CN110125603A - 一种自动化焊接系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化焊接系统及控制方法，属于焊接设备领域，包括主体，所述主体上设置有固定装置和移动焊接装置，还包括推动装置、调节装置和控制面板；所述主体的顶部开设有用于放置焊管的梯形槽，所述梯形槽的顶部截面大于底部截面，所述梯形槽的部分为通槽，所述梯形槽内还固定连接有挡板；所述固定装置包括固定绳和用于收紧所述固定绳的收紧机构；本发明能够减轻工人劳动量，能够适用于小直径焊管的内缝焊接，通过固定装置对焊管进行固定，避免焊接时因焊管晃动而产生的不良影响，还设置有支撑杆来提高工作臂移动方向的稳定性，减少工人劳动量，提高焊接的自动化轻度以及焊接的质量。

Description

一种自动化焊接系统及控制方法

技术领域

本发明涉及焊接设备领域，特别涉及一种自动化焊接系统及控制方法。

背景技术

焊接钢管也称焊管，是用钢板或带钢经过卷曲成型后焊接制成的钢管，在各种行业里焊管的应用十分广泛。目前的焊接机器人一般采用自动化控制技术，可以根据不同的材质、焊高、焊宽等焊接参数自动生成焊接控制参数。在制作焊管时一般只经过外缝焊接，即焊枪在焊管的外部对焊管外壁的缝隙进行焊接，但是为了保证焊管焊接处的连接强度，需要对焊管的内缝和外缝都进行焊接，一般对内缝进行焊接时，较大直径的焊管可以使用人工焊接或者机器焊接，但是较小直径的焊管人工焊接较为困难，一般都是进行外缝焊接之后，内缝的焊接不做，这样对于焊管的质量无法保障，效果不好。

发明内容

本发明提供一种自动化焊接系统，可以解决现有技术中人工不方便对小直径焊管的内缝进行焊接的问题；

本发明还提供一种自动化焊接系统控制方法。

一种自动化焊接系统，包括主体，所述主体上设置有固定装置和移动焊接装置，还包括推动装置、调节装置和控制面板；

所述主体的顶部开设有用于放置焊管的梯形槽，所述梯形槽的顶部截面大于底部截面，所述梯形槽的部分为通槽，所述梯形槽内还固定连接有挡板；

所述固定装置包括固定绳和用于收紧所述固定绳的收紧机构；

所述移动焊接装置包括工作臂、固定安装在所述工作臂一端处的焊枪、设置在所述工作臂另一端处的工作台和用于驱动所述工作臂移动的第一驱动机构；

所述推动装置包括设置在所述主体上的多个滚轮和用于驱动所述滚轮的第二驱动机构；

所述调节装置包括固定在所述主体底侧的气缸，所述气缸的顶部连接有推盘，所述推盘固定安装在所述工作台的下侧。

较佳的，所述主体的顶部还开设有两个凹槽，两个所述凹槽分别位于所述梯形槽的两侧，所述收紧机构包括分别可转动地设置在两个所述凹槽内的两个丝杠和螺纹连接在所述丝杠上的T形滑块，所述固定绳的一端固定在其中一个凹槽内，另一端依次穿过两个所述滑块然后固定在另一个所述凹槽内。

较佳的，所述第一驱动机构包括可转动地设置在所述工作台内的齿轮、固定安装在所述工作台一侧的第一电机和固定在所述工作臂上侧的齿条板，所述工作台和所述主体上均开设有用于给工作臂让位的让位槽，所述第一电机的输出轴与所述齿轮的中心轴传动连接，所述齿轮与所述齿条板啮合连接。

较佳的，所述第二驱动机构包括固定在所述主体底部的第二电机、固定在所述第二电机输出轴上的第一锥齿轮、设置在所述滚轮中心处的转轴、固定在所述转轴的一端且与所述第一锥齿轮啮合连接的第二锥齿轮，所述滚轮的一部分伸入所述梯形槽内，每两个相邻的所述滚轮之间通过第一带传动机构传动连接。

较佳的，所述转轴远离所述第二锥齿轮的一端固定连接有第三锥齿轮，所述丝杠一端的一侧设置有第四锥齿轮，所述第三锥齿轮与所述第四锥齿轮啮合连接，所述丝杠通过第二带传动机构与所述第四锥齿轮的中心轴传动连接。

