CN111266699A - 引熄弧板对接定位工装及其定位对接方法 - Google Patents

Abstract

提供一种引熄弧板对接定位工装及其定位对接方法，具有对中工装和管端用的平移滑台；平移滑通过垂直升降气缸驱动升降平台升降；升降平台通过饶性自适应组件平行安装加载平台；加载平台安装对齐弧板和管端的仿形辊轮组件；加载平台安装一对定位夹紧机构；升降平台安装一对水平推送机构及一个压紧机构，通过各机构实现弧板相对管端的自动抬升、推送、靠近、夹紧、扶正、固定、紧靠以及下压对齐操作。替代人力，高效省力精确地实现引熄弧板焊接前的自动对板定位。

Description

引熄弧板对接定位工装及其定位对接方法

技术领域

本发明属作业运输电弧焊辅助工装技术领域，具体涉及一种引熄弧板对接定位工装及其定位对接方法。

背景技术

直缝或螺旋焊缝钢管埋弧焊接生产工艺中，埋弧焊的引弧、熄弧阶段，容易产生夹渣、气孔焊接质量缺陷；为了提高焊接质量，需要在钢管管端焊缝开始处和结束处分别焊接一块延长用的引熄弧板，来保证钢管焊缝质量的一致性；并在焊接完成后，再将弧板切除，来保证钢管的焊接质量。目前，引熄弧板与管端焊接前的准备工作，需要人工抬板、人工靠板，人工找正；且人工找正后，还需借助夹具夹紧锁定弧板位置，然后才能进行焊接；可见，引熄弧板与管端的对板操作不仅费工、费时、费力；而且弧板与管端对齐的焊接质量稳定性一致性并不理想，仍容易产生焊接质量缺陷。对此，现有技术下，公布号/公告号CN202447799U公开了一种精焊引熄弧板焊接用装置。但是，该装置只能替代人工完成弧板抬升、弧板靠近管端的操作；而最关键的弧板与管端的同轴对正、以及弧板与管端的靠紧操作仍需手动操作完成；故使用该装置，仍未从根本上解决引熄弧板与管端之间的自动对正，以及自动靠紧并夹紧固定的技术问题，焊接质量稳定性不一致的问题仍旧存在。公布号/公告号CN110125520A公开了一种用于引熄弧板的夹紧装置；该装置仅解决了不同厚度弧板的夹紧技术问题，但是并未解决弧板与管端的对正以及弧板与管端的靠紧技术问题；不仅如此，该装置弧板的夹紧通过螺栓实现；夹紧操作效率较低；装置使用便捷性并不理想。对此现提出如下改进技术方案。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种引熄弧板定位对接工装，替代人力完成引熄弧板的抬升以及引熄弧板靠近管端操作基础上；还能替代人力实现弧板与管端的靠紧、对正、上下对齐、以及定位夹紧操作；省力、省时、高效地实现弧板与管端的靠紧对正对齐操作，保证弧板在管端焊接质量的一致性和稳定性。

本发明采用的技术方案：引熄弧板对接定位工装，其特征在于：具有在水平方向垂直于钢管中心轴线平移调节的平移滑台；所述平移滑台对中调节工装相对钢管的中心轴线；所述平移滑台具有的水平滑台正方上方平行安装由垂直升降气缸驱动升降的升降平台；所述升降平台平台正上方通过若干竖直平行均匀分布的饶性自适应组件弹性支撑饶性安装与升降平台平行的加载平台；所述加载平台沿钢管轴向的水平对称轴线O为工装的对称轴线，并以对称轴线O为对称轴，在加载平台顶部轴对称水平平行支撑安装一对仿形辊轮组件；所述仿形辊轮组件的一对轴对称仿形辊轴向内侧端辊体用于紧贴钢管管体底端外圆弧侧壁；所述仿形辊轴向外侧端辊体用于平托承载上弯的引熄弧板板体外凸面底部；以一对仿形辊的对称轴线O为对称轴，位于升降平台的平台外侧轴对称水平平行固定支撑安装一对结构完全相同且同步动作的水平推送机构；所述水平推送机构朝仿形辊轴向内侧端水平推送引熄弧板板体，将引熄弧板与管端接触并靠紧；以一对仿形辊的对称轴线O为对称轴，所述加载平台平台两侧轴对称固定支撑安装一对定位夹紧机构；所述定位夹紧机构垂直于对称轴线O方向、斜向下、向内同步对中定位推送并夹紧引熄弧板板体两上弯侧；一对水平推送机构之间的对称轴线O上还设有压紧机构；所述压紧机构具有压臂；所述压臂沿仿形辊对称轴线O方向延伸向下压紧引熄弧板板体内凹上端面。

上述技术方案中，优选地，为实现高效快速的动作响应：所述平移滑台通过伺服电机驱动位移；所述水平推送机构、定位夹紧机构、压紧机构均由气缸驱动工作；所述水平推送机构和定位夹紧机构各自的气缸推杆执行端分别垂直固连气缸推板组件。

