CN106270931B - 一种钢构智能高效多丝埋弧焊接生产线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢构智能高效多丝埋弧焊接生产线，包括生产线输送辊道和结构桁架、以及翻转机构和升降平移机构，所述生产线输送辊道中间正上方设置有结构桁架，所述生产线输送辊道为步进式输送辊道，所述生产线输送辊道由多个输送单元组成，位于结构桁架下方的相邻输送单元之间设置有升降平移机构，所述升降平移机构底部滑动设置在平移导轨上，所述结构桁架下方两侧均设置有一套自动翻转机构，所述结构桁架上方两侧均设置有智能龙门焊接机构，本发明进料和出料自动进行，工件自动翻转焊接，大大降低操作工人劳动强度和生产操作危险系数。

Description

一种钢构智能高效多丝埋弧焊接生产线

技术领域

本发明涉及焊接加工设备技术领域，具体是一种钢构智能高效多丝埋弧焊接生产线。

背景技术

目前在对H型钢进行焊接加工时，采用的焊接生产线工作效率较为低下，生产线的进料和出料均通过人工操作行车吊装，焊接时人工将焊枪对准焊缝，焊接过程需要人工不断的调整焊枪，使焊枪始终对准焊缝，工件翻转采用行车吊装，操作工人劳动强度高。由于工件采用人工操作行车翻转工件，操作的危险系数较大；采用单丝埋弧人工焊接，尤其在厚板焊接上，生产效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种进料和出料自动进行，工件自动翻转焊接，大大降低操作工人劳动强度，大大降低生产操作危险系数的钢构智能高效多丝埋弧焊接生产线，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种钢构智能高效多丝埋弧焊接生产线，包括生产线输送辊道、结构桁架和智能控制中心，所述生产线输送辊道中间正上方设置有结构桁架，所述生产线输送辊道为步进式输送辊道，所述生产线输送辊道由多个输送单元组成，位于结构桁架下方的相邻输送单元之间设置有至少两个升降平移机构，所述升降平移机构底部滑动设置在平移导轨上，所述结构桁架下方两侧均设置有一套自动翻转机构，所述结构桁架上方两侧均设置有与自动翻转机构对应的智能龙门焊接机构，所述智能控制中心上连接有运动控制器和视觉控制器，所述运动控制器包括焊接运动控制器和输送翻转控制器，所述焊接运动控制器与智能龙门焊接机构的运动驱动信号端连接，所述输送翻转控制器与输送单元、升降平移机构、自动翻转机构的运动驱动信号端连接。

作为本发明进一步的方案，所述智能龙门焊接机构包括智能龙门焊接架、焊接控制柜、智能焊接机头、焊剂回收机和焊丝盘，所述智能龙门焊接架内侧滑动设置在所述结构桁架外侧的上焊接滑轨上，所述智能龙门焊接架外侧滑动设置在与上焊接滑轨平行的下焊接滑轨上，所述下焊接滑轨固定在地面上，所述智能焊接机头包括横向滑动装置、伸缩焊接臂、焊接枪以及视觉焊缝跟踪装置，所述智能龙门焊接架前侧面上设置有横向滑轨，所述伸缩焊接臂通过横向滑动装置滑动装配在横向滑轨上，伸缩焊接臂底部安装有焊接枪，所述焊接枪上配置有视觉焊缝跟踪装置，所述焊丝盘上的焊丝与焊接枪连接，所述焊剂回收机通过焊剂回收管与固定在伸缩焊接臂上的焊剂回收下送筒连接，所述焊接控制柜内设置有焊接运动控制器和视觉控制器，所述视觉控制器上连接有用于存储焊缝数据模板的存储器，所述视觉焊缝跟踪装置包括均与视觉控制器连接的工业相机和线型激光发射器。

