CN111037193B - 一种法兰焊接用定位系统及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种法兰焊接用定位系统及焊接方法。所述法兰焊接用定位系统包括夹爪组件与两个横推组件，所述夹爪组件用于夹持法兰的中心，所述两个横推组件相对设置，所述两个横推组件用于分别从两侧推挤所述法兰，以使得所述法兰的焊缝在周向上收缩，同时所述两个横推组件还用于同步顶持所述焊缝的相对两侧壁，以使得所述焊缝的相对两侧壁于轴向上对齐。所述法兰焊接用定位系统不易产生定位故障，便于进行焊接前的定位。

Description

一种法兰焊接用定位系统及焊接方法

技术领域

本发明涉及一种法兰焊接用定位系统及焊接方法。

背景技术

在焊接技术领域，有各种各样的焊接方法，例如激光焊接以及电话焊接。而针对环形类的工件，例如法兰经常采用电弧焊接。法兰上的焊缝一般沿所述法兰的径向延伸并贯通所述法兰，而所述焊缝的相对两侧高低不平，即沿轴向错位。因此，在焊接时，一方面需要利用第一治具来夹紧所述法兰，以使得所述法兰的焊缝宽度变小，另一方面需要利用第二治具来压紧所述法兰，以使得所述焊缝的相对两侧在轴向方向上对齐，通过使用两个治具先后动作才能实现所述法兰的定位。然而，所述法兰的收缩与轴向对齐会互相影响，例如，先压紧法兰于轴向上对齐，则无法推挤收缩所述焊缝。又如，先收缩所述焊缝再上下推挤所述焊缝以实施轴向对齐时，所述焊缝的相对两侧壁容易在上下移动时互相干涉，进而造成定位故障。

发明内容

基于此，有必要提供一种不易产生定位故障的法兰焊接用定位系统及焊接方法。

一种法兰焊接用定位系统，包括夹爪组件与两个横推组件，夹爪组件用于夹持法兰的中心，两个横推组件相对设置，两个横推组件用于分别从两侧推挤法兰，以使得法兰的焊缝在周向上收缩，同时两个横推组件还用于同步顶持焊缝的相对两侧壁，以使得焊缝的相对两侧壁于轴向上对齐。

在其中一个实施方式中，每个横推组件包括伺服电机与U形架，U形架连接于伺服电机上，两个横推组件的U形架相互滑动配合。

在其中一个实施方式中，每个U形架上凸设有两个夹持辊，两个横推组件上的四个夹持辊用于夹持法兰的周缘。

在其中一个实施方式中，每个U形架包括U形肋与C形板，C形板凸设于U形肋上，两个夹持辊均垂直凸设于C形板上，并邻近C形板的边缘。

在其中一个实施方式中，每个U形架上均凸设有L形夹持架，L形夹持架包括连接块与限位板体，连接块垂直凸设于U形架上，限位板体横向凸设于连接块的顶面。

在其中一个实施方式中，限位板体与U形架之间形成有限厚空间，限厚空间用于夹持定位法兰的厚度。

在其中一个实施方式中，限位板体的一侧悬置于C形板上，其中一个夹持辊固定穿设于限位板体中。

在其中一个实施方式中，两个横推组件分别为第一横推组件与第二横推组件，第一横推组件的U形架的相对两端分别凸设有导轨体，第二横推组件的U形架的相对两端分别凸设有插设体，两个插设体分别滑动地插设于两个导轨体中。

在其中一个实施方式中，导轨体上开设有导槽，导槽沿导轨体的长度方向延伸，插设体滑动地插设于导槽内，插设体的上表面与导轨体的上表面平齐，两个L形夹持架的限位板体的端部之间形成有焊接空间，焊接空间的宽度大于法兰的焊缝的宽度。

