CN106112298A - 一种用于施工升降机标准节全自动焊接的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程机械设备及方法，尤其涉及一种用于施工升降机标准节全自动焊接的系统及方法，包括主体、焊接系统、供料系统、搬运系统、工装系统和卸料系统；所述供料系统包括料台、料台移载平台和料台行走轨道；所述搬运系统包括搬运机器人、搬运机器人移载平台和搬运机器人行走轨道；所述工装系统包括旋转标准节工装和部件夹持机构；所述焊接系统包括焊接机器人、焊接机器人移载平台和焊接机器人行走轨道；所述卸料系统包括卸料机器人、卸料机器人移载平台和卸料机器人行走轨道；本发明的优点在于：通过整体的自动化上料、焊接、卸料工装机器人系统，不仅提高了产品的稳定型和焊接质量而且还提高劳动生产效率、改善了工人的劳动强度与工作环境。

Description

一种用于施工升降机标准节全自动焊接的系统及方法

技术领域

本发明涉及自动焊接技术领域，尤其涉及一种用于施工升降机标准节全自动焊接的系统及方法。

背景技术

施工升降机，又称通常称为施工电梯。单纯的施工电梯是由轿厢、驱动机构、标准节、附墙、底盘、围栏、电气系统等几部分组成，是建筑中经常使用的载人载货施工机械，多数为箱体结构，施工升降机在工地上通常是配合塔吊使用，在建筑工地上具有非常广泛的应用，是建筑中经常使用的载人载货施工机械，主要用于高层建筑的内外装修、桥梁、烟囱等建筑的施工。

固定式施工升降机是一种升降稳定性好，适用范围广的货物举升设备主要用于生产流水线高度差之间货物运送；物料上线、下线；工件装配时调节工件高度；高处给料机送料；大型设备装配时部件举升；大型机床上料、下料；仓储装卸场所与叉车等搬运车辆配套进行货物快速装卸等。根据使用要求，可配置附属装置，进行任意组合，如固定式升降机的安全防护装置；电器控制方式；工作平台形式；动力形式等。各种配置的正确选择，可最大限度地发挥升降机的功能，取得最佳的使用效果。

标准节作为固定式升降机的重要组成部件，标准节是塔吊中的基本组成部件，标准节结构比较复杂，其中零件一般都是相互焊接连接在一起，目前一般是采用较为简单的工装夹具固定标准节零件，再由人工手工焊接。采用人工手工焊接受到人为因素的影响，其焊接效率低，劳动强度大，焊接质量不稳定，难以保证每个焊缝的焊接质量，标准节的质量难以得到可靠的保证。

目前，也有部分标准节生产厂家提出了解决方案，如中国专利201120346176.4标准节一站式全自动焊接系统公开了一种自动焊接生产线。通过自动化的焊接系统，由搬运机械手将工件放置在伺服变位工装上并定位，再由相应的焊接机器手进行焊接，得到两组片架。再通过伺服变位工装的旋转，将两片架的位置旋转，再配合相应杆件焊接成标准节。整套系统采用自动化操作，相对传统的手工焊接方法无论焊接质量的一致性还是焊接效率及其安全可靠性上均能满足现代高技术产品制造的质量、数量的需求。

中国专利201220211229.6一种标准节自动焊接生产线公开了一种标准节自动焊接生产线，其包括组成焊接生产线的主体机架，主体机架中设有两个焊接工位，每个焊接工位中设有一套固定标准节进行焊接的旋转变位夹具，主体机架上部平行设有两台能够在所述两 个焊接工位间移动焊接的自动机器人焊接系统，自动机器人焊接系统中设有两个焊接机器人，主体机架的一侧设有能够在所述两个焊接工位间移动并自动上料的上料机器人系统，上料机器人系统设有配套的零件自动上料装置，所述主体机架的另一侧设有与两个焊接工位对应的两套标准节自动卸料装置；采用自动焊接生产线对标准节进行焊接，其焊接效率高，焊接质量稳定，能够降低工人的劳动强度，能够可靠保证标准节的焊接质量。

