CN112775577A - 一种自动焊接钢结构的生产线及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动焊接钢结构的生产线及其使用方法。其中，该生产线包括AGV小车、焊接工作台、焊接机器人、搬运机器人、焊机、送丝机以及控制器。本发明提供的自动焊接钢结构的生产线，主要用于建筑行业钢构件围栏的制作。该生产线通过控制器的控制可实现各个环节的标准化作业，工人只需操作焊接机器人即可，对人员的技术要求低，有效地解决了人工焊接所存在的对焊工技术要求高，生产效率低，焊接质量参差不齐等问题。焊接工作台具有多种定位以及固定治具，可以在物料定位和焊接过程中保证位置不变。焊接工作台采用双工位设计，不仅有效提高了工作效率，而且有效避免了二次设计造成的成本浪费。

Description

一种自动焊接钢结构的生产线及其使用方法

技术领域

本发明属于自动焊接技术领域，尤其涉及一种自动焊接钢结构的生产线及其使用方法。

背景技术

目前，钢构件焊接一般采用人工上料，人工焊接的方式。人工焊接对人员要求高，要求焊工应在焊工资格合格证有效期内从事合格项目所覆盖范围内的焊接作业，因此局限性大，且人工成本高。同时，工人的技术水平参考不齐，产品的焊接质量不统一，产品无法实现标准化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动焊接钢结构的生产线及其使用方法，其可以实现钢构件焊接的自动焊接，从而解决人工焊接所存在的局限性大，人工成本高以及产品无法标准化的问题。

本发明是这样实现的，一种自动焊接钢结构的生产线，用于将板材焊接在管材的外表面上；所述生产线包括AGV小车、焊接工作台、焊接机器人、搬运机器人、焊机、送丝机以及控制器；

所述AGV小车用于按设定的运动路线，将物料运输至指定的位置；

所述焊接工作台包括工作平台，所述工作平台设有并排分布的第一工位以及第二工位；

所述第一工位两端位置分别设置有第一立板夹紧装置以及第一管材推紧组件，所述第一立板夹紧装置与第一管材推紧组件之间的区域设置有用于给管材以及水平板定位的定位底座、用于压紧管材的第一旋转压紧装置、用于给管材限位的管材限位装置、用于压紧水平板的第二旋转压紧装置、用于给水平板端部限位的水平板限位装置以及用于夹紧水平板两侧的水平板夹紧装置；

所述第二工位两端位置分别设置有第二立板承托装置以及第二管材推紧组件，所述第二立板承托装置与第二管材推紧组件之间的区域设置有用于压紧管材的第三旋转压紧装置、用于管材翻转定位的翻转定位板以及用于夹紧管材两侧面的管材夹紧装置；

所述焊机用于控制送丝机的送丝速度以及相关焊接参数；

所述焊接机器人用于将水平板焊接在管材的侧面上以及将立板焊接在管材的端口处；

所述搬运机器人用于上料、翻转物料以及搬走焊接好的物料，所述搬运机器人安装有自动抓取物料组件；

所述AGV小车、第一立板夹紧装置、第二立板承托装置、第一管材推紧组件、第二管材推紧组件、第一旋转压紧装置、第二旋转压紧装置、第三旋转压紧装置、水平板限位装置、水平板夹紧装置、管材夹紧装置、焊接机器人、搬运机器人、焊机、送丝机均与所述控制器电连接，以实现信息交互。

进一步的，所述自动抓取物料组件包括机械手连接座、吸盘抓手组件、视觉定位组件以及夹爪抓手组件；

所述视觉定位组件用于定位待抓取物料的位置，其包括拍摄装置，所述拍摄装置与所述控制器电连接，所述拍摄装置能将拍摄到的图像信息发送给所述控制器处理，所述控制器根据处理结果控制机械手移动；

所述吸盘抓手组件包括上下驱动模组、吸盘以及真空发生器，所述上下驱动模组的动力输出端与所述吸盘传动连接，所述上下驱动模组与所述控制器电连接，所述控制器能向所述上下驱动模组下达控制指令，所述上下驱动模组根据控制指令驱动所述吸盘向上或向下运动；

所述吸盘通过管道与所述真空发生器连接，所述真空发生器与所述控制器电连接，所述控制器能控制所述真空发生器吸气或排气；

所述夹爪抓手组件包括至少两个相隔一段距离设置的夹爪单元，每一所述夹爪单元均包括夹紧驱动组件以及相对设置的两块夹紧片，所述夹紧驱动组件与所述控制器电连接，所述控制器通过控制所述夹紧驱动组件来驱动所述两块夹紧片夹紧或松开。

