CN106238859A - 一种船舶铁舾件机器人焊接系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种船舶铁舾件机器人焊接系统，针对机器人，设计全新自动化控制结构，实现高效船舶焊接操作，整个设计结构合理，使用方便，通过移动小车的形式，增加了机器人焊接系统工作地点的灵活性；并且本发明所设计的船舶铁舾件机器人焊接系统，可以适应多种类型的船舶铁舾件焊接，免去了人工焊接的方式，避免了焊接质量误差，提高了工作效率，提高了生产效率，使用效果好，利于推广。

Description

一种船舶铁舾件机器人焊接系统
技术领域
本发明涉及一种船舶铁舾件机器人焊接系统，属于船舶制造技术领域。
背景技术
现代工业的基础工程之一便是焊接，在船舶建造中，焊接的工作量占到船舶建造总量的40%左右，焊接的成本占去了船舶建造总成本的50%左右。船舶制造的焊接技术是船舶工业的主要工艺技术之一，船舶的焊接质量是作为造船质量好坏的重要标准之一，焊接的生产效率成为了影响船舶制造产量与成本的主要因素之一。因此，船舶焊接技术的进步对推动造船生产的发展的意义十分重大。
在船舶铁舾件制作中，由于材料规格多样、产品种类繁多，国内船舶铁舾件焊接以手工焊为主。为适应现代船舶建造过程中分段预舾装程度愈来愈大的要求，专家学者提出了船舶舾装件成品化、专业化、标准化生产体系的指导思想，即将材料规格、制作工艺相同或相似的一组零件组成一个零件族 ，同族零件能够采用相同工艺或工序制作完成 ，从而减少产品的制作种类 ，提高生产效率 ，实现批量生产；并且现有的人工焊接方式，工作效率低，对整个船舶建造进度把握不好。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够节约人工成本、降低工人劳动强度、提高焊接质量、提高生产效率等优点的船舶铁舾件机器人焊接系统。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种船舶铁舾件机器人焊接系统，包括行走系统、机器人系统和焊接系统；其中，行走系统包括行走小车，以及设置在行走小车周围的至少四个支撑装置；机器人系统包括相互连接的机器人本体和控制器，控制器用于针对机器人本体进行控制；焊接系统包括焊接装置、焊接电源和定位激光器，焊接装置和焊接电源相互连接；机器人本体、控制器和焊接电源分别设置在行走小车上；焊接装置和定位激光器设置在机器人本体的机器臂上，且定位激光器的激光方向指向焊接装置中焊枪的指向方向。
作为本发明的一种优选技术方案：所述行走小车包括平台和滚轮系统，其中，平台为扁钢制成的长方体平台；滚轮系统包括至少四个万向轮，各个万向轮阵列分布设置在长方体平台的下表面；所述机器人本体、控制器和焊接电源分别设置在长方体平台的上表面。
作为本发明的一种优选技术方案：所述行走小车还包括至少十一个不等边角钢，各个不等边角钢分别设置在所述长方体平台内部的顶面上。
作为本发明的一种优选技术方案：所述行走小车还包括设置于长方体平台上表面的机器人本体固定底座、控制器固定底座和焊接电源固定底座，所述机器人本体设置在机器人本体固定底座上，控制器设置在控制器固定底座上，焊接电源设置在焊接电源固定底座上。
作为本发明的一种优选技术方案：所述行走小车还包括至少四个万向轮连接板，万向轮连接板的数量与所述万向轮的数量相等，各个万向轮分别一一对应连接在万向轮连接板下表面，各个万向轮连接板阵列分布设置在长方体平台的下表面，且各个万向轮连接板通过螺栓连接方式连接在长方体平台下表面的对应位置。