一种采用如上的法兰焊接用定位系统的焊接方法，包括以下步骤：

将法兰支撑于两个U形架上；

利用夹爪组件夹持法兰的中心并旋转法兰；

利用激光寻缝机构寻找法兰上的焊缝，并使得夹爪组件定位法兰；

利用两个横推组件从两侧推挤法兰，以使得法兰上的焊缝在周向上收缩，并使得焊缝的相对两侧壁于轴向上对齐；以及

利用焊接机器人对法兰的焊缝进行电弧焊接。

在所述法兰焊接用定位系统中，通过利用所述两个横推组件分别从两侧推挤所述法兰，进而可以使得所述法兰的焊缝在周向上收缩，而且在推挤过程中，即同时，所述两个横推组件同步顶持所述焊缝的相对两侧壁，进而使得所述焊缝的相对两侧壁于轴向上对齐，进而完成了焊缝轴向上的对齐，从而便于后续的焊接。而所述法兰焊接用定位系统中的两个横推组件在推挤所述焊缝收缩时，还挤压所述焊缝的两侧壁于轴向上对齐，从而完成最终的对齐，因此焊缝收缩与轴向对齐两个动作不会产生相互干涉，进而避免了定位故障。

附图说明

图1为一实施例的法兰的立体示意图。

图2为一实施例的法兰焊接用定位系统的立体示意图。

图3为图1所示法兰焊接用定位系统的另一视角的立体示意图。

图4为图3中A处的局部放大图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明涉及一种法兰焊接用定位系统及焊接方法。例如，所述法兰焊接用定位系统包括夹爪组件与两个横推组件。例如，所述夹爪组件用于夹持法兰的中心，所述两个横推组件相对设置，所述两个横推组件用于分别从两侧推挤所述法兰，以使得所述法兰的焊缝在周向上收缩。例如，同时所述两个横推组件还用于同步顶持所述焊缝的相对两侧壁，以使得所述焊缝的相对两侧壁于轴向上对齐。

请参阅图1至图4，一种法兰焊接用定位系统，包括夹爪组件20与两个横推组件30，所述夹爪组件20用于夹持法兰100的中心，所述两个横推组件30相对设置，所述两个横推组件30用于分别从两侧推挤所述法兰100，以使得所述法兰100的焊缝105在周向上收缩，同时所述两个横推组件30还用于同步顶持所述焊缝105的相对两侧壁，以使得所述焊缝105的相对两侧壁于轴向上对齐。

在所述法兰焊接用定位系统中，通过利用所述两个横推组件30分别从两侧推挤所述法兰100，进而可以使得所述法兰100的焊缝105在周向上收缩，而且在推挤过程中，即同时，所述两个横推组件30同步顶持所述焊缝105的相对两侧壁，进而使得所述焊缝105的相对两侧壁于轴向上对齐，进而完成了焊缝105轴向上的对齐，从而便于后续的焊接。而所述法兰焊接用定位系统中的两个横推组件30在推挤所述焊缝105收缩时，还挤压所述焊缝105的两侧壁于轴向上对齐，从而完成最终的对齐，因此焊缝105收缩与轴向对齐两个动作不会产生相互干涉，进而避免了定位故障。

例如，为了便于夹持所述法兰100，每个所述横推组件30包括伺服电机(图未示)与U形架31，所述U形架31连接于所述伺服电机上，所述两个横推组件30的U形架31相互滑动配合。每个所述U形架31上凸设有两个夹持辊32，所述两个横推组件30上的四个所述夹持辊32用于夹持所述法兰100的周缘。每个所述U形架31包括U形肋311与C形板313，所述C形板313凸设于所述U形肋311上，所述两个夹持辊32均垂直凸设于所述C形板313上，并邻近所述C形板313的边缘。通过设置所述C形板313，从而利用所述两个U形架31相向移动，以使得所述两个C形架相互收缩，从而完成对所述法兰100的合围，提高对所述法兰100的夹持的便利性。

例如，为了便于同步夹持所述法兰100使得其较为平整，每个所述U形架31上均凸设有L形夹持架33，所述L形夹持架33包括连接块331与限位板体333，所述连接块331垂直凸设于所述U形架31上，所述限位板体333横向凸设于所述连接块331的顶面。所述限位板体333与所述U形架31之间形成有限厚空间335，所述限厚空间335用于夹持定位所述法兰100的厚度。所述限位板体333的一侧悬置于所述C形板313上，其中一个所述夹持辊32固定穿设于所述限位板体333中。通过设置所述L形夹持架33，从而使得所述两个L形夹持架33的连接块331用于配合所述夹持辊32夹持所述法兰100，以使得所述法兰100的焊缝105收缩。所述L形夹持架33的限位板体333用于限制所述焊缝105相对两侧壁的厚度，以使得所述焊缝105的相对两侧壁在轴向上对齐。

