CN110722366B - 一种双工位智能焊接h型钢筋梯生产系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双工位智能焊接H型钢筋梯生产系统。该系统包括：钢筋开卷送料装置、钢筋校直装置、双工位正面焊接系统、半成品自动送料与剪切装置、机器人翻料装置、双工位智能化反面焊接系统，所述钢筋开卷送料装置、钢筋校直装置、双工位正面焊接系统、半成品自动送料与剪切装置、机器人翻料装置、双工位智能化反面焊接系统依次设置。本发明解决了现有H型钢筋梯焊接机械化、自动化程度低、工人劳动强度大、加工效率低等问题。

Description

一种双工位智能焊接H型钢筋梯生产系统

技术领域

本发明涉及机械化生产技术领域，具体地涉及一种双工位智能焊接H型钢筋梯生产系统。

背景技术

目前，支护用H型钢筋梯原材料为Φ12mm圆钢，强度为Q235，圆钢间距为80mm，孔距为400mm，常用长度为3.2米、4米、5.2米。钢筋梯采用电弧焊的方式进行人工焊接，存在工作劳动强度大、焊接产生的烟气对工人身体有损害、加工效率低、具有一定的安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种双工位智能焊接H型钢筋梯生产系统，解决了现有H型钢筋梯焊接机械化、自动化程度低、工人劳动强度大、加工效率低等问题。

通过本发明可以实现的技术目的不限于上文已经特别描述的内容，并且本领域技术人员将从下面的详细描述中更加清楚地理解本文中未描述的其他技术目的。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

根据本公开的一方面，本发明提供一种双工位智能焊接H型钢筋梯生产系统，所述系统包括：

钢筋开卷送料装置、钢筋校直装置、双工位正面焊接系统、半成品自动送料与剪切装置、机器人翻料装置、双工位智能化反面焊接系统，所述钢筋开卷送料装置、钢筋校直装置、双工位正面焊接系统、半成品自动送料与剪切装置、机器人翻料装置、双工位智能化反面焊接系统依次设置，其中

所述钢筋开卷送料装置包括开卷旋转架和恒速送料机，所述开卷旋转架是可旋转机构，用于承载盘条钢筋，所述恒速送料机传送盘条钢筋，盘条钢筋放置于所述开卷旋转架上，所述恒速送料机扯动钢筋横竖筋，所述开卷旋转架的芯框设计为上小下大的宝塔形状，并且设有圆弧倒角，便于盘条上料；在所述开卷旋转架上加装电磁抱闸机构；

所述钢筋校直装置与所述钢筋开卷送料装置相邻设置，包括5股校直机构、横撑定尺液压剪料机构、横撑送料机构、长料引导机构，所述5股校直机构中的4股校直机构可精准定尺停止/送料，分别为2条焊接横撑保留工作时间；所述5股校直机构中的另外1股校直机构是横撑校直部分，校直后的钢筋在线用液压剪料机构精准定尺下料，下料成型的横撑由横撑送料机构传送至双工位正面焊接系统的横撑上料机器人的工作位，所述长料引导机构负责把校直后的长料按照正确的宽度和方向引导进入双工位正面焊接系统，实施焊接工作；

所述正面焊接系统与所述钢筋校直装置相邻设置，包括：上料机器人，用于将长料放置在工位上；第一和第二焊接机器人，用于焊接横撑；龙门式自动焊接机构；焊枪送丝机构，用于向焊枪提供焊丝；自动清枪站，用于清理焊枪；横撑气动夹爪，用于夹取横撑送料机构送来的待焊横撑；其中，所述龙门式自动焊接机构设有长料导入部分、长料焊接稳定部分、导电部分、承载机构，其中上料机器人正装在所述龙门式自动焊接机构的横梁上、第一和第二焊接机器人倒挂在所述龙门式自动焊接机构的横梁上，通过所述长料导入部分将长料引导进入焊接工作位置，所述长料焊接稳定部分负责在焊接时长料的稳定；所述上料机器人用气动夹爪夹取横撑送料机构送来的待焊横撑，将其放至在第一和第二分线上的长料之间的焊接位置；