作为本发明进一步的方案，所述横向滑轨的滑动方向与上焊接滑轨的滑动方向相垂直设置，所述上焊接滑轨的滑动方向与生产线输送方向相平行设置。

作为本发明进一步的方案，所述升降平移机构通过底部设置的滑轮与平移导轨滑动配合，所述升降平移机构内部设置有驱动滑轮运动的平移电机，所述升降平移机构上方设置有升降台。

作为本发明进一步的方案，所述升降平移机构内设置有与升降台连接的升降液压缸。

作为本发明进一步的方案，所述升降平移机构内设置有与升降台连接的升降气缸。

作为本发明进一步的方案，所述自动翻转机构包括翻转机壳和翻转机导轨，所述翻转机壳上端开设有左臂开口和右臂开口，所述左臂开口内设置有翻转左臂，所述右臂开口内设置有翻转右臂，所述翻转左臂和翻转右臂上均安装有相互叠合的翻转齿盘，两个翻转齿盘通过转轴转动安装在翻转机壳内壁上，所述翻转左臂上的翻转齿盘与翻转机壳内的左齿条啮合连接，所述左齿条与左驱动电机输出轴连接，所述翻转右臂上的翻转齿盘与翻转机壳内的右齿条啮合连接，所述右齿条与右驱动电机输出轴连接，所述翻转机壳两侧底部活动安装在翻转机导轨上。

作为本发明进一步的方案，所述左驱动电机和右驱动电机均为伺服电机，所述翻转左臂和翻转右臂上侧均固定有支撑板。

作为本发明进一步的方案，所述结构桁架前端和后端均设置有人行上下扶梯。

作为本发明进一步的方案，所述输送单元包括输送支架、输送辊和输送电机，输送支架上安装有输送辊，输送辊通过传动机构与输送支架上的输送电机输出端连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：生产线输送辊道为步进式输送辊道，且生产线输送辊道由多个输送单元组成，每个输送单元为一个独立工作体，从而使得输送线上同时进行构件送入与构件送出互不干扰，提高了生产加工效率；构件送入到生产线中部时、构件通过升降平移机构向两侧的自动翻转机构上送入，自动翻转机构将构件翻转至合适的焊接位置后，智能龙门焊接架带动智能焊接机头对构件上焊缝进行自动焊接，整机设计为一套系统，包括生产线输送辊道、升降平移机构、自动翻转机构、对称的两套智能龙门焊接机构，两侧的智能龙门焊接架依托上焊接滑轨和下焊接滑轨焊接行走，使得焊接过程更加稳定，整套设备的智能机械自动化程度高，机械设备布局合理，生产焊接效率高；工作过程中，进料和出料自动进行，焊接过程不需要人工干预；工件自动翻转焊接，大大降低了操作工人的劳动强度；由于减少行车使用和操作人员远离工件，因此生产操作中的危险系数接近于零。本发明进料和出料自动进行，工件自动翻转焊接，大大降低操作工人劳动强度和生产操作危险系数。

附图说明

图1为一种钢构智能高效多丝埋弧焊接生产线的结构示意图；

图2为一种钢构智能高效多丝埋弧焊接生产线中升降平移机构的结构示意图；

图3为一种钢构智能高效多丝埋弧焊接生产线中智能龙门焊接机构的结构示意图；

图4为一种钢构智能高效多丝埋弧焊接生产线中自动翻转机构外部的结构示意图；

图5为一种钢构智能高效多丝埋弧焊接生产线中自动翻转机构内部的结构示意图；

图6为一种钢构智能高效多丝埋弧焊接生产线种智能控制系统的结构示意图。

图中：1-生产线输送辊道，2-人行上下扶梯，3-结构桁架，4-升降平移机构，5-下焊接滑轨，6-自动翻转机构，7-上焊接滑轨，8-智能焊接机头，9-焊接控制柜，10-智能龙门焊接架，11-焊丝盘，12-焊剂回收机，13-输送支架，14-平移导轨，15-输送辊，16-驱动滑轮，17-升降台，18-防护栏，19-焊剂回收下送筒，20-横向滑轨，21-横向滑动装置，22-伸缩焊接臂，23-视觉焊缝跟踪装置，24-焊接枪，25-外侧滑动装置，26-翻转机壳，27-左臂开口，28-翻转机导轨，29-支撑板，30-右臂开口，31-翻转右臂，32-翻转左臂，33-转轴，34-翻转齿盘，35-右齿条，36-左齿条，37-左驱动电机，38-右驱动电机。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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。

