google Patents

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Abstract

圆柱面自动化堆焊装置，它涉及机器人自动化焊接技术领域。热防护装置(3)上设置有夹具(4，两个相对的变位机(2)的中部下端设置有加热装置(5)，加热装置(5)的一侧设置有地轨(6)，地轨(6)的一端设置有焊机(7)，地轨(6)的另一端设置有控制盒(8)，焊机(7)的前端设置有机器人(9)，机器人(9)的一端与焊枪(10)连接，变位机(2)的一侧设置有水冷机(11)，水冷机(11)的一侧设置有控制箱(12)。它由机器人自动操作，克服手工操作无法避免的缺陷，使堆焊均匀平整，质量稳定，达到降低劳动强度，提高工作效率，改善劳动环境的目的，适应同类型多种规格工件的焊接，自动预热，自动焊接。

Description

圆柱面自动化堆焊装置
 技术领域：
    本发明涉及机器人自动化焊接技术领域，尤其涉及一种用于规则及不规则圆柱面的自动化堆焊装置。
背景技术：
    对于圆柱面的堆焊，目前主要借助于简单变位机和工装，人工控制工件姿态并手工焊接，由于产品需要在一定温度下进行堆焊，所以必须对工件进行预热，目前主要是采用人工预热，现有的焊接方法存在以下缺点：（1）人工预热很难使温度控制在合适的范围内，从而影响堆焊层的硬度和耐磨性，高温环境对工人的健康极其不利；（2）手工焊接，堆焊的焊缝非常不平整，易产生裂纹、气孔等敏感性问题，致密性也差，质量不能保证，影响产品使用寿命；（3）手工操作劳动强度大，效率低，对操作者技能要求高，对操作者的健康也有不利影响。
发明内容：
本发明的目的是提供圆柱面自动化堆焊装置，它由机器人自动操作，克服手工操作无法避免的缺陷，使堆焊均匀平整，质量稳定，达到降低劳动强度，提高工作效率，改善劳动环境的目的，适应同类型多种规格工件的焊接，自动预热，自动焊接。
为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案：它是由本体1、变位机2、热防护装置3、夹具4、加热装置5、地轨6、焊机7、控制盒8、机器人9、焊枪10、水冷机11、控制箱12组成；本体1的上端中部设置有两个相对的变位机2，变位机2的内侧设置有热防护装置3，热防护装置3上设置有夹具4，两个相对的变位机2的中部下端设置有加热装置5，加热装置5的一侧设置有地轨6，地轨6的一端设置有焊机7，地轨6的另一端设置有控制盒8，焊机7的前端设置有机器人9，机器人9的一端与焊枪10连接，变位机2的一侧设置有水冷机11，水冷机11的一侧设置有控制箱12。
所述的变位机2主要是由单轴变位机2-1、变位机支撑平台2-2、单轴变位机头架2-3和单轴变位机尾架2-4组成；单轴变位机头架2-3带有驱动，能够与机器人联动，变位机2具备两个轴，能使工件在两个方向上转动，以调整工件焊缝在合适的焊接位置，单轴变位机头架2-3和单轴变位机尾架2-4能够移动，可以适应不同长度的工件。
所述的单轴变位机头架2-3和单轴变位机尾架2-4上分别安装有强力三爪自定心卡盘，变位机支撑平台2-2上安装有可升降滚轮架，可升降滚轮架在平台上沿工件轴向方向移动以适应不同长度的工件，在实际运动时，如果要对某一工件焊接，先将可升降滚轮架调整到合适高度，使工件的轴心略低于三爪卡盘的轴心，并将可升降滚轮架移动到对应的轴向位置，然后固定，将单轴变位机头架2-3限位块固定到合适位置，然后将工件放到可升降滚轮架上，向内移动变位机头架至限位块，然后向内移动变位机尾架，然后夹紧卡盘，自此工件装夹完毕。
所述的热防护装置3包括水冷系统和机器人专用热防护服，水冷系统由水冷盘和水冷机构成，水冷盘由钢板加工而成，内部打有通水孔，经镀锌处理，将其安装到三爪卡盘与变位机2之间，水冷系统可以隔断工件热量传导到变位机2上，机器人专用热防护服可以隔断工件的热辐射对机器人的影响。
所述的加热装置5主要由自动点火装置5-1、自动加热枪5-2和红外温度传感器构成，点火装置5-1和自动加热枪5-2分别为四件，两件为一组，分别安装在可升降滚轮架底板上，跟随可升降滚轮架移动以适应不同长度工件，加热装置5高度方向也可调节以适应不同粗细的工件，而原理是视线设定一个合适的工作温度，用红外温度传感器判断工件温度，如果工件温度低于设定温度范围，就自动点火，引燃加热抢对工件加热，如果工作温度高于设定温度范围，就自动关闭加热抢停止对工件加热。
所述的机器人9采用站立式弧焊机器人，能够实现焊接起始点自动寻位，自动追踪焊缝和多层多道焊接的功能，其中焊接起始点自动寻位是利用接触传感程序包实现自动寻找焊接起始点，接触传感程序包是机器人通过焊丝端部传感电压，检测焊接工件偏差、坡口尺度、记忆工件和焊缝位置，利用这些功能，可以使焊接过程不受由于工件的加工、装夹定位带来的误差的影响，自动寻找焊缝并识别焊接情况，保证能够顺利地焊接。