上述技术方案中，为采用简单便捷、易维护拆装的结构实现工装在钢管偏心条件下与管端的完美绕行自适应仿形定位调节，进一步地：所述饶性自适应组件由若干等高且竖直平行安装的饶性限位固定板、自润滑向心关节轴承、减震杆、减震弹簧、下挡片、上挡片、上挡圈以及若干紧固螺钉组成；竖直设置的减震杆杆体轴向两端丝孔分别使用轴向紧固螺钉同轴固连上、下挡片；上、下挡片之间与减震杆杆体同轴压紧套装减震弹簧；所述减震杆杆体底端通过自润滑向心关节轴承与升降平台平台板板体上部T型轴承座孔绕动相连，且升降平台平台板上端面使用若干紧固螺钉紧固安装饶性限位板；饶性限位板压紧固定自润滑向心关节轴承在T型轴承座孔内的安装；所述饶性限位板板体中心制有限位通孔；所述限位通孔同轴间隙适配减震杆杆体并通过限位通孔限制减震杆在2°偏摆角以内绕动；减震杆杆体顶部，减震弹簧和上挡片之间同轴压紧套装上挡圈；所述上挡圈纵截面呈倒置T形结构，减震杆杆体顶端通过上挡圈制有的T型凸台将上挡圈上限位卡装固定在加载平台平台下底端面制有的下台阶孔内；加载平台平台上端面制有上台阶孔；上台阶孔轴向下限位卡装上挡片，且上挡片与减震杆杆体轴向顶端同轴紧固连为一体。

上述技术方案中，为满足大多数钢管型号管端弧板定位夹紧以及对中调节的使用需求，优选地：所述定位夹紧机构包括一对轴对称的Z型支撑板以及由支撑板顶端板体倾斜固定支撑安装的一对轴对称夹紧气缸；所述Z型支撑板顶端板体沿垂直于对称轴线O的方向并以对称轴线O为对称轴轴对称向内向下倾斜；所述夹紧气缸向内向下倾斜的对称夹角为110～135°。

上述技术方案中，为实现压紧机构9在工装水平上端面的固定安装，并由气缸驱动实现压紧机构9的下压功能，使工装高度方向无遮挡，不遮挡机器人机械臂视觉系统数据采集的视线：进一步地：所述压紧机构由压紧气缸、气缸固定座、双耳连板、Y型压臂以及压臂铰接底座组成；所述气缸固定座朝向钢管并沿对称轴线O方向斜向上倾斜固定支撑压紧气缸的安装；斜向上的压紧气缸气缸推杆执行末端铰接连接双耳连板一端；在竖直平面转动的双耳连板另一端铰接同样在竖直平面内转动的Y型压臂顶端的一个分叉；Y型压臂底端的另一个分叉与压臂铰接底座顶部铰接；Y型压臂沿对称轴线O方向延伸的最长分叉通过橡胶垫朝下压紧引熄弧板上端面。

上述技术方案中，为提高工装垂直抬升功能的可靠性和稳定性，进一步地：所述平移滑台和升降平台之间通过若干等高均布且竖直平行设置的升降导套和升降导柱组件支持升降平台的直线导向性升降。

上述技术方案中，为提高工装安全性，进一步地：所述仿形辊轮组件中轴对称平行的一对仿形辊辊体两端分别通过一体成型水平等高的双安装孔支架支撑一对仿形辊辊体轴端的水平安装；且双安装孔支架架体外侧设有用于接地的地线接线孔。

上述技术方案中，为采用模块化安装实现水平推送机构7和压紧机构9以升降平台3为载体的一体式定位支撑安装，进一步地：一对轴对称平行的水平推送机构和压紧机构通过轴对称结构的安装架定位支撑安装；所述安装架以对称轴线O为对称轴呈轴对称结构；其中压紧机构在安装架的中心并沿安装架的对称轴线O方向固定安装；所述安装架具有垫高功能的轴对称长方体支架；所述长方体支架以对称轴线O为对称轴，位于长方体支架的轴对称竖直外侧壁轴对称固定安装一对竖直轴对称立板；其中长方体支架下水平端面与升降平台具有的外水平延伸板体上端面紧固连为一体，且长方体支架的对称轴线与升降平台的对称轴线O在竖直平面共面设置；所述竖直轴对称立板板体顶部分别开制以对称轴线O为对称轴轴对称分布的定位安装孔；所述定位安装孔分别用于轴对称定位安装一对水平推送机构。

上述技术方案中，还包括引熄弧板对接定位工装的定位对接方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤S001、上位机控制机器人用气动抓手负压吸附引熄弧板，抓取工具小车堆叠码放的最上方上弯的引熄弧板板体，并将弧板放于工装仿形辊轮组件上端面；

步骤S002、平移滑台以机器人视觉系统提供的位置信息为依据，由伺服电机驱动调整平移滑台中水平滑台的偏移距离，使水平滑台沿垂直于钢管中心轴线方向滑动平移，直至水平滑台对称轴线0与钢管中心轴线在竖直平面内共面设置后停止水平滑台的移动；

步骤S003、PLC控制升降平台的垂直升降气缸执行顶升动作，抬升升降平台以及加载平台，使仿形辊轴对称紧贴钢管管端下部外圆周侧壁，设定垂直升降气缸推送压力，控制垂直升降气缸的标高抬升动作；，以对齐钢管下端面和引熄弧板板体下端面；