例如，为了便于所述两个U形架31相向移动以横推夹紧所述法兰100，所述两个横推组件30分别为第一横推组件与第二横推组件，所述第一横推组件的U形架31的相对两端分别凸设有导轨体312，所述第二横推组件的U形架31的相对两端分别凸设有插设体314，所述两个插设体314分别滑动地插设于所述两个导轨体312中。所述导轨体312上开设有导槽315，所述导槽315沿所述导轨体312的长度方向延伸，所述插设体314滑动地插设于所述导槽315内，所述插设体314的上表面与所述导轨体312的上表面平齐，所述两个L形夹持架33的限位板体333的端部之间形成有焊接空间36，所述焊接空间36的宽度大于所述法兰100的焊缝105的宽度。通过设置所述两个导轨体312与所述两个插设体314，从而方便所述两个U形架31的相互配合，而且由于所述插设体314的上表面与所述导轨体312的上表面平齐，因此可以共同支撑所述法兰100。

例如，本发明还提供了一种采用如上所述的法兰焊接用定位系统的焊接方法。所述焊接方法包括以下步骤：

步骤一、将所述法兰100支撑于所述两个U形架31上；

步骤二、利用所述夹爪组件20夹持所述法兰100的中心并旋转所述法兰100；

步骤三、利用激光寻缝机构寻找所述法兰100上的焊缝105，并使得所述夹爪组件20定位所述法兰100；即所述夹爪组件20夹持所述法兰100一边旋转，所述激光寻缝机构一边寻找所述法兰100的焊缝105。例如，所述激光寻缝机构位于所述两个U形架31相接处，当所述激光寻缝机构寻找到了所述法兰100的焊缝105时，所述夹爪组件20即停止旋转从而定位所述法兰100，使得所述法兰100的焊缝105位于所述两个U形架31相接处。

步骤四、利用所述两个横推组件30从两侧推挤所述法兰100，以使得所述法兰100上的焊缝105在周向上收缩，并使得所述焊缝105的相对两侧壁于轴向上对齐；以及

步骤五、利用焊接机器人对所述法兰100的焊缝105进行电弧焊接。

在采用所述法兰焊接用定位系统的焊接方法中，通过利用所述两个横推组件30分别从两侧推挤所述法兰100，进而可以使得所述法兰100的焊缝105在周向上收缩，而且在推挤过程中，即同时，所述两个横推组件30同步顶持所述焊缝105的相对两侧壁，进而使得所述焊缝105的相对两侧壁于轴向上对齐，进而完成了焊缝105轴向上的对齐，从而便于后续的焊接。而所述法兰焊接用定位系统中的两个横推组件30在推挤所述焊缝105收缩时，还挤压所述焊缝105的两侧壁于轴向上对齐，从而完成最终的对齐，因此焊缝105收缩与轴向对齐两个动作不会产生相互干涉，进而避免了定位故障，进而有助于后续提高焊接精度和整体的焊接效率。

例如，尤其重要的是，所述两个U形架31的C形板313的开口相向设置。所述两个U形架31用于支撑所述法兰100，所述法兰100的焊缝105位于所述焊接空间36的底部。穿设于所述两个L形夹持架33上的夹持辊32既可以增强自身结构强度，同时也可以增强所述L形夹持架33的结构强度。所述两个L形夹持架33在推挤所述焊缝105收缩的同时，又可以夹持所述焊缝105的相对两侧壁于轴向上偏折对齐，进而可以使得两个定位动作一并完成，从而可以完全避免定位故障。