半成品自动送料与剪切装置与所述正面焊接系统相邻设置，包括：输送机构、长料定尺液压剪料机构，其中从所述正面焊接系统输送来的焊接半成品在所述输送机构的引领下，进入半成品自动送料装置过度区，由所述长料定尺液压剪料机构定尺剪断；

机器人翻料装置与所述半成品自动送料与剪切装置相邻设置，包括：翻料机器人和工件气动夹爪，所述翻料机器人带动所述工件气动夹爪同时夹取自动送料系统上经定尺剪断的半成品，半成品件翻转后放置于所述正面焊接系统的焊接工位，在反面焊接系统焊接完成后，利用所述翻料机器人和工件气动夹爪，码垛至托盘位置；

双工位反面焊接系统与所述机器人翻料装置相邻设置，包括：工业机器人、自动化焊接机构、焊枪送丝机构、自动清枪站，其中所述工业机器人先将本工位已经焊接完成的工件抓取后，再将定尺剪断的半成品翻转，并放置在所述双工位反面焊接系统的焊接工位上，实施反面焊接工作。

可选地，在如上所述的双工位智能焊接H型钢筋梯生产系统中，在所述恒速送料机与所述钢筋校直装置之间设有3米的物料缓冲区，在物料缓冲区处安装信号反馈机构，用于实时反馈整体控制系统，使得所述整体控制系统形成闭环控制回路，以便避免送料积压现象。

可选地，在如上所述的双工位智能焊接H型钢筋梯生产系统中，所述5股校直机构是高速钢筋校直机器。

可选地，在如上所述的双工位智能焊接H型钢筋梯生产系统中，所述上料机器人用气动夹爪夹取横撑送料机构送来的待焊横撑，将其放至在第一和第二分线上的长料之间的焊接位置；第一和第二焊接机器人用焊枪焊接第一和第二分线上的焊接位置的两个正面焊缝，工作往复循环进行。

可选地，在如上所述的双工位智能焊接H型钢筋梯生产系统中，所述系统还包括安全防护装置，其用于将防护栅栏将人员与正在高速运行的设备分开，与确保设备运行时附近人员的安全。

可选地，在如上所述的双工位智能焊接H型钢筋梯生产系统中，所述反面焊接系统的工业机器人的工作范围为1400mm，以便确保工件的所有焊缝的有效焊接形成，且合理利用生长线工作空间。

上述技术方案仅为本发明实施例的一些部分，本领域技术人员从以下本发明的详细描述中可以导出和理解包含了本发明的技术特征的各种实施例。

本领域技术人员将会理解，通过本发明可以实现的效果不限于上文已经具体描述的内容，并且从以下详细说明中将更清楚地理解本发明的其他优点。

附图说明

被包括以提供对本发明的进一步理解的附图示出本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1-3为本发明实施例提供的双工位智能焊接H型钢筋梯生产系统的示意图。

图4为本发明实施例提供的双工位智能焊接H型钢筋梯生产系统的操作的流程图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的示例性实施例，其示例在附图中示出。下面将参考附图给出的详细描述旨在解释本发明的示例性实施例，而不是示出可以根据本发明实现的唯一实施例。以下详细描述包括具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明。

在一些情况下，已知的结构和设备被省略或以框图形式示出，集中于结构和设备的重要特征，以免模糊本发明的概念。在整个说明书中将使用相同的附图标记来表示相同或相似的部分。

