CN110076492A - 对接管激光跟踪焊接系统及焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了对接管激光跟踪焊接系统及焊接工艺，包括机器人、夹紧转动装置、升降支承装置、气体保护装置和焊接器；夹紧转动装置用于夹紧工件的一端，并驱动工件旋转；升降支承装置包括交叉状活动机构，交叉状活动机构的顶部设有可转动且支承工件的滚筒；气体保护装置设置于工件远离夹紧转动装置的一端；机器人设置于工件沿长度方向的一侧，焊接器于焊接时与机器人的头部相连接。该系统适用各种不同尺寸的管材，特别是中大型管材的焊接，大大提高了焊接效率，节约劳力。

Description

对接管激光跟踪焊接系统及焊接工艺

技术领域

本发明涉及焊接机械技术领域，特别涉及对接管激光跟踪焊接系统及焊接工艺。

背景技术

对于管材的焊接，特别是中大型管材，因其尺寸较大，重量较重，现有的设备不能满足焊接要求，在没有专用的焊接设备情况下，通常是人工进行焊接，造成焊接效率非常低，同时也耗费劳动力。

发明内容

本发明的目的在于提供对接管激光跟踪焊接系统及焊接工艺，可自动化地对工件进行焊接，效率高，解决没有专用焊接设备而采用人工焊接导致生产效率低的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

对接管激光跟踪焊接系统，包括机器人、夹紧转动装置、升降支承装置、气体保护装置和焊接器；夹紧转动装置用于夹紧工件的一端，并驱动工件旋转；升降支承装置包括交叉状活动机构，交叉状活动机构的顶部设有可转动且支承工件的滚筒；气体保护装置设置于工件远离夹紧转动装置的一端；机器人设置于工件沿长度方向的一侧，焊接器于焊接时与机器人的头部相连接。

由此，交叉状活动机构可根据工件的尺寸调节其高度，满足多种不同尺寸管材的支承，滚筒支承工件并随工件的转动而转动，由升降支承装置承受工件的重量，夹紧转动装置不因工件的重量而产生变形，提高夹紧转动装置的寿命，并且该系统可自动化地对工件进行焊接，提高生产效率和焊接质量，解决了没有专利焊接设备下采用人工焊接导致效率低的问题。

在一些实施方式中，夹紧转动装置包括卡爪、转盘、第一导轨、第一滑块和转动机构；第一导轨沿转盘的中心向外辐射式设置，第一滑块滑动的与第一导轨相连接；卡爪与第一滑块相连接；转盘与转动机构驱动连接。由此，卡爪可沿第一导轨移动，以适应不同尺寸工件的夹紧，卡爪卡紧工件后，转动机构驱动转盘带动工件转动。

在一些实施方式中，卡爪包括卡紧柱和限位板，卡紧柱设置于限位板的中部并突出限位板。由此，卡爪卡紧工件时，其卡紧柱紧靠工件的内表面，限位板抵靠工件的外表面以限定工件的位置。卡爪可卡紧工件外表面或内表面两种方式对工件进行夹紧。

在一些实施方式中，交叉状活动机构包括第一支架和第二支架，第一支架和第二支架于中部位置进行铰接形成可活动的交叉状；第一支架和第二支架的顶部均设有可转动的滚筒；交叉状活动机构在驱动机构的驱动下改变第一支架和第二支架的相对夹角，从而实现对工件高度的调节。由此，增大第一支架和第二支架的相对角度，于其上方工件的高度就会下降，减少第一支架和第二支架的相对角度，于其上方工件的高度就会升高，这样升降方式十分方便，并且两支架的受力均匀，稳定可靠。可转动的滚筒与工件相接触，起到支承作用的同时也不妨碍工作的转动。第一支架和第二支架为矩形框架，于第一支架和第二支架顶部的横杆为圆柱状，并作为轴心，滚筒可转动的套装于轴心上。

