CN108296660A - 机器人切割-焊接一体化长斜梯生产线装置 - Google Patents

机器人切割-焊接一体化长斜梯生产线装置 Download PDF

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张玉永
王克鸿
朱韩钢
周明
杜江
康承飞
蒋江
周春东
展喆
许华银
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K28/00Welding or cutting not covered by any of the preceding groups, e.g. electrolytic welding
    • B23K28/02Combined welding or cutting procedures or apparatus

Abstract

本发明公开了一种机器人切割‑焊接一体化长斜梯生产线装置,所述装置包括切割机器人和焊接机器人;切割机器人与焊接机器人设置在导轨上,切割下料平台与焊接平台分别平行设置在切割机器人和焊接机器人的两侧,并与导轨连接,所述切割机器人与焊接机器人分别在切割下料平台和焊接平台所在区域内行走。利用本发明提供的长斜梯机器人切割‑焊接一体化生产线工艺装置,切割与焊接协同工作,在一定程度上避免了母材在多台机器上来回搬运过程中的磨损,提高了零件精度,同时也减少了加工时间,提高了工作效率。

Description

机器人切割-焊接一体化长斜梯生产线装置
技术领域
本发明涉及智能化焊接领域,具体涉及一种长斜梯机器人切割-焊接一体化生产线工艺装置。
背景技术
对工件进行焊接是现代工业生产过程中必不可少的一个工序,而现有的切割焊接方式通常是采用人工来实现,这种切割焊接方式不仅劳动强度大,且工作效率低下,焊接质量无法得到保障。随着科技的发展,逐渐采用机器人切割焊接取代传统的人工操作。
等离子切割是用等离子电弧产生高温,使被切割材料熔化,同时,利用压缩气体吹走被熔化材料行成割缝,完成最终的切割过程。等离子切割具有切口质量好、切口宽度窄、精度高、切割快速、安全、清洁等优点,是目前板材切割的一种先进加工方式。
等离子弧焊接是一种以等离子弧作为热源,以一定成分的合金材料 ( 金属丝、合金粉 ) 作为填充金属的焊接方式。等离子弧焊接属于高质量焊接方法,焊缝的深 / 宽比大,热影响区窄,工件变形小,可焊材料种类多,特别是脉冲电流等离子弧焊和熔化极等离子弧焊的发展,更扩大了等离子弧焊的使用范围,具有施工效率高,成本低等优点。
船梯由梯架和方钢组成,首先要对梯架进行切割,并割出方孔,然后才能进行梯架和方钢焊接,加工形成船梯。单一的切割或焊接装置很大程度上影响了船梯加工效率。而且船梯长度较长,超过了机器人机械臂限制,加工中移动船梯影响了加了的精度,加工步骤也过于繁琐。如何改善这一情况,适应现代社会对切割焊接加工领域的需要,提高设备适用性,就成为本领域急需解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种机器人切割-焊接一体化长斜梯生产线装置。
实现本发明的技术方案是:
本发明所述的机器人切割-焊接一体化长斜梯生产线装置,包括切割机器人和焊接机器人;切割机器人与焊接机器人设置在导轨上,切割下料平台与焊接平台分别平行设置在切割机器人和焊接机器人的两侧,并与导轨连接,所述切割机器人与焊接机器人分别在切割下料平台和焊接平台所在区域内行走。
进一步的,切割机器人与焊接机器人分别与控制系统相连接。
进一步的,切割机器人与切割电源相连接;焊接机器人与焊接电源相连接。
进一步的,切割下料平台与焊接平台均包括单轴变位机、夹具和清枪站。
进一步的,控制系统采用系统集成控制柜。
进一步的,切割电源采用等离子切割系统;焊接电源采用全数字化脉冲焊机。
基于上述装置的加工长斜梯的方法,包括如下步骤:
步骤1,设置加工模型,获得切割机器人的切割路线和切割参数,和焊接机器人的焊接路线和焊接参数;
步骤2,接通电源,等待控制系统与,切割机器人与焊接机器人通讯信号就绪;
步骤3,打开切割电源,按照步骤1设定好的切割路线,驱动切割机器人按所述切割路线行走,对矩形钢工件进行切割,按预定长度切好;
步骤4,将步骤3切割好的工件在焊接平台上侧立,并用夹具定位夹紧,打开焊接电源,按照步骤1设定好的焊接路线,驱动焊接机器人按所述焊接路线行走,焊接时,焊接机器人接触到工件表面时自动引弧,将金属焊丝熔化,熔化的金属丝自行冷却凝固;