请参阅图1～6，本发明实施例中，一种钢构智能高效多丝埋弧焊接生产线，包括生产线输送辊道1、结构桁架3和智能控制中心，所述生产线输送辊道1中间正上方设置有结构桁架3，所述生产线输送辊道1为步进式输送辊道，所述生产线输送辊道1由多个输送单元组成，位于结构桁架3下方的相邻输送单元之间设置有至少两个升降平移机构4，所述升降平移机构4底部滑动设置在平移导轨14上，所述结构桁架3下方两侧均设置有一套自动翻转机构6，所述结构桁架3上方两侧均设置有与自动翻转机构6对应的智能龙门焊接机构，所述智能控制中心上连接有运动控制器和视觉控制器，所述运动控制器包括焊接运动控制器和输送翻转控制器，所述焊接运动控制器与智能龙门焊接机构的运动驱动信号端连接，所述输送翻转控制器与输送单元、升降平移机构、自动翻转机构的运动驱动信号端连接。

其中，所述智能龙门焊接机构包括智能龙门焊接架10、焊接控制柜9、智能焊接机头8、焊剂回收机12和焊丝盘11，所述智能龙门焊接架10内侧滑动设置在所述结构桁架3外侧的上焊接滑轨7上，所述智能龙门焊接架10外侧通过外侧滑动装置25滑动设置在与上焊接滑轨7平行的下焊接滑轨5上，所述下焊接滑轨5固定在地面上，所述智能焊接机头8包括横向滑动装置21、伸缩焊接臂22、焊接枪24以及视觉焊缝跟踪装置23，所述智能龙门焊接架10前侧面上设置有横向滑轨20，所述伸缩焊接臂22通过横向滑动装置21滑动装配在横向滑轨20上，伸缩焊接臂22底部安装有焊接枪24，所述焊接枪24上配置有视觉焊缝跟踪装置23，所述焊丝盘11上的焊丝与焊接枪24连接，所述焊剂回收机12通过焊剂回收管与固定在伸缩焊接臂22上的焊剂回收下送筒19连接，所述焊接控制柜9内设置有焊接运动控制器和视觉控制器，所述视觉控制器上连接有用于存储焊缝数据模板的存储器，所述视觉焊缝跟踪装置包括均与视觉控制器连接的工业相机和线型激光发射器，工业相机、线型激光发射器和视觉控制器组成视觉引导系统，该系统属于主动式视觉系统，线型激光发射器发出光线照射到H型钢焊缝位置，工业相机实时捕获激光的光线形状通过同轴电缆传递给视觉控制器进行分析，视觉控制器与焊缝数据模板进行比对运算后得出相对位置偏差量，并通过通讯端口及时传递给焊接运动控制器，焊接运动控制器控制内侧和外侧的伺服电机信号端实现智能龙门焊接机构在上焊接滑轨7、下焊接滑轨5的前后运动，焊接运动控制器控制横向滑动装置21的伺服电机信号端实现伸缩焊接臂22的横向运动，焊接运动控制器控制伸缩焊接臂22的伺服电机信号端实现焊接枪24的升降运动，从而进行实时纠偏。

其中，所述横向滑轨20的滑动方向与上焊接滑轨7的滑动方向相垂直设置，所述上焊接滑轨7的滑动方向与生产线输送方向相平行设置；所述龙门焊接机架10上方外侧设置有防护栏18；所述焊接枪24采用双丝双弧埋弧焊接枪，采用双丝双弧埋弧焊接枪进行自动焊接，尤其在焊接生产效率上比传统埋弧自动焊生产线提高至3倍以上。