在一些实施方式中，驱动机构包括第二导轨、第二滑块、伺服电机、丝杆和螺母块；第一支架和第二支架的底部均通过连接座可转动的各自连接于一第二滑块；第一支架和第二支架的底部均设有螺母块，螺母块设有与丝杆相配合的螺纹孔，丝杆的一端与伺服电机的输出端相联动。由此，导轨滑块和丝杆螺母传动配合结构可靠稳定，丝杆螺母具有无级进给功能和一定的自锁功能，使工作高度的调节更精准。丝杆转动的安装在丝杆座上，第二导轨和丝杆座均安装在底板上。

在一些实施方式中，气体保护装置包括气管，气管可上下移动和沿工件的长度方向移动。由此，气管可释放出保护气体，对焊接部位进行防护，气管可跟随焊接头运动，并放出保护气体。

在一些实施方式中，气体保护装置还包括支柱和升降台；支柱上设有升降导轨，升降导轨连接有可滑动的升降滑块，升降台与升降滑块连接，并于升降电机的驱动下实现升降调节；升降台还设置有平移滑块和平移导轨，平移导轨沿工件长度方向可滑动的连接于平移滑块，气管平行于工件长度方向连接于平移导轨，气管在平移电机的驱动下可沿工件的长度方向移动调节。由此，气管通过升降导轨滑块和平移导轨滑块实现于竖直和/或水平方向上移动，从而可动态的跟随焊接头运动，实时保护焊接部位，提高焊接质量。

在一些实施方式中，还包括侧推机构，侧推机构包括伸缩器和可转动的设置于伸缩器输出端的转轮，转轮用于限定工件于长度方向的位置。由此，伸缩器为气缸或液压缸，固定于支柱上，可带动转轮于工件的长度方向上移动，转轮抵靠于工件的端部，从而进一步限定工件于长度方向的位置，防止工件转动时移位，提高焊接精度和质量。

在一些实施方式中，焊接器放置于机器人的一侧，机器人的另一侧放置有激光清洗器；焊接器和激光清洗器均设有接合件；机器人的头部设有与接合件相配合的连接盘。由此，焊接器和激光清洗器通过接合件和连接盘结构实现与机器人连接。

在一些实施方式中，还包括用于放置机器人的底座，底座的两侧均设有“L”型固定架，两个固定架分别用于放置焊接器和激光清洗器。由此，底座和固定架用于放置机器人、焊接器和激光清洗器，使空间布置更合理。

一种对接管激光跟踪焊接系统的焊接工艺，将工件放置于升降支承装置上，调节第一支架和第二支架的相对角度，使工件于竖直方向进行上下位置的调节，工件调节到位后，即工件的旋转中心线与转盘的旋转中心重合，调节卡爪的位置，使其卡紧柱卡紧工件的内表面，然后锁紧卡爪完成工件的夹紧，跟着升降电机驱动升降台上下移动，使气管移到适当位置，后平移电机驱动平移导轨带动气管伸进工件内表面形成的空间内，最后，侧推机构的转轮顶靠工作的端部，限定工件于长度方向的位置，以上完成工件的定位与夹持；

转动机构驱动转盘转动从而带动工件转动，工件外表面与滚轮摩擦并带动滚筒转动；

最后，驱动机器人，机器人的头部与激光清洗器连接对工件进行焊接前清洗，后机器人的头部与焊接器连接，对工件进行焊接操作，焊接过程中气管放出保护气体。

本发明的有益效果：设有升降支承装置用于支承工件的重量，减少夹紧转动装置的受力，使夹紧转动装置不会因工件的重量而产生变形，从而影响焊接质量和装置的寿命，大大提高装置的可靠度，并且交叉状活动机构可交叉状活动机构可适用多种不同规格的管材的焊接，提高适应性；再者，设有侧推机构，可进一步限制工作的位置，防止工作在转动焊接过程中发生移位，从而提高焊接质量；最后，机器人、夹紧转动装置、升降支承装置、气体保护装置、焊接器、激光清洗器和侧推机构等有机组合成自动化的焊接系统，大大提高焊接效率和质量，节省劳动力。