步骤5,重复步骤3和步骤4,直至完成长斜梯的成型。
优选的,切割参数包括切割速度、切割电流电压、切割保护气体的气流量和切割尺寸;焊接参数包括焊接速度、焊接电流电压、焊接保护气体的气流量、送丝速度和焊层高度。
优选的,加工模型采用STL、STEP、OBJ、VRML和IGES格式中任意一种。
优选的,将步骤3切割好的工件移动至切割下料平台的清枪站进行清理;将步骤5成型的长斜梯移动至焊接平台的清枪站进行清理。
本发明与现有技术相比,其显著优点是:
利用本发明提供的机器人切割-焊接一体化长斜梯生产线装置,切割与焊接协同工作,在一定程度上避免了母材在多台机器上来回搬运过程中的磨损,提高了零件精度,同时也减少了加工时间,提高了工作效率。
(1)本发明采用的切割-焊接一体化生产线,利用机器人导轨,工装长度可设置为1m~20m,避免了位置大范围变动带来的加工误差。
(2)本发明采用一种两工位的旋转交换工作台,把工件轮流送到切割区与焊接区,大大提高了工作效率和上下料的精确度。
附图说明
图1是本发明机器人切割-焊接一体化长斜梯生产线装置结构示意图。
图2是本发明导轨及机器人结构示意图。
图3是具体实施案例成品图。
图中标号所代表的含义为:1-切割机器人;2-焊接机器人;3-切割下料平台;4-焊接平台;5-导轨;6-系统集成控制柜;7-切割电源;8-焊接电源。
具体实施方式
为了使本发明的目的、方案及优点更加清晰明了,以下结合装置示意图以及具体实例,对本发明详细说明。下面讲述的具体实例仅仅用来解释本发明,本发明并不限定于该一种应用途径。
实施例:
利用上述机器人切割-焊接一体化长斜梯生产线装置,本实例具体步骤如下:
步骤1,设置加工模型,获得切割机器人1的切割路线和切割参数,和焊接机器人2的焊接路线和焊接参数;
步骤2,接通电源,等待控制系统6与切割机器人1与焊接机器人2通讯信号就绪;
步骤3,打开切割电源7,按照步骤1设定好的切割路线,利用导轨5,驱动切割机器人1按所述切割路线行走,对安装在切割下料平台3上的矩形钢工件进行切割,按预定长度切好;
步骤4,将步骤3切割好的工件在焊接平台4上侧立,并用夹具定位夹紧,打开焊接电源8,按照步骤1设定好的焊接路线,利用导轨5,驱动焊接机器人2按所述焊接路线行走,焊接时,焊接机器人2接触到工件表面时自动引弧,将金属焊丝熔化,熔化的金属丝自行冷却凝固;
步骤5,重复步骤3和步骤4,直至完成长斜梯的成型。
如步骤1-5所述的切割机器人1和焊接机器人2,均为川崎RA10L机器人,带有自动寻位功能。该机器人为多关节型机器人,自由度为6,最大负载10kg,最大伸展距离1925mm,手臂旋转±180°,手腕旋转±270°,最大速度为190-610°/s,本身质量为230kg。
如步骤1所述的切割参数,切割速度为200mm/min、切割电流为300A、电压为25V、切割保护气体的气流量为25L/min的纯Ar、切割尺寸为30mm*30mm的方块。
如步骤1所述的焊接参数,焊接速度为300mm/min、采用MAG自动焊专用工艺、焊丝直径为Φ1.2mm、焊接电流为200A、电压为18V、焊接保护气体的气流量为25L/min的80%Ar+20%CO2、送丝速度为8m/min。
如步骤2所述的控制系统6,采用全数字伺服驱动的系统集成控制柜。其特点如下:(1)令人惊讶的紧凑型,通过减小安装面积,并使高密度布置。与传统控制柜相比,大大降低了体积。该控制柜可以垂直安装,减少了安装空间;(2)舒适的操作体系,优化传统操作系统,使得更加易于操作。通过示教器可以启动电机和命令机器人周期动作。各种显示器可以显示两种如位置和信号组合信息;(3)丰富的功能,以物料搬运为基础,与多种应用程序兼容。通过选项组合系统升级可自由自在。使用标准程序编辑语言"AS语言"可实现高等机器人动作与顺序控制;(4)采用了最新技术,拥有更加精确的轨迹控制和高速程序执行的高速CPU使得数据保存和载入快速完成。内存容量的扩展使得可储存的程序容量得到显著性的提升。作为外部存储装置,USB存储也可以使用;(5)维护性的提高,维持单元化和导线简略化的特点,以实现维护性高而紧凑的控制柜。该控制柜拥有如自我诊断DIAG功能,不仅应用传统的硬件故障也可应用其他维护支持的功能,以及实现远程诊断的维护网络服务器的功能;(6)高可扩展性,通过安装额外的放大器,E7X控制柜可对应最多两个额外轴。作为外围设备的控制,它与多个总线可兼容。从示教程序编辑软件音序器功能(KLogic)或用户定制的界面面板,可以轻松构建一个先进的系统。
