CN111496432A - 一种大洞径钢板混凝土管片焊接系统 - Google Patents

一种大洞径钢板混凝土管片焊接系统 Download PDF

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Abstract

本发明的目的是提供一种大洞径钢板混凝土管片焊接系统，便于对大型管道的管缝和环缝进行焊接，提高焊接效率，包括用于承载机器人焊接装置使机器人焊接装置对管缝进行焊接的焊接车、PLC，焊接车包括车体、载车移动装置，载车移动装置的输入端与PLC的输出端连接，机器人焊接装置设置在车体上，第一激光跟踪系统的输出端与PLC的输入端连接，通过由车体、载车移动装置、载车辅助支撑装置构成的焊接车，解决了机器人焊接装置在管道内部不便于移动的问题；通过在焊接车上设置由环缝伺服旋转轴、环缝焊枪支撑臂组成的环缝焊接装置，环缝伺服旋转轴的带动下逐渐旋转一周，带动焊接枪对环形的环缝进行焊接，解决了机器人焊接装置不便于对环缝处焊接的问题。

Description

一种大洞径钢板混凝土管片焊接系统
技术领域
本发明属于管片焊接技术领域，具体涉及一种大洞径钢板混凝土管片焊接系统。
背景技术
现有的大洞径钢板混凝土管往往由多节管道焊接而成，每节管道又由多个管片焊接而成，其中，每一个管片单元重约5.7T左右，单元直径在4000mm-13000mm，一个管片的宽度在1500mm-2500mm，所使用的管道一节需要5-7个管片组成一个圆环，需要焊接管片与管片对接处的缝隙，同时需要焊接每节管道对接的环缝，若通过手工焊接，工作量较大，效率低下，若采用现有的由焊接机器人、焊枪、水冷系统、激光跟踪系统组成的机器人焊接装置对管缝和环缝进行焊接，焊接效率为500mm/min，现有的方案是在管道内部铺设轨道，每一处管缝都要铺设一条轨道，将机器人焊接装置装载在轨道上对环缝处进行焊接，同时每一条轨道都需要人工监控，效率仍然很低且不便于对环缝处进行焊接。
发明内容
本发明的目的是提供一种大洞径钢板混凝土管片焊接系统，便于对大型管道的管缝和环缝进行焊接，提高对大型管道的管缝和环缝进行焊接的效率。
本发明解决其技术问题的技术方案为：一种大洞径钢板混凝土管片焊接系统，包括由焊接机器人、焊枪、激光跟踪系统、水冷系统组成的机器人焊接装置，还包括用于承载机器人焊接装置使机器人焊接装置对管缝进行焊接的焊接车、PLC，所述焊接车包括车体、载车移动装置，所述载车移动装置的输入端与PLC的输出端连接，所述机器人焊接装置设置在车体上，所述第一激光跟踪系统的输出端与PLC的输入端连接，所述PLC的输出端分别与焊接机器人、第一焊枪、第一水冷系统的输入端连接。
为了使焊接车在管道内焊接或移动时部更稳定，还包括载车辅助支撑装置，所述载车辅助支撑装置为两套，分别设置在车体的左右两侧与车体固定连接。
为了使载车辅助支撑装置在起到支撑作用的同时便于移动，所述载车辅助支撑装置包括支撑架、轮子，所述支撑架与车体固定连接，所述轮子与设置在支撑架上与支撑架转动连接，所述轮子的轮面与被焊接管片接触。
为了使载车移动装置不容易打滑，更加稳定，所述载车移动装置为四驱系统，所述四驱系统包括动力模块和行动模块，所述四驱系统的动力模块设置在车体内部，所述四驱系统的行动模块设置在车体下方。
为了便于对载车或焊接设备的电气设备进行存放，所述车体内部设置有用于放置电气设备的电气柜。
为了对水冷系统的水箱与焊接装置的电气设备分开进行存放，所述车体内部设置有用于放置水箱的水电柜。
为了将机器人焊接装置装载在车体上，所述车体外部设置有用于装载机器人焊接装置的底座，所述机器人焊接装置设置在底座上，所述底座到距底座最近的管缝的距离小于机器人焊接装置的工作距离。