其中，所述升降平移机构4通过底部设置的滑轮16与平移导轨14滑动配合，所述升降平移机构4内部设置有驱动滑轮16运动的平移电机，所述升降平移机构4上方设置有升降台17。

其中，所述升降平移机构4内设置有与升降台17连接的升降液压缸。

其中，所述升降平移机构4内设置有与升降台17连接的升降气缸。

其中，所述自动翻转机构包括翻转机壳26和翻转机导轨28，所述翻转机壳26上端开设有左臂开口27和右臂开口30，所述左臂开口27内设置有翻转左臂32，所述右臂开口30内设置有翻转右臂31，所述翻转左臂32和翻转右臂31上均安装有相互叠合的翻转齿盘34，两个翻转齿盘34通过转轴33转动安装在翻转机壳26内壁上，所述翻转左臂32上的翻转齿盘34与翻转机壳26内的左齿条36啮合连接，所述左齿条36与左驱动电机37输出轴连接，所述翻转右臂31上的翻转齿盘34与翻转机壳26内的右齿条35啮合连接，所述右齿条35与右驱动电机38输出轴连接，所述翻转机壳26两侧底部活动安装在翻转机导轨28上。

其中，所述左驱动电机37和右驱动电机38均为与输送翻转控制器连接的伺服电机，所述翻转左臂32和翻转右臂31上侧均固定有支撑板29。

其中，所述结构桁架3前端和后端均设置有人行上下扶梯2，方便操作人员查看设备运行工作情况。

其中，所述输送单元包括输送支架13、输送辊15和输送电机，输送支架13上安装有输送辊15，输送辊15通过传动机构与输送支架13上的输送电机输出端连接，输送电机为与输送翻转控制器连接的伺服电机。

本发明的工作原理是：工作时，H型钢进入生产线输送辊道1的进料端，输送翻转控制器控制位于进料端的输送单元工作，当H型钢一部分到达生产线输送辊道1的中部时，输送翻转控制器控制位于中部的输送单元工作，从而将H型钢整体导入结构桁架3下方，接着，输送翻转控制器控制升降平移机构4的升降台17将H型钢升起，升起后，输送翻转控制器控制升降平移机构4的平移电机工作，将H型钢沿着平移导轨14输送到自动翻转机构6的翻转左臂32上方；接着，升降台17下降，将H型钢放置在翻转左臂32上；

然后，输送翻转控制器控制翻转右臂31向中间旋转完毕后，翻转左臂32和翻转右臂31刚好夹住H型钢底面和右侧面，然后，翻转左臂32和翻转右臂31同时转动，将构件翻转至45°船形焊接位置后停止工作；

下一步，焊接运动控制器和视觉控制器开始工作，其中，工业相机、线型激光发射器和视觉控制器组成视觉引导系统，该系统属于主动式视觉系统，线型激光发射器发出光线照射到H型钢焊缝位置，工业相机实时捕获激光的光线形状通过同轴电缆传递给视觉控制器进行分析，视觉控制器与焊缝数据模板进行比对运算后得出相对位置偏差量，并通过通讯端口及时传递给焊接运动控制器，焊接运动控制器控制内侧和外侧的伺服电机信号端实现智能龙门焊接机构在上焊接滑轨5、下焊接滑轨7的前后运动，焊接运动控制器控制横向滑动装置21的伺服电机信号端实现伸缩焊接臂22的横向运动，焊接运动控制器控制伸缩焊接臂22的伺服电机信号端实现焊接枪24的升降运动，从而进行实时纠偏和焊接工作，在纠偏的同时，焊接运动控制器还能控制焊枪24的通断及电流的大小等。智能控制中心通过输送翻转控制器和焊接运动控制器对各个伺服电机的位置、速度等进行实时的控制，使其按照预期的运动轨迹和规定的运动参数进行运动，接受io端口输入信号进行处理，按照程序控制io输出信号，智能控制中心通过总线及其他通讯端口与视觉引导系统进行通讯，按照视觉给出的位置偏差及时纠正焊枪的位置。