上述新型提供的解决方案中对于上料机器人的自动上料装置的设置不合理，使得上料机器人在取料过程中需要沿轨道移动，降低了生产效率，且上料装置的数量与目前的新型标准节所需物料数量不匹配；同时焊接工位上未设置有齿条夹，齿条还需要后续工序进行焊接。

发明内容

本发明解决的技术问题是，现有技术中，标准节焊接多采用人工搭配简单夹具进行，对焊工的操作技术要求高、生产效率慢、劳动强度大、并且长期处于高温烘烤和有毒的烟尘环境中，给人们带来了很多不便，浪费了很多人力物力。

为解决上述问题，我们提出了一种用于施工升降机标准节全自动焊接的系统及方法，本发明通过整体的自动化上料、焊接、卸料工装机器人系统，不仅提高了产品的稳定型和焊接质量而且还提高劳动生产效率、改善了工人的劳动强度与工作环境。

为实现上述需求,本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种用于施工升降机标准节全自动焊接的系统，包括主体、焊接系统、供料系统、搬运系统、工装系统和卸料系统；

所述供料系统包括料台、料台移载平台和料台行走轨道；

所述搬运系统包括搬运机器人、搬运机器人移载平台和搬运机器人行走轨道；

所述工装系统包括旋转标准节工装和部件夹持机构；

所述焊接系统包括焊接机器人、焊接机器人移载平台和焊接机器人行走轨道；

所述卸料系统包括卸料机器人、卸料机器人移载平台和卸料机器人行走轨道；

所述工装系统设置主体内部，所述焊接系统设置在主体顶部，所述供料系统和搬运系统设置在主体的一侧，所述卸料系统设置在与供料系统相对的另一侧；

所述工装系统设置有两套，所述焊接系统设置有一套，所述焊接系统可沿焊接机器人行走轨道在两套工装系统上方移动；所述供料系统设置有两套，分别设置于搬运系统的两侧，所述搬运系统设置有一套；所述卸料系统设置有两套，分别对应于两套工装系统设置；

所述卸料机器人行走轨道垂直于主体设置，所述搬运机器人行走轨道和料台行走轨道平行于主体设置。

进一步地，一种用于施工升降机标准节全自动焊接的系统，所述料台包括齿条料台、 主管料台、折弯板料台和斜腹杆料台。

进一步地，一种用于施工升降机标准节全自动焊接的系统，所述部件夹持机构包括齿条夹、主管夹、折弯板夹和斜腹杆夹，所述齿条夹设置有2对，所述主管夹设置有4对，所述折弯板夹设置有6套，所述斜腹杆夹设置有4套。

进一步地，一种用于施工升降机标准节全自动焊接的系统，所述焊接机器人移载平台上设置有储物平台，所述储物平台四周设置有护杆。

进一步地，一种用于施工升降机标准节全自动焊接的系统，所述焊接机器人移载平台上设置有四个焊接机器人。

进一步地，一种用于施工升降机标准节全自动焊接的系统，所述供料系统和搬运系统共用一条行走轨道。

进一步地，一种用于施工升降机标准节全自动焊接的系统，所述齿条料台、主管料台共用一个料台移载平台；所述折弯板料台和斜腹杆料台共用一个料台移载平台；所述齿条料台、主管料台所在的料台移载平台单独设置料台行走轨道；所述折弯板料台和斜腹杆料台所在的料台移载平台与搬运机器人移载平台共用一个行走轨道。

本发明还提供料了一种用于施工升降机标准节全自动焊接的方法，该方法基于上述系统，工装系统包括两组，分别为A工装和B工装，该方法的具体步骤如下：

第一步，开机前确认，确认安全保护装置能够正确运行。打开设备电源，对工装、焊接机器人、搬运机器人进行回原点操作。

第二步，备料，将标准节的工件材料放入各自的备料料台。按下送料按钮，将标准节的备料料台送入搬运机器人的上料位置。

第三步，A工装第一次投料，将零件1两件、零件3一件、零件4两件、零件5三件，投料进A工装，然后A工装翻转90°对另一面也进行相同零件的投料，投料完成时料台便自行退出工作区，等候下一个指令。