步骤S004、轴对称的水平推送机构同步执行水平气缸推送动作，以将引熄弧板靠近管端移动并调整偏斜放置的引熄弧板板体，直至引熄弧板靠紧管端后，水平推送机构的气缸杆复位回退；

步骤S005、轴对称的定位夹紧机构斜向下向内同步执行定位夹紧气缸的定位对夹动作，直至夹紧引熄弧板板体并保持对夹夹紧动作，对正引熄弧板板体和钢管管端；

步骤S006、水平推送机构再次同步执行水平气缸推送动作，以将引熄弧板板体压紧在钢管管端并保持压紧位置，消除管端与板体之间的缝隙；

步骤S007、压紧机构使用压臂下压引熄弧板板体，通过控制压紧机构压紧气缸的执行压力，对齐引熄弧板板体上端面和钢管管端内侧壁上端面并准备焊接工序。

需要说明的是：气缸执行压力根据现场试验数据调试得到。上述工艺步S001-S007在弧板对接程序下进行。步骤S001还包括如下工序：机器人用气动抓手负压吸附抓取弧板放于定位工装6上，工装随同机器人底座同步靠近管端移动；工装等待钢管到位检测信号触发后，机器人通过行走轴携带视觉传感器进行管端捕捉，捕捉到管端后机器人停止行走，机器人停止行走的同时工装随同机器人同步到达指定位置；机械臂携带视觉传感器开始检测焊缝的同时启动钢管辊轮电机由辊轮电机带动钢管旋转，以将焊缝旋转至钢管底部六点钟方向后停止钢管转动；机械臂携带视觉传感器检测钢管中心线的位置坐标，并以该坐标为工装平移滑台1调节工装对称轴线O的位置提供数据依据。以对中对正工装和钢管管端的位置。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、本方案不仅能够实现弧板的自动抬升和自动靠紧，尤其解决了弧板与管端的定位对中、靠紧、上下对齐、夹紧固定等一系列技术问题，可满足无人化生产需求；

2、本方案仿形辊解决了管端与弧板的下对齐定位功能；协同水平、对夹、下压机构的自动对板功能，并在饶性自适应组件作用下，解决了钢管偏斜放置情况下，弧板与管端之间的完美自适应仿形对板操作；对板精确、高效、快速、省力；保证引熄弧板焊接质量的稳定性和一致性；

3、本方案仿形自适应组件安装简单便捷，易拆装维护；定位夹紧机构8可满足大多数钢管型号管端弧板定位夹紧以及对中调节的使用需求；压紧机构9可直接以工装水平上端面为载体固定安装，工装高度方向无遮挡，不遮挡视觉系统的数据采集，且结构紧凑；并由气缸驱动实现压紧机构9的下压功能，压紧动作相应高效快速，本方案采用模块化安装实现水平推送机构7和压紧机构9以升降平台3为载体的一体式定位支撑安装；简化轴对称结构的安装，各机构定位组装便捷方便；本方案工装可接地，使用安全。

附图说明

图1为本发明工装立体图；

图2为本发明工装对板完成时的使用状态主视图；

图3为本发明图2使用状态下的右视图；

图4为本发明工装另一侧主视图；

图5为图4有关饶性自适应组件的A-A装配原理剖视图；

图6为图3中工装俯视图；

图7为水平推送机构和压紧机构的安装架模块化安装立体图；

图8为仿形辊轮组件的双安装孔支架立体图。

具体实施方式

下面结合附图1-8描述本发明的具体实施例。值得理解的是，下面描述实施例仅是示例性的，而不是对本发明的具体限制。

以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验部件以及材料，如无特殊说明，均为市售。下述实施例中控制电路的实现，如无特殊说明，均为常规控制方式。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，需要理解的是：术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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的简化描述，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”、“设置”、“设有”应做广义理解，例如，可以是固定相连，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。再例如，可以是直接相连，也可以通过其他中间构件间接相连。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。

引熄弧板对接定位工装，其特征在于：(参见图1)具有在水平方向垂直于钢管11中心轴线平移调节的平移滑台1；所述平移滑台1对中调节工装相对钢管11的中心轴线。使用时：将平移滑台1具有的水平滑台101的水平对称轴线O作为工装的水平对称轴线，并将水平滑台101的水平对称轴线O与钢管的中心轴线在竖直平面上共面设置。该方式以焊接机器人视觉系统采集的钢管的中心轴线位置坐标为依据通过PLC控制伺服电机精确位移来实现，其中平移滑台1与数控机床的平移滑台驱动传动连接结构以及传动原理相同，在此不作赘述。

所述平移滑台1具有的水平滑台正方上方平行安装由垂直升降气缸2驱动升降的升降平台3；所述升降平台3平台正上方通过若干竖直平行均匀分布的饶性自适应组件4弹性支撑饶性安装与升降平台3平行的加载平台5。饶性自适应组件4用于在钢管偏斜放置情况下，工装与管端对板的仿形自适应调节所用。