当H型钢的右侧焊缝焊接完毕后，通过翻转左臂32和翻转右臂31将H钢复位，通过升降平移机构4将H钢放置在翻转右臂31上；输送翻转控制器控制翻转左臂32向中间旋转完毕后，翻转左臂32和翻转右臂31刚好夹住H型钢底面和左侧面，然后，翻转左臂32和翻转右臂31同时转动，将构件翻转至45°船形焊接位置后停止工作；接着，焊接运动控制器和视觉控制器继续进行焊接工作，待H型钢的左侧焊缝焊接完毕后，智能龙门焊接机构也就回复到最初的位置；

H型钢翼腹板焊缝是2条、每条焊缝又是正反两面，实际需要每条正反两面焊接则为4条焊缝，当首先将构件选择第一个焊缝进行焊接、通过翻转左臂32和翻转右臂31将H钢构件翻转至45°船形位置进行焊接，当第一个焊缝焊接完毕后则自动翻转机构6进行翻转复位通过升降平移机4构的配合、自动翻转机构6将H钢构件翻转至第二个焊缝在45°船形位置处进行焊接，当第二个焊缝焊接完毕后、以同前述一样的工序方法进行第三个焊缝焊缝的翻转和焊接、以此类推将第四个焊缝焊接完成(注：焊接过程是：平移升降一翻转一焊接一翻转(智能龙门焊接机构复位)一平移升降一翻转一焊接……)。

焊接完成后，通过升降平移机构4将H型钢顶起并将H型钢运回并放置在生产线输送辊道1的中部，输送翻转控制器控制位于中部的输送单元工作，将H型钢向生产线输送辊道1的出料端输送，当H型钢到达生产线输送辊道1的出料端，输送翻转控制器控制位于出料端的输送单元工作，从而将焊接加工好的H型钢导出。

由于生产线输送辊道1为步进式输送辊道，且生产线输送辊道1由多个输送单元组成，每个输送单元为一个独立工作体，从而使得输送线上同时进行构件送入与构件送出互不干扰，提高了生产加工效率；构件送入到生产线中部时、构件通过升降平移机构4向两侧的自动翻转机构6上送入，自动翻转机构6将构件翻转至合适的焊接位置后，智能龙门焊接架10带动智能焊接机头8对构件上焊缝进行智能自动焊接，整机设计为一套系统，包括生产线输送辊道1、升降平移机构4、自动翻转机构6、对称的两套智能龙门焊接机构，两侧的智能龙门焊接架10依托上焊接滑轨7和下焊接滑轨5焊接行走，使得焊接过程更加稳定，整套设备的智能机械自动化程度高，机械设备布局合理，生产焊接效率高；工作过程中，进料和出料自动进行，焊接过程不需要人工干预；工件自动翻转焊接，大大降低了操作工人的劳动强度；由于减少行车使用和操作人员远离工件，因此生产操作中的危险系数接近于零。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种钢构智能高效多丝埋弧焊接生产线，包括生产线输送辊道、结构桁架和智能控制中心，其特征在于，所述生产线输送辊道中间正上方设置有结构桁架，所述生产线输送辊道为步进式输送辊道，所述生产线输送辊道由多个输送单元组成，位于结构桁架下方的相邻输送单元之间设置有至少两个升降平移机构，所述升降平移机构底部滑动设置在平移导轨上，所述结构桁架下方两侧均设置有一套自动翻转机构，所述结构桁架上方两侧均设置有与自动翻转机构对应的智能龙门焊接机构，所述智能控制中心上连接有运动控制器和视觉控制器，所述运动控制器包括焊接运动控制器和输送翻转控制器，所述焊接运动控制器与智能龙门焊接机构的运动驱动信号端连接，所述输送翻转控制器与输送单元、升降平移机构、自动翻转机构的运动驱动信号端连接；