第四步，A工装第一次焊接，投料完成，搬运机器人会对A工装发出第一次焊接指令，随即焊接机器人开始执行对A工装的第一次焊接作业。

第五步，A工装第一次焊接，将零件1与零件5焊接到一起，再将零件4与零件5零件1焊接。

第六步，B工装第一次投料，焊接机器人对A工装焊接时，搬运机器人移动到B工装，进行对B工装第一次投料。所投材料与A工装第一次投料相同，投料完成时，自动对焊接机器人发出B工装第一次焊接指令。

第七步，B工装第一次焊接，当A工装第一次焊接完成，焊接机器人进入等待状态并查 询是否有待执行的焊接指令。当查询到B工装的焊接请求，搬运机器人也已离开时，便移动到B工装进行第一次焊接作业。

第八步，A工装第二次投料，当搬运机器人查询到A工装的投料请求并检测到焊接机器人已经离开A工装后就会对A工装进行第二次投料。

第九步，A工装第二次投料，将零件2三件、零件4两件投料进A工装，A工装翻转90°对另一面也进行相同零件的投料，投料完成时料台便自行退出工作区，等候下一个指令。

第十步，A工装第二次焊接，投料完成，搬运机器人会对A工装发出第二次焊接指令，当查询到A工装的焊接请求，搬运机器人也已离开时，便移动到A工装进行第二次焊接作业。

第十一步，A工装第二次焊接，将零件2与零件1焊接到一起，再将零件4与零件2焊接。

第十二步，B工装第二次投料，焊接机器人对A工装焊接时，搬运机器人移动到B工装，进行对B工装第二次投料。所投材料与A工装第二次投料相同，投料完成时，自动对焊接机器人发出B工装的第二次焊接指令。

第十三步，A工装下料1，当完成A工装完成第二次焊接时，焊接机器人向系统发出A工装下料指令并进入等待状态查询是否有待执行的焊接指令。

第十四步，A工装下料2，系统收到A工装的下料指令后自动对A工装进行下料操作。下料机构自动进入A工装并取出A工装内的成品标准节。A工装下料完成后系统自动使A工装回到第一次待投料状态并发出A工装第一次投料请求。

第十五步，B工装第二次焊接，当A工装焊接完成，焊接机器人进入等待状态并查询是否有待执行的焊接指令。当查询到B工装的焊接请求时，搬运机器人也已离开，便移动到B工装进行第二次焊接作业。

第十六步，B工装下料1，当完成B工装完成第二次焊接时，焊接机器人向系统发出B工装下料指令并进入等待状态。

第十七步，B工装下料2，系统收到B工装的下料指令后自动对B工装进行下料操作。下料机构自动进入B工装并取出B工装内的成品标准节。B工装下料完成后系统自动使B工装回到第一次待投料状态并发出B工装第一次投料请求。

第十八步，循环，至此一个工作循环已完成进入下一个工作循环

本发明的有益效果在于：本发明通过整体的自动化上料、焊接、卸料工装机器人系统，不仅提高了产品的稳定型和焊接质量而且还提高劳动生产效率、改善了工人的劳动强度与工作环境。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是标准节的结构示意图；

图2是本实施例的工装系统结构示意图；

图3是本实施例的搬运系统侧整体结构示意图；

图4是本实施例的卸料系统侧整体结构示意图；

图5-图21是本实施例中分别对应第二步到第十八步的系统运行状态示意图。

图中，主弦杆1、副板2、齿条3、斜腹杆4、主板5、主体10、焊接系统20、供料系统30、搬运系统40、工装系统50、卸料系统60、焊接机器人21、焊接机器人移载平台22和焊接机器人行走轨道23、储物平台24、料台31、料台移载平台32、料台行走轨道33、搬运机器人41、搬运机器人移载平台42、搬运机器人行走轨道43、旋转标准节工装51、部件夹持机构52、卸料机器人61、卸料机器人移载平台62、卸料机器人行走轨道63、齿条料台311、主管料台312、折弯板料台313、斜腹杆料台314、齿条夹521、主管夹522、折弯板夹523、斜腹杆夹524。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1:

一种用于施工升降机标准节全自动焊接的系统，包括主体10、焊接系统20、供料系统30、搬运系统40、工装系统50和卸料系统60；

所述供料系统3包括料台31、料台移载平台32和料台行走轨道33；

所述搬运系统4包括搬运机器人41、搬运机器人移载平台42和搬运机器人行走轨道43；

所述工装系统5包括旋转标准节工装51和部件夹持机构52；

所述焊接系统2包括焊接机器人21、焊接机器人移载平台22和焊接机器人行走轨道23；

所述卸料系统6包括卸料机器人61、卸料机器人移载平台62和卸料机器人行走轨道 63；

所述工装系统5设置主体1内部，所述焊接系统2设置在主体1顶部，所述供料系统3和搬运系统4设置在主体1的一侧，所述卸料系统6设置在与供料系统3相对的另一侧；

所述工装系统5设置有两套，所述焊接系统2设置有一套，所述焊接系统2可沿焊接机器人行走轨道23在两套工装系统5上方移动；所述供料系统3设置有两套，分别设置于搬运系统4的两侧，所述搬运系统4设置有一套；所述卸料系统6设置有两套，分别对应于两套工装系统5设置；

所述卸料机器人行走轨道63垂直于主体1设置，所述搬运机器人行走轨道43和料台行走轨道33平行于主体1设置。

所述料台31包括齿条料台311、主管料台312、折弯板料台313和斜腹杆料台314。

所述部件夹持机构52包括齿条夹521、主管夹522、折弯板夹523和斜腹杆夹524，所述齿条夹521设置有2对，所述主管夹522设置有4对，所述折弯板夹523设置有6套，所述斜腹杆夹524设置有4套。

所述焊接机器人移载平台22上设置有储物平台24。

所述焊接机器人移载平台22上设置有四个焊接机器人21。

所述齿条料台311、主管料台312共用一个料台移载平台33；所述折弯板料台313和斜腹杆料台314共用一个料台移载平台32；所述齿条料台311、主管料台312所在的料台移载平台32单独设置料台行走轨道33；所述折弯板料台313和斜腹杆料台314所在的料台移载平台32与搬运机器人移载平台42共用一个行走轨道。

本实施例还提供料了一种用于施工升降机标准节全自动焊接的方法，该方法基于上述系统，工装系统包括两组，分别为A工装和B工装，该方法的具体步骤如下：

第一步，开机前确认，确认安全保护装置能够正确运行。打开设备电源，对工装、焊接机器人、搬运机器人进行回原点操作。

第二步，备料，将标准节的工件材料放入各自的备料料台。按下送料按钮，将标准节的备料料台送入搬运机器人的上料位置。

第三步，A工装第一次投料，将零件1两件、零件3一件、零件4两件、零件5三件，投料进A工装，然后A工装翻转90°对另一面也进行相同零件的投料，投料完成时料台便自行退出工作区，等候下一个指令。

第四步，A工装第一次焊接，投料完成，搬运机器人会对A工装发出第一次焊接指令，随即焊接机器人开始执行对A工装的第一次焊接作业。

第五步，A工装第一次焊接，将零件1与零件5焊接到一起，再将零件4与零件5零件1焊接。

第六步，B工装第一次投料，焊接机器人对A工装焊接时，搬运机器人移动到B工装，进行对B工装第一次投料。所投材料与A工装第一次投料相同，投料完成时，自动对焊接机器人发出B工装第一次焊接指令。

第七步，B工装第一次焊接，当A工装第一次焊接完成，焊接机器人进入等待状态并查询是否有待执行的焊接指令。当查询到B工装的焊接请求，搬运机器人也已离开时，便移动到B工装进行第一次焊接作业。

第八步，A工装第二次投料，当搬运机器人查询到A工装的投料请求并检测到焊接机器人已经离开A工装后就会对A工装进行第二次投料。

第九步，A工装第二次投料，将零件2三件、零件4两件投料进A工装，A工装翻转90°对另一面也进行相同零件的投料，投料完成时料台便自行退出工作区，等候下一个指令。

第十步，A工装第二次焊接，投料完成，搬运机器人会对A工装发出第二次焊接指令，当查询到A工装的焊接请求，搬运机器人也已离开时，便移动到A工装进行第二次焊接作业。

第十一步，A工装第二次焊接，将零件2与零件1焊接到一起，再将零件4与零件2焊接。

第十二步，B工装第二次投料，焊接机器人对A工装焊接时，搬运机器人移动到B工装，进行对B工装第二次投料。所投材料与A工装第二次投料相同，投料完成时，自动对焊接机器人发出B工装的第二次焊接指令。