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语 “上”、“下”、“中心”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1-3示出了本发明实施例提供的一种双工位智能焊接H型钢筋梯生产系统的示意图。如图1-3所示，本发明提供一种双工位智能焊接H型钢筋梯生产系统，所述系统由钢筋开卷送料装置1、数控钢筋校直装置2、双工位智能正面焊接系统3、半成品自动送料与剪切装置4、机器人翻料装置（包含下料码垛功能）、双工位智能化反面焊接系统5、安全防护装置、自动化控制系统组成；所述钢筋开卷送料装置1，由开卷旋转架和恒速送料机等组成；开卷旋转架是承载盘条钢筋的可旋转机构，恒速送料机是盘条钢筋开卷的动力机构。盘条钢筋放置于开卷旋转架上，恒速送料机扯动钢筋横竖筋的上料，速度与钢筋校直装置一致。开卷旋转架的芯框设计为上小下大的宝塔形状，并且有圆弧倒角，便于盘条上料；在旋转架上加装电磁抱闸机构，抱闸配和软件控制系统，确保平稳停车，以有效避免整机停车时盘条蓬松。另外，恒速送料机与钢筋校直装置中间设有3米的物料缓冲区，此处安装信号反馈机构，实时反馈整体控制系统，使得该整体控制系统形成闭环控制回路，切实有效地避免了送料积压现象。

所述数控钢筋校直装置，由5股校直机构、横撑定尺液压剪料机构、横撑送料机构、长料引导机构等组成。数控5股校直机构是本系统的主要组成部分，属于高速钢筋校直机器，其中的4股钢筋校直部分可精准定尺停止/送料，分别为2条焊接横撑保留工作时间；另外还有1股是横撑校直部分，校直后的钢筋在线用液压剪料机构精准定尺下料。下料成型的横撑由横撑送料机构送至双工位智能正面焊接系统3的横撑上料机器人工作位。长料引导机构，负责把校直后的长料按照正确的宽度和方向引导进入双工位智能正面焊接系统3，实施焊接工作。

所述双工位智能正面焊接系统3，是本生产系统的核心组成部分之一；由工业机器人（共3台机器人，其中焊接用的2台，横撑上料1台）、龙门式自动焊接机构、焊接电源、焊枪送丝机构、自动清枪站、横撑气动夹爪等组成。龙门式自动焊接机构设有长料导入部分、长料焊接稳定部分、导电部分等组成，是本系统的主体。采用3台工作范围800mm的小型工业机器人，且上料机器人正装、2台焊接机器人倒挂在系统主体之上，最大限度地节约工作空间，最大幅度地提高焊接工作效率。长料导入部分把长料引导进入焊接工作位置，稳定部分负责长料焊接时的稳定工作；横撑上料机器人用气动夹爪夹取横撑送料机构送来的待焊横撑，放至焊接位置；焊接机器人焊接1号分线工位上的两个正面焊缝，与此同步，横撑上料机器人为2号分线上待焊横撑，焊接机器人焊完1号分线后，2号分线同时焊接两个正面焊缝焊；与此同步1号分线长料定尺进料，工作往复循环进行，确保焊接生产线达到最快焊接功能。

所述半成品自动送料与剪切装置4由输送机构、长料定尺液压剪料机构等部分组成。从双工位智能正面焊接系统3输送来的焊接半成品在输送机构的引领下，进入半成品自动送料装置过度区，由长料定尺液压剪料机构定尺剪断后等待下一工序。

所述机器人翻料装置（包含码垛功能）由工业机器人和4工件气动夹爪等组成。工业机器人带动气动夹爪同时夹取自动送料系统上经定尺剪断的半成品。半成品件翻转后放置于双工位智能正面焊接系统3的焊接工位，反面焊接系统5焊接完成后，利用翻料机器人和抓取机构，码垛至托盘位置。另加托盘上架机构1套，确保空托盘及时送至机器人码垛位置。码放满的托盘用叉车运走，空托盘自动送至机器人码垛位置，同时，人工要补给待用空托盘。

