CN112317926A - 一种通用型扬水管机器人自动化tig焊接工装及其焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通用型扬水管机器人自动化TIG焊接工装，包括焊装旋转台、下压装置、焊接机器人及变位机，焊装旋转台连接在变位机的输出端，焊装旋转台上设有定心装置，下压装置位于焊装旋转台上方，焊装旋转台与下压装置定位并装配由法兰和圆管构成的扬水管组件，焊接机器人上设有用于焊接扬水管组件的焊枪。本发明还公开了该通用型扬水管机器人自动化TIG焊接工装的焊接方法。本发明可提高扬水管焊接的工作效率和焊接质量，降低扬水管制作成本。

Description

一种通用型扬水管机器人自动化TIG焊接工装及其焊接方法

技术领域

本发明涉及焊接设备及工作方法，尤其是涉及一种通用型扬水管机器人自动化TIG焊接工装及其焊接方法。

背景技术

随着经济的迅速发展，各种液体或气体的管道输送应用越来越广泛，扬水管作为管道输送主要的功能件之一，其密封性和抗压能力都有较高要求。扬水管的中间圆管与两端法兰的组对焊接质量是影响扬水管质量好坏的关键，将直接影响到整个管道输送系统性能的好坏。对于单件扬水管而言，在圆管与两端法兰组对焊接的过程中，需要圆管与法兰的同轴度良好，即圆管外壁与法兰内孔壁间隙度均匀。若圆管与法兰出现同轴度不良，即圆管与法兰径向间隙稳定性差，极易出现圆管焊透和焊变形问题，且间隙不稳定会直接影响焊接区域外观，同时，两端法兰上均布的连接销孔，也需要保证同轴度，同轴度不良容易造成多件扬水管无法配对连接；此外，因扬水管尺寸规格多样，中间的薄壁圆管厚度多为薄壁件，且厚度尺寸不一，越薄的壁厚越易出现焊穿现象。因此扬水管组件的TIG焊对焊接工装及焊接参数均提出较高要求。目前，针对此类扬水管产品，大都采用人工焊接或半自动焊接的方式，焊接出来的产品同轴度精度差，且扬水管尺寸规格多样化，焊接换型需重新校准焊接位置及焊接参数，人工上料效率极低，焊后多需补焊，且废品率高，导致扬水管的制作成本居高不下。因此，针对扬水管TIG焊接的特殊性及规格多样化的特点，开发一种简单、稳定可靠，且可高效快换的自动化焊接工装及焊接方法，满足产品对同轴度，焊接区域外观，以及产品多样性需工装快换的要求，开发一种产品换型时焊接参数可快速切换，且焊接性能稳定自动化焊接方法，以实现扬水管的高质量高效率焊接，具有十分重要的意义。公告号为CN208854069U的实用新型专利于2019年5月14日公开了一种水管焊接工装，包括支架，L型支撑块，定位板和进水管固定板；L型支撑块固定在支架表面的一侧，定位板固定在支架表面的另一侧；支架表面还安装有进水管固定板；L型支撑块上部与定位板相对的一侧安装有旋转固定块，旋转固定块通过轴承转动连接在L型支撑块上部的一侧面上；定位板上开设有通孔，通孔上下侧的内壁上安装有弹性支撑架；进水管固定板上开设有固定进水管的凹槽。该实用新型在定位板的通孔上下侧的内壁上安装弹性支撑架能够在对水管起到有效支撑的情况下，当焊接过程中产生振动或外界影响时能够起到一定的缓冲作用，保证焊接过程的稳定有效；该实用新型结构简单，能广泛应用于水管的焊接过程中。但该实用新型并不适合用于带有法兰结构的扬水管的焊接作业。

发明内容

现有的扬水管焊接工艺易造成扬水管的圆管与法兰同轴度不良，产品换型调校效率低，废品率高，制作成本不易控等问题，为克服这些缺陷，本发明提供了一种可提高扬水管焊接的工作效率和焊接质量，降低扬水管制作成本的通用型扬水管机器人自动化TIG焊接工装及焊接方法。

本发明的技术方案是：一种通用型扬水管机器人自动化TIG焊接工装，包括焊装旋转台、下压装置、焊接机器人及变位机，焊装旋转台连接在变位机的输出端，焊装旋转台上设有定心装置，下压装置位于焊装旋转台上方，焊装旋转台与下压装置定位并装配由法兰和圆管构成的扬水管组件，焊接机器人上设有用于焊接扬水管组件的焊枪。本通用型扬水管机器人自动化TIG焊接工装工装用来将法兰和圆管焊接成扬水管组件的成品或半成品，扬水管组件的成品由一根圆管和圆管两端的法兰构成，扬水管组件的半成品由一根圆管和圆管一端的法兰构成。定心装置可保证待焊接的法兰、圆管间的同轴度。通过下压装置可将圆管或扬水管组件半成品，即上工序已焊法兰件压紧在定心装置上。圆管或上工序已焊法兰件在本工装上完成夹紧后，焊接机器人启动焊枪先后实施TIG焊接。