进一步的，所述第一工位以及第二工位分别接入各自的气路；所述第一立板夹紧装置、第二立板承托装置、第一管材推紧组件、第二管材推紧组件、第一旋转压紧装置、第二旋转压紧装置、第三旋转压紧装置、水平板限位装置、水平板夹紧装置以及管材夹紧装置均采用气缸作为动力源，各个气缸分别通过气动三联件接入气源，并且，均通过电磁阀控制气路的导通或关闭；所述焊接工作台还包括气路控制柜，所述气路控制柜与各个电磁阀电连接，以控制各个电磁阀的打开或关闭；

所述第一立板夹紧装置包括立板定位座、水平承托板、立板夹紧气缸以及两个分布在立板定位座两侧边的立板夹紧块；所述立板定位座垂直固定在所述工作平台上，所述水平承托板固定在所述立板定位座上，用于承托立板；所述立板夹紧气缸通过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭，气路导通时，所述立板夹紧气缸能驱动两个立板夹紧块将立板的左右两边夹紧；

所述第一管材推紧组件与第二管材推紧组件均包括竖向支撑板、管材推紧气缸以及推板，所述管材推紧气缸固定在所述竖向支撑板上，所述推板与管材推紧气缸的活塞杆连接；所述管材推紧气缸通过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭，气路导通时，所述管材推紧气缸能推动推板向前移动，以顶紧管材的端口。

进一步的，第一旋转压紧装置、第二旋转压紧装置以及第三旋转压紧装置均包括旋转气缸以及摆动件，所述摆动件与所述旋转气缸的活塞杆连接，所述旋转气缸通过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭，气路导通时，所述旋转气缸能驱动摆动件摆动，以压紧物料的顶面；

所述水平板限位装置包括水平板限位气缸以及两块水平板限位块，所述水平板限位气缸通过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭，气路导通时，所述水平板限位气缸工作时能驱动所述两块水平板限位块相向或背向移动；当两块水平板限位块相向运动至最近距离时，所述水平板限位块与管材之间的距离等于水平板的长度；

所述水平板夹紧装置包括水平板夹紧气缸、水平板活动夹块以及水平板固定夹块；所述水平板活动夹块与所述水平板夹紧气缸的活塞杆连接，所述水平板活动夹块以及水平板固定夹块分别位于水平板的两侧边；所述水平板夹紧气缸通过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭，气路导通时，所述水平板夹紧气缸能驱动水平板活动夹块向前移动，进而与水平板固定夹块共同夹紧水平板的两侧。

进一步的，所述管材夹紧装置包括管材夹紧气缸、管材活动夹块以及管材固定夹块；所述管材活动夹块以及管材固定夹块分别位于管材的两侧边，所述管材活动夹块与管材夹紧气缸的活塞杆连接，所述管材夹紧气缸通过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭，气路导通时，所述管材夹紧气缸能驱动管材活动夹块向前移动，进而与管材固定夹块共同夹紧管材的两侧。

进一步的，所述管材夹紧气缸以及管材固定夹块均固定在所述翻转定位板上，所述翻转定位板的顶部靠近所述管材固定夹块的一侧设置有向上凸起的定位部。

进一步的，所述吸盘抓手组件还包括用于判断所述吸盘是否吸取有物料的第一光电传感器，所述第一光电传感器安装在所述吸盘安装板上，所述第一光电传感器与所述控制器电连接；当第一光电传感器发射的光线被反射回来时，说明所述吸盘吸取有物料，当第一光电传感器发射的光线没有被反射回来时，说明所述吸盘没有吸取到物料或者物料掉落。

进一步的，所述夹爪抓手组件还包括用于判断所述夹爪单元是否抓取有物料的第二光电传感器，所述第二光电传感器位于两个所述夹爪单元之间，所述第二光电传感器与所述控制器电连接；当第二光电传感器发射的光线被反射回来时，说明所述夹爪单元抓取有物料，当第二光电传感器发射的光线没有被反射回来时，说明所述夹爪单元没有抓取到物料或者物料掉落。

进一步的，所述拍摄装置为CCD相机，所述视觉定位组件还包括固定板、夹紧块、相机导轨以及CCD光源，所述夹紧块固定在所述固定板上，所述夹紧块具有竖向安装孔，所述竖向安装孔具有具有弹性形变功能，并且具有竖向缺口；所述相机导轨通过连接件夹紧在所述竖向安装孔内，所述相机导轨的位置能相对于所述夹紧块上下调节；所述CCD相机与所述相机导轨固定连接，所述CCD光源与所述夹紧块固定连接。

本发明为解决上述技术问题，还提供了上述生产线的使用方法，包括以下步骤：

S1、AGV小车按设定的运动路线，将物料运输至指定的位置；

S2、搬运机器人上的自动抓取物料组件抓取管材，然后判定是否抓取成功，当成功抓取到管材时，将管材定位，摆好方位后，放在焊接工作台的第一工位上，并利用管材限位装置给管材定位，然后将水平板放置在定位底座上，将立板放置在第一立板夹紧装置上；