较佳的，还包括控制系统，所述控制系统包括安装在所述梯形槽一端处的红外发射器、安装在所述梯形槽一端处的红外接收器、安装在所述挡板上的行程开关、设置在所述控制面板内的处理器和时间继电器，所述红外发射器与所述红外接收器信号连接，所述红外接收器、所述行程开关、所述第一电机、所述第二电机、述气缸和所述时间继电器均与所述处理器信号连接。

较佳的，所述工作台的顶部可滑动地设置有支撑杆，所述支撑杆的一端安装有固定套，所述固定套套接在所述工作臂上，所述工作臂的下侧固定连接有顶块，所述工作台上开设有用于给所述顶块让位的槽。

较佳的，所述工作台的顶部固定安装有与所述支撑杆相配合的滑轨。

较佳的，所述滑块的顶部铰接有支撑板，所述滑块上还设置有用于让支撑板保持竖直状态的弹簧，所述支撑板的一侧还固定连接有套接在所述固定绳上的套环。

本发明还提供一种自动化焊接系统的控制方法，包括如下步骤：

控制器接收焊接参数；

处理器控制气缸调节焊枪至工作高度；

处理器对焊接参数进行计算，得到完成焊接所需的工作时间；

红外接收器接收信号，当接收到红外发射器发射的光信号时，处理器判定梯形槽内无焊管，则不进行任何动作；当红外接收器未收到红外发射器发射的光信号时，处理器判定梯形槽内有焊管，则进行后续步骤；

处理器接收红外接收器发出的信号并启动两个所述第二电机，焊管被输送至焊接位置，焊管抵触至行程开关，焊管并被固定装置固定住；

行程开关将信号发送至处理器，处理器接收信号并控制第二电机停止工作；

处理器控制第一电机和焊枪工作，工作臂带着焊枪伸入焊管内进行焊接；

焊接完成后，处理器控制第一电机反转，收回工作臂；

处理器控制第二电机反转，解除对焊管的固定并将焊管推出。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明能够减轻工人劳动量，能够适用于小直径焊管的内缝焊接，通过推动机构能够推动焊管至焊接位置，且通过固定装置对焊管进行固定，固定装置的固定绳对焊管进行固定，能够适用于不同尺寸的焊管，提高设备的适用范围，避免焊接时因焊管晃动而产生的不良影响，还设置有支撑杆来提高工作臂移动方向的稳定性，有效防止焊枪跑偏，主体的中心开设有梯形槽，一是方便对焊管进行固定，而是能够让焊接产生的焊渣直接落下，方便清理，通过控制系统实现对整个焊接过程的智能控制，减少工人劳动量，提高焊接的自动化轻度以及焊接的质量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的图1的A处局部放大图；

图3为本发明的俯视图；

图4为本发明的图3的B处局部放大图；

图5为本发明的侧视图；

图6为本发明的图3的C-C处剖视图；

图7为本发明的图6的D处局部放大图；

图8为本发明的图3的E-E处剖视图；

图9为本发明的图8的F处局部放大图；

图10为本发明的支撑板竖直时的结构示意图；

图11为本发明的图3的G-G处剖视图；

图12为本发明的图7的H-H处剖视图；

图13为本发明的图3的I-I处剖视图。

附图标记说明：

1-主体，2-固定绳，3-工作臂，4-焊枪，5-滚轮，6-气缸，7-推盘，8-工作台，9-梯形槽，10-挡板，11-凹槽，12-丝杠，13-滑块，14-第二带传动机构，15-支撑板，16-套环，21-齿轮，22-第一电机，23-齿条板，31-第二电机，32-第一锥齿轮，33-转轴，34-第二锥齿轮，35-第一带传动结构，36-第三锥齿轮，37-第四锥齿轮，41-支撑杆，42-固定套，43-顶块，44-滑轨，51-红外发射器，52-红外接收器，53-行程开关，54-控制面板。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图1至图13所示，本发明实施例提供的一种自动化焊接系统，包括主体1，所述主体1上设置有固定装置和移动焊接装置，还包括推动装置、调节装置和控制面板54；

