CN112917035B - 一种预埋件自动化装配焊接装置及其焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预埋件自动化装配焊接装置，包括上料助力臂1、弯头钢筋物料箱2、1#传送带3、抓取机器人4、点固机器人5、第一塞焊机器人6、第二塞焊机器人7、下料助力臂8、2#传送带9以及钢筋板10，钢板通过所述上料助力臂1配合人工放置于2#传送带9上，所述2#传送带9上从左至右端分别间隔设有A、B、C、D工位，且上料助力臂1位于所述A工位处，该装置采用自动化线可以提高产品的生产效率，产品的稳定性和产品质量；可以改善劳动条件，降低人工生产成本；缩短生产周期，保证生产均衡性；无需变位机进行翻转作业，且工作环境无需人工干预，因此更加安全；可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣的工作环境中解放出来。

Description

一种预埋件自动化装配焊接装置及其焊接方法

技术领域

本发明涉及金属焊接技术领域，尤其涉及一种预埋件自动化装配焊接装置及其焊接方法。

背景技术

焊接，也称作熔接，是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术。现代焊接的能量来源有很多种，包括气体焰、电弧、激光、电子束、摩擦和超声波等。

在核电站中存在大量的穿孔塞焊预埋件，但由于预埋件自身尺寸的精度差，目前的预埋件需要人工进行，但是人工焊接存在以下问题：

1、人工焊接时，正反面焊接需借助变位机进行旋转，增加焊接成本；

2、生产周期没有办法保证；

3、工人劳动强度大、工作环境较差，对工人安全防护措施低下，严重影响工人人身安全。

发明内容

本发明的目的在于提供一种预埋件自动化装配焊接装置及其焊接方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：

一种预埋件自动化装配焊接装置，包括上料助力臂、弯头钢筋物料箱、1#传送带、抓取机器人、点固机器人、第一塞焊机器人、第二塞焊机器人、下料助力臂、2#传送带以及钢筋板，其特征在于：钢板通过所述上料助力臂配合人工放置于2#传送带上，所述2#传送带上从左至右端分别间隔设有A、B、C、D工位，且上料助力臂位于所述A工位处，所述B工位的两侧分别设有点固机器人和抓取机器人，正上方设有用于扫描的2D相机，所述抓取机器人的一侧对应设有1#传送带，所述1#传送带的输入端对应设有一弯头钢筋物料箱，所述C工位的两侧分别设有第一塞焊机器人和第二塞焊机器人，所述D工位处设有下料助力臂。

本发明中，所述上料助力臂采用电磁铁形式进行抓取，并人工通过助力臂将钢板部件移至A工位上，所述下料助力臂采用机械形式进行抓取，将成品后的钢筋板由传送带传送至D工位，人工通过助力臂将钢板部件移至成品区。

本发明中，所述1#传送带采用板链式传送带，并在定间距处设计安装钢筋槽，用以规范钢筋的摆放位置，不至于超出2D相机的扫描范围；保证稳定传送，保证每次的工件的传送精度控制在±2mm内。

本发明中，所述抓取机器人的整体抓取工位由悬臂梁、机器人、抓手构成，机器人采用倒挂式结构，以保证抓取机器人将弯头钢筋送至钢板底部的可达性；当钢板由传送带传送至B工位后，抓取机器人将弯头钢筋送至钢板底部指定位置，等待点固机器人进行点固。

本发明中，所述点固机器人由机器人、焊枪、清枪剪丝构成，且采用落地式结构；当抓取机器人将弯头钢筋放置到位后，点固机器人将弯头钢筋与钢板点固在一起，使其无法出现相对移动；点固机器人点固一定次数后，进行清枪剪丝操作，保证焊接的质量与稳定。

本发明中，所述第一塞焊机器人和第二塞焊机器人均由机器人、焊枪、3D相机、清枪剪丝构成，且采用落地式结构；当点固完成的钢板由2#传送带传送至C工位，第一塞焊机器人和第二塞焊机器人使用3D相机对钢板的背部孔位进行扫描，确定孔为空间位置以及其尺寸大小，依据WPS文件进行焊接路径规划；规划完路径，机器人依据所得路径参数，进行实际焊接。