为了使机器人焊接装置在沿管道方向上进行调整，所述底座为高精度传送导轨，所述机器人焊接装置固定设置在高精度传送导轨的滑动机构上，所述高精度传送导轨的输入端与PLC的输出端连接。
为了便于对管缝处进行焊接，所述车体外部设置有用于焊接环缝的环缝焊接装置，所述环缝焊接装置包括环缝伺服旋转轴、环缝焊枪支撑臂，所述环缝焊枪支撑臂沿环缝伺服旋转轴的半径方向设置，一端与环缝伺服旋转轴的侧壁固定连接，另一端设置有第二焊枪、第二激光跟踪系统、第二水冷系统组成的环缝焊接设备，所述环缝伺服旋转轴、第二焊枪、第二水冷系统的输入端与PLC的输出端连接，所述第二激光跟踪系统的输出端与PLC的输入端连接。
为了使环缝焊接设备在焊接时做调整，还包括导轨、旋转轴，所述导轨设置在环缝焊枪支撑臂靠近环缝焊接设备的一端的侧壁上，所述旋转轴设置在导轨的移动机构上，所述旋转轴的旋转方向所在的平面与环缝伺服旋转轴的旋转方向所在的平面垂直，所述第二焊枪、第二激光跟踪系统、第二水冷系统组成的环缝焊接设备设置在旋转轴上。
本发明的有益效果为：通过设置由车体、载车移动装置、载车辅助支撑装置构成的焊接车，解决了机器人焊接装置在管道内部不便于移动的问题；通过在焊接车上设置由环缝伺服旋转轴、环缝焊枪支撑臂组成的环缝焊接装置，环缝焊枪支撑臂沿环缝伺服旋转轴的半径方向设置，一端与环缝伺服旋转轴的侧壁固定连接，另一端与焊接枪连接，环缝焊枪支撑臂在环缝伺服旋转轴的带动下逐渐旋转一周，带动焊接枪对环形的环缝进行焊接，解决了机器人焊接装置不便于对环缝处焊接的问题。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中a的放大图。
图3是本发明的电连接示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明包括由焊接机器人、第一焊枪21、第一激光跟踪系统23、第一水冷系统22组成的机器人焊接装置9，还包括用于承载机器人焊接装置使机器人焊接装置对管缝进行焊接的焊接车、PLC，所述焊接车包括车体1、载车移动装置，所述载车移动装置的输入端与PLC的输出端连接，所述机器人焊接装置9设置在车体1上，所述第一激光跟踪系统23的输出端与PLC的输入端连接，所述PLC的输出端分别与焊接机器人、第一焊枪21、第一水冷系统22的输入端连接。
为了使焊接车在管道内焊接或移动时部更稳定，还包括载车辅助支撑装置，所述载车辅助支撑装置为两套，分别设置在车体1的左右两侧与车体1固定连接。
为了使载车辅助支撑装置在起到支撑作用的同时便于移动，所述载车辅助支撑装置包括支撑架3、轮子4，所述支撑架3与车体1固定连接，所述轮子4与设置在支撑架3上与支撑架3转动连接，所述轮子4的轮面与被焊接管片14接触。
为了使载车移动装置不容易打滑，更加稳定，所述载车移动装置为四驱系统，所述四驱系统包括动力模块5和行动模块2，所述四驱系统的动力模块5设置在车体1内部，所述四驱系统的行动模块2设置在车体1下方。
为了便于对载车或焊接设备的电气设备进行存放，所述车体1内部设置有用于放置电气设备的电气柜6。
为了对水冷系统的水箱与焊接装置的电气设备分开进行存放，所述车体1内部设置有用于放置水箱的水电柜7，防止水箱漏水对电气设备造成损坏，水箱与焊接装置的电气设备分开进行存放。