作为本发明的一种优选技术方案：所述各个支撑装置分别包括方钢、第一圆钢、第二圆钢、螺栓、螺柱和底角；其中，第一圆钢上设置过两端的第一贯穿孔，第一贯穿孔所在直线与第一圆钢的中轴线相平行，第一贯穿孔的口径与螺栓的外径相适应，螺栓穿过该第一贯穿孔与所述长方体平台对应位置的上表面相连接，且螺栓与长方体平台上表面相垂直，第一圆钢以螺栓为轴进行转动；方钢的一端与第一圆钢的侧面固定连接，且方钢的中轴线与第一圆钢中轴线垂直；方钢上相对连接第一圆钢的另一端上设置贯穿相对侧面的第二贯穿孔，且第二贯穿孔所在的中轴线竖直，第二贯穿孔的口径与第二圆钢的外径相适应，第二圆钢固定设置于第二贯穿孔中，第二圆钢上设置贯穿两端的第三贯穿孔，且第三贯穿孔所在的中轴线竖直，第三贯穿孔的口径与螺柱的外径相适应，螺柱以其表面螺纹竖直旋转贯穿第二圆钢上的第三贯穿孔，螺柱的底端连接底角。
作为本发明的一种优选技术方案：所述各个支撑装置还分别包括托板，托板设置在所述长方体平台、对应支撑装置位置的外边缘，且托板呈水平角度，所述方钢在第一圆钢以所述螺栓为轴转动至长方体平台边缘时，方钢位于对应托板的上表面。
作为本发明的一种优选技术方案：所述各个支撑装置还分别包括两片隔板，两片隔板的外径均与对应所述第一圆钢的外径相适应，两片隔板上分别设置与第一圆钢上第一贯穿孔口径相适应的通孔，两片隔板分别位于第一圆钢的两端，所述螺栓依次穿过隔板上通孔、第一圆钢上第一贯穿孔口、隔板上通孔与所述长方体平台对应位置的上表面相连接。
作为本发明的一种优选技术方案：所述机器人本体为六轴机器人。
作为本发明的一种优选技术方案：还包括阵列设置在行走小车边缘的至少四个吊装挂孔。
本发明所述船舶铁舾件机器人焊接系统采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明所设计的船舶铁舾件机器人焊接系统，针对机器人，设计全新自动化控制结构，实现高效船舶焊接操作，整个设计结构合理，使用方便，通过移动小车的形式，增加了机器人焊接系统工作地点的灵活性；并且本发明所设计的船舶铁舾件机器人焊接系统，可以适应多种类型的船舶铁舾件焊接，免去了人工焊接的方式，避免了焊接质量误差，提高了工作效率，提高了生产效率，使用效果好，利于推广。
附图说明
图1是本发明所设计一种船舶铁舾件机器人焊接系统的侧视图；
图2是本发明所设计一种船舶铁舾件机器人焊接系统中支撑装置的示意图。
其中，1. 支撑装置，2. 机器人本体，3. 控制器，4. 焊接装置，5. 焊接电源，6.平台，7. 万向轮，8. 不等边角钢，9. 机器人本体固定底座，10. 控制器固定底座，11. 焊接电源固定底座，12. 万向轮连接板，13. 定位激光器，14. 焊枪，15. 方钢，16. 第一圆钢，17. 第二圆钢，18. 螺栓、19. 螺柱，20. 底角，21. 托板，22. 隔板，23. 吊装挂孔，24.焊丝盘，25. 送丝机。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明所设计的一种船舶铁舾件机器人焊接系统，在实际应用过程当中，具体包括行走系统、机器人系统和焊接系统；其中，行走系统包括行走小车，以及设置在行走小车周围的至少四个支撑装置1；机器人系统包括相互连接的六轴机器人和控制器3，控制器3用于针对六轴机器人进行控制；焊接系统包括焊接装置4、焊接电源5和定位激光器13，焊接装置4和焊接电源5相互连接；六轴机器人、控制器3和焊接电源5分别设置在行走小车上；焊接装置4和定位激光器13设置在六轴机器人的机器臂上，且定位激光器13的激光方向指向焊接装置4中焊枪14的指向方向；行走小车包括平台6、滚轮系统、机器人本体固定底座9、控制器固定底座10、焊接电源固定底座11、至少四个万向轮连接板12和至少十一个不等边角钢8，其中，平台6为扁钢制成的长方体平台；机器人本体固定底座9、控制器固定底座10和焊接电源固定底座11分别设置于长方体平台上表面，所述六轴机器人设置在机器人本体固定底座9上，控制器3设置在控制器固定底座10上，焊接电源5设置在焊接电源固定底座11上；各个不等边角钢8分别设置在所述长方体平台内部的顶面上；滚轮系统包括至少四个万向轮7，各个万向轮7阵列分布设置在长方体平台的下表面；所述六轴机器人、控制器3和焊接电源5分别设置在长方体平台的上表面；万向轮连接板12的数量与所述万向轮7的数量相等，各个万向轮7分别一一对应连接在万向轮连接板12下表面，各个万向轮连接板12阵列分布设置在长方体平台的下表面，且各个万向轮连接板12通过螺栓连接方式连接在长方体平台下表面的对应位置；行走小车边缘一周阵列设置至少四个吊装挂孔23，可用于针对整个船舶铁舾件机器人焊接系统的吊运；实际应用中，六轴机器人可以选择KUKA品牌的KR10R1100 