CN114769985A - 一种大型结构件智能柔性机器人焊接监测、控制装置及其实现方法 - Google Patents

一种大型结构件智能柔性机器人焊接监测、控制装置及其实现方法 Download PDF

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CN114769985A CN202210422155.9A CN202210422155A CN114769985A CN 114769985 A CN114769985 A CN 114769985A CN 202210422155 A CN202210422155 A CN 202210422155A CN 114769985 A CN114769985 A CN 114769985A
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杨纪富
陈伟
张守磊
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Shandong Haida Robot Technology Co ltd
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Abstract

本发明涉及大型结构件焊接技术领域，具体的说是一种大型结构件智能柔性机器人焊接监测、控制装置及其实现方法，包括底板，所述底板上安装有行走机构，所述行走机构上安装有变位机，所述变位机上安装有对工件进行夹持的夹持机构，所述底板上安装有辅助工件上下料的支撑机构，所述底板上安装有对工件进行焊接的第一焊接机构及第二焊接机构，所述底板上安装有对打磨工件时的灰尘进行防护的防尘机构，所述第一焊接机构及第二焊接机构上均安装有摄像头；底板上安装有防尘机构，在对工件打磨、焊接的时候，可以通过防尘机构对灰尘进行阻挡，避免扬尘，避免室内污染，安全加工；通过支撑机构将工件送到夹持机构上夹持，变位机将工件夹紧。

