CN109333550A - 一种小组立机器人在线自动背烧设备及背烧作业方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种小组立机器人在线自动背烧设备，包括传送辊道机构、背烧火焰机构、气源箱、分流排、定位传感器和上位机；传送辊道机构包括传送辊道和减速电机，传送辊道水平设置，其下方设有多个背烧火焰机构；背烧火焰机构包括底座，底座上安装直线轨道和动力组件，直线轨道水平走向且与传送辊道传送方向垂直，直线轨道上安装直线轨道滑块，动力组件驱动直线轨道滑块在直线轨道上移动，直线轨道滑块上安装滑板，滑板上安装支撑固定组件，支撑固定组件上安装烤炬和点火装置。还提供一种背烧作业方法。采用上位机控制背烧火焰机构和传送辊道工作，工件移动位置准确，背烧烤炬的移动位置准确，缩短了背烧作业的时间，提升了背烧作业的效率。

Description

一种小组立机器人在线自动背烧设备及背烧作业方法

技术领域

本发明涉及机器人焊接，尤其涉及一种小组立机器人在线自动背烧设备及背烧作业方法。

背景技术

在船舶建造过程中，小组立工件是最基本、最常见、数量最大的零部件，由于其此特性，制造过程中需要大量的焊接作业，其作业量占整个船厂整体焊接作业量的15%以上，目前绝大部分船厂的小组立焊接仍然使用人工焊接，尤其是释放船舶小组立筋板焊接内应力的背烧工艺，效率低且不安全，在智能制造战略背景下，需要机器人焊接代替人工焊接。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种小组立机器人在线自动背烧设备及背烧作业方法。

本发明的目的可以通过下述技术方案来实现：一种小组立机器人在线自动背烧设备，包括传送辊道机构、背烧火焰机构、气源箱、分流排、定位传感器和上位机；所述传送辊道机构包括传送辊道和减速电机，所述传送辊道水平设置，传送辊道由减速电机控制来传送工件，传送辊道的下方设有多个背烧火焰机构；所述背烧火焰机构包括底座、直线轨道、直线轨道滑块、动力组件、滑板、支撑固定组件、烤炬和点火装置，所述直线轨道和动力组件均安装于底座上，所述直线轨道水平设置且直线轨道的走向与传送辊道的传送方向相垂直，直线轨道上安装相配合的直线轨道滑块，所述动力组件驱动直线轨道滑块在直线轨道上移动，所述直线轨道滑块上安装滑板，所述滑板上安装支撑固定组件，所述支撑固定组件上安装烤炬和点火装置；所述气源箱与分流排连接，所述分流排通过供气管路分别与多个背烧火焰机构的烤炬连接；所述定位传感器安装于背烧火焰机构的上方；所述上位机与定位传感器、减速电机、烤炬、点火装置和动力组件连接。

进一步地，所述直线轨道的两端分别设有防冲挡板。

进一步地，所述动力组件包括齿条轨道、齿条轨道滑块、电机安装板、伺服减速电机、齿轮和齿条，所述齿条轨道安装于底座上且与直线轨道平行设置，齿条轨道上安装相配合的齿条轨道滑块，所述齿条轨道滑块上安装电机安装板，所述电机安装板与滑板相连接，电机安装板上安装伺服减速电机，所述伺服减速电机与上位机连接，伺服减速电机的输出轴竖直向下穿过电机安装板且与齿轮连接，所述齿条轨道的侧面安装沿其走向设置的齿条，所述齿轮与齿轮相配合。

进一步地，所述支撑固定组件包括管夹底座、纵向圆管、横向圆管、枪夹、单管夹和双管夹，所述管夹底座安装于滑板上，管夹底座上安装竖立设置的纵向圆管，所述纵向圆管通过枪夹连接有水平设置的横向圆管，所述枪夹沿纵向圆管可上下调整，所述横向圆管上连接有至少一个单管夹，所述单管夹夹持有烤炬，所述烤炬的烤嘴朝上设置，其中至少一个烤炬通过双管夹连接有点火装置。

进一步地，所述背烧火焰机构还包括拖链组件，所述拖链组件包括拖链槽、拖链支架和拖链，所述拖链槽安装于底座的旁侧且与直线轨道平行设置，所述拖链支架安装于滑板上且水平朝向拖链槽所在方向延伸，所述拖链设置于拖链槽和拖链支架内，拖链内置有背烧火焰机构的供气管路和控制信号线缆。