S3、启动第一工位的气路，通过第一立板夹紧装置将立板夹紧，通过第一管材推紧组件将管材推紧；接着，利用水平板限位装置对水平板进行限位，然后通过水平板夹紧装置将水平板夹紧，使水平板完全定位；

S4、通过第一旋转压紧装置以及第二旋转压紧装置，将管材以及水平板压紧，防止物料在焊接过程中移动；

S5、启动焊接机器人，焊接机器人在已经设计好的控制程序下按照设计好的运动路线运行到需要焊接的工位，焊机开始控制送丝机的送丝速度，预热后进行焊接工作，首先焊接机器人将水平板和管材焊接在一起，然后焊接机器人通过控制器的控制调整运动路线，到达管材端部，将立板和管材的端口焊接在一起，随后气路控制柜控制第一工位的气缸排气，使立板、管材和水平板都处于松弛状态；

S6、搬运机器人根据控制器下达的指令将焊接后的物料抓取，抓取后旋转90°后放置到第二工位上，搬运机器人再次调整位置，将焊接后的物料抓取，按照上次的旋转方向将物料再次旋转90°，随后搬运机器人复位；

S7、启动第二工位的气路，通过第二管材推紧组件将管材推紧，通过管材夹紧装置将管材左右夹紧，接着，通过第三旋转压紧装置将管材以及水平板压紧，防止在焊接过程中物料的移动；

S8、再次启动焊接机器人，焊接机器人在已经设计好的控制程序进行焊接，首先焊接机器人将水平板和管材焊接在一起，然后焊接机器人通过控制器的控制调整位置，将立板和管材的端口焊接在一起，焊接完成后，焊接机器人复位；

S9、随后气路控制柜控制第二工位的气缸排气，使立板、管材都处于松弛状态，搬运机器人根据控制器下达的指令将焊接后的物料取走，接着开始下一个物料的焊接。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：

本发明提供的自动焊接钢结构的生产线，主要用于建筑行业钢构件围栏的制作。该生产线通过控制器的控制可实现各个环节的标准化作业，工人只需操作焊接机器人即可，对人员的技术要求低，有效地解决了人工焊接所存在的对焊工技术要求高，生产效率低，焊接质量参差不齐等问题。

焊接工作台具有多种定位以及固定治具，可以在物料定位和焊接过程中保证位置不变。焊接工作台采用双工位设计，不仅有效提高了工作效率，而且有效避免了二次设计造成的成本浪费。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种自动焊接钢结构的生产线的立体结构示意图；

图2是图1所示生产线的侧面示意图；

图3是本发明实施例提供的焊接工作台的结构示意图；

图4是应用本实施例的焊接工作台的第一工位固定物料的示意图；

图5是应用本实施例的焊接工作台的第二工位固定物料的示意图；

图6是应用本实施例的焊接工作台的第一工位以及第二工位分别固定物料的示意图；

图7是本发明实施例提供的第一立板夹紧装置的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的第一管材推紧组件/第二管材推紧组件的结构示意图；

图9是本发明实施例提供的第一旋转压紧装置/第二旋转压紧装置/第三旋转压紧装置的结构示意图；

图10是本发明实施例提供的水平板限位装置以及水平板夹紧装置的结构示意图；

图11是本发明实施例提供的管材夹紧装置以及翻转定位板的结构示意图；

图12是本发明实施例提供的一种自动抓取物料组件的立体结构示意图；

图13是图12中的视觉定位组件的立体结构示意图；

图14是图12中的视觉定位组件的分解结构示意图；

图15是图12中的吸盘抓手组件的立体结构示意图；

图16是图12中的夹爪抓手组件的立体结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通。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。

请参阅图1及图2，示出了本发明提供的一较佳实施例，一种自动焊接钢结构的生产线，其包括焊接工作台1、焊接机器人2、搬运机器人3、AGV小车4、焊机5、送丝机、充电站6、气瓶7以及控制器。

本实施例的生产线主要用于将板材焊接在管材的外表面上。例如，可用于建筑行业钢构件围栏的制作。

其中，AGV小车4用于搬运焊接所需的物料，其接到指令后，按照设定好的运动路线将物料搬运到指定位置，AGV小车4上有AGV小车工作台，AGV小车工作台上装有用于给方管定位的工装，而其他小方板可随意摆放在其上。

请参阅图3至图6，焊接工作台1包括工作平台，工作平台设有并排分布的第一工位11以及第二工位12。本实施例所焊接的物料包括板材以及管材，板材包括水平板a(腰孔连接板)以及立板b(地脚板)，管材c为方管，水平板a焊接在管材c的两侧面上，立板b焊接在管材c的底端上。