所述主体1的顶部开设有用于放置焊管的梯形槽9，所述梯形槽9的顶部截面大于底部截面，所述梯形槽9的部分为通槽，所述梯形槽9内还固定连接有挡板10；

所述固定装置包括固定绳2和用于收紧所述固定绳2的收紧机构；固定绳2具有较大的伸缩性和延展性；

所述移动焊接装置包括工作臂3、固定安装在所述工作臂3一端处的焊枪4、设置在所述工作臂3另一端处的工作台8和用于驱动所述工作臂3移动的第一驱动机构；

所述推动装置包括设置在所述主体1上的多个滚轮5和用于驱动所述滚轮5的第二驱动机构；

所述调节装置包括固定在所述主体1底侧的气缸6，所述气缸6的顶部连接有推盘7，所述推盘7固定安装在所述工作台8的下侧；

所述主体1的顶部还开设有两个凹槽11，两个所述凹槽11分别位于所述梯形槽9的两侧，所述收紧机构包括分别可转动地设置在两个所述凹槽11内的两个丝杠12和螺纹连接在所述丝杠12上的T形滑块13，所述固定绳2的一端固定在其中一个凹槽11内，另一端依次穿过两个所述滑块13然后固定在另一个所述凹槽11内，滑块13滑动在凹槽11内无法转动，在丝杠12转动时滑块13会在凹槽11内滑动，在初始状态下，滑块13位于凹槽11的一端处，此时固定绳2处于松弛状态，在滑块13移动时，固定绳2被拉紧从而固定住焊管；

梯形槽9的两侧均设置有滚轮5，滚轮5在转动时会带动焊管移动，从而将焊管推动至焊接位置或推出；

所述第一驱动机构包括可转动地设置在所述工作台8内的齿轮21、固定安装在所述工作台8一侧的第一电机22和固定在所述工作臂3上侧的齿条板23，所述工作台8和所述主体1上均开设有用于给工作臂3让位的让位槽，所述第一电机22的输出轴与所述齿轮21的中心轴传动连接，所述齿轮21与所述齿条板23啮合连接；

第一电机22工作时带动齿轮21转动，从而控制工作臂3的移动，第一电机22正转时工作臂3带动焊枪4对焊管内缝进行焊接，第一电机22反转时，工作臂3带动焊枪4收回；

所述第二驱动机构包括固定在所述主体1底部的第二电机31、固定在所述第二电机31输出轴上的第一锥齿轮32、设置在所述滚轮5中心处的转轴33、固定在所述转轴33的一端且与所述第一锥齿轮32啮合连接的第二锥齿轮34，所述滚轮5的一部分伸入所述梯形槽9内，每两个相邻的所述滚轮5之间通过第一带传动机构35传动连接；第二电机31在第一锥齿轮32和第二锥齿轮34的传动下带动其中一个滚轮5转动，又在第一带传动机构35的传动下，让其余的滚轮5一同转动；

所述转轴33远离所述第二锥齿轮34的一端固定连接有第三锥齿轮36，所述丝杠12一端的一侧设置有第四锥齿轮37，所述第三锥齿轮36与所述第四锥齿轮37啮合连接，所述丝杠12通过第二带传动机构14与所述第四锥齿轮37的中心轴传动连接；

还包括控制系统，所述控制系统包括安装在所述梯形槽9一端处的红外发射器51、安装在所述梯形槽9一端处的红外接收器52、安装在所述挡板10上的行程开关53、设置在所述控制面板54内的处理器和时间继电器，所述红外发射器51与所述红外接收器52信号连接，所述红外接收器52、所述行程开关53、所述第一电机22、所述第二电机31、述气缸6和所述时间继电器均与所述处理器信号连接；

所述工作台8的顶部可滑动地设置有支撑杆41，所述支撑杆41的一端安装有固定套42，所述固定套42套接在所述工作臂3上，所述工作臂3的下侧固定连接有顶块43，所述工作台8上开设有用于给所述顶块43让位的槽；

支撑杆14起到对工作臂3的支撑作用，在工作臂3伸长时会通过顶块43往外顶固定套42，支撑杆14就能一直支撑着工作臂3，防止工作臂3往下倾斜，保证焊接的质量；

进一步的，所述工作台8的顶部固定安装有与所述支撑杆41相配合的滑轨44。

进一步的，所述滑块13的顶部铰接有支撑板15，所述滑块13上还设置有用于让支撑板15保持竖直状态的弹簧，所述支撑板15的一侧还固定连接有套接在所述固定绳2上的套环16，在固定绳2松弛状态下，如图10所示，支撑板15处于竖直状态，这样方便焊管的插入；