本发明的焊接系统是由KEMPPI逆变焊接电源、KEMPPI送丝机及TBI特制焊枪和焊枪把持器等几部分构成。
本发明由机器人自动操作，克服手工操作无法避免的缺陷，使堆焊均匀平整，质量稳定，达到降低劳动强度，提高工作效率，改善劳动环境的目的，适应同类型多种规格工件的焊接，自动预热，自动焊接。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中变位机的结构示意图。
具体实施方式：
参照图1，图2，本具体实施方式采用以下技术方案：它是由本体1、变位机2、热防护装置3、夹具4、加热装置5、地轨6、焊机7、控制盒8、机器人9、焊枪10、水冷机11、控制箱12组成；本体1的上端中部设置有两个相对的变位机2，变位机2的内侧设置有热防护装置3，热防护装置3上设置有夹具4，两个相对的变位机2的中部下端设置有加热装置5，加热装置5的一侧设置有地轨6，地轨6的一端设置有焊机7，地轨6的另一端设置有控制盒8，焊机7的前端设置有机器人9，机器人9的一端与焊枪10连接，变位机2的一侧设置有水冷机11，水冷机11的一侧设置有控制箱12。
所述的变位机2主要是由单轴变位机2-1、变位机支撑平台2-2、单轴变位机头架2-3和单轴变位机尾架2-4组成；单轴变位机头架2-3带有驱动，能够与机器人联动，变位机2具备两个轴，能使工件在两个方向上转动，以调整工件焊缝在合适的焊接位置，单轴变位机头架2-3和单轴变位机尾架2-4能够移动，可以适应不同长度的工件。
所述的单轴变位机头架2-3和单轴变位机尾架2-4上分别安装有强力三爪自定心卡盘，变位机支撑平台2-2上安装有可升降滚轮架，可升降滚轮架在平台上沿工件轴向方向移动以适应不同长度的工件，在实际运动时，如果要对某一工件焊接，先将可升降滚轮架调整到合适高度，使工件的轴心略低于三爪卡盘的轴心，并将可升降滚轮架移动到对应的轴向位置，然后固定，将单轴变位机头架2-3限位块固定到合适位置，然后将工件放到可升降滚轮架上，向内移动变位机头架至限位块，然后向内移动变位机尾架，然后夹紧卡盘，自此工件装夹完毕。
所述的热防护装置3包括水冷系统和机器人专用热防护服，水冷系统由水冷盘和水冷机构成，水冷盘由钢板加工而成，内部打有通水孔，经镀锌处理，将其安装到三爪卡盘与变位机2之间，水冷系统可以隔断工件热量传导到变位机2上，机器人专用热防护服可以隔断工件的热辐射对机器人的影响。
所述的加热装置5主要由自动点火装置5-1、自动加热枪5-2和红外温度传感器构成，点火装置5-1和自动加热枪5-2分别为四件，两件为一组，分别安装在可升降滚轮架底板上，跟随可升降滚轮架移动以适应不同长度工件，加热装置5高度方向也可调节以适应不同粗细的工件，而原理是视线设定一个合适的工作温度，用红外温度传感器判断工件温度，如果工件温度低于设定温度范围，就自动点火，引燃加热抢对工件加热，如果工作温度高于设定温度范围，就自动关闭加热抢停止对工件加热。
所述的机器人9采用站立式弧焊机器人，能够实现焊接起始点自动寻位，自动追踪焊缝和多层多道焊接的功能，其中焊接起始点自动寻位是利用接触传感程序包实现自动寻找焊接起始点，接触传感程序包是机器人通过焊丝端部传感电压，检测焊接工件偏差、坡口尺度、记忆工件和焊缝位置，利用这些功能，可以使焊接过程不受由于工件的加工、装夹定位带来的误差的影响，自动寻找焊缝并识别焊接情况，保证能够顺利地焊接。
本具体实施方式的焊接系统是由KEMPPI逆变焊接电源、KEMPPI送丝机及TBI特制焊枪和焊枪把持器等几部分构成。
本具体实施方式由机器人自动操作，克服手工操作无法避免的缺陷，使堆焊均匀平整，质量稳定，达到降低劳动强度，提高工作效率，改善劳动环境的目的，适应同类型多种规格工件的焊接，自动预热，自动焊接。
实施例：
本实施例运用到塑胶机械行业密炼机转子的堆焊，密炼机转子工件为一个典型的不规则圆柱面，工件的两端头有一段圆柱，中间一段为不规则圆柱面，不规则圆柱面需要堆焊，由于工件为中碳合金材料，需要堆焊过程中工件保持在200-300度的温度，具体实施步骤为：（1）按照本发明做好系统配置；（2）将滚轮架调整到轴向合适位置，锁紧定位销使滚轮架位置固定；（3）摇动手柄，将滚轮架调整到合适高度；（4）将变位机头架限位块调整到合适位置；（5）将加热装置调整到合适高度；（6）装夹工件；（7）检测温度是否在规定范围，如果在固定范围就直接按焊接启动按钮，如果不在固定范围就需要加热；（8）焊接；（9）卸载工件。