作为优选，焊装旋转台上固定有架空的焊接台支撑板，焊接台支撑板上设有调节槽及法兰压紧机构。焊接台支撑板可为待焊接的法兰、定心装置提供支承。

作为优选，所述定心装置包括夹爪气缸、夹爪过渡块、内撑夹爪本体和圆管支撑块，夹爪气缸固定在焊装旋转台上并位于焊接台支撑板下，夹爪过渡块安装于夹爪气缸上，内撑夹爪本体安装于夹爪过渡块上，圆管支撑块设于所述调节槽内并可根据圆管尺寸改变固定位置。

作为优选，所述法兰压紧机构包括可旋转法兰压臂及旋转压紧缸，旋转压紧缸均匀固设于焊接台支撑板各边上，可旋转法兰压臂固连于旋转压紧缸输出端。法兰上料定心后，圆管上料前，可旋转法兰压臂压紧法兰，确保待焊接件保持固定准确实施焊接。

作为优选，焊接台支撑板上设有多个用于安装法兰定位销的法兰定位销安装孔，每个法兰定位销安装孔对应一种规格的法兰。法兰放上焊接台支撑板上后，法兰定位销插入法兰上对应的法兰定位销安装孔内，不同规格法兰定位销与对应的法兰定位销安装孔匹配，生产换型时可进行人工快换或位置快调，以适应不同规格扬水管的焊接。

作为优选，下压装置包括支撑架和顶锥及插拔销导向机构，顶锥及插拔销导向机构安装于支撑架上，支撑架连接在支撑件垂向推送气缸的缸体上，支撑件垂向推送气缸的输出端连接在一水平滑动支架上，支撑件水平推送气缸的输出端连接在水平滑动支架上。下压装置可实现上下和前后推送，带着顶锥及插拔销导向机构，整体靠近和远离扬水管组件，完成上工序已焊法兰件的定位。

作为优选，顶锥及插拔销导向机构包括插拔销导向件、顶锥无动力旋转轴和顶锥，顶锥无动力旋转轴通过组对向心球轴承安装于插拔销导向件的中心孔内，顶锥安装于顶锥无动力旋转轴下端。顶锥压紧圆管或上工序已焊法兰件后，焊装旋转台带工件转动时，因顶锥与工件间的摩擦力，顶锥随动。下压装置上通过顶锥将圆管或上工序已焊法兰件压紧在圆管支撑块之上。针对不同尺寸规格的圆管或上工序已焊法兰件，顶锥可直接进行人工快换以匹配圆管或上工序已焊法兰件。

作为优选，下压装置还包括插拔销机构，插拔销机构安装于顶锥及插拔销导向机构上，插拔销机构包括插拔销、插拔销安装板和插拔销驱动气缸，插拔销连接于插拔销安装板上，插拔销安装板连接于插拔销驱动气缸上。插拔销安装板上，针对不同扬水管组件法兰销孔的位置及尺寸，设计相应尺寸及位置的上法兰插拔销安装孔。焊接不同规格的扬水管组件时，插拔销可直接进行人工快换或快调以匹配扬水管组件的规格。当顶锥及插拔销机构靠近扬水管组件，且顶锥压紧上工序已焊法兰件后，支撑件垂向推送气缸和夹爪气缸同时中泄，之后插拔销在上部的插拔销驱动气缸的驱动下，插入上工序已焊法兰件上的销孔；在焊接即将开始前，支撑件垂向推送气缸和夹爪气缸同时恢复压紧和撑紧，此后，插拔销需退出上工序已焊法兰件的法兰销孔。

作为优选，变位机为焊接机器人的外部输出轴。这样保证焊装旋转台与焊接机器人焊接动作的协同性，大大提高了产品的焊接质量及质量稳定性。

一种采用所述的通用型扬水管机器人自动化TIG焊接工装的焊接方法，包括如下步骤：

步骤一、自动化上料及焊接程序启动前，焊枪钨针机构上的钨针需要根据提前优化好的外形尺寸进行修磨；焊丝顶端位置需提前调至钨针尖端正下方；

步骤二、上料前，将内撑夹爪本体根据待焊接扬水管的尺寸规格，安装于夹爪过渡块相应的档位；

步骤三、首先借助圆管支撑块位置定径器对焊装旋转台的圆管支撑块进行装调，将相应产品规格的圆管支撑块位置定径器套在内撑夹爪本体上，手动调节夹爪气缸张开，使内撑夹爪本体将圆管支撑块位置定径器完全撑紧定心，后调节圆管支撑块位置，使其与圆管支撑块位置定径器内孔相切，螺栓固定。后夹爪气缸泄压取下圆管支撑块位置定径器，等待上料；