例如，步骤五之前还包括：利用拍照系统获取所述焊缝105的位置信息；步骤五具体为，根据所述焊缝105的位置信息利用焊接机器人对所述法兰100的焊缝105进行电弧焊接。其中所述激光寻缝机构是为了寻找所述法兰100的焊缝105，以获取所述法兰100的初步位置，所述初步位置确定了所述拍照系统的拍照范围，而所述拍照系统根据所述初步位置对所述焊缝105进行拍照、去噪，即处理图片的前景和背景颜色，从而确定焊缝105的具体位置。例如，为了便于给焊接提供较为充分的准备，所述两个L形夹持架33的端部还设置有喷液器(图未示)，所述限位板体333的端部开设有多个喷液孔3335，所述喷液孔3335倾斜向下延伸并朝向所述焊缝105，所述限位板体333内侧形成有连接通道，所述多个喷液孔3335连接于所述连接通道的一端，所述连接通道的另一端连接所述喷液器，所述喷液器用于通过所述连接通道向所述多个喷液孔3335输送颜色液体，所述颜色液体通过所述多个喷液孔3335喷向所述焊缝105上，所述焊缝105的相对两侧壁沾染所述颜色液体而所述焊缝105中的颜色液体掉出，进而从而完成对所述焊缝105的颜色标记，以使得所述拍照系统能够获取所述焊缝105的位置。通过设置所述喷液器，从而能够使得所述焊缝105中为空缺无颜色，所述拍照系统能够较为容易地对图片的前景与背景进行处理，较为容易地快速获知所述焊缝105的精确位置。而所述颜色液体对所述焊接影响微乎其微。

例如，在焊接完毕后，所述两个U形架31在所述两个伺服电机的驱动下相互远离，从而释放所述法兰100。而为了便于在释放所述法兰100的过程中刮除部分所述颜色液体，所述L形夹持架33上设置有刮除组件，所述刮除组件包括翻转气缸与L形刮除板37，所述翻转气缸安装于所述L形夹持架33上，所述L形刮除板37转动地安装于所述限位板体333的端部。所述L形刮除板37包括相互垂直连接的贴设板371与刮板373，所述贴设板371远离所述刮板373的一端边缘转动地连接于所述限位板体333的端部的上边缘，所述贴设板371支撑于所述限位板体333的上表面，所述贴设板371与所述刮板373的连接处形成有弧形倒圆角375。所述翻转气缸的输出轴的端部抵持于所述弧形倒圆角375处，所述翻转气缸的输出轴端部通过扁形变形条与所述贴设板371的中部连接。所述翻转气缸用于通过所述输出轴抵持所述弧形倒圆角375处，(所述输出轴钻入所述贴设板371与所述限位板体333之间)以翻转所述L形刮除板37，使得所述L形刮除板37旋转180度，利用所述刮板373的端部抵持所述法兰100的表面，所述翻转气缸的输出轴抵持定位于所述贴设板371上(防止所述L形刮除板37晃动)。在所述两个U形架31相互远离时，所述刮板373刮除所述法兰100上的颜色液体。而在不需要刮除所述颜色液体时，所述翻转气缸收缩，并最终通过所述扁形变形条带动所述L形刮除板37反向翻转至所述L形夹持架33上。