更进一步地，多个背烧火焰机构的拖链组件共用同一个拖链槽，并且相邻两个背烧火焰机构的拖链组件的拖链在拖链槽内并列设置。

进一步地，所述气源箱上设有调压阀，所述调压阀与上位机连接。

进一步地，所述定位传感器包括3D线激光扫描传感器。

一种采用上述的小组立机器人在线自动背烧设备的背烧作业方法，包括如下步骤：将工件摆放在传送辊道的上料区域中；通过上位机控制定位传感器、背烧火焰机构的动力组件和传送辊道机构的减速电机工作，定位传感器读取工件在初始位置的纵坐标y、始端横坐标x₁₁和末端横坐标x₁₂，根据工件的纵坐标y，背烧火焰机构的动力组件带动烤炬沿Y轴移动至对应的纵坐标y，然后减速电机带动传送辊道沿X轴传送工件，上位机计算出传送距离；通过上位机判断工件是否移动至背烧火焰机构的烤炬的工作位置，x₀为背烧火焰机构的烤炬的横坐标，若工件的传送距离＞x₀-x₁₁且传送距离＜x₀-x₁₂,则工件移动至烤炬的工作位置，上位机控制烤炬打开和点火装置点火，烤炬对工件进行背烧作业，若工件的传送距离≤x₀-x₁₁或传送距离≥ x₀-x₁₂，则工件未移动至烤炬的工作位置，烤炬和点火装置处于关闭状态；通过上位机判断工件是否移动超过设定停止距离，若工件的传送距离≥ x₀-x₁₂且传送距离大于设定停止距离，则上位机控制减速电机停止工作，传送辊道停止。

进一步地，上位机根据定位传感器读取的工件坐标或者传送辊道机构的数据计算出传送辊道沿X轴传送工件的传送距离。

与现有技术相比，本发明的优点在于：采用上位机控制背烧火焰机构和传送辊道工作，工件移动位置准确，背烧烤炬的移动位置准确，缩短了背烧作业的时间，提升了背烧作业的效率。

附图说明

图1为本发明的正视图。

图2为本发明的俯视图。

图3为本发明的侧视图。

图4本发明中的背烧火焰机构的立体图。

图5为本发明中的背烧火焰机构的正视图。

图6为本发明中的背烧火焰机构的俯视图。

图7为本发明中的背烧火焰机构的侧视图。

图8为本发明的流程图。

图中标注如下：

1传送辊道

2背烧火焰机构

3分流排

4气源箱

5调压阀

6定位传感器

7减速电机

8底座

9直线轨道

10滑板

11防冲挡板

12烤炬

13点火装置

14齿条轨道

15伺服减速电机

16齿轮

17管夹底座

18纵向圆管

19横向圆管

20枪夹

21单管夹

22双管夹

23拖链槽

24拖链支架

25拖链

26垫块。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明的具体实施方式，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本发明。尽管结合其优选的具体实施方案描述了本发明，但这些实施方案只是阐述，而不是限制本发明的范围。

参见图1至图3，小组立机器人在线自动背烧设备，包括传送辊道机构、背烧火焰机构2、气源箱4、分流排3和定位传感器6；所述传送辊道机构包括传送辊道1和减速电机7，所述传送辊道1水平设置，传送辊道1由减速电机7控制来传送工件，传送辊道1的下方设有多个背烧火焰机构2；所述背烧火焰机构2包括底座8、直线轨道9、直线轨道滑块、动力组件、滑板10、支撑固定组件、烤炬12和点火装置13，所述直线轨道9和动力组件均安装于底座8上，所述直线轨道9水平设置且直线轨道9的走向与传送辊道1的传送方向相垂直，直线轨道9上安装相配合的直线轨道滑块，所述动力组件驱动直线轨道滑块在直线轨道9上移动，所述直线轨道滑块上安装滑板10，所述滑板10上安装支撑固定组件，所述支撑固定组件上安装烤炬12和点火装置13；所述气源箱4与分流排3连接，气源箱4作为氧气和可燃气体的缓冲装置，所述分流排3通过供气管路分别与多个背烧火焰机构2的烤炬12连接，分流排3用于将氧气和可燃气体分流，并将可燃气体分别供应至每一把烤炬12；所述定位传感器6安装于背烧火焰机构2的上方，定位传感器6用于定位工件。

其中，参见图4至图6，所述直线轨道9的数量为两根，两根直线轨道9平行设置，所述滑板10横跨地安装于两根直线轨道9的直线轨道滑块上。所述直线轨道9的两端分别设有防冲挡板11，防止直线轨道滑块滑出直线轨道9。