所述加载平台5沿钢管轴向的水平对称轴线O为工装的对称轴线，并以对称轴线O为对称轴，在加载平台5顶部轴对称水平平行支撑安装一对仿形辊轮组件6；所述仿形辊轮组件6的一对轴对称仿形辊601轴向内侧端辊体用于紧贴钢管11管体底端外圆弧侧壁；所述仿形辊601轴向外侧端辊体用于平托承载上弯的引熄弧板10板体外凸面底部；通过仿形辊601实现管端下端面和弧板下端面的平齐共面对齐使用(如图2)。

以一对仿形辊601的对称轴线O为对称轴，位于升降平台3的平台外侧轴对称水平平行固定支撑安装一对结构完全相同且同步动作的水平推送机构7。采用双气缸推杆实现弧板偏斜放置情况下的水平平齐端正扶正推送功能。

所述水平推送机构7朝仿形辊601轴向内侧端水平推送引熄弧板10板体，将引熄弧板10与管端接触并靠紧。从而消除管端和弧板之间的缝隙。保证焊接可靠性。

以一对仿形辊601的对称轴线O为对称轴，所述加载平台5平台两侧轴对称固定支撑安装一对定位夹紧机构8；所述定位夹紧机构8垂直于对称轴线O方向、斜向下、向内同步对中定位推送并夹紧引熄弧板10板体两上弯侧。使用时：通过定位夹紧机构8始终轴对称且同步的向内推送动作，即使引熄弧板11在仿形辊601辊体上偏斜放置，也能通过定位夹紧机构8垂直于对称轴线0方向的同步向内推送动作，矫正偏斜的引熄弧板的位置，从而在水平推送机构7未到极限位置之前，能够将引熄弧板轴对称中心与钢管10的中心轴线对中扶正，起到矫正弧板和钢管管端的作用。

一对水平推送机构7之间的对称轴线O上还设有压紧机构9；所述压紧机构9具有压臂901；所述压臂901沿仿形辊601对称轴线O方向延伸向下压紧引熄弧板11板体内凹上端面，通过压紧机构9对齐管端内侧壁最底端上端面和弧板上端面。

上述实施例中，优选地，所述平移滑台1通过伺服电机102驱动位移；所述水平推送机构7、定位夹紧机构8、压紧机构9均由气缸驱动工作；所述水平推送机构7和定位夹紧机构8各自的气缸推杆执行端分别垂直固连气缸推板组件12。气缸推板组件可以包括金属板、橡胶垫以及沉孔螺钉。工装除滑移平台1外的各执行机构分别为气动执行机构，即通过气缸实现高效快速的动作响应。

上述实施例中，为采用简单便捷、易维护拆装的结构实现工装在钢管偏心条件下与管端的完美绕行自适应仿形定位调节，进一步地：(参见图5)所述饶性自适应组件4由若干等高且竖直平行安装的饶性限位固定板403、自润滑向心关节轴承402、减震杆404、减震弹簧405、下挡片401、上挡片407、上挡圈406以及若干紧固螺钉408组成。通过下挡片401、上挡片407、减震杆404、减震弹簧405实现工装抬升后接触管端下端面工装平台顶端的减震缓冲功能；通过自润滑向心关节轴承402、饶性限位固定板403实现工装的饶性仿形自适应调节功能，满足钢管偏斜情况下，弧板和管端的自适应仿形紧密贴合的对正对接使用。

装配结构为：竖直设置的减震杆404杆体轴向两端丝孔分别使用轴向紧固螺钉408同轴固连上、下挡片407、401；上、下挡片407、401之间与减震杆404杆体同轴压紧套装减震弹簧405，以实现减震功能。

所述减震杆404杆体底端通过自润滑向心关节轴承402与升降平台3平台板板体上部T型轴承座孔4021绕动相连，且升降平台3平台板上端面使用若干紧固螺钉408紧固安装饶性限位板403；饶性限位板403压紧固定自润滑向心关节轴承402在T型轴承座孔4021内的安装；通过饶性限位板403实现自润滑向心关节轴承402便捷安装安装的同时，还能通过饶性限位板403实现升降平台3在水平面内的约束性绕动功能，对此：所述饶性限位板403板体中心制有限位通孔4031；所述限位通孔4031同轴间隙适配减震杆404杆体并通过限位通孔4031限制减震杆404在2°偏摆角以内绕动。

具体地：为方便自润滑向心关节轴承402、减震杆404与升降平台3的组装，方便轴承的更换；所述饶性限位固定板403具有一物多用的功能。(参见图5)为实现轴承的便捷安装：所述减震杆404杆体底部制有平行于下挡片401的环形凸台4011；所述环形凸台4011和下挡片401之间轴向压紧安装轴承内圈，且下挡片401压紧安装的同时，轴承内圈即与减震杆404杆体底端同轴压紧固连为一体，且下挡片401纳入T型轴承座孔402的上部小径孔内。所述T型轴承座孔4021上部大径孔内，采用轴向压紧的方式使用饶性限位固定板403板体下端面将轴承外圈轴向压紧限位固定安装在T型轴承座孔4021上部大径孔内。实现轴承与减震杆、升降平台3之间实现便捷拆卸安装更换的效果。