Claims (6)

1.圆柱面自动化堆焊装置，其特征在于它是由本体(1)、变位机(2)、热防护装置(3)、夹具(4)、加热装置(5)、地轨(6)、焊机(7)、控制盒(8)、机器人(9)、焊枪(10)、水冷机(11)、控制箱(12)组成；本体(1)的上端中部设置有两个相对的变位机(2)，变位机(2)的内侧设置有热防护装置(3)，热防护装置(3)上设置有夹具(4，两个相对的变位机(2)的中部下端设置有加热装置(5)，加热装置(5)的一侧设置有地轨(6)，地轨(6)的一端设置有焊机(7)，地轨(6)的另一端设置有控制盒(8)，焊机(7)的前端设置有机器人(9)，机器人(9)的一端与焊枪(10)连接，变位机(2)的一侧设置有水冷机(11)，水冷机(11)的一侧设置有控制箱(12)。
2.根据权利要求1所述的圆柱面自动化堆焊装置，其特征在于所述的变位机(2)主要是由单轴变位机(2-1)、变位机支撑平台(2-2)、单轴变位机头架(2-3)和单轴变位机尾架(2-4)组成。
3.根据权利要求2所述的圆柱面自动化堆焊装置，其特征在于所述的单轴变位机头架(2-3)和单轴变位机尾架(2-4)上分别安装有强力三爪自定心卡盘，变位机支撑平台(2-2)上安装有可升降滚轮架。
4.根据权利要求1所述的圆柱面自动化堆焊装置，其特征在于所述的热防护装置(3)包括水冷系统和机器人专用热防护服，水冷系统由水冷盘和水冷机构成，水冷盘由钢板加工而成，内部打有通水孔。
5.根据权利要求1所述的圆柱面自动化堆焊装置，其特征在于所述的加热装置(5)主要由自动点火装置(5-1)、自动加热枪(5-2)和红外温度传感器构成，点火装置(5-1)和自动加热枪(5-2)分别为四件，两件为一组，分别安装在可升降滚轮架底板上。
6.根据权利要求1所述的圆柱面自动化堆焊装置，其特征在于所述的机器人(9)采用站立式弧焊机器人。
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