附图说明

图1为本发明的对接管激光跟踪焊接系统的立体图；

图2为本发明的对接管激光跟踪焊接系统的夹紧转动装置的结构图；

图3为本发明的对接管激光跟踪焊接系统的升降支承装置的结构图；

图4为本发明的对接管激光跟踪焊接系统的气体保护装置和侧推机构的结构图；

图5为本发明的对接管激光跟踪焊接系统的机器人的结构图；

其中：1-机器人；2-夹紧转动装置；3-升降支承装置；4-气体保护装置；5-焊接器；6-激光清洗器；7-控制柜；8-防护栏；9-工作台；10-工件；51-接合件；21-卡爪；211-卡紧柱；212-限位板；22-转盘；23-第一导轨；24-第一滑块；25-转动机构；31-滚筒；32-交叉状活动机构；321-第一支架；322-第二支架；33-第二导轨；34-第二滑块；35-伺服电机；36-丝杆；37-螺母块；38-丝杆座；39-连接座；30-底板；41-支柱；42-气管；43-升降台；44-升降导轨；46-升降电机；47-平移导轨；49-平移电机；400-侧推机构；410-转轮；420-伸缩器；91-底座；911-固定架；92-软管限位架；921-挂钩；11-底盘；12-连接盘；13-中臂；14-前臂；15-头部；16-连接盘。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

如图1至图5所示，对接管激光跟踪焊接系统，包括机器人1、夹紧转动装置2、升降支承装置3、气体保护装置4和焊接器5；夹紧转动装置2用于夹紧工件10的一端，并驱动工件10旋转；升降支承装置3包括交叉状活动机构32，交叉状活动机构32的顶部设有可转动且支承工件10的滚筒31；气体保护装置4设置于工件10远离夹紧转动装置2的一端；机器人1设置于工件10沿长度方向的一侧，焊接器5于焊接时与机器人1的头部15相连接。

进一步说明，如图2所示，夹紧转动装置2包括卡爪21、转盘22、第一导轨23、第一滑块24和转动机构25；第一导轨23沿转盘22的中心向外辐射式设置，第一滑块24滑动的与第一导轨23相连接；卡爪21与第一滑块24相连接；转盘22与转动机构25驱动连接。

进一步说明，卡爪21包括卡紧柱211和限位板212，卡紧柱211设置于限位板212的中部并突出限位板212。

进一步说明，如图3所示，交叉状活动机构32包括第一支架321和第二支架322，第一支架321和第二支架322于中部位置进行铰接形成可活动的交叉状；第一支架321和第二支架322的顶部均设有可转动的滚筒31；交叉状活动机构32在驱动机构的驱动下改变第一支架321和第二支架322的相对夹角，从而实现对工件10高度的调节。

进一步说明，驱动机构包括第二导轨33、第二滑块34、伺服电机35、丝杆36和螺母块37；第一支架321和第二支架322的底部均通过连接座39可转动的各自连接于一第二滑块34；第一支架321和第二支架322的底部均设有螺母块37，螺母块37设有与丝杆36相配合的螺纹孔，丝杆36的一端与伺服电机35的输出端相联动。丝杆36转动的安装在丝杆36座上，第二导轨33和丝杆36座均安装在底板30上。

进一步说明，如图4所示，气体保护装置4包括气管42，气管42可上下移动和沿工件10的长度方向移动。

进一步说明，气体保护装置4还包括支柱41和升降台43；支柱41上设有升降导轨44，升降导轨44连接有可滑动的升降滑块，升降台43与升降滑块连接，并于升降电机46的驱动下实现升降调节；升降台43还设置有平移滑块和平移导轨47，平移导轨47沿工件10长度方向可滑动的连接于平移滑块，气管42平行于工件10长度方向连接于平移导轨47，气管42在平移电机49的驱动下可沿工件10的长度方向移动调节。

进一步说明，如图4所示，该系统还包括侧推机构400，侧推机构400包括伸缩器420和可转动的设置于伸缩器420输出端的转轮410，转轮410用于限定工件10于长度方向的位置。