此外，减震杆404杆体顶部，减震弹簧405和上挡片407之间同轴压紧套装上挡圈406，所述上挡圈406纵截面呈倒置T形结构，减震杆404杆体顶端通过上挡圈406制有的T型凸台，将上挡圈406上限位卡装固定在加载平台5平台下底端面制有的下台阶孔4061内。上挡圈406采用轴向弹性压紧安装的方式紧固上挡片安装的同时，完成上挡圈406的上限位轴向压紧安装。此外，加载平台5平台上端面制有上台阶孔4071；上台阶孔4071轴向下限位卡装上挡片407，且上挡片407与减震杆404杆体轴向顶端同轴紧固连为一体。

可见，关于饶性自适应组件4的自适应功能，通过自润滑向心关节轴承402的在水平方向上多自由度的饶性作用，协同减震弹簧的减震作用，自适应调节钢管倾斜或中心偏移状态下，工装加载平台5与钢管11之间的自适应绕行仿形使用。

上述实施例中，优选地：(如图3)所述定位夹紧机构8包括一对轴对称一体成型的Z型支撑板802，以及由支撑板顶端板体倾斜固定支撑安装的一对轴对称夹紧气缸801；所述Z型支撑板802顶端板体沿垂直于对称轴线O的方向并以对称轴线O为对称轴轴对称向内向下倾斜，实现定位夹紧机构8的模块化轴对称固定安装；此外，所述夹紧气缸801向内向下倾斜的对称夹角为110～135°。以满足大多数钢管型号管端弧板定位夹紧以及对中调节的使用需求。

上述实施例中，进一步地：所述压紧机构9由压紧气缸904、气缸固定座903、双耳连板906、Y型压臂901以及压臂铰接底座907组成。采用该组件最大化滕开工装上方空间，避免遮挡视觉系统的传感器位置识别视线。

所述气缸固定座903朝向钢管11并沿对称轴线O方向斜向上倾斜固定支撑压紧气缸904的安装；(如图1、图2、图7)斜向上的压紧气缸904气缸推杆执行末端通过铰轴铰接连接双耳连板906一端；在竖直平面转动的双耳连板906另一端通过铰轴铰接同样在竖直平面内转动的Y型压臂901顶端的一个分叉；其中，双耳连板906两端分别制有对称的铰接用双耳板体；双耳板体之间通过一字型连板将双耳板体一字型连为一个整体，形成一个完整的模块安装构件。

Y型压臂901底端的另一个长而窄的分叉与立体直角三角形结构的压臂铰接底座907顶部铰接(如图7)；Y型压臂901压紧端面包括刚性金属条板和弹性橡胶垫体，以紧密贴合弧板上端面。Y型压臂901沿对称轴线O方向延伸的最长分叉通过橡胶垫9011朝下压紧引熄弧板11上端面。该压紧机构9可实现压紧机构9在工装水平上端面，并以无扰动稳固的升降平台3为载体支撑间接固定支撑安装(如图1)。且压紧机构9由气缸驱动实现，压紧机构9的快速响应式下压功能。

上述实施例中，为提高工装垂直抬升功能的可靠性和稳定性，进一步地：所述平移滑台1和升降平台3之间通过若干等高均布且竖直平行设置的升降导套13和升降导柱14组件支持升降平台3的直线导向性升降。垂直的升降导柱14相对位置固定且垂直的升降导套，同轴直线导向性滑动摩擦位移，支撑升降平台3的直线导向性升降抬升位移。

上述实施例中，进一步地：(如图8)所述仿形辊轮组件6中轴对称平行的一对仿形辊601辊体两端分别通过一体成型水平等高的双安装孔支架602支撑一对仿形辊601辊体轴端的水平安装；通过双安装孔支架602水平轴对称平行支撑一对双仿形辊601，实现双仿形辊601以加载平台5对称轴线O(同样为工装对称轴线)为对称轴的快速定位轴对称安装。且双安装孔支架602架体外侧焊接设有用于接地的地线接线孔603，线接线孔603可采用金属丝孔设计，以提高工装弧焊使用的安全性。

上述实施例中，进一步地：(如图7)一对轴对称平行的水平推送机构7和压紧机构9通过轴对称结构的安装架实现两机构的模块化定位支撑安装；所述安装架以对称轴线O为对称轴呈轴对称结构；其中压紧机构9在安装架的中心并沿安装架的对称轴线O方向固定安装。所述安装架具有垫高功能的轴对称长方体支架902；所述长方体支架902以对称轴线O为对称轴，位于长方体支架902的轴对称竖直外侧壁轴对称固定安装一对竖直轴对称立板905；通过竖直轴对称立板905定位水平推送机构7的安装。其中长方体支架902下水平端面与升降平台3具有的外水平延伸板体上端面紧固连为一体，且长方体支架902的对称轴线与升降平台3的对称轴线O在竖直平面共面设置(如图1)；所述竖直轴对称立板905板体顶部分别开制以对称轴线O为对称轴轴对称分布的定位安装孔9051(参见图7)；所述定位安装孔9051分别用于轴对称定位安装一对水平推送机构7(参见图1)。