为了将机器人焊接装置9装载在车体1上，还包括用于装载机器人焊接装置9的底座8，所述底座8设置在靠近管缝13处的车体1外部，所述底座8到距底座8最近的管缝13的距离小于机器人焊接装置9的工作距离，所述底座8为多个，根据每一节管道所需要的管片14数决定，在本实施例中，一节管道需要六片管片14组成，六片管片14之间的相接处一共有六处，分别位于如图1中管道的左上方，右上方，左方，左方，左下方和右下方，对应地，所述底座8为六个，分别设置在车体1外部靠近六处管缝13处，这样做的目的是为了便于焊接，减小焊接机器人的机器壁的转动幅度过大，在焊接机器人的机器壁可转动的最大范围内，都可进行焊接。
为了使机器人焊接装置9在沿管道方向上进行调整，所述底座8为高精度传送导轨，所述机器人焊接装置9固定设置在高精度传送导轨的滑动机构上，所述高精度传送导轨的输入端与PLC的输出端连接，每一节管道都具有一定的长度，一般称管片14在沿管道方向的长度为长，通过高精度传送导轨的滑动机构，使机器人焊接装置9在沿管道方向上平移，结合机器人焊接装置9的焊接机器人的手壁，完成对管缝13的焊接。
为了便于对管缝13处进行焊接，所述车体1外部设置有用于焊接环缝12的环缝焊接装置，所述环缝焊接装置包括环缝伺服旋转轴10、环缝焊枪支撑臂11，所述环缝焊枪支撑臂11沿环缝伺服旋转轴10的半径方向设置，一端与环缝伺服旋转轴10的侧壁固定连接，另一端设置有第二焊枪18、第二激光跟踪系统19、第二水冷系统20组成的环缝12焊接设备，所述环缝伺服旋转轴10、第二焊枪18、第二水冷系统20的输入端与PLC的输出端连接，所述第二激光跟踪系统19的输出端与PLC的输入端连接，管道焊接不光需要对管片14处进行焊接，还需对每一节管道的相接处进行焊接，称为环缝12焊接，需要焊接的环缝12为环形，通过沿环缝伺服旋转轴10的半径方向设置的环缝焊枪支撑臂11，在环缝伺服旋转轴10的带动下逐渐旋转一周，带动环缝焊接装置对环形的环缝12进行焊接。
为了使环缝焊接装置在焊接时做调整，还包括导轨、旋转轴17，所述导轨包括轨道15和移动机构16，所述导轨设置在环缝焊枪支撑臂11靠近环缝12焊接设备的一端的侧壁上，所述旋转轴17设置在导轨的移动机构16上，所述旋转轴17的旋转方向所在的平面与环缝伺服旋转轴10的旋转方向所在的平面垂直，所述第二焊枪18、第二激光跟踪系统19、第二水冷系统20组成的环缝12焊接设备设置在旋转轴17上，所述导轨、旋转轴17的输入端与PLC的输出端连接，导轨用来调整环缝12焊接设备的高度，旋转轴17用来调整环缝12焊接设备的角度。
在使用时，将焊接车放置在管道内部，尽可能使焊接车放置在整片管道上，使管缝位于焊接车的两侧，使环缝焊接装置位于环缝处，启动机器人焊接装置9对管片14对接处进行焊接，在对管片14处焊接时，机器人焊接装置9的第一激光跟踪系统23将跟踪信号发送至PLC，PLC控制焊接机器人、焊枪、水冷系统以及高精度传送导轨协同完成对管片14的焊接，同时启动环缝焊接装置对环缝12处进行焊接，在对环缝12处焊接时，第二激光跟踪系统19发送信号至PLC，PLC控制环缝伺服旋转轴10、导轨、旋转轴17、第二焊枪18、第二水冷系统20协同完成对管缝13的焊接，焊接完成一段管道后可PLC发送命令控制载车移动装置前进设定好的距离，对下一段管道进行焊接，焊接效率高，不需要人员监控，便与移动。
通过设置由车体、载车移动装置、载车辅助支撑装置构成的焊接车，解决了机器人焊接装置在管道内部不便于移动的问题；通过在焊接车上设置由环缝伺服旋转轴、环缝焊枪支撑臂组成的环缝焊接装置，环缝焊枪支撑臂沿环缝伺服旋转轴的半径方向设置，一端与环缝伺服旋转轴的侧壁固定连接，另一端与焊接枪连接，环缝焊枪支撑臂在环缝伺服旋转轴的带动下逐渐旋转一周，带动焊接枪对环形的环缝进行焊接，解决了机器人焊接装置不便于对环缝处焊接的问题。