步骤四、选择相应产品规格的法兰定位销，将其安装于焊接台支撑板对应产品的下法兰定位销安装孔上；选择对应产品规格的法兰压臂进行安装。选择对应产品的顶锥进行安装；选择相应产品规格的插拔销，将其安装于插拔销安装板对应产品的上法兰插拔销安装孔上；

步骤五、在上料过程中，首先，法兰上至焊装台支撑板上，并将内孔套在内撑夹爪本体上，法兰定位销插入对应销孔；后夹爪气缸张开，撑紧法兰内孔，旋转压紧缸驱动法兰压臂旋转并压紧法兰上端面，后夹爪气缸泄压，完成对法兰的固定动作；之后，圆管或上工序已焊法兰件上至圆管支撑块之上，内撑夹爪本体套在圆管内孔内，夹爪气缸张开，撑紧圆管内孔，后顶锥靠近上料工件，并压紧圆管或上工序已焊法兰件；

步骤六、夹爪气缸及支撑件垂向推送气缸中泄，后插拔销插入上工序已焊法兰件对应对的销孔内，后夹爪气缸带内撑夹爪本体撑紧圆管内孔，后支撑件垂向推送气缸带顶锥压紧上工序已焊法兰件，后插拔销拔出销孔；

步骤七、焊接机器人对准法兰与圆管的组对缝隙进行焊接。

本发明具有如下有益效果：

本发明采用的定心装置可保证安装精度和定心装置的同轴度；同时，法兰与圆管采用同一内撑夹爪本体先后动作的撑紧方案，有效避免了因圆管和物料不同心导致工件焊偏的问题。法兰压紧机构下压，可有效避免焊接过程因单一内撑力不够导致将法兰和圆管受热拉偏的问题。

本发明采用的定心装置为多位置可调的结构形式，法兰压紧机构也可快调快换，一套工装适应多款产品，提高工装对不同规格工件的兼容性，大大降低了产品生产的成本。

本发明下压装置中的顶锥与焊装旋转台的同轴度，以及上下销孔插拔销的同轴度，均为一次装调完毕便不再更改，产品换型时只需快调及快换顶锥及法兰压紧机构的可旋转法兰压臂便可完成换型，大大提高了产品的生产效率。

本发明采用的变位机为机器人的一个外部输出轴，可保证焊装旋转台与焊接机器人焊接动作的协同性，大大提高了产品的焊接质量及质量稳定性。

本发明针对扬水管圆管为薄壁件的特点，对钨针修磨尺寸、焊丝与钨针的相对位置关系，焊枪的焊接角度均提出具体要求，同时设定专用焊接参数，且每次换型后，焊枪均会重新标定，有效保证了焊接的尺寸精度和外观，避免了顶丝、焊透和焊接不到位的情况发生，避免了烧穿，裂纹，间断及明显未焊透，宽度不均匀等影响强度的缺陷。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图；

