CN110605463A - 用于空间圆弧路径埋弧焊接的机器人自动焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于空间圆弧路径埋弧焊接的机器人自动焊接装置，包括：机器人系统、埋弧焊机系统、气保弧焊系统、焊枪切换机构系统、激光视觉跟踪系统、以及变位机系统。埋弧焊焊枪和激光视觉跟踪系统安装在机器人的前端。激光视觉跟踪系统与焊枪设置成一角度以实现对焊接工件和焊接过程中的焊缝实时跟踪定位。控制装置通过内置转角路径数据库自动识别焊接路径的转角特征，调用与转角特征相对应的不同多丝转角技术执行工件圆弧路径的多丝焊接。变位机系统自动完成焊接工件的180°翻身。本发明的装置能够焊接直线及曲线路径的埋弧焊接，结合不清根工艺，提高焊接效率和焊接质量，降低劳动强度。

Description

用于空间圆弧路径埋弧焊接的机器人自动焊接装置

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，更具体地涉及一种用于空间圆弧路径埋弧焊接的机器人自动焊接装置。

背景技术

岸桥大梁节点板是岸桥主要承力结构件，其主要的结构特点是采用一块板厚加大的构件镶嵌到主结构中，与一般结构连接要求相比，需要承载更大的拉力和压力，因此设计要求全熔透焊接，生产中通常采用埋弧焊工艺进行焊接，但是由于节点板镶嵌进主结构配合形状采用圆弧过渡的方式，通常所使用的小车轨道无法有效配合路径变化，因此此类焊接结构圆弧段需要人工补焊，大大降低生产效率和增加焊接工时。同时由于埋弧焊接过程为了提高焊接效率，采用多丝焊接也被越来越多的认同。

关于埋弧焊接曲线路经焊缝，通常会存在以下三个技术难题，首先路径的规划，小车路径轨道均以直线拼接为主，因此无法实现路径的任意弧度变化，其次，在均由转向曲线路径特征的构件上需要预先规划路径转向位置，转向速度，为确保焊接过程稳定，必须要保证线速度一致，旋转角度平滑，从而避免融合不良的问题存在，最后，具备路径偏移的装置进行单独一段圆弧焊缝的焊接从自动化的角度并不具备很好的经济效益。

针对埋弧焊圆弧过渡等曲线路径类焊接构件的焊接装置，目前在市场及生产上鲜有见到。因此，需要提供一种能够实现空间圆弧路径埋弧自动焊接的装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现空间圆弧路径埋弧自动焊接工作站装置。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于空间圆弧路径埋弧焊接的机器人自动焊接装置，包括：机器人系统、埋弧焊机系统、气保弧焊系统、焊枪切换机构系统、激光视觉跟踪系统、以及变位机系统，其中：所述机器人系统包括6轴机器人、控制电源、和控制装置；所述埋弧焊机系统包括埋弧焊焊机、焊机电源、送丝机、焊丝桶、以及埋弧焊焊枪，其中，埋弧焊焊枪通过集成电缆与埋弧焊焊机、焊机电源以及送丝机相连，送丝机以及集成电缆固定在机器人上，埋弧焊焊枪安装在机器人的前端；所述气保弧焊系统包括气保焊焊枪和气保焊焊机，气保焊焊枪通过集成电缆与气保焊焊机相连；所述焊枪切换机构系统包括焊枪保持器和换枪支架，焊枪保持器和换枪支架安装在机器人的前端；所述激光视觉跟踪系统包括激光器和电源，激光视觉跟踪系统设置在机器人的前端，激光视觉跟踪系统与焊枪设置成一角度以实现对焊接工件的实时跟踪定位，激光视觉跟踪系统在焊接过程中对焊缝执行实时路径跟踪并将跟踪路径信息自动反馈给机器人系统的控制装置；所述变位机系统自动完成焊接工件的180°翻身；机器人系统的控制装置根据激光视觉跟踪系统反馈的焊接路径信息，通过内置转角路径数据库自动识别焊接路径的转角特征，调用与所述转角特征相对应的不同多丝转角技术执行工件圆弧路径的多丝焊接。