第十三步，A工装下料1，当完成A工装完成第二次焊接时，焊接机器人向系统发出A工装下料指令并进入等待状态查询是否有待执行的焊接指令。

第十四步，A工装下料2，系统收到A工装的下料指令后自动对A工装进行下料操作。下料机构自动进入A工装并取出A工装内的成品标准节。A工装下料完成后系统自动使A工装回到第一次待投料状态并发出A工装第一次投料请求。

第十五步，B工装第二次焊接，当A工装焊接完成，焊接机器人进入等待状态并查询是否有待执行的焊接指令。当查询到B工装的焊接请求时，搬运机器人也已离开，便移动到B工装进行第二次焊接作业。

第十六步，B工装下料1，当完成B工装完成第二次焊接时，焊接机器人向系统发出B工装下料指令并进入等待状态。

第十七步，B工装下料2，系统收到B工装的下料指令后自动对B工装进行下料操作。下料机构自动进入B工装并取出B工装内的成品标准节。B工装下料完成后系统自动使B工装回到第一次待投料状态并发出B工装第一次投料请求。

第十八步，循环，至此一个工作循环已完成进入下一个工作循环.

图5-图21所示分别对应第二步到第十八步的系统运行状态示意图。

本实施例的有益效果在于：本发明通过整体的自动化上料、焊接、卸料工装机器人系统，不仅提高了产品的稳定型和焊接质量而且还提高劳动生产效率、改善了工人的劳动强度与工作环境。

Claims (8)

1.一种用于施工升降机标准节全自动焊接的系统，其特征在于：包括主体、焊接系统、供料系统、搬运系统、工装系统和卸料系统；

所述供料系统包括料台、料台移载平台和料台行走轨道；

所述搬运系统包括搬运机器人、搬运机器人移载平台和搬运机器人行走轨道；

所述工装系统包括旋转标准节工装和部件夹持机构；

所述焊接系统包括焊接机器人、焊接机器人移载平台和焊接机器人行走轨道；

所述卸料系统包括卸料机器人、卸料机器人移载平台和卸料机器人行走轨道；

所述工装系统设置主体内部，所述焊接系统设置在主体顶部，所述供料系统和搬运系统设置在主体的一侧，所述卸料系统设置在与供料系统相对的另一侧；

所述工装系统设置有两套，所述焊接系统设置有一套，所述焊接系统可沿焊接机器人行走轨道在两套工装系统上方移动；所述供料系统设置有两套，分别设置于搬运系统的两侧，所述搬运系统设置有一套；所述卸料系统该设置有两套，分别对应于两套工装系统设置；

所述卸料机器人行走轨道垂直于主体设置，所述搬运机器人行走轨道和料台行走轨道平行于主体设置。

2.如权利要求1所述的用于施工升降机标准节全自动焊接的系统，其特征在于：所述料台包括齿条料台、主管料台、折弯板料台和斜腹杆料台。

3.如权利要求1所述的用于施工升降机标准节全自动焊接的系统，其特征在于：所述部件夹持机构包括齿条夹、主管夹、折弯板夹和斜腹杆夹，所述齿条夹设置有2对，所述主管夹设置有4对，所述折弯板夹设置有6套，所述斜腹杆夹设置有4套。

4.如权利要求1所述的用于施工升降机标准节全自动焊接的系统，其特征在于：所述焊接机器人移载平台上设置有储物平台，所述储物平台四周设置有护杆。

5.如权利要求1所述的用于施工升降机标准节全自动焊接的系统，其特征在于：所述焊接机器人移载平台上设置有四个焊接机器人。

6.如权利要求1所述的用于施工升降机标准节全自动焊接的系统，其特征在于：所述供料系统和搬运系统共用一条行走轨道。

7.如权利要求1所述的用于施工升降机标准节全自动焊接的系统，其特征在于：所述齿条料台、主管料台共用一个料台移载平台；所述折弯板料台和斜腹杆料台共用一个料台移载平台；所述齿条料台、主管料台所在的料台移载平台单独设置料台行走轨道；所述折弯板料台和斜腹杆料台所在的料台移载平台与搬运机器人移载平台共用一个行走轨道。