图2为本发明中焊枪的一种结构示意图；

图3为本发明另一视角的结构示意图；

图4A为本发明所加工处理的扬水管组件的成品结构示意图；

图4B为本发明所加工处理的扬水管组件的半成品结构示意图；

图5A为本发明中定心装置与法兰压紧机构的一种结构示意图；

图5B为本发明中定心装置与法兰压紧机构的水平视图；

图5C为本发明中定心装置与法兰压紧机构的仰视视角的结构示意图；

图6A为本发明定心装置中夹爪气缸、夹爪过渡块及内撑夹爪本体的连接结构示意图；

图6B为本发明定心装置中夹爪过渡块的结构示意图；

图6C为本发明定心装置中内撑夹爪本体的结构示意图；

图6D为本发明定心装置中圆管支撑块的结构示意图；

图7A为本发明中可旋转法兰压臂压紧法兰的工作状态示意图；

图7B为本发明中可旋转法兰压臂压紧法兰的工作状态水平视图；

图8为本发明的圆管或上工序已焊法兰件的底部支撑结构示意图；

图9为本发明中下压装置的一种结构示意图；

图10A为本发明中顶锥及插拔销导向机构的一种结构示意图；

图10B为本发明中顶锥及插拔销导向机构的俯视图；

图11为本发明中插拔销机构的结构示意图；

图12为本发明的上下销孔同轴度调节杆的使用状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

一种通用型扬水管机器人自动化TIG焊接工装，用于焊接扬水管组件5，扬水管组件5的结构如图4A、图4B所示，由上、下两端的法兰51和中间的一个圆管52组成，圆管52的两端分别嵌入两端法兰51的中心圆孔内，嵌入深度为与法兰51外端面距离8mm。本焊接工装的焊接过程为，先在一套无插拔销机构的本焊接工装上焊接一端的法兰51与圆管52，组成一扬水管组件5的半成品工件，即上工序已焊法兰件53，然后将上工序已焊法兰件53采用全自动桁架抓手抓取并空间旋转180°，移送至另一套带插拔销机构的本焊接工装上，与新放置于焊接工装上的另一端法兰51组对焊接成扬水管组件5的成品工件。扬水管组件的法兰中心孔直径比圆管中心孔直径大，两端法兰周向上，均布有4到8个大小一致的销孔511。焊接完毕后，需保证两端法兰同位置销孔的同轴度在0.5mm以内；焊接完毕后两端法兰外端面的平行度保证在0.5mm以内。焊接采用先点焊，再满焊的形式，满焊后要求最终形成鱼鳞纹焊缝。

如图3所示，本通用型扬水管机器人自动化TIG焊接工装包括焊装旋转台1、下压装置2、焊接机器人6及变位机7，焊装旋转台1连接在变位机7的输出端，焊装旋转台1上设有定心装置，下压装置2位于焊装旋转台1上方，焊接机器人6上设有用于焊接扬水管组件5的焊枪61。焊装旋转台1与下压装置2用来定位并装配扬水管组件5，确保精确、平稳地完成焊接。本通用型扬水管机器人自动化TIG焊接工装另外配置圆管支撑块位置定径器3、上下销孔同轴度调节杆4两种附件，用于工件、装置拆换后的校准。圆管支撑块位置定径器3、上下销孔同轴度调节杆4仅在装调过程中使用，不直接参与扬水管组件5的定位。

如图1和图2所示，变位机7为焊接机器人6的外部输出轴，变位机7运动参数在焊接机器人6的控制器中设置，变位机7为焊装旋转台1的动力源。焊接机器人6为六轴机器人，焊枪61安装于焊接机器人6端部，焊枪61为福尼斯焊枪，包括焊枪钨针机构611、送丝机构612及瓦嘴613。焊枪钨针机构611提供大小可设置的焊接电流，送丝机构612可通过设置送丝速度来保证填丝量，变位机7定速转动，完成焊接动作。本通用型扬水管机器人自动化TIG焊接工装主要用来焊接圆管壁厚2mm和3.2mm两种规格的扬水管，根据实际和焊接效果，制定φ3.2mm钨针的修磨长度在7~8mm之间，管壁越薄，修磨越长，焊枪钨针机构611的钨针尖端角度控制在22°~23°之间，φ1.6mm焊丝顶端位置需提前调至钨针尖端正下方5毫米处。因圆管51圆度误差较大，法兰51组对形成的间隙存在不均匀现象，通过设置其转速及优化机器人焊枪61的焊接参数，保证环形焊接区域的高质量焊接效果。

图5A至图5C为焊装旋转台1的结构示意图，焊装旋转台1为扬水管组件的法兰51和圆管52或上工序已焊法兰件53定位的基准工装台，其由变位机7带动做旋转运动。焊装旋转台1、变位机7、所述定心装置相互间所有的固定连接全部采用定位销与螺栓结合的方式，以保证焊装旋转台上定心装置与变位机的同轴度；焊装旋转台1上的定心装置，是所有其他工装件位置装调的基础，定心装置的装调精度直接决定了整套设备的精度等级。焊接台支撑板17上设有可容三个内撑夹爪本体13穿过的通槽、调节槽及法兰压紧机构，调节槽包括三道贯通焊接台支撑板17顶、底两面的调节通槽和三道底部封闭的调节盲槽，调节通槽和调节盲槽围绕焊装旋转台1圆心呈辐射状排列，且调节通槽和调节盲槽间隔分布。焊接台支撑板17上设有八个法兰定位销安装孔171，每个法兰定位销安装孔171对应一种规格的法兰51。