所述智能龙门焊接机构包括智能龙门焊接架、焊接控制柜、智能多丝埋弧焊接机头、焊剂回收机和焊丝盘，所述智能龙门焊接架内侧滑动设置在所述结构桁架外侧的上焊接滑轨上，所述智能龙门焊接架外侧滑动设置在与上焊接滑轨平行的下焊接滑轨上，所述下焊接滑轨固定在地面上，所述智能多丝埋弧焊接机头包括横向滑动装置、伸缩焊接臂、焊接枪以及视觉焊缝跟踪装置，所述智能龙门焊接架前侧面上设置有横向滑轨，所述伸缩焊接臂通过横向滑动装置滑动装配在横向滑轨上，伸缩焊接臂底部安装有焊接枪，所述焊接枪上配置有视觉焊缝跟踪装置，所述焊丝盘上的焊丝与焊接枪连接，所述焊剂回收机通过焊剂回收管与固定在伸缩焊接臂上的焊剂回收下送筒连接，所述焊接控制柜内设置有焊接运动控制器和视觉控制器，所述视觉控制器上连接有用于存储焊缝数据模板的存储器，所述视觉焊缝跟踪装置包括均与视觉控制器连接的工业相机和线型激光发射器。

2.根据权利要求1所述的一种钢构智能高效多丝埋弧焊接生产线，其特征在于，所述横向滑轨的滑动方向与上焊接滑轨的滑动方向相垂直设置，所述上焊接滑轨的滑动方向与生产线输送方向相平行设置。

3.根据权利要求1所述的一种钢构智能高效多丝埋弧焊接生产线，其特征在于，所述升降平移机构通过底部设置的滑轮与平移导轨滑动配合，所述升降平移机构内部设置有驱动滑轮运动的平移电机，所述升降平移机构上方设置有升降台。

4.根据权利要求3所述的一种钢构智能高效多丝埋弧焊接生产线，其特征在于，所述升降平移机构内设置有与升降台连接的升降液压缸。

5.根据权利要求3所述的一种钢构智能高效多丝埋弧焊接生产线，其特征在于，所述升降平移机构内设置有与升降台连接的升降气缸。

6.根据权利要求1所述的一种钢构智能高效多丝埋弧焊接生产线，其特征在于，所述自动翻转机构包括翻转机壳和翻转机导轨，所述翻转机壳上端开设有左臂开口和右臂开口，所述左臂开口内设置有翻转左臂，所述右臂开口内设置有翻转右臂，所述翻转左臂和翻转右臂上均安装有相互叠合的翻转齿盘，两个翻转齿盘通过转轴转动安装在翻转机壳内壁上，所述翻转左臂上的翻转齿盘与翻转机壳内的左齿条啮合连接，所述左齿条与左驱动电机输出轴连接，所述翻转右臂上的翻转齿盘与翻转机壳内的右齿条啮合连接，所述右齿条与右驱动电机输出轴连接，所述翻转机壳两侧底部活动安装在翻转机导轨上。

7.根据权利要求6所述的一种钢构智能高效多丝埋弧焊接生产线，其特征在于，所述左驱动电机和右驱动电机均为伺服电机，所述翻转左臂和翻转右臂上侧均固定有支撑板。

8.根据权利要求1所述的一种钢构智能高效多丝埋弧焊接生产线，其特征在于，所述结构桁架前端和后端均设置有人行上下扶梯。

9.根据权利要求1所述的一种钢构智能高效多丝埋弧焊接生产线，其特征在于，所述输送单元包括输送支架、输送辊和输送电机，输送支架上安装有输送辊，输送辊通过传动机构与输送支架上的输送电机输出端连接。