所述双工位智能化反面焊接系统5，是本生产线的核心组成部分之一；由工业机器人、自动化焊接机构、焊接电源、焊枪送丝机构、自动清枪站等组成。机器人翻料先将本工位已经焊接完成的工件抓取后，再将定尺剪断的半成品翻转，并放置在双工位智能化反面焊接系统5的焊接工位上，实施反面焊接工作。采用工作范围1400mm的工业机器人，确保5200mm工件的所有焊缝的有效焊接形成，且合理利用生长线工作空间。

所述安全防护系统，由防护栅栏、警报系统等组成。开放式工作区，用防护栅栏将人员与正在高速运行的设备分开，与确保设备运行时附近人员的安全；防护栅栏的出入门上设有安全开关，信号与整体控制系统实时反馈，确保开门停车/报警。正在安全运行的生产线，如发生缺料、运行异常等突发事件，设备给予及时分类报警，技术人员及时处置，确保设备的正常运行、将损失降低到最小。

所述整体控制系统，负责整个生产线的每一道工序的安排和调控，采用PLC可编程控制器作为主控制，无触点式的主程序顺序控制，安全可靠；协调本生产线的整体运行工作，是整个智能化生产线的控制核心。设计时，按照现阶段使用的常用规格直接在系统中选择加工长度后实现自动加工，预留上位机控制接口，以便后期其他生产线控制的集成。控制系统具有可扩展性，后期因井下支护方式的改变导致钢筋梯型号变化，可增加生产的规格型号。

本发明旨在解决现有H型钢筋梯焊接机械化、自动化程度低、工人劳动强度大、加工效率低等问题。

通过设计整条双工位智能焊接H型钢筋梯生产系统，实现原材料的自动切割、自动上料、自动焊接、自动切割、自动翻转、自动码垛功能。

图4示出了本发明实施例提供的双工位智能焊接H型钢筋梯生产系统的操作的流程图。在系统启动后，按照设计好的程序，圆钢盘圆入料，通过自动调直与切断系统对原材料进行调直切断，通过机械手将横筋按顺序分别向正面焊接系统的双工位上料，竖筋调直后自动输送，在正面焊接系统的双工位工业机器人单面焊接完成后，按照规格自动对其切断，通过自动翻转装置翻转后双工位智能化反面焊接系统的双工位工业机器人进行二次焊接，焊接完成后通过码垛机器人进行自动码垛。

本发明的技术方案按照四柱式机械机构开发设计，采用液压动力系统，利用接近开关向控制系统传输信号，通过PLC程序控制机械部分传动与停止，使锚网放置工作台后，按照设定好的程序控制液压电磁阀的开关，达到横向握边与竖向握边顺序执行并反向握边，实现握边自动化。

如上所述，已经给出了本发明的优选实施例的详细描述，以使本领域技术人员能够实施和实践本发明。虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将会理解，在不脱离所附权利要求书中描述的本发明的精神或范围的情况下，可以在本发明中进行各种修改和改变。因此，本发明不应限于在此描述的特定实施例，而应被赋予与本文公开的原理和新颖特征一致的最宽范围。

Claims (3)

1.一种双工位智能焊接H型钢筋梯生产系统，其特征在于，所述系统包括钢筋开卷送料装置、钢筋校直装置、双工位正面焊接系统、半成品自动送料与剪切装置、机器人翻料装置、双工位智能化反面焊接系统，所述钢筋开卷送料装置、钢筋校直装置、双工位正面焊接系统、半成品自动送料与剪切装置、机器人翻料装置、双工位智能化反面焊接系统依次设置，其中，

所述钢筋开卷送料装置包括开卷旋转架和恒速送料机，所述开卷旋转架是可旋转机构，用于承载盘条钢筋，所述恒速送料机传送盘条钢筋，盘条钢筋放置于所述开卷旋转架上，所述恒速送料机扯动钢筋横竖筋，所述开卷旋转架的芯框设计为上小下大的宝塔形状，并且设有圆弧倒角，便于盘条上料；在所述开卷旋转架上加装电磁抱闸机构；