sixx六轴机器人；焊接装置4具体包括焊枪14、焊丝盘24和送丝机25，将各装置设置六轴机器人上，尤其将焊枪安装在六轴机器人的机器臂上，且定位激光器13的激光方向指向焊接装置4中焊枪14的指向方向。
对于本发明所设计船舶铁舾件机器人焊接系统技术方案中的支撑装置1，如图2所示，具体各个支撑装置1分别包括方钢15、第一圆钢16、第二圆钢17、螺栓18、螺柱19、底角20、托板21和两片隔板22；其中，第一圆钢16上设置过两端的第一贯穿孔，第一贯穿孔所在直线与第一圆钢16的中轴线相平行，第一贯穿孔的口径与螺栓18的外径相适应，螺栓18穿过该第一贯穿孔与所述长方体平台对应位置的上表面相连接，且螺栓18与长方体平台上表面相垂直，第一圆钢16以螺栓18为轴进行转动；方钢15的一端与第一圆钢16的侧面固定连接，且方钢15的中轴线与第一圆钢16中轴线垂直；方钢15上相对连接第一圆钢16的另一端上设置贯穿相对侧面的第二贯穿孔，且第二贯穿孔所在的中轴线竖直，第二贯穿孔的口径与第二圆钢17的外径相适应，第二圆钢17固定设置于第二贯穿孔中，第二圆钢17上设置贯穿两端的第三贯穿孔，且第三贯穿孔所在的中轴线竖直，第三贯穿孔的口径与螺柱19的外径相适应，螺柱19以其表面螺纹竖直旋转贯穿第二圆钢17上的第三贯穿孔，螺柱19的底端连接底角20；托板21设置在所述长方体平台、对应支撑装置1位置的外边缘，且托板21呈水平角度，所述方钢15在第一圆钢16以所述螺栓18为轴转动至长方体平台边缘时，方钢15位于对应托板21的上表面；两片隔板22的外径均与对应所述第一圆钢16的外径相适应，两片隔板22上分别设置与第一圆钢16上第一贯穿孔口径相适应的通孔，两片隔板22分别位于第一圆钢16的两端，所述螺栓18依次穿过隔板22上通孔、第一圆钢16上第一贯穿孔口、隔板22上通孔与所述长方体平台对应位置的上表面相连接。
实际应用过程当中，将行走小车移动至指定位置，展开各个支撑装置1，即分别针对各个支撑装置1，将各个支撑装置1中的方钢15通过第一圆钢16以所述螺栓18为轴向外转动至指定角度，然后转动螺柱19，使得底角20向下与地面接触；由此通过上述方式，完成针对行走小车周围至少四个支撑装置1的操作，将行走小车抬起，实现稳定的支撑作用，然后通过控制器3针对六轴机器人的机器臂进行控制，同时以焊接电源5针对焊接装置4进行供电，在六轴机器人机器臂的控制下，结合定位激光器13针对船舶指定位置进行焊接操作。
上述技术方案所设计的船舶铁舾件机器人焊接系统，在实际应用过程中，针对六轴机器人，设计全新自动化控制结构，实现高效船舶焊接操作，整个设计结构合理，使用方便，通过移动小车的形式，增加了机器人焊接系统工作地点的灵活性；并且本发明所设计的船舶铁舾件机器人焊接系统，可以适应多种类型的船舶铁舾件焊接，免去了人工焊接的方式，避免了焊接质量误差，提高了工作效率，提高了生产效率，使用效果好，利于推广。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.一种船舶铁舾件机器人焊接系统，其特征在于：包括行走系统、机器人系统和焊接系统；其中，行走系统包括行走小车，以及设置在行走小车周围的至少四个支撑装置（1）；机器人系统包括相互连接的机器人本体（2）和控制器（3），控制器（3）用于针对机器人本体（2）进行控制；焊接系统包括焊接装置（4）、焊接电源（5）和定位激光器（13），焊接装置（4）和焊接电源（5）相互连接；机器人本体（2）、控制器（3）和焊接电源（5）分别设置在行走小车上；焊接装置（4）和定位激光器（13）设置在机器人本体（2）的机器臂上，且定位激光器（13）的激光方向指向焊接装置（4）中焊枪（14）的指向方向。