第一工位11两端位置分别设置有第一立板夹紧装置d-1以及第一管材推紧组件e-1。第一立板夹紧装置d-1与第一管材推紧组件e-1之间的区域设置有用于给管材c以及水平板a定位的定位底座f、用于压紧管材c的第一旋转压紧装置g-1、用于给管材c限位的管材限位装置h、用于压紧水平板a的第二旋转压紧装置g-2、用于给水平板a端部限位的水平板限位装置i以及用于夹紧水平板a两侧的水平板夹紧装置j。

第二工位12两端位置分别设置有第二立板承托装置d-2以及第二管材推紧组件e-2，第二立板承托装置d-2与第二管材推紧组件e-2之间的区域设置有用于压紧管材c的第三旋转压紧装置g-3、用于管材c翻转定位的翻转定位板k以及用于夹紧管材c两侧面的管材夹紧装置m。

所述焊机5用于控制送丝机的送丝速度以及相关焊接参数。

焊接机器人2用于将水平板a焊接在管材c的两侧面上，以及将立板b焊接在管材c底部的端口处。

搬运机器人3安装在机器人固定座30上，搬运机器人3机械臂前段安装有自动抓取物料组件；搬运机器人3用于物料上料、翻转物料以及搬走焊接好的物料。

上述AGV小车、第一立板夹紧装置d-1、第二立板承托装置d-2、第一管材推紧组件e-1、第二管材推紧组件e-2、第一旋转压紧装置g-1、第二旋转压紧装置g-2、第三旋转压紧装置g-3、水平板限位装置i、水平板夹紧装置j、管材夹紧装置m、焊接机器人2、搬运机器人3、焊机5、送丝机均与控制器电连接，从而实现各装置、组件与控制器的信息交互。

第一工位11以及第二工位12分别接入各自的气路。于本实施例中，上述第一立板夹紧装置d-1、第二立板承托装置d-2、第一管材推紧组件e-1、第二管材推紧组件e-2、第一旋转压紧装置g-1、第二旋转压紧装置g-2、第三旋转压紧装置g-3、水平板限位装置i、水平板夹紧装置j以及管材夹紧装置m均采用气缸作为动力源，各个气缸分别通过气动三联件接入气源，并且，均通过电磁阀控制气路的导通或关闭。

具体的，上述控制器包括气路控制柜8，气路控制柜8与各个电磁阀电连接，从而控制各个装置以及组件中的电磁阀打开或关闭。

请参阅图7，第一立板夹紧装置d-1包括立板定位座41、水平承托板42、立板夹紧气缸43以及两个分布在立板定位座41两侧边的立板夹紧块44。立板定位座41垂直固定在工作平台上，水平承托板42固定在立板定位座41上，用于承托立板b。立板夹紧气缸43通过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭，气路导通时，立板夹紧气缸43能驱动两个立板夹紧块44将立板b的左右两边夹紧。

请参阅图8，第一管材推紧组件e-1与第二管材推紧组件e-2均包括竖向支撑板51、管材推紧气缸52以及推板53。管材推紧气缸52固定在竖向支撑板51上，推板53与管材推紧气缸52的活塞杆连接。管材推紧气缸52通过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭，气路导通时，管材推紧气缸52能推动推板53向前移动，以顶紧管材c的端口。

请参阅图9，第一旋转压紧装置g-1、第二旋转压紧装置g-2以及第三旋转压紧装置g-3均包括旋转气缸61以及摆动件62。摆动件62与旋转气缸61的活塞杆连接，旋转气缸61通过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭。气路导通时，旋转气缸61能驱动摆动件62摆动，以压紧物料的顶面。

请参阅图10，水平板限位装置i包括水平板限位气缸71以及两块水平板限位块72。水平板限位气缸71通过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭。气路导通时，水平板限位气缸71工作时能驱动两块水平板限位块72相向或背向移动。当两块水平板限位块72相向运动至最近距离时，水平板限位块72与管材c之间的距离等于水平板a的长度。

水平板夹紧装置j包括水平板夹紧气缸81、水平板活动夹块82以及水平板固定夹块83。水平板活动夹块82与水平板夹紧气缸81的活塞杆连接，水平板活动夹块82以及水平板固定夹块83分别位于水平板a的两侧边。水平板夹紧气缸81通过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭，气路导通时，水平板夹紧气缸81能驱动水平板活动夹块82向前移动，进而与水平板固定夹块83共同夹紧水平板a的两侧。

请参阅图11，管材夹紧装置m包括管材夹紧气缸91、管材活动夹块92以及管材固定夹块93。管材活动夹块92以及管材固定夹块93分别位于管材c的两侧边，管材活动夹块92与管材夹紧气缸91的活塞杆连接，管材夹紧气缸通91过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭。气路导通时，管材夹紧气缸91能驱动管材活动夹块92向前移动，进而与管材固定夹块93共同夹紧管材c的两侧。