如图6A至图6C所示，所述定心装置包括夹爪气缸11、三个夹爪过渡块12、三个内撑夹爪本体13和三个圆管支撑块14，夹爪气缸11为三爪气缸，夹爪气缸11通过定位销和螺栓固定于变位机7驱动的焊装旋转台1上并位于焊接台支撑板17下，三个夹爪过渡块12安装于夹爪气缸11的三个夹爪上，三个内撑夹爪本体13一一对应地卡接安装于三个夹爪过渡块12上，圆管支撑块14设于所述盲槽内并可改变固定位置。针对不同直径尺寸的扬水管组件5，夹爪过渡块12上设计有四个用于安装内撑夹爪本体13的卡槽。夹爪过渡块12位于所述的通槽内并通过自身底部的长方形凹槽与夹爪气缸11配合实现定位，内撑夹爪本体13底部的凸台与夹爪过渡块12相应位置的凹槽紧配合，实现径向定位，内撑夹爪本体13通过连接在夹爪过渡块12上的侧面压块18实现内撑夹爪本体13宽度方向的定位。

如图8所示，焊装旋转台上的三个圆管支撑块14，是专为支撑圆管底端面，并保证圆管底面与法兰外端面8mm的高度差而设计。圆管支撑块14的安装在内撑夹爪本体13安装完毕之后进行，且其装调过程涉及到圆管支撑块位置定径器3的使用。如图5所示，装调时，先将圆管支撑块位置定径器3套在已提前装调好的三个内撑夹爪本体13上，后手动调节夹爪气缸11张开，撑紧圆管支撑块位置定径器3，而后调节三个圆管支撑块14的位置，使其与圆管支撑块位置定径器3的内孔相切，位置确定后用螺栓把紧三个圆管支撑块14，将其固定在焊接台支撑板17上，此后，夹爪气缸11泄压，取下圆管支撑块位置定径器3。此处使用的圆管支撑块位置定径器3，其内孔尺寸比法兰51内孔尺寸小，比圆管52外径尺寸大，保证了法兰51自动上料时可顺畅落于焊接台支撑板17上，同时，又可牢靠地支撑住圆管52或上工序已焊法兰件53。

定心装置的使用原理是：通过同一组内撑夹爪本体13，先后撑法兰和圆管来保证法兰与圆管的同轴度。动作顺序是：法兰51先上料，然后内撑夹爪本体13撑紧法兰51内孔，然后待所述法兰压紧机构压紧法兰51后夹爪气缸11泄压，等待圆管52放置于法兰内孔并支撑在三个圆管支撑块14上，三个内撑夹爪本体13再次加压撑紧圆管内孔。

所述法兰压紧机构在法兰51定心完成后启用。如图7A、图7B所示，所述法兰压紧机构包括四根可旋转法兰压臂15及四个旋转压紧缸15’，旋转压紧缸15’均匀固设于焊接台支撑板17四边边缘上，可旋转法兰压臂15固连于一一对应地连接于旋转压紧缸15’输出端。内撑夹爪本体13将法兰51内孔撑紧，此后，四个旋转压紧缸15’驱动法兰压臂15旋转压紧法兰51，此后三爪气缸11泄压，等待圆管上料。

图5A中，安装于焊接台支撑板17上的法兰定位销16用于确定法兰51上的销孔位置。当焊接不同尺寸规格的扬水管组件时，如上提及的内撑夹爪本体13、圆管支撑块14均可通过快调适应不同尺寸规格，法兰定位销16可通过快换及在焊接台支撑板17上的快调适应不同尺寸规格。

图9、图10A、图10B、图11展示了下压装置2的结构，下压装置2用于圆管52或上工序已焊法兰件53的压紧，以及上工序已焊法兰件53上的法兰的销孔的定位，在带插拔销机构的本焊接工装上，所上物料为上工序已焊法兰件53，下压装置2对上工序已焊法兰件53执行定位动作；在无插拔销机构的本焊接工装上，所上物料为圆管52，下压装置2对圆管52执行定位动作。

下压装置2由支撑架21，顶锥及插拔销导向机构22、插拔销机构23、支撑件垂向推送气缸24及支撑件水平向推送气缸25组成。当扬水管组件5上料时，下压装置2远离焊装旋转台1，当扬水管组件5上料完毕需定位时，下压装置2靠近焊装旋转台1。下压装置2的靠近和远离动作依靠支撑件垂向推送气缸24和支撑件水平向推送气缸25共同驱动完成。

安装于支撑架21上的顶锥及插拔销导向机构22主要由插拔销导向件221、顶锥无动力旋转轴222、顶锥223、弹簧挡圈224、轴承225、隔套226、拧紧螺母227及调整垫片228组成。其中，插拔销导向件221是所有其他组件的安装基准，其在支撑架21上的位置可以通过加减边侧的垫片228调节，以保证顶锥223与焊装旋转台1的同轴度。其中的顶锥无动力旋转轴222通过配对的向心球轴承225、隔套226、弹簧挡圈224和拧紧螺母227安装于插拔销导向件221上，顶锥223通过加长螺栓固定在顶锥无动力旋转轴222的下方。当下压装置2整体下压，顶锥223将圆管52或上工序已焊法兰件53压紧在三个圆管支撑块14之上；顶锥223压紧圆管52或上工序已焊法兰件53后，焊装旋转台1带工件转动，顶锥无动力旋转轴222和顶锥223在压紧摩擦力的作用下，可随焊装旋转台1一同转动，进而实现扬水管组件5的整体转动。远离扬水管组件5时，进行扬水管组件5的上下料。顶锥223针对不同尺寸规格的圆管52或上工序已焊法兰件53，可直接进行人工快换。