8.一种用于施工升降机标准节全自动焊接的方法，其特征在于：基于权利要求1所述的用于施工升降机标准节全自动焊接的系统，所述工装系统包括A工装和B工装两组，具体方法包括以下步骤：

第一步，开机前确认，确认安全保护装置能够正确运行。打开设备电源，对工装、焊接机器人、搬运机器人进行回原点操作。

第二步，备料，将标准节的工件材料放入各自的备料料台。按下送料按钮，将标准节的备料料台送入搬运机器人的上料位置。

第三步，A工装第一次投料，将主弦杆两件、齿条一件、斜腹杆两件、主板三件，投料进A工装，然后A工装翻转90°对另一面也进行相同零件的投料，投料完成时料台便自行退出工作区，等候下一个指令。

第四步，A工装第一次焊接，投料完成，搬运机器人会对A工装发出第一次焊接指令，随即焊接机器人开始执行对A工装的第一次焊接作业。

第五步，A工装第一次焊接，将主弦杆与主板焊接到一起，再将斜腹杆与主板主弦杆焊接。

第六步，B工装第一次投料，焊接机器人对A工装焊接时，搬运机器人移动到B工装，进行对B工装第一次投料。所投材料与A工装第一次投料相同，投料完成时，自动对焊接机器人发出B工装第一次焊接指令。

第七步，B工装第一次焊接，当A工装第一次焊接完成，焊接机器人进入等待状态并查询是否有待执行的焊接指令。当查询到B工装的焊接请求，搬运机器人也已离开时，便移动到B工装进行第一次焊接作业。

第八步，A工装第二次投料，当搬运机器人查询到A工装的投料请求并检测到焊接机器人已经离开A工装后就会对A工装进行第二次投料。

第九步，A工装第二次投料，将副板三件、斜腹杆两件投料进A工装，A工装翻转90°对另一面也进行相同零件的投料，投料完成时料台便自行退出工作区，等候下一个指令。

第十步，A工装第二次焊接，投料完成，搬运机器人会对A工装发出第二次焊接指令，当查询到A工装的焊接请求，搬运机器人也已离开时，便移动到A工装进行第二次焊接作业。

第十一步，A工装第二次焊接，将副板与主弦杆焊接到一起，再将斜腹杆与副板焊接。

第十二步，B工装第二次投料，焊接机器人对A工装焊接时，搬运机器人移动到B工装，进行对B工装第二次投料。所投材料与A工装第二次投料相同，投料完成时，自动对焊接机器人发出B工装的第二次焊接指令。

第十三步，A工装下料1，当完成A工装完成第二次焊接时，焊接机器人向系统发出A工装下料指令并进入等待状态查询是否有待执行的焊接指令。

第十四步，A工装下料2，系统收到A工装的下料指令后自动对A工装进行下料操作。下料机构自动进入A工装并取出A工装内的成品标准节。A工装下料完成后系统自动使A工装回到第一次待投料状态并发出A工装第一次投料请求。

第十五步，B工装第二次焊接，当A工装焊接完成，焊接机器人进入等待状态并查询是否有待执行的焊接指令。当查询到B工装的焊接请求时，搬运机器人也已离开，便移动到B工装进行第二次焊接作业。

第十六步，B工装下料1，当完成B工装完成第二次焊接时，焊接机器人向系统发出B工装下料指令并进入等待状态。

第十七步，B工装下料2，系统收到B工装的下料指令后自动对B工装进行下料操作。下料机构自动进入B工装并取出B工装内的成品标准节。B工装下料完成后系统自动使B工装回到第一次待投料状态并发出B工装第一次投料请求。

第十八步，循环，至此一个工作循环已完成进入下一个工作循环。