根据本发明的实施例，机器人自动焊接装置还包括滑动工装台，所述机器人系统、气保弧焊系统、焊枪切换机构系统、以及变位机系统固定在所述滑动工装台上。

埋弧焊焊枪为三丝埋弧焊枪。

变位机由伺服电机控制，在焊接工件翻转180°后，所述埋弧焊焊枪执行背面焊接。

本发明通过设计并集成能够焊接直线及曲线路径的埋弧装置，并结合不清根工艺，实现埋弧焊的自动化焊接效率的提升、焊接质量的提高、以及人工劳动强度的降低。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1是本发明的用于空间圆弧路径埋弧焊接的机器人自动焊接装置的主要设备示意图；

图2是图1所示装置的正视图；

图3是图1所示装置的俯视图，图中示出空间圆弧焊接路径。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明的技术方案进行具体说明。

以下在具体实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的说明书、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。

本发明主要为一种可以实现圆弧及空间曲线类路径多丝埋弧不清根自动焊接的机器人焊接装置，该装置具备焊接路径预先示教编程，圆弧路径定义，转角速度设定、视觉跟踪、自动翻身变位等功能。装置构成主要包括一台6轴机械手、快速自动换枪装置、扩大焊接范围的滑台、三丝埋弧焊枪、气保焊焊枪、视觉系统等。

机械手安装在滑台上面，机械手前端具有快速自动更换夹持装置，夹持装置能够夹持埋弧焊焊枪和气保焊焊枪及CCD视觉盒子。焊枪通过集成电缆与送丝机以及焊接电源相连。埋弧焊焊枪与埋弧焊机相连，气保焊焊枪与气保焊机相连。机械手采用快速示教编程技术，实现路径预先定义功能，并结合激光视觉系统完成驱动轴系统的自动路径实时规划和调整功能，实现焊接过程中焊缝实时路径跟踪。通过内置转角路径库，能够快速自动识别转角特征并调用不同的多丝转角技术，有效解决多丝焊接圆弧段焊接容易引起侧壁融合不良问题。其中6轴机器人装置能够快速更换焊枪，变位机能够自动完成焊接工件的翻身，完成气保打底和埋弧填充的不清根工艺，大大提高埋弧焊接的全自动化焊接的程度。

图1是本发明的用于空间圆弧路径埋弧焊接的机器人自动焊接装置的主要设备示意图；图2是图1所示装置的正视图；图3是图1所示装置的俯视图。

根据本发明的用于空间圆弧路径埋弧焊接的机器人自动焊接装置包括：机器人系统、埋弧焊机系统、气保弧焊系统、焊枪切换机构系统、激光视觉跟踪系统、以及变位机系统，其中：所述机器人系统包括6轴机器人、控制电源、和控制装置；所述埋弧焊机系统包括埋弧焊焊机、焊机电源、送丝机、焊丝桶、以及埋弧焊焊枪，其中，埋弧焊焊枪通过集成电缆与埋弧焊焊机、焊机电源以及送丝机相连，送丝机以及集成电缆固定在机器人上，埋弧焊焊枪安装在机器人的前端；所述气保弧焊系统包括气保焊焊枪和气保焊焊机，气保焊焊枪通过集成电缆与气保焊焊机相连；所述焊枪切换机构系统包括焊枪保持器和换枪支架，焊枪保持器和换枪支架安装在机器人的前端；所述激光视觉跟踪系统包括激光器和电源，激光视觉跟踪系统设置在机器人的前端，激光视觉跟踪系统与焊枪设置成一角度以实现对焊接工件的实时跟踪定位，激光视觉跟踪系统在焊接过程中对焊缝执行实时路径跟踪并将跟踪路径信息自动反馈给机器人系统的控制装置；所述变位机系统自动完成焊接工件的180°翻身；机器人系统的控制装置根据激光视觉跟踪系统反馈的焊接路径信息，通过内置转角路径数据库自动识别焊接路径的转角特征，调用与所述转角特征相对应的不同多丝转角技术执行工件圆弧路径的多丝焊接。