本发明，还包括引熄弧板对接定位工装的定位对接方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤S001、上位机控制机器人用气动抓手负压吸附上弯的引熄弧板10，其中引熄弧板10在弧板工具小车上整齐堆叠码放；机器人机械臂执行端安装的气动抓手负压吸附抓取工具小车堆叠码放的最上方上弯的引熄弧板10板体，沿规划轨迹将弧板放于工装仿形辊轮组件6上端面；

步骤S001还包括如下工序：机器人用气动抓手负压吸附抓取弧板放于定位工装6上，工装随同机器人底座同步移动；工装等待钢管到位检测信号触发后，机器人通过行走轴携带视觉传感器进行管端捕捉，捕捉到管端后机器人停止行走；机器人停止行走的同时工装随同机器人同步到达指定位置；机械臂携带视觉传感器开始检测焊缝的同时启动钢管辊轮电机由辊轮电机带动钢管旋转，以将焊缝旋转至钢管底部六点钟方向后停止钢管转动；机械臂携带视觉传感器检测钢管中心线的位置坐标以为平移滑台1的位置校正提供依据。

步骤S002、平移滑台1以机器人视觉系统提供的位置信息为依据，由伺服电机2驱动调整平移滑台1中水平滑台101的偏移距离，使水平滑台101沿垂直于钢管中心轴线方向滑动平移，直至水平滑台101对称轴线0与钢管11中心轴线在竖直平面内共面设置后停止水平滑台101的移动；对中定位工装和管端中心轴线。

步骤S003、PLC控制升降平台3的垂直升降气缸2执行顶升动作，抬升升降平台3以及加载平台5，使仿形辊601轴对称紧贴钢管11管端下部外圆周侧壁，设定垂直升降气缸2推送压力，控制垂直升降气缸2的标高抬升动作；以对齐钢管11下端面和引熄弧板10板体下端面；其中，垂直升降气缸2的执行压力根据现场试验数据调试得到。

步骤S004、轴对称的水平推送机构7同步执行水平气缸推送动作，以将引熄弧板10靠近管端移动，并调整偏斜放置的引熄弧板10板体，实现平推移动，直至引熄弧板10靠紧管端后，水平推送机构7的气缸杆复位回退，从而为下一步的弧板和管端的对中调节做准备；

步骤S005、轴对称的定位夹紧机构8斜向下向内同步执行定位夹紧气缸的定位对夹动作；直至夹紧引熄弧板板体并保持对夹夹紧动作，对正引熄弧板10板体和钢管11管端；定位夹紧气缸直至推不动时自动停止以保持对中对正夹紧弧板的动作；

步骤S006、水平推送机构7再次同步执行水平气缸推送动作，以将引熄弧板10板体压紧在钢管11管端并保持压紧位置，消除管端与板体之间的缝隙；

步骤S007、压紧机构9使用压臂901下压引熄弧板10板体，通过控制压紧机构9压紧气缸的执行压力，对齐引熄弧板10板体上端面和钢管11管端内侧壁上端面并准备焊接工序；压紧气缸的执行压力同样根据现场试验数据调试得到。至此结束管端和弧板之间的气动抬升---气动轴向平推靠近以及挨接后水平推送机构复推回位----气动对夹扶正以及气动对夹夹紧----水平平推机构再次气动轴向平推靠紧---气动下压对齐的连续自动操作。

关于后续焊接工序，需要说明的是，由焊接机器人，在视觉系统指引下先进行弧板和管端内焊缝的焊接；内焊缝焊接完成后，工装各机构复位回退至起始位置；钢管辊轮电机拨动钢管转动将引熄弧板从最低点转动至3点钟方向，然后开始弧板和管端之间外焊缝焊接；弧板内、外焊缝工序均完成后，工装连同机器人同步退回原点，抓取下一弧板放入工装，等待下次焊接。

需要说明的是：必要的气缸执行压力根据现场试验数据调试得到。上述工艺步S001-S007在弧板对接程序下进行。其中，垂直升降气缸2用于托举抬升引熄弧板10，并通过紧贴管端外侧壁下端面的仿形辊601，对齐管端下端面和引熄弧板10板体下端面，共建下水平基准面，垂直升降气缸2的气缸压力由现场实验数据调试获得；双水平推送机构7用于将引熄弧板朝管端轴向平移靠近，并具有骄正中心偏斜的弧板的功能，同时还具有执行后续弧板靠紧管端动作的功能；双定位夹紧机构8用于对中矫正弧板相对管端的位置，不仅将弧板与钢管对中扶正，还用于定位夹紧弧板左右两侧固定弧板位置所用；压紧机构9最后一步进行，压紧机构9用于对齐引熄弧板10上端面和钢管11管端内侧壁最低处上端面。绕性自适应组件4用于钢管11中心偏斜情况下引熄弧板与管端的仿形对齐自适应调节。