本发明的具体焊接方法：包括以下步骤：

步骤1：在系统中提前输入钢板的型号，根据不同钢板的参数，所述参数包括钢板中孔的位置、大小以及数量，进行Job号切换；

步骤2：人工借助上料助力臂将对应型号钢板吊至2#传送带的A工位出，并利用2#传送带将钢板送至B工位处；

步骤3：B工位上方设有的2D视觉相机捕捉钢板的水平位置数据，并依靠2#传送带自身的高度参数，确定钢板外轮廓的空间位置；

步骤4：抓取机器人依据弯头钢筋的空间数据，抓取钢筋的指定位置，并依据钢板的空间数据以及该型号钢板的图纸参数，确定其内部孔位的具体位置；将弯头钢筋送至指定孔位底部安装位置，然后焊接机器人共享钢板以及弯头钢筋的位置数据，将安装到位的弯头钢筋点固，此时抓取机器人和点固机器人均撤回至初始位置；

步骤5：根据步骤1中预先设计的参数，抓取机器人和点固机器人重复上述步骤，直至整个钢板上所有弯头钢筋焊接完成，然后将全部点固后的钢板由2#传送带送至C工位；

步骤6：步骤5中的钢板到达C工位后，所述第一塞焊机器人和第二塞焊机器人通过3D视觉仪器，捕捉钢板孔位的具体位置以及尺寸外形，并进行路径规划，并进行扫描，扫描完成后，切换焊枪，依据路径规划，进行孔位的塞焊作业，焊接完成后进行清枪剪丝，恢复至初始位置，直至将各个孔位固定焊接；

步骤7：将步骤6中焊接完成后的钢板有传送带送至D工位，由人工借助助力臂进行搬运即可。

与现有技术相比，本发明的有益效果是该发明一种预埋件自动化装配焊接装置及其焊接方法，包括以下优点：

1、采用自动化线可以提高产品的生产效率，产品的稳定性和产品质量；

2、可以改善劳动条件，降低人工生产成本；

3、缩短生产周期，保证生产均衡性；

4、无需变位机进行翻转作业，且工作环境无需人工干预(仅上下料需要)，因此更加安全；可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣的工作环境中解放出来。

附图说明

图1是本发明一种预埋件自动化装配焊接装置及其焊接方法的整体俯视图；

图2是本发明一种预埋件自动化装配焊接装置及其焊接方法的整体后视图；

图3是本发明一种预埋件自动化装配焊接装置及其焊接方法的钢筋板效果图；

图中：1、上料助力臂，2、弯头钢筋物料箱，3、1#传送带，4、抓取机器人，5、点固机器人，6、第一塞焊机器人，7、第二塞焊机器人，8、下料助力臂，9、2#传送带4，10、钢筋板。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，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1-3所示，本发明公开了一种预埋件自动化装配焊接装置，包括上料助力臂1、弯头钢筋物料箱2、1#传送带3、抓取机器人4、点固机器人5、第一塞焊机器人6、第二塞焊机器人7、下料助力臂8、2#传送带9以及钢筋板10，钢板通过所述上料助力臂1配合人工放置于2#传送带9上，所述2#传送带9上从左至右端分别间隔设有A、B、C、D工位，且上料助力臂1位于所述A工位处，所述B工位的两侧分别设有点固机器人5和抓取机器人4，正上方设有用于扫描的2D相机，所述抓取机器人4的一侧对应设有1#传送带3，所述1#传送带3的输入端对应设有一弯头钢筋物料箱2，该弯头钢筋物料箱2用于存储弯头钢筋，方便人工上料，所述C工位的两侧分别设有第一塞焊机器人6和第二塞焊机器人7，所述D工位处设有下料助力臂8。

本发明中，因为考虑到钢板材料，所述上料助力臂1采用电磁铁形式进行抓取，并人工通过助力臂将钢板部件移至A工位上，因为考虑到钢板焊接后的温度，所述下料助力臂8采用机械形式进行抓取，将成品后的钢筋板10由传送带传送至D工位，人工通过助力臂将钢板部件移至成品区。。