安装在插拔销导向机构22上的插拔销机构23主要由插拔销231、插拔销安装板232及插拔销驱动气缸233组成。插拔销231通过插拔销安装板232安装于插拔销驱动气缸233上。当顶锥及插拔销机构22靠近扬水管组件5，且顶锥223压紧上工序已焊法兰件53后，夹爪气缸11及支撑件垂向推送气缸24中泄，插拔销231在插拔销驱动气缸233驱动下，插入上工序已焊法兰件53上的法兰销孔内，完成位置矫正。在焊接即将开始前，插拔销231需退出上工序已焊法兰件53的法兰销孔，具体动作为：夹爪气缸11及支撑件垂向推送气缸24分别重新撑紧和压紧，插拔销驱动气缸233缩回，使插拔销231拔出销孔，焊装旋转台1带物料和顶锥转动，实施焊接。

当焊接不同尺寸规格的扬水管组件5时，顶锥223可根据不同尺寸进行快换，插拔销231可穿过顶锥及插拔销导向机构22上对应尺寸规格的插拔销导向孔2211位置，安装于插拔销安装板232上对应尺寸规格的上法兰插拔销安装孔2321内。

如图12所示，焊接制作扬水管组件5的成品工件时，上、下法兰销孔的同轴度主要受下压装置2上的插拔销导向件221位置影响，插拔销导向件221还决定顶锥223与焊装旋转台1的同轴度。因此，顶锥223与焊装旋转台1的同轴度，及上下销孔的同轴度需同时保证。安装调整方案为：在插拔销机构23安装前，选择两款产品，即两种不同规格的扬水管组件5的销孔位置，同时插入两根上下销孔同轴度调节杆4，调整插拔销导向件221位置，保证调节杆可插入焊接台支撑板17上同位置的销孔内，同时将百分表固定与焊接台支撑板17之上，驱动焊装旋转台1转动，同时百分表打顶锥223同轴度，加减调整垫片228，固定插拔销导向件221位置。此处为一次调节完成，后续不再拆改。

本通用型扬水管机器人自动化TIG焊接工装的焊接方法，包括如下步骤：

步骤一、准备两台本通用型扬水管机器人自动化TIG焊接工装，在其中一台上加装插拔销机构23，使该工装专用于焊接生产扬水管组件5的成品工件；另一台则不加装插拔销机构23，使该工装专用于焊接生产扬水管组件5的半成品工件，即上工序已焊法兰件53；加装加装插拔销机构23时，借助上下销孔同轴度调节杆4进行上工序已焊法兰件53的插拔销231装调，保证上工序已焊法兰件53上插拔销231和法兰定位销16的同轴度，取用上下销孔同轴度调节杆4，自上而下依次穿入插拔销导向件221上的插拔销导向孔2211和焊接台支撑板17上的下法兰定位销安装孔171，为保证位置一次调整后不再更改，同时取用两个销孔同轴度调节杆4，分别插入相应尺寸的插拔销导向孔2211内同时进行调节，后螺栓固定顶锥及插拔销导向机构22，插拔销导向件221上的插拔销导向孔2211，及焊接台支撑板17上的下法兰定位销安装孔171，同待焊接的不同规格工件的销孔位置一一对应；

步骤二、自动化上料及焊接程序启动前，焊枪钨针机构611上的钨针需要根据提前优化好的外形尺寸进行修磨；焊丝顶端位置需提前调至钨针尖端正下方5毫米处；

步骤三、上料前，将内撑夹爪本体13根据待焊接扬水管的尺寸规格，安装于夹爪过渡块12相应的档位；

步骤四、首先借助圆管支撑块位置定径器3对焊装旋转台1的圆管支撑块14进行装调，将相应产品规格的圆管支撑块位置定径器3套在三个内撑夹爪本体13上，手动调节夹爪气缸11张开，使三个内撑夹爪本体13将圆管支撑块位置定径器3完全撑紧定心，然后调节三个圆管支撑块14位置，使其与圆管支撑块位置定径器3内孔相切后用螺栓固定；然后夹爪气缸11泄压取下圆管支撑块位置定径器3，等待上料；