本发明还提供一种自动化焊接系统的控制方法，控制器接收焊管尺寸、焊高、焊宽、焊接材质、焊枪高度和焊接速度等焊接参数；

处理器得到焊枪4的预设高度，控制气缸6调节焊枪4至工作高度；

处理器对焊接参数进行计算，得到完成焊接所需的工作时间；

红外接收器52持续接收信号并进行判断，红外接收器52接收到红外发射器51发射的光信号时，处理器判定梯形槽内无焊管，不进行任何动作；红外接收器52未收到红外发射器51发射的光信号时，处理器判定梯形槽9内有焊管，进行后续步骤；

处理器接收红外接收器52发出的信号并启动两个所述第二电机31，焊管被输送至焊接位置并被固定装置固定住；

此时焊管抵触在行程开关53上，行程开关53将信号发送至处理器，处理器接收信号并控制第二电机31停止工作；

处理器控制第一电机22和焊枪4工作，工作臂3带着焊枪4伸入焊管内进行焊接；

焊接完成后，处理器控制第一电机22反转，收回工作臂3；

处理器控制第二电机31反转，解除对焊管的固定并将焊管推出。

在焊管输送至焊接位置时，焊管抵触在行程开关53上，行程开关53将信号发送至处理器，处理器接收信号并控制第二电机31停止工作，处理器接着通过时间继电器设定第一电机22和焊枪4的工作时长以及第二电机31下次启动的时间，然后控制第一电机22和焊枪4开始工作，第二电机22在一系列的传动下带动工作臂3伸入焊管内进行焊接，在达到设定时间后，焊枪4停止工作，第一电机22反转收回工作臂3，然后第二电机31启动，第二电机31反转逐步解除对焊管的固定以及将焊接完成的焊管推出；

处理器在对输入的焊管的尺寸、焊接速度等焊接参数进行计算后，通过时间继电器来对第一电机22、第二电机31、气缸6等进行工作时长、工作间隔的设定。

工作原理：使用时，将焊管的尺寸等参数通过控制面板54输入，处理器先通过气缸6来调节工作台8的高度，即调节焊枪4的高度，使得焊管的焊缝朝下，焊管的一端放在主体1的梯形槽9内，焊管在梯形槽9内阻碍了红外接收器52接收红外发射器51发出的信号，红外接收器52将信号发送至处理器，处理器控制第二电机31开始工作，第二电机31通过第一锥齿轮32和第二锥齿轮34的传动带动一个滚轮5转动，同时在第一带传动机构35的作用下让所有的滚轮5同步转动，从而带动焊管至挡板10的一侧即焊接位置，第二电机31在工作时，在第三锥齿轮36和第四锥齿轮37的传动以及第二带传动机构14的传动下带动丝杠12转动，滑块13便沿着焊管移动的方向移动，滑块13在移动时，固定绳2被拉紧，从而自动对焊管进行固定，当焊管移动至焊接位置即抵在挡板10上的行程开关53上时，行程开关53将信号发送至处理器，处理器控制第一电机22和焊枪4开始工作，第一电机22带动齿轮21转动，齿轮21带动齿条板23移动，从而让工作臂3带动焊枪4进行焊接，焊接完成后，处理器控制焊枪4停止工作以及第一电机22反转，工作臂3带着焊枪收回，然后处理器控制第二电机31反转，第二电机31通过第一锥齿轮32和第二锥齿轮34的传动带动一个滚轮5转动，同时在第一带传动机构35的作用下让所有的滚轮5同步转动，从而将焊管往外推动，在滚轮5转动的同时，在第三锥齿轮36和第四锥齿轮37的传动以及第二带传动机构14的传动下带动丝杠12转动，滑块13便沿着焊管移动的方向移动，固定绳2变松，从而解除对焊管的固定。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种自动化焊接系统，包括主体，所述主体上设置有固定装置和移动焊接装置，其特征在于，还包括推动装置、调节装置和控制面板；