Claims (10)

1.一种大洞径钢板混凝土管片焊接系统，包括由焊接机器人、焊枪、激光跟踪系统、水冷系统组成的机器人焊接装置，其特征在于：还包括用于承载机器人焊接装置使机器人焊接装置对管缝进行焊接的焊接车、PLC，所述焊接车包括车体、载车移动装置，所述载车移动装置的输入端与PLC的输出端连接，所述机器人焊接装置设置在车体上，所述第一激光跟踪系统的输出端与PLC的输入端连接，所述PLC的输出端分别与焊接机器人、第一焊枪、第一水冷系统的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种大洞径钢板混凝土管片焊接系统，其特征在于：还包括载车辅助支撑装置，所述载车辅助支撑装置为两套，分别设置在车体的左右两侧与车体固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种大洞径钢板混凝土管片焊接系统，其特征在于：所述载车辅助支撑装置包括支撑架、轮子，所述支撑架与车体固定连接，所述轮子与设置在支撑架上与支撑架转动连接，所述轮子的轮面与被焊接管片接触。
4.根据权利要求1所述的一种大洞径钢板混凝土管片焊接系统，其特征在于：所述载车移动装置为四驱系统，所述四驱系统包括动力模块和行动模块，所述四驱系统的动力模块设置在车体内部，所述四驱系统的行动模块设置在车体下方。
5.根据权利要求1所述的一种大洞径钢板混凝土管片焊接系统，其特征在于：所述车体内部设置有用于放置电气设备的电气柜。
6.根据权利要求1所述的一种大洞径钢板混凝土管片焊接系统，其特征在于：所述车体内部设置有用于放置水箱的水电柜。
7.根据权利要求1所述的一种大洞径钢板混凝土管片焊接系统，其特征在于：所述车体外部设置有用于装载机器人焊接装置的底座，所述机器人焊接装置设置在底座上，所述底座到距底座最近的管缝的距离小于机器人焊接装置的工作距离。
8.根据权利要求7所述的一种大洞径钢板混凝土管片焊接系统，其特征在于：所述底座为高精度传送导轨，所述机器人焊接装置固定设置在高精度传送导轨的滑动机构上，所述高精度传送导轨的输入端与PLC的输出端连接。
9.根据权利要求1所述的一种大洞径钢板混凝土管片焊接系统，其特征在于：所述车体外部设置有用于焊接环缝的环缝焊接装置，所述环缝焊接装置包括环缝伺服旋转轴、环缝焊枪支撑臂，所述环缝焊枪支撑臂沿环缝伺服旋转轴的半径方向设置，一端与环缝伺服旋转轴的侧壁固定连接，另一端设置有第二焊枪、第二激光跟踪系统、第二水冷系统组成的环缝焊接设备，所述环缝伺服旋转轴、第二焊枪、第二水冷系统的输入端与PLC的输出端连接，所述第二激光跟踪系统的输出端与PLC的输入端连接。
10.根据权利要求8所述的一种大洞径钢板混凝土管片焊接系统，其特征在于：还包括导轨、旋转轴，所述导轨设置在环缝焊枪支撑臂靠近环缝焊接设备的一端的侧壁上，所述旋转轴设置在导轨的移动机构上，所述旋转轴的旋转方向所在的平面与环缝伺服旋转轴的旋转方向所在的平面垂直，所述第二焊枪、第二激光跟踪系统、第二水冷系统组成的环缝焊接设备设置在旋转轴上，所述导轨、旋转轴的输入端与PLC的输出端连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113210921A (zh) * 2021-05-25 2021-08-06 北京石油化工学院 一种大型管道环缝焊接作业装置及焊接方法
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