所述动力组件包括齿条轨道14、齿条轨道滑块、电机安装板、伺服减速电机15、齿轮16和齿条，所述齿条轨道14安装于底座8上且与直线轨道9平行设置，齿条轨道14上安装相配合的齿条轨道滑块，所述齿条轨道滑块上安装电机安装板，所述电机安装板与滑板10相连接，电机安装板上安装伺服减速电机15，所述伺服减速电机15的输出轴竖直向下穿过电机安装板且与齿轮16连接，所述齿条轨道14的侧面安装沿其走向设置的齿条，所述齿轮16与齿轮16相配合。所述动力组件还包括护罩板，所述护罩板设置于齿轮16轨道和齿条上，起到防护作用。

所述支撑固定组件包括管夹底座17、纵向圆管18、横向圆管19、枪夹20、单管夹21和双管夹22，所述管夹底座17安装于滑板10上，管夹底座17上安装竖立设置的纵向圆管18，所述纵向圆管18通过枪夹20连接有水平设置的横向圆管19，所述枪夹20沿纵向圆管18可上下调整，所述横向圆管19上连接有至少一个单管夹21，所述单管夹21夹持有烤炬12，所述烤炬12的烤嘴朝上设置，其中至少一个烤炬12通过双管夹22连接有点火装置13。

所述背烧火焰机构2还包括拖链25组件，所述拖链25组件包括拖链槽23、拖链支架24和拖链25，所述拖链槽23安装于底座8的旁侧且与直线轨道9平行设置，所述拖链支架24安装于滑板10上且水平朝向拖链槽23所在方向延伸，所述拖链25设置于拖链槽23和拖链支架24内，拖链25内置有背烧火焰机构2的供气管路和控制信号线缆。多个背烧火焰机构2的拖链25组件共用同一个拖链槽23，并且相邻两个背烧火焰机构2的拖链25组件的拖链25在拖链槽23内并列设置，参见图4和图6，使得相邻两个拖链支架24在水平朝向拖链槽23所在方向上的长度存在长短的区别。

所述气源箱4上设有调压阀5，所述调压阀5调节气源箱4气压，从而控制气体流速。

所述定位传感器6包括3D线激光扫描传感器。

所述背烧火焰机构2还包括垫块26，所述垫块26安装于底座8上面且支撑于滑板10下面。

还包括上位机，所述上位机与定位传感器6、减速电机7、烤炬12、点火装置13、伺服减速电机15、气源箱4和调压阀5连接。

参见图8，背烧作业过程如下：

1.为小组立机器人在线自动背烧设备通电和通气；

2.工作人员确认设备的220V电源和气源箱4压力正常后，开始背烧作业；

3.工作人员利用门吊将小组立工件以随意方向摆放在传送辊道1的上料区域中，本实施例中，工件为筋板；

4.工作人员通过上位机控制定位传感器6、伺服减速电机15和减速电机7工作，定位传感器6读取工件在初始位置的纵坐标y、始端横坐标x₁₁和末端横坐标x₁₂，根据纵坐标y，伺服减速电机15带动背烧火焰机构2的烤炬12沿Y轴移动至对应的纵坐标y，然后减速电机7带动传送辊道1沿X轴传送工件，上位机根据定位传感器6读取的工件坐标或者传送辊道机构的数据计算出传送距离；

5.通过上位机判断工件是否移动至背烧火焰机构2的的烤炬12的工作位置，x₀为背烧火焰机构2的烤炬12的横坐标，若工件的传送距离＞x₀-x₁₁且传送距离＜x₀-x₁₂,则表示工件移动至烤炬12的工作位置，上位机控制烤炬12打开和点火装置13点火，烤炬12对工件进行背烧作业，若工件的传送距离≤x₀-x₁₁或传送距离≥ x₀-x₁₂，则表示工件未移动至烤炬12的工作位置，烤炬12和点火装置13处于关闭状态；

6. 通过上位机判断工件是否移动超过设定停止距离，若工件的传送距离≥ x₀-x₁₂且传送距离大于设定停止距离，本实施例中，设定停止距离为12m，则上位机控制减速电机7停止工作，传送辊道1停止。

应当指出，对于经充分说明的本发明来说，还可具有多种变换及改型的实施方案，并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本发明的说明，而不是对本发明的限制。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型，且以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种小组立机器人在线自动背烧设备，其特征在于，包括传送辊道机构、背烧火焰机构、气源箱、分流排、定位传感器和上位机；所述传送辊道机构包括传送辊道和减速电机，所述传送辊道水平设置，传送辊道由减速电机控制来传送工件，传送辊道的下方设有多个背烧火焰机构；所述背烧火焰机构包括底座、直线轨道、直线轨道滑块、动力组件、滑板、支撑固定组件、烤炬和点火装置，所述直线轨道和动力组件均安装于底座上，所述直线轨道水平设置且直线轨道的走向与传送辊道的传送方向相垂直，直线轨道上安装相配合的直线轨道滑块，所述动力组件驱动直线轨道滑块在直线轨道上移动，所述直线轨道滑块上安装滑板，所述滑板上安装支撑固定组件，所述支撑固定组件上安装烤炬和点火装置；所述气源箱与分流排连接，所述分流排通过供气管路分别与多个背烧火焰机构的烤炬连接；所述定位传感器安装于背烧火焰机构的上方；所述上位机与定位传感器、减速电机、烤炬、点火装置和动力组件连接。