2.根据权利要求1所述一种船舶铁舾件机器人焊接系统，其特征在于：所述行走小车包括平台（6）和滚轮系统，其中，平台（6）为扁钢制成的长方体平台；滚轮系统包括至少四个万向轮（7），各个万向轮（7）阵列分布设置在长方体平台的下表面；所述机器人本体（2）、控制器（3）和焊接电源（5）分别设置在长方体平台的上表面。
3.根据权利要求2所述一种船舶铁舾件机器人焊接系统，其特征在于：所述行走小车还包括至少十一个不等边角钢（8），各个不等边角钢（8）分别设置在所述长方体平台内部的顶面上。
4.根据权利要求2所述一种船舶铁舾件机器人焊接系统，其特征在于：所述行走小车还包括设置于长方体平台上表面的机器人本体固定底座（9）、控制器固定底座（10）和焊接电源固定底座（11），所述机器人本体（2）设置在机器人本体固定底座（9）上，控制器（3）设置在控制器固定底座（10）上，焊接电源（5）设置在焊接电源固定底座（11）上。
5.根据权利要求2所述一种船舶铁舾件机器人焊接系统，其特征在于：所述行走小车还包括至少四个万向轮连接板（12），万向轮连接板（12）的数量与所述万向轮（7）的数量相等，各个万向轮（7）分别一一对应连接在万向轮连接板（12）下表面，各个万向轮连接板（12）阵列分布设置在长方体平台的下表面，且各个万向轮连接板（12）通过螺栓连接方式连接在长方体平台下表面的对应位置。
6.根据权利要求2所述一种船舶铁舾件机器人焊接系统，其特征在于：所述各个支撑装置（1）分别包括方钢（15）、第一圆钢（16）、第二圆钢（17）、螺栓（18）、螺柱（19）和底角（20）；其中，第一圆钢（16）上设置过两端的第一贯穿孔，第一贯穿孔所在直线与第一圆钢（16）的中轴线相平行，第一贯穿孔的口径与螺栓（18）的外径相适应，螺栓（18）穿过该第一贯穿孔与所述长方体平台对应位置的上表面相连接，且螺栓（18）与长方体平台上表面相垂直，第一圆钢（16）以螺栓（18）为轴进行转动；方钢（15）的一端与第一圆钢（16）的侧面固定连接，且方钢（15）的中轴线与第一圆钢（16）中轴线垂直；方钢（15）上相对连接第一圆钢（16）的另一端上设置贯穿相对侧面的第二贯穿孔，且第二贯穿孔所在的中轴线竖直，第二贯穿孔的口径与第二圆钢（17）的外径相适应，第二圆钢（17）固定设置于第二贯穿孔中，第二圆钢（17）上设置贯穿两端的第三贯穿孔，且第三贯穿孔所在的中轴线竖直，第三贯穿孔的口径与螺柱（19）的外径相适应，螺柱（19）以其表面螺纹竖直旋转贯穿第二圆钢（17）上的第三贯穿孔，螺柱（19）的底端连接底角（20）。
7.根据权利要求6所述一种船舶铁舾件机器人焊接系统，其特征在于：所述各个支撑装置（1）还分别包括托板（21），托板（21）设置在所述长方体平台、对应支撑装置（1）位置的外边缘，且托板（21）呈水平角度，所述方钢（15）在第一圆钢（16）以所述螺栓（18）为轴转动至长方体平台边缘时，方钢（15）位于对应托板（21）的上表面。
8.根据权利要求6所述一种船舶铁舾件机器人焊接系统，其特征在于：所述各个支撑装置（1）还分别包括两片隔板（22），两片隔板（22）的外径均与对应所述第一圆钢（16）的外径相适应，两片隔板（22）上分别设置与第一圆钢（16）上第一贯穿孔口径相适应的通孔，两片隔板（22）分别位于第一圆钢（16）的两端，所述螺栓（18）依次穿过隔板（22）上通孔、第一圆钢（16）上第一贯穿孔口、隔板（22）上通孔与所述长方体平台对应位置的上表面相连接。
9.根据权利要求1所述一种船舶铁舾件机器人焊接系统，其特征在于：所述机器人本体（2）为六轴机器人。
10.根据权利要求1所述一种船舶铁舾件机器人焊接系统，其特征在于：还包括阵列设置在行走小车边缘的至少四个吊装挂孔（23）。
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