本发明中，所述1#传送带3采用板链式传送带，并在定间距处设计安装钢筋槽，用以规范钢筋的摆放位置，不至于超出2D相机的扫描范围；保证稳定传送，保证每次的工件的传送精度控制在±2mm内。

本发明中，所述抓取机器人4的整体抓取工位由悬臂梁、机器人、抓手构成，机器人采用倒挂式结构，以保证抓取机器人4将弯头钢筋送至钢板底部的可达性；当钢板由传送带传送至B工位后，抓取机器人4将弯头钢筋送至钢板底部指定位置，等待点固机器人进行点固。

本发明中，所述点固机器人5由机器人、焊枪、清枪剪丝构成，且采用落地式结构；当抓取机器人4将弯头钢筋放置到位后，点固机器人5将弯头钢筋与钢板点固在一起，使其无法出现相对移动；点固机器人5点固一定次数后，进行清枪剪丝操作，保证焊接的质量与稳定。

本发明中，所述第一塞焊机器人6和第二塞焊机器人7均由机器人、焊枪、3D相机、清枪剪丝构成，且采用落地式结构；当点固完成的钢板由2#传送带9传送至C工位，第一塞焊机器人6和第二塞焊机器人7使用3D相机对钢板的背部孔位进行扫描，确定孔为空间位置以及其尺寸大小，依据WPS文件进行焊接路径规划；规划完路径，机器人依据所得路径参数，进行实际焊接。

本发明的具体焊接方法，包括以下步骤：

步骤1：在系统中提前输入钢板的型号，根据不同钢板的参数，所述参数包括钢板中孔的位置、大小以及数量，进行Job号切换；

步骤2：人工借助上料助力臂1将对应型号钢板吊至2#传送带9的A工位出，并利用2#传送带9将钢板送至B工位处；

步骤3：B工位上方设有的2D视觉相机捕捉钢板的水平位置数据，并依靠2#传送带9自身的高度参数，确定钢板外轮廓的空间位置；

步骤4：抓取机器人4依据弯头钢筋的空间数据，抓取钢筋的指定位置，并依据钢板的空间数据以及该型号钢板的图纸参数，确定其内部孔位的具体位置；将弯头钢筋送至指定孔位底部安装位置，然后焊接机器人5共享钢板以及弯头钢筋的位置数据，将安装到位的弯头钢筋点固，此时抓取机器人4和点固机器人5均撤回至初始位置；

步骤5：根据步骤1中预先设计的参数，抓取机器人4和点固机器人5重复上述步骤，直至整个钢板上所有弯头钢筋焊接完成，然后将全部点固后的钢板由2#传送带9送至C工位；

步骤6：步骤5中的钢板到达C工位后，所述第一塞焊机器人6和第二塞焊机器人7通过3D视觉仪器，捕捉钢板孔位的具体位置以及尺寸外形，并进行路径规划，并进行扫描，扫描完成后，切换焊枪，依据路径规划，进行孔位的塞焊作业，焊接完成后进行清枪剪丝，恢复至初始位置，直至将各个孔位固定焊接；

步骤7：将步骤6中焊接完成后的钢板有传送带送至D工位，由人工借助助力臂进行搬运即可。

该装置采用自动化线可以提高产品的生产效率，产品的稳定性和产品质量；可以改善劳动条件，降低人工生产成本；缩短生产周期，保证生产均衡性；无需变位机进行翻转作业，且工作环境无需人工干预(仅上下料需要)，因此更加安全；可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣的工作环境中解放出来。

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。

Claims (4)

1.一种预埋件自动化装配焊接装置，包括上料助力臂（1）、弯头钢筋物料箱（2）、1#传送带（3）、抓取机器人（4）、点固机器人（5）、第一塞焊机器人（6）、第二塞焊机器人（7）、下料助力臂（8）、2#传送带（9）以及钢筋板（10），其特征在于：钢板通过所述上料助力臂（1）配合人工放置于2#传送带（9）上，所述2#传送带（9）上从左至右端分别间隔设有A、B、C、D工位，且上料助力臂（1）位于所述A工位处，所述B工位的一侧设有点固机器人（5），另一侧设有抓取机器人（4），所述B工位的正上方设有用于扫描的2D相机，所述抓取机器人（4）的一侧对应设有1#传送带（3），所述1#传送带（3）的输入端对应设有一弯头钢筋物料箱（2），所述C工位的一侧设有第一塞焊机器人（6），另一侧设有第二塞焊机器人（7），所述D工位处设有下料助力臂（8）；