管材夹紧气缸91以及管材固定夹块93均固定在翻转定位板k上，翻转定位板k的顶部靠近管材固定夹块93的一侧设置有向上凸起的定位部。

请参阅图12，本实施例的自动抓取物料组件包括机械手连接座10、安装架20、吸盘抓手组件、夹爪抓手组件以及视觉定位组件。

安装架20顶部的中间位置与机械手连接座10的底端固定连接，吸盘抓手组件、夹爪抓手组件以及视觉定位组件均安装在安装架20上。

视觉定位组件用于定位待抓取物料的位置，请参阅图13及图14，视觉定位组件包括拍摄装置211、固定板212、夹紧块213、相机导轨214以及CCD光源215。

夹紧块213固定在固定板212上，夹紧块213具有竖向安装孔2131，竖向安装孔2131具有弹性形变功能，并且具有竖向缺口。相机导轨214通过连接件(如螺栓)夹紧在竖向安装孔2131内，相机导轨214的位置能相对于夹紧块213上下调节，通过夹紧块213夹紧相机导轨214的不同位置，可实现拍摄装置211的上下调节。拍摄装置211与相机导轨214固定连接，CCD光源215与夹紧块211固定连接，CCD光源215用于拍摄过程中的照明，利于提高图像的质量。拍摄装置11与控制器电连接，拍摄装置211能将拍摄到的图像信息发送给控制器处理，控制器根据处理结果控制机械手移动。于本实施例中，拍摄装置211为CCD相机，CCD光源215呈环状，其空区域对应拍摄装置211的光线入口。

请参阅图15，吸盘抓手组件包括上下驱动模组、吸盘221、真空发生器以及用于判断吸盘221是否吸取有物料的第一光电传感器225。

上下驱动模组的动力输出端与吸盘221传动连接，上下驱动模组与控制器电连接，控制器能向上下驱动模组下达控制指令，上下驱动模组根据控制指令驱动吸盘221向上或向下运动。

吸盘221通过管道与真空发生器连接，真空发生器与控制器电连接，控制器能控制真空发生器吸气或排气。

上下驱动模组包括竖向设置的滑台气缸222、滑台气缸安装板223以及吸盘安装板224，滑台气缸222固定在滑台气缸安装板223上，滑台气缸222活塞杆的底端与吸盘安装板224固定连接，吸盘221安装在吸盘安装板224上。

当吸盘抓手组件开始工作时，吸盘抓手组件接收到控制器下达的控制信号，滑台气缸222做伸出或收缩运动，滑台气缸222可以沿着行程进行直线运动。当滑台气缸222处于伸出行程时，使吸盘221的抓取平面低于吸盘抓手组件，然后吸盘抓手组件可以开始进行抓取或放下工作。吸盘221与真空发生器接通后，与待提升物料接触，起动真空发生器抽吸，使吸盘221内产生负气压，从而将待提升物料吸牢，即可完成抓取物料工作。当物料搬送到目的地时，真空发生器平稳地充气进吸盘221内，使吸盘221内由负气压变成零气压或稍为正的气压，吸盘221就脱离物料，从而完成了移动物料工作。吸盘抓手组件完成抓取工作以后，滑台气缸222恢复到收缩行程状态。

第一光电传感器225安装在吸盘安装板上224，第一光电传感器225与控制器电连接；当第一光电传感器225发射的光线被反射回来时，说明吸盘221吸取有物料，当第一光电传感器225发射的光线没有被反射回来时，说明吸盘221没有吸取到物料或者物料掉落。

请一同参阅图12及图16，夹爪抓手组件包括两个相隔一段距离设置的夹爪单元231以及用于判断夹爪单元231是否抓取有物料的第二光电传感器232。其中，每一夹爪单元231均包括夹紧驱动组件以及相对设置的两块夹紧片2311，夹紧驱动组件的动力输出端与两块夹紧片2311传动连接，夹紧驱动组件与控制器电连接，控制器通过控制夹紧驱动组件来驱动两块夹紧片2311夹紧或松开。于本实施例中，夹紧驱动组件包括电磁阀2312以及气缸2313，电磁阀2312作为气阀，电磁阀2312与控制器电连接，气缸2313采用软管与气泵连接。通过控制器控制电磁阀2312的开闭，来控制气缸2313工作，从而使夹爪单元231夹紧或松开。

两个夹爪单元231相距一定距离，可以平稳抓取细长杆件。电磁阀2312接收到控制系统的指令，控制两个夹紧片2311的打开和夹紧。当夹爪单元231开始抓取工作时，两端的夹爪单元231同时处于打开状态，准备抓取动作，根据控制系统的指令移动至待抓取物料位置。到位以后，根据接收到的控制信号，开始夹紧，夹取物料，并移动至目标位置为止后，两侧的夹爪单元321同时处于打开状态，放下物料，完成移动物料工作。