进一步说明，如图5所示，焊接器5放置于机器人1的一侧，机器人1的另一侧放置有激光清洗器6；焊接器5和激光清洗器6均设有接合件51；机器人1的头部15设有与接合件51相配合的连接盘16。

进一步说明，该系统还包括用于放置机器人1的底座91，底座91的两侧均设有“L”型固定架911，两个固定架911分别用于放置焊接器5和激光清洗器6。

进一步说明，如图1所示，该系统还包括控制柜7、防护栏8和工作台9，机器人1、夹紧转动装置2、升降支承装置3和气体保护装置4均设于工作台9上，工作台9的边沿设有防护栏8，防护栏8设有出入口，控制柜7设于工作台9的边缘部。

进一步说明，如图5所示，机器人1从下至上依次设置有底盘11、连接盘1612、中臂13、前臂14和头部15，各部件之间均有相应的电机进行驱动。底座91与机器人1的底盘11相连接。

进一步说明，底座91的后侧设有软管限位架92，软管限位架92上设有挂钩921，用于固定分别与焊接器5和激光清洗器6连接的软管。

具体的工艺流程如下：将管材类工件10放置于升降支承装置3上，调节第一支架321和第二支架322的相对角度，使工件10于竖直方向进行上下位置的调节，工件10调节到位后，即工件10的旋转中心线与转盘22的旋转中心重合，调节卡爪21的位置，使其卡紧柱211卡紧工件10的内表面，然后锁紧卡爪21完成工件10的夹紧，跟着升降电机46驱动升降台43上下移动，使气管42移到适当位置，后平移电机49驱动平移导轨47带动气管42伸进工件10内表面形成的空间内，最后，侧推机构400的转轮410顶靠工作的端部，限定工件10于长度方向的位置，以上完成工件10的定位与夹持。

转动机构25驱动转盘22转动从而带动工件10转动，工件10外表面与滚轮摩擦并带动滚筒31转动。

最后，驱动机器人1，机器人1的头部15与激光清洗器6连接对工件10进行焊接前清洗，后机器人1的头部15与焊接器5连接，对工件10进行焊接操作，焊接过程中气管42放出保护气体。

本实施例中升降支承装置3的数量为2件，卡爪21和第一导轨23的数量为3件，机器人1的数量为1件，以上件数只是作为示例，可根据需要适当进行多件设置，以满足不同需要和提高效率。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于发明的保护范围。

Claims (10)

1.对接管激光跟踪焊接系统，其特征在于，包括机器人(1)、夹紧转动装置(2)、升降支承装置(3)、气体保护装置(4)和焊接器(5)；所述夹紧转动装置(2)用于夹紧工件(10)的一端，并驱动工件(10)旋转；

所述升降支承装置(3)包括交叉状活动机构(32)，所述交叉状活动机构(32)的顶部设有可转动且支承工件(10)的滚筒(31)；所述气体保护装置(4)设置于工件(10)远离所述夹紧转动装置(2)的一端；

所述机器人(1)设置于工件(10)沿长度方向的一侧，所述焊接器(5)于焊接时与所述机器人(1)的头部相连接。

2.根据权利要求1所述对接管激光跟踪焊接系统，其特征在于，所述夹紧转动装置(2)包括卡爪(21)、转盘(22)、第一导轨(23)、第一滑块(24)和转动机构(25)；

所述第一导轨(23)沿所述转盘(22)的中心向外辐射式设置，所述第一滑块(24)滑动的与所述第一导轨(23)相连接；

所述卡爪(21)与第一滑块(24)相连接；所述转盘(22)与所述转动机构(25)驱动连接。

3.根据权利要求2所述对接管激光跟踪焊接系统，其特征在于，所述卡爪(21)包括卡紧柱(211)和限位板(212)，所述卡紧柱(211)设置于所述限位板(212)的中部并突出所述限位板(212)。

4.根据权利要求1所述对接管激光跟踪焊接系统，其特征在于，所述交叉状活动机构(32)包括第一支架(321)和第二支架(322)，所述第一支架(321)和所述第二支架(322)于中部位置进行铰接形成可活动的交叉状；所述第一支架(321)和所述第二支架(322)的顶部均设有可转动的滚筒(31)；