例如，在上述步骤中，所述焊接步骤仅焊接了所述焊缝105的上侧缘与外侧缘，后续需要翻转所述法兰100以焊接所述焊缝105的下侧缘与内侧缘。

例如，为了便于在焊接正面之后打磨所述法兰100的中心。例如，所述法兰100的中心形成有中心孔106，所述中心孔106与所述焊缝105连通，所述夹爪组件20包括旋转电机21、气泵22、连接圆盘、多个弧形打磨板23与打磨气囊24，所述旋转电机21设置于所述法兰100的下方，所述气泵22设置于所述旋转电机21的输出轴的下部，所述连接圆盘设置于所述旋转电机21的输出轴的顶端，所述连接圆盘的圆心沿轴向凸设有中心柱，所述连接圆盘上设置有多个沿径向延伸的导轨，所述多个弧形打磨板23上滑动地设置于所述多个导轨上，所述多个弧形打磨板23背离所述连接圆盘的中心处设置有打磨粗糙面，所述多个弧形打磨板23上设置有弹簧，所述弹簧的端部连接于所述连接圆盘的中心柱上。所述打磨气囊24为圆柱形并包绕设置于所述连接圆盘的中心柱上，所述打磨气囊24与所述气泵22连接并抵持于所述多个弧形打磨板23上。在定位所述法兰100时，所述打磨气囊24收缩，所述多个弧形打磨板23收缩于所述连接圆盘的中心，机械手将所述法兰100夹持并释放于所述两个U形架31上，并使所述法兰100的中心孔106套设于所述多个弧形打磨板23上。此后所述气泵22驱动所述打磨气囊24鼓胀，并推动所述多个弧形打磨板23沿径向向外移动以夹紧所述法兰100，此后所述旋转电机21驱动所述打磨盘旋转以带动所述法兰100旋转，并配合所述激光寻缝机构寻找缝隙。此后所述旋转电机21停止转动，以定位所述法兰100并使得所述法兰100进行后续的焊接作业。而在所述焊接完毕后，所述两个U形架31并未互相远离时，所述旋转气缸用于带动所述多个弧形打磨板23旋转以利用所述多个弧形打磨板23打磨所述法兰100的中心孔106的周壁，从而实现打磨作业。此后所述两个U形架31相互远离以释放所述法兰100并刮除颜色液体，所述气泵22释放所述打磨气囊24内的气体，所述多个打磨板体在所述弹簧的作用下回复原位。通过设置所述夹爪组件20，一方面在收缩时便于所述法兰100的套设放置，而在焊接时则便于旋转所述法兰100以寻找焊缝105并定位所述法兰100，而在释放之前则可以较为方便地对所述法兰100的中心孔106进行打磨，一举三得，极大地提高了对所述法兰100的加工效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种法兰焊接用定位系统，其特征在于，包括夹爪组件与两个横推组件，夹爪组件用于夹持法兰的中心，两个横推组件相对设置，两个横推组件用于分别从两侧推挤法兰，以使得法兰的焊缝在周向上收缩，同时两个横推组件还用于同步顶持焊缝的相对两侧壁，以使得焊缝的相对两侧壁于轴向上对齐；

每个横推组件包括伺服电机与U形架，U形架连接于伺服电机上，两个横推组件的U形架相互滑动配合，每个U形架上凸设有两个夹持辊，两个横推组件上的四个夹持辊用于夹持法兰的周缘，每个U形架包括U形肋与C形板，C形板凸设于U形肋上，两个夹持辊均垂直凸设于C形板上，并邻近C形板的边缘，每个U形架上均凸设有L形夹持架，L形夹持架包括连接块与限位板体，连接块垂直凸设于U形架上，限位板体横向凸设于连接块的顶面，限位板体与U形架之间形成有限厚空间，限厚空间用于夹持定位法兰的厚度，限位板体的一侧悬置于C形板上，其中一个夹持辊固定穿设于限位板体中。

2.根据权利要求1所述的法兰焊接用定位系统，其特征在于，两个横推组件分别为第一横推组件与第二横推组件，第一横推组件的U形架的相对两端分别凸设有导轨体，第二横推组件的U形架的相对两端分别凸设有插设体，两个插设体分别滑动地插设于两个导轨体中。

3.根据权利要求2所述的法兰焊接用定位系统，其特征在于，导轨体上开设有导槽，导槽沿导轨体的长度方向延伸，插设体滑动地插设于导槽内，插设体的上表面与导轨体的上表面平齐，两个L形夹持架的限位板体的端部之间形成有焊接空间，焊接空间的宽度大于法兰的焊缝的宽度。

4.一种采用如权利要求3所述的法兰焊接用定位系统的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

将法兰支撑于两个U形架上；

利用夹爪组件夹持法兰的中心并旋转法兰；

利用激光寻缝机构寻找法兰上的焊缝，并使得夹爪组件定位法兰；

利用两个横推组件从两侧推挤法兰，以使得法兰上的焊缝在周向上收缩，并使得焊缝的相对两侧壁于轴向上对齐；以及

利用焊接机器人对法兰的焊缝进行电弧焊接。

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