所述主体的顶部开设有用于放置焊管的梯形槽，所述梯形槽的顶部截面大于底部截面，所述梯形槽的部分为通槽，所述梯形槽内还固定连接有挡板；

所述固定装置包括固定绳和用于收紧所述固定绳的收紧机构；

所述移动焊接装置包括工作臂、固定安装在所述工作臂一端处的焊枪、设置在所述工作臂另一端处的工作台和用于驱动所述工作臂移动的第一驱动机构；

所述推动装置包括设置在所述主体上的多个滚轮和用于驱动所述滚轮的第二驱动机构；

所述调节装置包括固定在所述主体底侧的气缸，所述气缸的顶部连接有推盘，所述推盘固定安装在所述工作台的下侧。

2.如权利要求1所述的一种自动化焊接系统，其特征在于，所述主体的顶部还开设有两个凹槽，两个所述凹槽分别位于所述梯形槽的两侧，所述收紧机构包括分别可转动地设置在两个所述凹槽内的两个丝杠和螺纹连接在所述丝杠上的T形滑块，所述固定绳的一端固定在其中一个凹槽内，另一端依次穿过两个所述滑块然后固定在另一个所述凹槽内。

3.如权利要求2所述的一种自动化焊接系统，其特征在于，所述第一驱动机构包括可转动地设置在所述工作台内的齿轮、固定安装在所述工作台一侧的第一电机和固定在所述工作臂上侧的齿条板，所述工作台和所述主体上均开设有用于给工作臂让位的让位槽，所述第一电机的输出轴与所述齿轮的中心轴传动连接，所述齿轮与所述齿条板啮合连接。

4.如权利要求3所述的一种自动化焊接系统，其特征在于，所述第二驱动机构包括固定在所述主体底部的第二电机、固定在所述第二电机输出轴上的第一锥齿轮、设置在所述滚轮中心处的转轴、固定在所述转轴的一端且与所述第一锥齿轮啮合连接的第二锥齿轮，所述滚轮的一部分伸入所述梯形槽内，每两个相邻的所述滚轮之间通过第一带传动机构传动连接。

5.如权利要求4所述的一种自动化焊接系统，其特征在于，所述转轴远离所述第二锥齿轮的一端固定连接有第三锥齿轮，所述丝杠一端的一侧设置有第四锥齿轮，所述第三锥齿轮与所述第四锥齿轮啮合连接，所述丝杠通过第二带传动机构与所述第四锥齿轮的中心轴传动连接。

6.如权利要求5所述的一种自动化焊接系统，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统包括安装在所述梯形槽一端处的红外发射器、安装在所述梯形槽一端处的红外接收器、安装在所述挡板上的行程开关、设置在所述控制面板内的处理器和时间继电器，所述红外发射器与所述红外接收器信号连接，所述红外接收器、所述行程开关、所述第一电机、所述第二电机、述气缸和所述时间继电器均与所述处理器信号连接。

7.如权利要求5所述的一种自动化焊接系统，其特征在于，所述工作台的顶部可滑动地设置有支撑杆，所述支撑杆的一端安装有固定套，所述固定套套接在所述工作臂上，所述工作臂的下侧固定连接有顶块，所述工作台上开设有用于给所述顶块让位的槽。

8.如权利要求7所述的一种自动化焊接系统，其特征在于，所述工作台的顶部固定安装有与所述支撑杆相配合的滑轨。

9.如权利要求8所述的一种自动化焊接系统，其特征在于，所述滑块的顶部铰接有支撑板，所述滑块上还设置有用于让支撑板保持竖直状态的弹簧，所述支撑板的一侧还固定连接有套接在所述固定绳上的套环。

10.如权利要求1-9所述的一种自动化焊接系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

控制器接收焊接参数；

处理器控制气缸调节焊枪至工作高度；

处理器对焊接参数进行计算，得到完成焊接所需的工作时间；

红外接收器接收信号，当接收到红外发射器发射的光信号时，处理器判定梯形槽内无焊管，不做任何动作；当红外接收器未收到红外发射器发射的光信号时，处理器判定梯形槽内有焊管，进行后续步骤；

处理器接收红外接收器发出的信号并启动两个所述第二电机，焊管被输送至焊接位置，焊管抵触至行程开关，焊管并被固定装置固定住；

行程开关将信号发送至处理器，处理器接收信号并控制第二电机停止工作；

处理器控制第一电机和焊枪工作，工作臂带着焊枪伸入焊管内进行焊接；

焊接完成后，处理器控制第一电机反转，收回工作臂；

处理器控制第二电机反转，解除对焊管的固定并将焊管推出。