步骤五、选择相应产品规格的法兰定位销16，将其安装于焊接台支撑板17对应产品的下法兰定位销安装孔171上；选择对应产品规格的法兰压臂15进行安装；选择对应产品的顶锥223进行安装；选择相应产品规格的插拔销231，将其安装于插拔销安装板232对应产品的上法兰插拔销安装孔2321上；

步骤六、在上料过程中，首先，法兰51上至焊装台支撑板17上，并将内孔套在三个内撑夹爪本体11上，法兰定位销16插入对应销孔；夹爪气缸11张开，撑紧法兰内孔，旋转压紧缸15’驱动法兰压臂15旋转并压紧法兰上端面，夹爪气缸11泄压，完成对法兰的固定动作；之后，圆管52或上工序已焊法兰件53上至三个圆管支撑块14之上，三个内撑夹爪本体13套在圆管内孔内。夹爪气缸11张开，撑紧圆管内孔，后顶锥223靠近上料工件，并压紧圆管52或上工序已焊法兰件53；

步骤七、若上料为上工序已焊法兰件53，则夹爪气缸11及支撑件垂向推送气缸24中泄，插拔销231插入上工序已焊法兰件53对应对的销孔内，然后夹爪气缸11带三个内撑夹爪本体13重新加压以撑紧圆管内孔，支撑件垂向推送气缸24带顶锥223重新加压以压紧上工序已焊法兰件53，插拔销拔出销孔；

步骤八、焊接机器人6对准法兰51与圆管52，或上工序已焊法兰件53中的圆管52与最后装上的法兰51组对缝隙进行焊接。初期点焊过程中，焊枪61设置角度为42°，焊枪61焊接时不动，点焊一次完成，退回安全位，等待变位机带动焊装旋转台及工件旋转至另一焊点，焊枪61再次靠近并焊接，依次完成3或5个位置的点焊；满焊过程中，机器人焊枪设置角度为45°，焊枪61位置不变，采用脉冲焊加变位机带焊装旋转台及工件旋转的方式，最终形成鱼鳞纹焊缝。

对于圆管2mm厚度的扬水管，钨针伸出瓦嘴8mm，气体流量10 L/min，焊丝在钨针尖端正下方5毫米进行点焊，点焊电流130A，焊枪角度设置为42°，点焊时间1s；满焊电流185A，焊接速度0.126m/min，焊枪角度45°。

圆管3.2mm厚度的扬水管，钨针伸出瓦嘴8mm，气体流量10 L/min，焊丝在钨针尖端正下方5毫米进行点焊，点焊电流190A，焊枪角度设置为42°，点焊时间0.85s；满焊电流230A，焊接速度0.132m/min，焊枪角度45°。

2 mm与3.2 mm圆管在点焊与满焊中，因间隙不均匀会导致收弧后焊丝长短情况不同，为了不影响连续点焊与满焊起弧，需要在每次起弧前，焊接机器人6设置送丝，达到每次起弧前焊丝长度一致，以保证填丝量，避免因填丝量不够，未点焊上或者满焊起弧位置差异，导致收弧无法盖住起弧，产生孔洞或融合性不良。

实施例2

焊接台支撑板17上设有六个法兰定位销安装孔171。其余同实施例1。

Claims (10)

1.一种通用型扬水管机器人自动化TIG焊接工装，其特征是包括焊装旋转台（1）、下压装置（2）、焊接机器人（6）及变位机（7），焊装旋转台（1）连接在变位机（7）的输出端，焊装旋转台（1）上设有定心装置，下压装置（2）位于焊装旋转台（1）上方，焊装旋转台（1）与下压装置（2）构成对由法兰（51）和圆管（52）构成的扬水管组件（5）定位的定位工装，焊接机器人（6）上设有用于焊接扬水管组件（5）的焊枪（61）。

2.根据权利要求1所述的通用型扬水管机器人自动化TIG焊接工装，其特征是焊装旋转台（1）上固定有架空的焊接台支撑板（17），焊接台支撑板（17）上设有调节槽及法兰压紧机构。

3.根据权利要求2所述的通用型扬水管机器人自动化TIG焊接工装，其特征是所述定心装置包括夹爪气缸（11）、夹爪过渡块（12）、内撑夹爪本体（13）和圆管支撑块（14），夹爪气缸（11）固定在焊装旋转台（1）上并位于焊接台支撑板（17）下，夹爪过渡块（12）安装于夹爪气缸（11）上，内撑夹爪本体（13）安装于夹爪过渡块（12）上，圆管支撑块（14）设于所述调节槽内并可根据圆管（52）尺寸改变固定位置。