第二光电传感器232位于两个夹爪单元231之间，第二光电传感器232与控制器电连接；当第二光电传感器232发射的光线被反射回来时，说明夹爪单元231抓取有物料，当第二光电传感器232发射的光线没有被反射回来时，说明夹爪单元231没有抓取到物料或者物料掉落。

上述安装架20底部具有多个连接部，所述两个夹爪单元231分别以可拆式的方式安装在安装架20任意的两个连接部上。进行抓取物料工作时，可以根据需要抓取的物料尺寸调整两个夹爪单元231置之间的距离。

可见，本实施例的自动抓取物料组件，集成了吸盘抓手组件以及夹爪抓手组件，其中，吸盘抓手组件采用真空发生器使吸盘221产生负压来吸取物料，可以抓取普通的小件平面物料，由于负压能产生很强的吸附力，所以有效地保证了物料在移动过程中不掉落；而夹爪抓手组件可以抓取细长杆件物料。同时，整个机械手通过视觉定位组件以及控制器结合，自动定位待抓取物料的位置，以及自动控制吸盘抓手组件以及夹爪抓手组件的移动。

应用本实施例的自动焊接生产线进行钢构件焊接的步骤如下：

S1、AGV小车4按设定的运动路线，将物料运输至指定的位置；

S2、搬运机器人3上的自动抓取物料组件抓取管材，然后判定是否抓取成功，当成功抓取到管材时，将管材定位，摆好方位后，放在焊接工作台1的第一工位11上，并利用管材限位装置给管材定位，然后将水平板a放置在定位底座f上，将立板b放置在第一立板夹紧装置d-1上；

S3、通过第一旋转压紧装置g-1以及第二旋转压紧装置g-2，将管材c以及水平板a压紧，防止物料在焊接过程中移动；

S4、启动焊接机器人2，焊接机器人2在已经设计好的控制程序下按照设计好的运动路线运行到需要焊接的工位，焊机开始控制送丝机的送丝速度，预热后进行焊接工作，首先焊接机器人2将水平板a和管材c焊接在一起，然后焊接机器人2通过控制器的控制调整运动路线，到达管材c端部，将立板b和管材c的端口焊接在一起，随后气路控制柜控制第一工位11的气缸排气，使立板b、管材c和水平板a都处于松弛状态；

S5、搬运机器人3根据控制器下达的指令将焊接后的物料抓取，抓取后旋转90°后放置到第二工位12上，搬运机器人再次调整位置，将焊接后的物料抓取，按照上次的旋转方向将物料再次旋转90°，随后搬运机器人复位；

S6、启动第二工位12的气路，通过第二管材推紧组件e-2将管材c推紧，通过管材夹紧装置m将管材c左右夹紧，接着，通过第三旋转压紧装置g-3将管材c以及水平板a压紧，防止在焊接过程中物料的移动；

S7、再次启动焊接机器人2，焊接机器人2在已经设计好的控制程序进行焊接，首先焊接机器人2将水平板a和管材c焊接在一起，然后焊接机器人2通过控制器的控制调整位置，将立板b和管材c的端口焊接在一起，焊接完成后，焊接机器人2复位；

S8、随后气路控制柜3控制第二工位12的气缸排气，使立板b、管材c都处于松弛状态，搬运机器人根据控制器下达的指令将焊接后的物料取走，接着开始下一个物料的焊接。

综上所述，本实施例的生产线通过控制器的控制可实现各个环节的标准化作业，工人只需操作焊接机器人2即可，对人员的技术要求低，有效地解决了人工焊接所存在的对焊工技术要求高，生产效率低，焊接质量参差不齐等问题。

并且，焊接工作台1具有多种定位以及固定治具，可以在物料定位和焊接过程中保证位置不变。焊接工作台1采用双工位设计(如图5所示)，可以同时对两个物料进行操作，不仅有效提高了工作效率，而且有效避免了二次设计造成的成本浪费。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动焊接钢结构的生产线，用于将板材焊接在管材的外表面上；其特征在于，所述生产线包括AGV小车、焊接工作台、焊接机器人、搬运机器人、焊机、送丝机以及控制器；

所述AGV小车用于按设定的运动路线，将物料运输至指定的位置；

所述焊接工作台包括工作平台，所述工作平台设有并排分布的第一工位以及第二工位；

所述第一工位两端位置分别设置有第一立板夹紧装置以及第一管材推紧组件，所述第一立板夹紧装置与第一管材推紧组件之间的区域设置有用于给管材以及水平板定位的定位底座、用于压紧管材的第一旋转压紧装置、用于给管材限位的管材限位装置、用于压紧水平板的第二旋转压紧装置、用于给水平板端部限位的水平板限位装置以及用于夹紧水平板两侧的水平板夹紧装置；