根据本发明的实施例，机器人自动焊接装置还包括滑动工装台，所述机器人系统、气保弧焊系统、焊枪切换机构系统、以及变位机系统固定在所述滑动工装台上。

埋弧焊焊枪为三丝埋弧焊枪。

变位机由伺服电机控制，在焊接工件翻转180°后，所述埋弧焊焊枪执行背面焊接。

本发明的机器人自动焊接装置执行空间圆弧焊接的工艺过程如下：

开启设备，

打开焊机电源以及6轴机械手控制电源，

工件安装到变位机上，

输入焊接路径，编制焊接程序，

先使用气保焊焊枪执行气保打底焊接，

然后自动切换到埋弧焊焊枪并开始埋弧焊焊接，

按照规划路径完成单面焊接，

变位机自动翻转180°，

按照规划路径开始背部焊接，

完成焊接。

根据本发明的实施例，提供一种自动化埋弧焊焊接设备，包括埋弧焊机系统、机器人系统、弧焊系统、变位机系统以及焊枪切换机构系统。

首先，将机械手安装在带有滑台的地轨上，滑台驱动电机为机械手外部轴，实现与机械手同步联动运动。滑台上固定了两个焊接系统，包括焊接电源、换枪支架、送丝机、焊丝桶、焊枪等，其中送丝机以及焊接电缆固定在机械手上，焊枪安装在机械手前端，机械手前端安装有焊枪保持器和快换装置，与焊枪支架配合完成焊枪的快速自动切换。视觉系统固定在机械手前端，与焊枪呈特定角度，实现实时跟踪定位。与机器人滑台轨道平行，在一定距离位置处放置一台变位机，用于工件翻身，变位机由伺服电机控制。

本发明的装置能够焊接直线及曲线路径的埋弧焊接，结合不清根工艺，自动化埋弧焊的焊接效率、焊接质量得到极大提高，劳动强度大大降低。

最后，需要指出的是，虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，在不脱离本发明构思的前提下还可以作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (4)

1.一种用于空间圆弧路径埋弧焊接的机器人自动焊接装置，其特征在于，所述装置包括：机器人系统、埋弧焊机系统、气保弧焊系统、焊枪切换机构系统、激光视觉跟踪系统、以及变位机系统，其中：

所述机器人系统包括6轴机器人、控制电源、和控制装置；

所述埋弧焊机系统包括埋弧焊焊机、焊机电源、送丝机、焊丝桶、以及埋弧焊焊枪，其中，埋弧焊焊枪通过集成电缆与埋弧焊焊机、焊机电源以及送丝机相连，送丝机以及集成电缆固定在机器人上，埋弧焊焊枪安装在机器人的前端；

所述气保弧焊系统包括气保焊焊枪和气保焊焊机，气保焊焊枪通过集成电缆与气保焊焊机相连，

所述焊枪切换机构系统包括焊枪保持器和换枪支架，焊枪保持器和换枪支架安装在机器人的前端；

所述激光视觉跟踪系统包括激光器和电源，激光视觉跟踪系统设置在机器人的前端，激光视觉跟踪系统与焊枪设置成一角度以实现对焊接工件的实时跟踪定位，激光视觉跟踪系统在焊接过程中对焊缝执行实时路径跟踪并将跟踪路径信息自动反馈给机器人系统的控制装置；

所述变位机系统自动完成焊接工件的180°翻身，

机器人系统的控制装置根据激光视觉跟踪系统反馈的焊接路径信息，通过内置转角路径数据库自动识别焊接路径的转角特征，调用与所述转角特征相对应的不同多丝转角技术执行工件圆弧路径的多丝焊接。

2.如权利要求1所述的用于空间圆弧路径埋弧焊接的机器人自动焊接装置，其特征在于，所述机器人自动焊接装置还包括滑动工装台，所述机器人系统、气保弧焊系统、焊枪切换机构系统、以及变位机系统固定在所述滑动工装台上。

3.如权利要求1所述的用于空间圆弧路径埋弧焊接的机器人自动焊接装置，其特征在于，埋弧焊焊枪为三丝埋弧焊枪。

4.如权利要求1所述的用于空间圆弧路径埋弧焊接的机器人自动焊接装置，其特征在于，所述变位机由伺服电机控制，在焊接工件翻转180°后，所述埋弧焊焊枪执行背面焊接。