2.根据权利要求1所述的小组立机器人在线自动背烧设备，其特征在于，所述直线轨道的两端分别设有防冲挡板。

3.根据权利要求1所述的小组立机器人在线自动背烧设备，其特征在于，所述动力组件包括齿条轨道、齿条轨道滑块、电机安装板、伺服减速电机、齿轮和齿条，所述齿条轨道安装于底座上且与直线轨道平行设置，齿条轨道上安装相配合的齿条轨道滑块，所述齿条轨道滑块上安装电机安装板，所述电机安装板与滑板相连接，电机安装板上安装伺服减速电机，所述伺服减速电机与上位机连接，伺服减速电机的输出轴竖直向下穿过电机安装板且与齿轮连接，所述齿条轨道的侧面安装沿其走向设置的齿条，所述齿轮与齿轮相配合。

4.根据权利要求1所述的小组立机器人在线自动背烧设备，其特征在于，所述支撑固定组件包括管夹底座、纵向圆管、横向圆管、枪夹、单管夹和双管夹，所述管夹底座安装于滑板上，管夹底座上安装竖立设置的纵向圆管，所述纵向圆管通过枪夹连接有水平设置的横向圆管，所述枪夹沿纵向圆管可上下调整，所述横向圆管上连接有至少一个单管夹，所述单管夹夹持有烤炬，所述烤炬的烤嘴朝上设置，其中至少一个烤炬通过双管夹连接有点火装置。

5.根据权利要求1-4任一项所述的小组立机器人在线自动背烧设备，其特征在于，所述背烧火焰机构还包括拖链组件，所述拖链组件包括拖链槽、拖链支架和拖链，所述拖链槽安装于底座的旁侧且与直线轨道平行设置，所述拖链支架安装于滑板上且水平朝向拖链槽所在方向延伸，所述拖链设置于拖链槽和拖链支架内，拖链内置有背烧火焰机构的供气管路和控制信号线缆。

6.根据权利要求5所述的小组立机器人在线自动背烧设备，其特征在于，多个背烧火焰机构的拖链组件共用同一个拖链槽，并且相邻两个背烧火焰机构的拖链组件的拖链在拖链槽内并列设置。

7.根据权利要求1-4、6任一项所述的小组立机器人在线自动背烧设备，其特征在于，所述气源箱上设有调压阀，所述调压阀与上位机连接。

8.根据权利要求1-4、6任一项所述的小组立机器人在线自动背烧设备，其特征在于，所述定位传感器包括3D线激光扫描传感器。

9.一种采用权利要求1-8任一项所述的小组立机器人在线自动背烧设备的背烧作业方法，其特征在于，包括如下步骤：将工件摆放在传送辊道的上料区域中；通过上位机控制定位传感器、背烧火焰机构的动力组件和传送辊道机构的减速电机工作，定位传感器读取工件在初始位置的纵坐标y、始端横坐标x₁₁和末端横坐标x₁₂，根据工件的纵坐标y，背烧火焰机构的动力组件带动烤炬沿Y轴移动至对应的纵坐标y，然后减速电机带动传送辊道沿X轴传送工件，上位机计算出传送距离；通过上位机判断工件是否移动至背烧火焰机构的烤炬的工作位置，x₀为背烧火焰机构的烤炬的横坐标，若工件的传送距离＞x₀-x₁₁且传送距离＜x₀-x₁₂,则工件移动至烤炬的工作位置，上位机控制烤炬打开和点火装置点火，烤炬对工件进行背烧作业，若工件的传送距离≤x₀-x₁₁或传送距离≥ x₀-x₁₂，则工件未移动至烤炬的工作位置，烤炬和点火装置处于关闭状态；通过上位机判断工件是否移动超过设定停止距离，若工件的传送距离≥ x₀-x₁₂且传送距离大于设定停止距离，则上位机控制减速电机停止工作，传送辊道停止。

10.根据权利要求9所述的背烧作业方法，其特征在于，上位机根据定位传感器读取的工件坐标或者传送辊道机构的数据计算出传送辊道沿X轴传送工件的传送距离。