所述第二工位两端位置分别设置有第二立板承托装置以及第二管材推紧组件，所述第二立板承托装置与第二管材推紧组件之间的区域设置有用于压紧管材的第三旋转压紧装置、用于管材翻转定位的翻转定位板以及用于夹紧管材两侧面的管材夹紧装置；

所述焊机用于控制送丝机的送丝速度以及相关焊接参数；

所述焊接机器人用于将水平板焊接在管材的侧面上以及将立板焊接在管材的端口处；

所述搬运机器人用于上料、翻转物料以及搬走焊接好的物料，所述搬运机器人安装有自动抓取物料组件；

所述AGV小车、第一立板夹紧装置、第二立板承托装置、第一管材推紧组件、第二管材推紧组件、第一旋转压紧装置、第二旋转压紧装置、第三旋转压紧装置、水平板限位装置、水平板夹紧装置、管材夹紧装置、焊接机器人、搬运机器人、焊机、送丝机均与所述控制器电连接，以实现信息交互。

2.如权利要求1所述的生产线，其特征在于，所述自动抓取物料组件包括机械手连接座、吸盘抓手组件、视觉定位组件以及夹爪抓手组件；

所述视觉定位组件用于定位待抓取物料的位置，其包括拍摄装置，所述拍摄装置与所述控制器电连接，所述拍摄装置能将拍摄到的图像信息发送给所述控制器处理，所述控制器根据处理结果控制机械手移动；

所述吸盘抓手组件包括上下驱动模组、吸盘以及真空发生器，所述上下驱动模组的动力输出端与所述吸盘传动连接，所述上下驱动模组与所述控制器电连接，所述控制器能向所述上下驱动模组下达控制指令，所述上下驱动模组根据控制指令驱动所述吸盘向上或向下运动；

所述吸盘通过管道与所述真空发生器连接，所述真空发生器与所述控制器电连接，所述控制器能控制所述真空发生器吸气或排气；

所述夹爪抓手组件包括至少两个相隔一段距离设置的夹爪单元，每一所述夹爪单元均包括夹紧驱动组件以及相对设置的两块夹紧片，所述夹紧驱动组件与所述控制器电连接，所述控制器通过控制所述夹紧驱动组件来驱动所述两块夹紧片夹紧或松开。

3.如权利要求1所述的生产线，其特征在于，所述第一工位以及第二工位分别接入各自的气路；所述第一立板夹紧装置、第二立板承托装置、第一管材推紧组件、第二管材推紧组件、第一旋转压紧装置、第二旋转压紧装置、第三旋转压紧装置、水平板限位装置、水平板夹紧装置以及管材夹紧装置均采用气缸作为动力源，各个气缸分别通过气动三联件接入气源，并且，均通过电磁阀控制气路的导通或关闭；所述焊接工作台还包括气路控制柜，所述气路控制柜与各个电磁阀电连接，以控制各个电磁阀的打开或关闭；

所述第一立板夹紧装置包括立板定位座、水平承托板、立板夹紧气缸以及两个分布在立板定位座两侧边的立板夹紧块；所述立板定位座垂直固定在所述工作平台上，所述水平承托板固定在所述立板定位座上，用于承托立板；所述立板夹紧气缸通过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭，气路导通时，所述立板夹紧气缸能驱动两个立板夹紧块将立板的左右两边夹紧；

所述第一管材推紧组件与第二管材推紧组件均包括竖向支撑板、管材推紧气缸以及推板，所述管材推紧气缸固定在所述竖向支撑板上，所述推板与管材推紧气缸的活塞杆连接；所述管材推紧气缸通过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭，气路导通时，所述管材推紧气缸能推动推板向前移动，以顶紧管材的端口。

4.如权利要求3所述的生产线，其特征在于，第一旋转压紧装置、第二旋转压紧装置以及第三旋转压紧装置均包括旋转气缸以及摆动件，所述摆动件与所述旋转气缸的活塞杆连接，所述旋转气缸通过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭，气路导通时，所述旋转气缸能驱动摆动件摆动，以压紧物料的顶面；

所述水平板限位装置包括水平板限位气缸以及两块水平板限位块，所述水平板限位气缸通过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭，气路导通时，所述水平板限位气缸工作时能驱动所述两块水平板限位块相向或背向移动；当两块水平板限位块相向运动至最近距离时，所述水平板限位块与管材之间的距离等于水平板的长度；

所述水平板夹紧装置包括水平板夹紧气缸、水平板活动夹块以及水平板固定夹块；所述水平板活动夹块与所述水平板夹紧气缸的活塞杆连接，所述水平板活动夹块以及水平板固定夹块分别位于水平板的两侧边；所述水平板夹紧气缸通过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭，气路导通时，所述水平板夹紧气缸能驱动水平板活动夹块向前移动，进而与水平板固定夹块共同夹紧水平板的两侧。