与现有技术相比：本发明不仅能够实现弧板的自动抬升和自动靠紧，尤其解决了弧板与管端的定位对中以及靠紧对齐以及夹紧固定一系列技术问题，可满足无人化生产需求。

通过以上描述可以发现：本方案不仅能够实现弧板的自动抬升和自动靠紧，尤其解决了弧板与管端的定位对中、靠紧、上下对齐、夹紧固定等一系列技术问题，可满足无人化生产需求。本方案仿形辊解决了管端与弧板的下对齐定位功能；协同水平、对夹、下压机构的自动对板功能，并在饶性自适应组件作用下，解决了钢管偏斜放置情况下，弧板与管端之间的完美自适应仿形对板操作；对板精确、高效、快速、省力；保证引熄弧板焊接质量的稳定性和一致性。本方案仿形自适应组件安装简单便捷，易拆装维护；定位夹紧机构8可满足大多数钢管型号管端弧板定位夹紧以及对中调节的使用需求；压紧机构9可直接以工装水平上端面为载体固定安装，工装高度方向无遮挡，不遮挡视觉系统的数据采集，且结构紧凑；并由气缸驱动实现压紧机构9的下压功能，压紧动作相应高效快速，本方案采用模块化安装实现水平推送机构7和压紧机构9以升降平台3为载体的一体式定位支撑安装；简化轴对称结构的安装，各机构定位组装便捷方便；本方案工装可接地，使用安全。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。

Claims (9)

1.引熄弧板对接定位工装，其特征在于：具有在水平方向垂直于钢管(11)中心轴线平移调节的平移滑台(1)；所述平移滑台(1)对中调节工装相对钢管(11)的中心轴线；所述平移滑台(1)具有的水平滑台正方上方平行安装由垂直升降气缸(2)驱动升降的升降平台(3)；所述升降平台(3)平台正上方通过若干竖直平行均匀分布的饶性自适应组件(4)弹性支撑饶性安装与升降平台(3)平行的加载平台(5)；所述加载平台(5)沿钢管轴向的水平对称轴线O为工装的对称轴线，并以对称轴线O为对称轴，在加载平台(5)顶部轴对称水平平行支撑安装一对仿形辊轮组件(6)；所述仿形辊轮组件(6)的一对轴对称仿形辊(601)轴向内侧端辊体用于紧贴钢管(11)管体底端外圆弧侧壁；所述仿形辊(601)轴向外侧端辊体用于平托承载上弯的引熄弧板(10)板体外凸面底部；以一对仿形辊(601)的对称轴线O为对称轴，位于升降平台(3)的平台外侧轴对称水平平行固定支撑安装一对结构完全相同且同步动作的水平推送机构(7)；所述水平推送机构(7)朝仿形辊(601)轴向内侧端水平推送引熄弧板(10)板体，将引熄弧板(10)与管端接触并靠紧；以一对仿形辊(601)的对称轴线O为对称轴，所述加载平台(5)平台两侧轴对称固定支撑安装一对定位夹紧机构(8)；所述定位夹紧机构(8)垂直于对称轴线O方向、斜向下、向内同步对中定位推送并夹紧引熄弧板(10)板体两上弯侧；一对水平推送机构(7)之间的对称轴线O上还设有压紧机构(9)；所述压紧机构(9)具有压臂(901)；所述压臂(901)沿仿形辊(601)对称轴线O方向延伸向下压紧引熄弧板(11)板体内凹上端面。

2.根据权利要求1所述的引熄弧板对接定位工装，其特征在于：所述平移滑台(1)通过伺服电机(102)驱动位移；所述水平推送机构(7)、定位夹紧机构(8)、压紧机构(9)均由气缸驱动工作；所述水平推送机构(7)和定位夹紧机构(8)各自的气缸推杆执行端分别垂直固连气缸推板组件(12)。

3.根据权利要求1所述的引熄弧板对接定位工装，其特征在于：所述饶性自适应组件(4)由若干等高且竖直平行安装的饶性限位固定板(403)、自润滑向心关节轴承(402)、减震杆(404)、减震弹簧(405)、下挡片(401)、上挡片(407)、上挡圈(406)以及若干紧固螺钉(408)组成；竖直设置的减震杆(404)杆体轴向两端丝孔分别使用轴向紧固螺钉(408)同轴固连上、下挡片(407、401)；上、下挡片(407、401)之间与减震杆(404)杆体同轴压紧套装减震弹簧(405)；所述减震杆(404)杆体底端通过自润滑向心关节轴承(402)与升降平台(3)平台板板体上部T型轴承座孔(4021)绕动相连，且升降平台(3)平台板上端面使用若干紧固螺钉(408)紧固安装饶性限位板(403)；饶性限位板(403)压紧固定自润滑向心关节轴承(402)在T型轴承座孔(4021)内的安装；所述饶性限位板(403)板体中心制有限位通孔(4031)；所述限位通孔(4031)同轴间隙适配减震杆(404)杆体并通过限位通孔(4031)限制减震杆(404)在2°偏摆角以内绕动；减震杆(404)杆体顶部，减震弹簧(405)和上挡片(407)之间同轴压紧套装上挡圈(406)；所述上挡圈(406)纵截面呈倒置T形结构，减震杆(404)杆体顶端通过上挡圈(406)制有的T型凸台将上挡圈(406)上限位卡装固定在加载平台(5)平台下底端面制有的下台阶孔(4061)内；加载平台(5)平台上端面制有上台阶孔(4071)；上台阶孔(4071)轴向下限位卡装上挡片(407)，且上挡片(407)与减震杆(404)杆体轴向顶端同轴紧固连为一体。