所述钢筋校直装置与所述钢筋开卷送料装置相邻设置，包括5股校直机构、横撑定尺液压剪料机构、横撑送料机构、长料引导机构，所述5股校直机构中的4股校直机构可精准定尺停止/送料，分别为2条焊接横撑保留工作时间；所述5股校直机构中的另外1股校直机构是横撑校直部分，校直后的钢筋在线用液压剪料机构精准定尺下料，下料成型的横撑由横撑送料机构传送至双工位正面焊接系统的横撑上料机器人的工作位，所述长料引导机构负责把校直后的长料按照正确的宽度和方向引导进入双工位正面焊接系统，实施焊接工作；

所述正面焊接系统与所述钢筋校直装置相邻设置，包括：上料机器人，用于将长料放置在工位上；第一和第二焊接机器人，用于焊接横撑；龙门式自动焊接机构；焊枪送丝机构，用于向焊枪提供焊丝；自动清枪站，用于清理焊枪；横撑气动夹爪，用于夹取横撑送料机构送来的待焊横撑；其中，所述龙门式自动焊接机构设有长料导入部分、长料焊接稳定部分、导电部分、承载机构，其中上料机器人正装在所述龙门式自动焊接机构的横梁上、第一和第二焊接机器人倒挂在所述龙门式自动焊接机构的横梁上，通过所述长料导入部分将长料引导进入焊接工作位置，所述长料焊接稳定部分负责在焊接时长料的稳定；所述上料机器人用气动夹爪夹取横撑送料机构送来的待焊横撑，将其放至在第一和第二分线上的长料之间的焊接位置，然后由第一和第二焊接机器人进行焊接操作；

半成品自动送料与剪切装置与所述正面焊接系统相邻设置，包括：输送机构、长料定尺液压剪料机构，其中从所述正面焊接系统输送来的焊接半成品在所述输送机构的引领下，进入半成品自动送料装置过度区，由所述长料定尺液压剪料机构定尺剪断；

机器人翻料装置与所述半成品自动送料与剪切装置相邻设置，包括：翻料机器人和工件气动夹爪，所述翻料机器人带动所述工件气动夹爪同时夹取自动送料系统上经定尺剪断的半成品，半成品件翻转后放置于所述正面焊接系统的焊接工位，在反面焊接系统焊接完成后，利用所述翻料机器人和工件气动夹爪，码垛至托盘位置；

双工位反面焊接系统与所述机器人翻料装置相邻设置，包括：工业机器人、自动化焊接机构、焊枪送丝机构、自动清枪站，其中所述工业机器人先将本工位已经焊接完成的工件抓取后，再将定尺剪断的半成品翻转，并放置在所述双工位反面焊接系统的焊接工位上，实施反面焊接工作；在所述恒速送料机与所述钢筋校直装置之间设有3米的物料缓冲区，在物料缓冲区处安装信号反馈机构，用于实时反馈整体控制系统，使得所述整体控制系统形成闭环控制回路，以便避免送料积压现象；

所述上料机器人用气动夹爪夹取横撑送料机构送来的待焊横撑，将其放至在第一和第二分线上的长料之间的焊接位置；第一和第二焊接机器人用焊枪焊接第一和第二分线上的焊接位置的两个正面焊缝，工作往复循环进行；

所述反面焊接系统的工业机器人的工作范围为1400mm，以便确保工件的所有焊缝的有效焊接形成，且合理利用生长线工作空间。

2.根据权利要求1所述的双工位智能焊接H型钢筋梯生产系统，

其特征在于，所述5股校直机构是高速钢筋校直机器。

3.根据权利要求1所述的双工位智能焊接H型钢筋梯生产系统，

其特征在于，所述双工位智能焊接H型钢筋梯生产系统还包括安全防护装置，其用于将防护栅栏将人员与正在高速运行的设备分开，与确保设备运行时附近人员的安全。