4.根据权利要求2所述的通用型扬水管机器人自动化TIG焊接工装，其特征是所述法兰压紧机构包括可旋转法兰压臂（15）及旋转压紧缸（15’），压紧气缸均匀固设于焊接台支撑板（17）各边上，可旋转法兰压臂（15）固连于旋转压紧缸（15’）输出端。

5.根据权利要求4所述的通用型扬水管机器人自动化TIG焊接工装，其特征是焊接台支撑板（17）上设有多个法兰定位销安装孔（171），每个法兰定位销安装孔（171）对应一种规格的法兰（51）。

6.根据权利要求1所述的通用型扬水管机器人自动化TIG焊接工装，其特征是下压装置（2）包括支撑架（21）和顶锥及插拔销导向机构（22），顶锥及插拔销导向机构（22）安装于支撑架（21）上，支撑架（21）连接在支撑件垂向推送气缸（24）的缸体上，支撑件垂向推送气缸（24）的输出端连接在一水平滑动支架上，支撑件水平推送气缸（25）的输出端连接在水平滑动支架上。

7.根据权利要求6所述的通用型扬水管机器人自动化TIG焊接工装，其特征是顶锥及插拔销导向机构（22）包括插拔销导向件（221）、顶锥无动力旋转轴（222）和顶锥（223），顶锥无动力旋转轴（222）通过组对向心球轴承安装于插拔销导向件（221）的中心孔内，顶锥（223）安装于顶锥无动力旋转轴（222）下端。

8.根据权利要求6所述的通用型扬水管机器人自动化TIG焊接工装，其特征是下压装置（2）还包括插拔销机构（23），插拔销机构（23）安装于顶锥及插拔销导向机构（22）上，插拔销机构（23）包括插拔销（231）、插拔销安装板（232）和插拔销驱动气缸（233），插拔销（231）连接于插拔销安装板（232）上，插拔销安装板（232）连接于插拔销驱动气缸（233）上。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的通用型扬水管机器人自动化TIG焊接工装，其特征是变位机（7）为焊接机器人（6）的外部输出轴。

10.一种采用权利要求1至10中任何一项所述的通用型扬水管机器人自动化TIG焊接工装的焊接方法，其特征是包括如下步骤：

步骤一、自动化上料及焊接程序启动前，焊枪钨针机构上的钨针需要根据提前优化好的外形尺寸进行修磨；焊丝顶端位置需提前调至钨针尖端正下方；

步骤二、上料前，将内撑夹爪本体（13）根据待焊接扬水管的尺寸规格，安装于夹爪过渡块（12）相应的档位；

步骤三、首先借助圆管支撑块位置定径器（3）对焊装旋转台（1）的圆管支撑块（14）进行装调，将相应产品规格的圆管支撑块位置定径器（3）套在内撑夹爪本体（13）上，手动调节夹爪气缸（11）张开，使内撑夹爪本体（13）将圆管支撑块位置定径器（3）完全撑紧定心，后调节圆管支撑块（14）位置，使其与圆管支撑块位置定径器（3）内孔相切，螺栓固定；后夹爪气缸（11）泄压取下圆管支撑块位置定径器（3），等待上料；

步骤四、选择相应产品规格的法兰定位销（16），将其安装于焊接台支撑板（17）对应产品的下法兰定位销安装孔（171）上；选择对应产品规格的法兰压臂（15）进行安装；选择对应产品的顶锥（223）进行安装；选择相应产品规格的插拔销（231），将其安装于插拔销安装板（232）对应产品的上法兰插拔销安装孔（2321）上；

步骤五、在上料过程中，首先，法兰（51）上至焊装台支撑板（17）上，并将内孔套在内撑夹爪本体（13）上，法兰定位销（16）插入对应销孔；夹爪气缸（11）张开，撑紧法兰内孔，旋转缸驱动法兰压臂（15）旋转并压紧法兰上端面，后夹爪气缸（11）泄压，完成对法兰的固定动作；之后，圆管（52）或上工序已焊法兰件（53）上至圆管支撑块（14）之上，内撑夹爪本体（13）套在圆管内孔内，夹爪气缸（11）张开，撑紧圆管内孔，后顶锥（223）靠近上料工件，并压紧圆管（52）或上工序已焊法兰件（53）；

步骤六、夹爪气缸（11）及支撑件垂向推送气缸（24）中泄，插拔销（231）插入上工序已焊法兰件（53）对应对的销孔内，夹爪气缸（11）带内撑夹爪本体（11）撑紧圆管内孔，支撑件垂向推送气缸（24）带顶锥（223）压紧上工序已焊法兰件（53），插拔销拔出销孔；

步骤七、焊接机器人对准法兰与圆管的组对缝隙进行焊接。

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