4.根据权利要求1所述的引熄弧板对接定位工装，其特征在于：所述定位夹紧机构(8)包括一对轴对称的Z型支撑板(802)以及由支撑板顶端板体倾斜固定支撑安装的一对轴对称夹紧气缸(801)；所述Z型支撑板(802)顶端板体沿垂直于对称轴线O的方向并以对称轴线O为对称轴轴对称向内向下倾斜；所述夹紧气缸(801)向内向下倾斜的对称夹角为110～135°。

5.根据权利要求1所述的引熄弧板对接定位工装，其特征在于：所述压紧机构(9)由压紧气缸(904)、气缸固定座(903)、双耳连板(906)、Y型压臂(901)以及压臂铰接底座(907)组成；所述气缸固定座(903)朝向钢管(11)并沿对称轴线O方向斜向上倾斜固定支撑压紧气缸(904)的安装；斜向上的压紧气缸(904)气缸推杆执行末端铰接连接双耳连板(906)一端；在竖直平面转动的双耳连板(906)另一端铰接同样在竖直平面内转动的Y型压臂(901)顶端的一个分叉；Y型压臂(901)底端的另一个分叉与压臂铰接底座(907)顶部铰接；Y型压臂(901)沿对称轴线O方向延伸的最长分叉通过橡胶垫(9011)朝下压紧引熄弧板(11)上端面。

6.根据权利要求1所述的引熄弧板对接定位工装，其特征在于：所述平移滑台(1)和升降平台(3)之间通过若干等高均布且竖直平行设置的升降导套(13)和升降导柱(14)组件支持升降平台(3)的直线导向性升降。

7.根据权利要求1所述的引熄弧板对接定位工装，其特征在于：所述仿形辊轮组件(6)中轴对称平行的一对仿形辊(601)辊体两端分别通过一体成型水平等高的双安装孔支架(602)支撑一对仿形辊(601)辊体轴端的水平安装；且双安装孔支架(602)架体外侧设有用于接地的地线接线孔(603)。

8.根据权利要求1所述的引熄弧板对接定位工装，其特征在于：一对轴对称平行的水平推送机构(7)和压紧机构(9)通过轴对称结构的安装架定位支撑安装；所述安装架以对称轴线O为对称轴呈轴对称结构；其中压紧机构(9)在安装架的中心并沿安装架的对称轴线O方向固定安装；所述安装架具有垫高功能的轴对称长方体支架(902)；所述长方体支架(902)以对称轴线O为对称轴，位于长方体支架(902)的轴对称竖直外侧壁轴对称固定安装一对竖直轴对称立板(905)；其中长方体支架(902)下水平端面与升降平台(3)具有的外水平延伸板体上端面紧固连为一体，且长方体支架(902)的对称轴线与升降平台(3)的对称轴线O在竖直平面共面设置；所述竖直轴对称立板(905)板体顶部分别开制以对称轴线O为对称轴轴对称分布的定位安装孔(9051)；所述定位安装孔(9051)分别用于轴对称定位安装一对水平推送机构(7)。

9.一种使用如权利要求1-7所述的引熄弧板对接定位工装的定位对接方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S001、上位机控制机器人用气动抓手负压吸附引熄弧板(10)，抓取工具小车堆叠码放的最上方上弯的引熄弧板(10)板体，并将弧板放于工装仿形辊轮组件(6)上端面；

步骤S002、平移滑台(1)以机器人视觉系统提供的位置信息为依据，由伺服电机(2)驱动调整平移滑台(1)中水平滑台(101)的偏移距离，使水平滑台(101)沿垂直于钢管中心轴线方向滑动平移，直至水平滑台(101)对称轴线0与钢管(11)中心轴线在竖直平面内共面设置后停止水平滑台(101)的移动；

步骤S003、PLC控制升降平台(3)的垂直升降气缸(2)执行顶升动作，抬升升降平台(3)以及加载平台(5)，使仿形辊(601)轴对称紧贴钢管(11)管端下部外圆周侧壁，设定垂直升降气缸(2)推送压力，控制垂直升降气缸(2)的标高抬升动作；以对齐钢管(11)下端面和引熄弧板(10)板体下端面；

步骤S004、轴对称的水平推送机构(7)同步执行水平气缸推送动作，以将引熄弧板(10)靠近管端移动并调整偏斜放置的引熄弧板(10)板体，直至引熄弧板(10)靠紧管端后，水平推送机构(7)的气缸杆复位回退；

步骤S005、轴对称的定位夹紧机构(8)斜向下向内同步执行定位夹紧气缸的定位对夹动作，直至夹紧引熄弧板板体并保持对夹夹紧动作，对正引熄弧板(10)板体和钢管(11)管端；

步骤S006、水平推送机构(7)再次同步执行水平气缸推送动作，以将引熄弧板(10)板体压紧在钢管(11)管端并保持压紧位置，消除管端与板体之间的缝隙；

步骤S007、压紧机构(9)使用压臂(901)下压引熄弧板(10)板体，通过控制压紧机构(9)压紧气缸的执行压力，对齐引熄弧板(10)板体上端面和钢管(11)管端内侧壁上端面并准备焊接工序。

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