所述抓取机器人（4）的整体抓取工位由悬臂梁、机器人、抓手构成，机器人采用倒挂式结构，以保证抓取机器人（4）将弯头钢筋送至钢板底部的可达性；当钢板由传送带传送至B工位后，抓取机器人（4）将弯头钢筋送至钢板底部指定位置，等待点固机器人进行点固；

所述点固机器人（5）由机器人、焊枪、清枪剪丝构成，且采用落地式结构；当抓取机器人（4）将弯头钢筋放置到位后，点固机器人（5）将弯头钢筋与钢板点固在一起，使其无法出现相对移动；点固机器人（5）点固一定次数后，进行清枪剪丝操作，保证焊接的质量与稳定；

所述第一塞焊机器人（6）和第二塞焊机器人（7）均由机器人、焊枪、3D相机、清枪剪丝构成，且采用落地式结构；当点固完成的钢板由2#传送带（9）传送至C工位，第一塞焊机器人（6）和第二塞焊机器人（7）使用3D相机对钢板的背部孔位进行扫描，确定孔位空间位置以及其尺寸大小，依据WPS文件进行焊接路径规划；规划完路径，机器人依据所得路径参数，进行实际焊接。

2.根据权利要求1所述的一种预埋件自动化装配焊接装置，其特征在于：所述上料助力臂（1）采用电磁铁形式进行抓取，并人工通过助力臂将钢板部件移至A工位上，所述下料助力臂（8）采用机械形式进行抓取，将成品后的钢筋板（10）由传送带传送至D工位，人工通过助力臂将钢筋板（10）移至成品区。

3.根据权利要求1所述的一种预埋件自动化装配焊接装置，其特征在于：所述1#传送带（3）采用板链式传送带，并在定间距处设计安装钢筋槽，用以规范钢筋的摆放位置，不至于超出2D相机的扫描范围；保证稳定传送，保证每次的工件的传送精度控制在±2mm内。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种预埋件自动化装配焊接装置的具体焊接方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：在系统中提前输入钢板的型号，根据不同钢板的参数，所述参数包括钢板中孔的位置、大小以及数量，进行Job号切换；

步骤2：人工借助上料助力臂（1）将对应型号钢板吊至2#传送带（9）的A工位处，并利用2#传送带（9）将钢板送至B工位处；

步骤3：B工位上方设有的2D相机捕捉钢板的水平位置数据，并依靠2#传送带（9）自身的高度参数，确定钢板外轮廓的空间位置；

步骤4：抓取机器人（4）依据弯头钢筋的空间数据，抓取钢筋的指定位置，并依据钢板的空间数据以及该型号钢板的图纸参数，确定其内部孔位的具体位置；将弯头钢筋送至指定孔位底部安装位置，然后点固机器人（5）共享钢板以及弯头钢筋的位置数据，将安装到位的弯头钢筋点固，此时抓取机器人（4）和点固机器人（5）均撤回至初始位置；

步骤5：根据步骤1中预先设计的参数，抓取机器人（4）和点固机器人（5）重复上述步骤，直至整个钢板上所有弯头钢筋焊接完成，然后将全部点固后的钢板由2#传送带（9）送至C工位；

步骤6：步骤5中的钢板到达C工位后，所述第一塞焊机器人（6）和第二塞焊机器人（7）通过3D相机，捕捉钢板孔位的具体位置以及尺寸外形，并进行路径规划，并进行扫描，扫描完成后，切换焊枪，依据路径规划，进行孔位的塞焊作业，焊接完成后进行清枪剪丝，恢复至初始位置，直至将各个孔位固定焊接；

步骤7：将步骤6中焊接完成后的钢板由传送带送至D工位，由人工借助下料助力臂（8）进行搬运即可。

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