5.如权利要求3所述的生产线，其特征在于，所述管材夹紧装置包括管材夹紧气缸、管材活动夹块以及管材固定夹块；所述管材活动夹块以及管材固定夹块分别位于管材的两侧边，所述管材活动夹块与管材夹紧气缸的活塞杆连接，所述管材夹紧气缸通过三联件接入气源，并通过电磁阀控制气路的导通或关闭，气路导通时，所述管材夹紧气缸能驱动管材活动夹块向前移动，进而与管材固定夹块共同夹紧管材的两侧。

6.如权利要求5所述的生产线，其特征在于，所述管材夹紧气缸以及管材固定夹块均固定在所述翻转定位板上，所述翻转定位板的顶部靠近所述管材固定夹块的一侧设置有向上凸起的定位部。

7.如权利要求2所述的生产线，其特征在于，所述吸盘抓手组件还包括用于判断所述吸盘是否吸取有物料的第一光电传感器，所述第一光电传感器安装在所述吸盘安装板上，所述第一光电传感器与所述控制器电连接；当第一光电传感器发射的光线被反射回来时，说明所述吸盘吸取有物料，当第一光电传感器发射的光线没有被反射回来时，说明所述吸盘没有吸取到物料或者物料掉落。

8.如权利要求7所述的生产线，其特征在于，所述夹爪抓手组件还包括用于判断所述夹爪单元是否抓取有物料的第二光电传感器，所述第二光电传感器位于两个所述夹爪单元之间，所述第二光电传感器与所述控制器电连接；当第二光电传感器发射的光线被反射回来时，说明所述夹爪单元抓取有物料，当第二光电传感器发射的光线没有被反射回来时，说明所述夹爪单元没有抓取到物料或者物料掉落。

9.如权利要求7或8所述的生产线，其特征在于，所述拍摄装置为CCD相机，所述视觉定位组件还包括固定板、夹紧块、相机导轨以及CCD光源，所述夹紧块固定在所述固定板上，所述夹紧块具有竖向安装孔，所述竖向安装孔具有具有弹性形变功能，并且具有竖向缺口；所述相机导轨通过连接件夹紧在所述竖向安装孔内，所述相机导轨的位置能相对于所述夹紧块上下调节；所述CCD相机与所述相机导轨固定连接，所述CCD光源与所述夹紧块固定连接。

10.一种如权利要求8的生产线的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、AGV小车按设定的运动路线，将物料运输至指定的位置；

S2、搬运机器人上的自动抓取物料组件抓取管材，然后判定是否抓取成功，当成功抓取到管材时，将管材定位，摆好方位后，放在焊接工作台的第一工位上，并利用管材限位装置给管材定位，然后将水平板放置在定位底座上，将立板放置在第一立板夹紧装置上；

S3、启动第一工位的气路，通过第一立板夹紧装置将立板夹紧，通过第一管材推紧组件将管材推紧；接着，利用水平板限位装置对水平板进行限位，然后通过水平板夹紧装置将水平板夹紧，使水平板完全定位；

S4、通过第一旋转压紧装置以及第二旋转压紧装置，将管材以及水平板压紧，防止物料在焊接过程中移动；

S5、启动焊接机器人，焊接机器人在已经设计好的控制程序下按照设计好的运动路线运行到需要焊接的工位，焊机开始控制送丝机的送丝速度，预热后进行焊接工作，首先焊接机器人将水平板和管材焊接在一起，然后焊接机器人通过控制器的控制调整运动路线，到达管材端部，将立板和管材的端口焊接在一起，随后气路控制柜控制第一工位的气缸排气，使立板、管材和水平板都处于松弛状态；

S6、搬运机器人根据控制器下达的指令将焊接后的物料抓取，抓取后旋转90°后放置到第二工位上，搬运机器人再次调整位置，将焊接后的物料抓取，按照上次的旋转方向将物料再次旋转90°，随后搬运机器人复位；

S7、启动第二工位的气路，通过第二管材推紧组件将管材推紧，通过管材夹紧装置将管材左右夹紧，接着，通过第三旋转压紧装置将管材以及水平板压紧，防止在焊接过程中物料的移动；

S8、再次启动焊接机器人，焊接机器人在已经设计好的控制程序进行焊接，首先焊接机器人将水平板和管材焊接在一起，然后焊接机器人通过控制器的控制调整位置，将立板和管材的端口焊接在一起，焊接完成后，焊接机器人复位；

S9、随后气路控制柜控制第二工位的气缸排气，使立板、管材都处于松弛状态，搬运机器人根据控制器下达的指令将焊接后的物料取走，接着开始下一个物料的焊接。

Images