所述交叉状活动机构(32)在驱动机构的驱动下改变所述第一支架(321)和所述第二支架(322)的相对夹角，从而实现对工件(10)高度的调节。

5.根据权利要求4所述对接管激光跟踪焊接系统，其特征在于，所述驱动机构包括第二导轨(33)、第二滑块(34)、伺服电机(35)、丝杆(36)和螺母块(37)；

所述第一支架(321)和所述第二支架(322)的底部均通过连接座(39)可转动的各自连接于一所述第二滑块(34)；

所述第一支架(321)和所述第二支架(322)的底部均设有螺母块(37)，所述螺母块(37)设有与所述丝杆(36)相配合的螺纹孔，所述丝杆(36)的一端与所述伺服电机(35)的输出端相联动。

6.根据权利要求1所述对接管激光跟踪焊接系统，其特征在于，所述气体保护装置(4)包括气管(42)，所述气管(42)可上下移动和沿工件(10)的长度方向移动；所述气体保护装置(4)还包括支柱(41)和升降台(43)；所述支柱(41)上设有升降导轨(44)，所述升降导轨(44)连接有可滑动的升降滑块，所述升降台(43)与升降滑块连接，并于所述升降电机(46)的驱动下实现升降调节；

所述升降台(43)还设置有平移滑块和平移导轨(47)，所述平移导轨(47)沿工件(10)长度方向可滑动的连接于所述平移滑块，所述气管(42)平行于工件(10)长度方向连接于所述平移导轨(47)，所述气管(42)在平移电机(49)的驱动下可沿工件(10)的长度方向移动调节。

7.根据权利要求1所述对接管激光跟踪焊接系统，其特征在于，还包括侧推机构(400)，所述侧推机构(400)包括伸缩器(420)和可转动的设置于所述伸缩器(420)输出端的转轮(410)，所述转轮(410)用于限定工件(10)于长度方向的位置。

8.根据权利要求1所述对接管激光跟踪焊接系统，其特征在于，所述焊接器(5)放置于所述机器人(1)的一侧，所述机器人(1)的另一侧放置有激光清洗器(6)；

所述焊接器(5)和所述激光清洗器(6)均设有接合件(51)；所述机器人(1)的头部设有与所述接合件(51)相配合的连接盘(16)。

9.根据权利要求8所述对接管激光跟踪焊接系统，其特征在于，还包括用于放置所述机器人(1)的底座(91)，所述底座(91)的两侧均设有“L”型固定架(911)，两个所述固定架(911)分别用于放置所述焊接器(5)和所述激光清洗器(6)。

10.一种对接管激光跟踪焊接系统的焊接工艺，其特征在于：将工件(10)放置于升降支承装置(3)上，调节第一支架(321)和第二支架(322)的相对角度，使工件(10)于竖直方向进行上下位置的调节，工件(10)调节到位后，即工件(10)的旋转中心线与转盘(22)的旋转中心重合，调节卡爪(21)的位置，使其卡紧柱(211)卡紧工件(10)的内表面，然后锁紧卡爪(21)完成工件(10)的夹紧，跟着升降电机(46)驱动升降台(43)上下移动，使气管(42)移到适当位置，后平移电机(49)驱动平移导轨(47)带动气管(42)伸进工件(10)内表面形成的空间内，最后，侧推机构(400)的转轮(410)顶靠工作的端部，限定工件(10)于长度方向的位置，以上完成工件(10)的定位与夹持；

转动机构(25)驱动转盘(22)转动从而带动工件(10)转动，工件(10)外表面与滚轮摩擦并带动滚筒(31)转动；

最后，驱动机器人(1)，机器人(1)的头部(15)与激光清洗器(6)连接对工件(10)进行焊接前清洗，后机器人(1)的头部(15)与焊接器(5)连接，对工件(10)进行焊接操作，焊接过程中气管(42)放出保护气体。