如步骤3所述的切割电源7,采用Powermax125® 等离子切割系统,Powermax125®等离子切割系统是空气等离子产品系列中功率最大、性能最强大的切割系统,能够快速切割厚金属。该系统提供 100% 暂载率、25mm的机用穿孔能力以及快速金属气刨能力,能够快速完成最艰巨的切割和气刨作业。此外,该系统还采用最新的创新技术,例如用于自动调节气体压力的 Smart Sense™ 智能感应技术。共有十一款 Duramax™ Hyamp 割炬可供选择,能够适应更多的用途,可用于手持切割、便携式自动化切割、X-Y 切割床切割、加长型切割以及机器人切割和气刨。其特点如下:(1)极高的生产效率:在切割 12 mm 低碳钢时,切割速度比火焰切割快 5 倍,从而更快地完成切割作业;出色的切割和气刨质量,减少了打磨和边缘处理的时间;100% 暂载率,最大化切割时间;多种款式、易于使用的割炬,可以使用同一系统处理各种作业。(2)适用于切割和气刨,简单易用:无需更改气压 – SmartSense™ 智能感应技术可确保工艺参数设置始终正确无误;SpringStart™ 弹簧电极技术可确保稳定一致的起弧,使割炬的可靠性提升到新的水准;采用荣获专利的保护帽技术,能够在最大功率输出条件下进行拖拽切割,减少熔渣积聚,实现更顺畅的切割。(3)运行成本更低:在合适安培数范围内,易损件寿命最多可比其他系统长四倍;电极寿命耗尽检测技术可在电极过度使用时自动断电,防止损害割炬和工件。
如步骤4所述的焊接电源8,采用米加尼克SIGMA500A全数字化脉冲焊机。该机额定电流500安培,暂载率60%,该焊接系统采用先进的IGBT逆变电源,是新一代数字式焊接产品,具有稳定性高、焊接质量好、抗干扰能力强、噪音小、可升级的节能环保型产品。该焊接电源专门为弧焊机器人设计,配有防撞传感器和川崎机器人的专用通讯控制接口。其特点如下:(1)起弧和熄弧的焊接质量得到提高。送丝机构借助编码器可以用作无飞溅起弧。弧坑自动填充功能可以焊接出无焊趾裂纹的平滑焊缝。(2)焊接时的飞溅极少。通过控制焊接电流和电压的波形,并且在熔滴过渡时,通过DSP的高速处理,可以迅速检测熔滴短路的瞬间,从而对电弧的能量输出进行控制,使熔滴能够自然地过渡到熔池中,实现极少飞溅的短路焊接。(3)可以使用稳定的脉冲实现高质量的焊接。无论是低电流焊接,或高电流焊接都可以取得高质量的焊缝。
如步骤3-4所述的机器人导轨5,长度为6m,机器人可沿导轨自由滑动,以满足不同长度的工件切割和焊接。
如步骤3所述的切割下料平台3,切割工装平台对待切割的工件进行装夹,并在完成切割后进行整体装配。平台长度6.5m,采用气动夹具夹持工件,夹具同时定位装配位置,形成一次装夹,完成切割。平台配有辊道系统,切割完成后,夹具松开,可将切割完成的扁铁和角钢滑动送到焊接平台上。
如步骤4所述的焊接平台4,切割完成的船梯侧板(扁铁或角钢),传送到焊接工装上之后,通过气动夹具夹紧,然后人工穿方钢,装配完成后,开始焊接,焊接过程中通过变位机翻转使所有焊缝一次焊接完成,无需二次装夹。
成形样品如图3所示。
本领域的普通技术人员可以理解,上述发明实例仅为本发明较好的实例之一而已,并不限制本发明的扩展应用;凡在本发明精神和原则之内所作的任何修改、替换和改进等,均在本发明保护范围之内。

Claims (6)

1.机器人切割-焊接一体化长斜梯生产线装置,其特征在于,包括切割机器人和焊接机器人;切割机器人与焊接机器人设置在导轨上,切割下料平台与焊接平台分别平行设置在切割机器人和焊接机器人的两侧,并与导轨连接,所述切割机器人与焊接机器人分别在切割下料平台和焊接平台所在区域内行走。
2.如权利要求1所述的装置,其特征在于,切割机器人与焊接机器人分别与控制系统相连接。
3.如权利要求1所述的装置,其特征在于,切割机器人与切割电源相连接;焊接机器人与焊接电源相连接。
4.如权利要求1所述的装置,其特征在于,切割下料平台与焊接平台均包括单轴变位机、夹具和清枪站。
5.如权利要求2所述的装置,其特征在于,控制系统采用系统集成控制柜。
6.如权利要求3所述的装置,其特征在于,切割电源采用等离子切割系统;焊接电源采用全数字化脉冲焊机。
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