Description

一种大型结构件智能柔性机器人焊接监测、控制装置及其实 现方法
技术领域
本发明涉及大型结构件焊接技术领域，具体的说是一种大型结构件智能柔性机器人焊接监测、控制装置及其实现方法。
背景技术
大型结构件智能柔性机器人焊接监测、控制装置主要应用于电力设备的焊接，其中主要对塔筒进行焊接，风力发电机组大体上可分风轮(包括尾舵)、发电机和塔筒三部分，其中塔筒为风力发电机组的重要支撑结构，同时吸收机组震动；塔筒的设计和加工制造需根据陆上和近海地区不同的环境条件和载荷条件来确定，且在对塔筒焊接之后需要对焊接部分进行焊接达到防锈的目的。
然而，目前通过大型结构件智能柔性机器人对塔筒检修、焊接的时候通常是采用手工焊加埋弧焊机焊接，仅适用于结构尺寸小、焊接位置及焊缝类型单一的工件，需要借助吊装设备进行多次装夹定位，未能对塔筒一次性固定、旋转，操作繁琐，且焊接质量难以保证；且在对塔筒焊接部位进行焊接的时候需要对焊接部位进行打磨，打磨的时候产生较大的灰尘，焊接平台上未设置对灰尘进行防护的机构，一方面造成长方污染，另一方面不利于对塔筒的安全加工。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供了一种大型结构件智能柔性机器人焊接监测、控制装置及其实现方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种大型结构件智能柔性机器人焊接监测、控制装置，包括底板，所述底板上安装有行走机构，所述行走机构上安装有变位机，所述变位机上安装有对工件进行夹持的夹持机构，所述底板上安装有辅助工件上下料的支撑机构，所述底板上安装有对工件进行焊接的第一焊接机构及第二焊接机构，所述底板上安装有对打磨工件时的灰尘进行防护的防尘机构，所述第一焊接机构及第二焊接机构上均安装有摄像头；
所述防尘机构包括两个侧板，所述底板上相对固定连接有两个侧板，所述底板上相对开设有两个滑槽，所述底板上相对滑动连接有两个位于滑槽上的滑架，两个所述滑架与两个侧板之间均安装有对打磨时的灰尘进行防护的篷布，两个位于所述底板内部的滑架上固定连接有两个齿板，且所述底板上转动连接有把手，所述把手上固定连接有与底板之间转动连接的齿轴，所述齿轴与两个齿板之间啮合，其中一个所述滑架上等距固定连接有多个对灰尘进清理的吸尘泵。
具体的，所述把手位于底板的内部中心处，且两个所述齿板之间交错设置。
具体的，所述行走机构包括行走支架，所述底板上相对固定连接有两个行走支架，所述变位机滑动连接于两个行走支架上，所述底板上固定连接有位于两个行走支架之间的固定板。
具体的，所述行走机构还包括齿条，所述变位机上固定连接有与固定板之间平行设置的齿条，所述固定板上安装有电机，所述电机上通过联轴器连接有齿轮，所述齿轮与齿条之间啮合。
具体的，所述夹持机构包括齿圈，所述变位机上固定连接有齿圈，所述齿圈上安装有装夹盘，所述装夹盘上等距安装有对个卡爪执行器，所述齿圈上安装有塔筒，所述卡爪执行器与塔筒抵触。
具体的，所述第一焊接机构包括两个第一桁架，所述底板上相对固定连接有两个第一桁架，两个所述第一桁架上固定连接有第一顶架，所述第一顶架上固定连接有摇臂，所述摇臂上安装有第一焊接头。
具体的，所述第二焊接机构包括两个第二桁架，两个所述第二桁架上固定连接有第二顶架，所述第二顶架上安装有第二焊接头，所述第二顶架与摇臂平行设置。
具体的，所述第二顶架的长度小于摇臂的长度，且所述第一桁架的高度大于第二桁架的高度。
具体的，所述支撑机构包括支撑台，所述底板上滑动连接有位于塔筒上的支撑台，所述支撑台上安装有多个回转座。
一种大型结构件智能柔性机器人焊接监测、控制装置的实现方法，包括以下步骤：
S1：首先将已安装辅助回转工装的工件吊装固定于所述支撑机构上，通过所述支撑机构将工件送入柔性焊接平台预定区域并定位停车，所述变位机配合所述夹持机构完成与工件的自动定位和夹紧；
S2：然后通过机器人对工件进行打磨焊接，先进行周圈长焊缝焊接，待周圈长焊缝焊接完成，机器人焊接连接板外侧面八道焊缝，机器在焊接连接板内侧面八道焊缝，完成焊接作业后，返回初始位，机器人焊接连接板外侧面八道焊缝，机器在焊接连接板内侧面八道焊缝，完成焊接作业后，返回初始位；
S3：最后，通过所述第一焊接机构及所述第二焊接机构对打磨焊接好的工件进行焊接，在焊接或者打磨的时候可以通过所述防尘机构对灰尘进行防护，避免污染，安全加工。
本发明的有益效果是：
(1)本发明所述的一种大型结构件智能柔性机器人焊接监测、控制装置，底板上安装有支撑机构，通过吊装设备将需要焊接的工件转移到支撑机构上，通过支撑机构将工件送到夹持机构上夹持，变位机将工件夹紧，无需要借助吊装设备进行多次装夹定位，焊接效率及质量可以保证；即：将已安装辅助回转工装的塔筒吊装固定于支撑台上，支撑台可以在底板上滑动，可以通过液压缸的方式驱动支撑台，利于塔筒与卡爪执行器对准，当塔筒与卡爪执行器对准后可以通过变位机对塔筒进行夹持，可实现吨以上工件的翻转变位，无需手工焊加埋弧焊机焊接，适用于结构尺寸打、焊接位置及焊缝类型多样的工件，无需借助吊装设备进行多次装夹定位，焊接效率及质量可以保证。
(2)本发明所述的一种大型结构件智能柔性机器人焊接监测、控制装置，底板上安装有防尘机构，在对工件打磨、焊接的时候，可以通过防尘机构对灰尘进行阻挡，避免扬尘，避免室内污染，安全加工；即：在焊接或者对塔筒进行打磨的时候会扬尘，此时工作人员可以通过摄像头观察焊接、焊接的情况，转动底板外侧的把手，实现了把手通过齿轴同时带动两个齿板相对移动，进一步的，两个滑架相对移动，直到两个滑架抵触到一起为止停止把手的转动，此时篷布对塔筒进行防护，避免灰尘、颗粒颗粒飞溅，避免厂房污染及利于安全施工，加工结束后反向转动把手，实现两个滑架相背移动，避免影响塔筒的上下料。
(3)本发明所述的一种大型结构件智能柔性机器人焊接监测、控制装置，底板上安装有行走机构，变位机安装在行走机构上，利于对工件进行水平方向的移动，操作简单；即：通过机器人对塔筒进行焊接的时候，若是需要水平移动塔筒的时候，可以通过将电机接通电源，将电机启动后，实现了电机带动了齿轮转动，齿轮转动后带动了齿条移动，进而实现了对变位机的位置进行改变，实现了对塔筒的位置进行调节，利于配合机器人对塔筒的焊接，机器人通过到达焊接位，先进行周圈长焊缝焊接，待周圈长焊缝焊接完成，借助传感器和控制器进行检测，机器人焊接连接板外侧面八道焊缝，机器在焊接连接板内侧面八道焊缝，完成焊接作业后，借助传感器和控制器进行检测并返回初始位，机器人焊接连接板外侧面八道焊缝，机器在焊接连接板内侧面八道焊缝，完成焊接作业后，借助传感器和控制器进行检测并返回初始位。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明提供的一种大型结构件智能柔性机器人焊接监测、控制装置及其实现方法的一种较佳实施例的整体结构示意图；
图2为图1所示的A部结构放大示意图；
图3为图1所示的B部结构放大示意图；
图4为图1所示的C部结构放大示意图；
图5为图1所示的D部结构放大示意图；
图6为图1所示的底板、侧板、篷布、滑架、吸尘泵及把手的连接结构示意图。
图中：1、底板；2、变位机；3、行走机构；301、行走支架；302、固定板；303、电机；304、齿轮；305、齿条；4、夹持机构；401、卡爪执行器；402、塔筒；403、齿圈；404、装夹盘；5、支撑机构；501、回转座；502、支撑台；6、第一焊接机构；601、第一桁架；602、第一顶架；603、摇臂；604、第一焊接头；7、第二焊接机构；701、第二桁架；702、第二顶架；703、第二焊接头；8、防尘机构；801、侧板；802、滑架；803、篷布；804、吸尘泵；805、滑槽；806、把手；807、齿轴；808、齿板；9、摄像头。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1-图6所示，本发明所述的一种大型结构件智能柔性机器人焊接监测、控制装置，包括底板1，所述底板1上安装有行走机构3，所述行走机构3上安装有变位机2，所述变位机2上安装有对工件进行夹持的夹持机构4，所述底板1上安装有辅助工件上下料的支撑机构5，所述底板1上安装有对工件进行焊接的第一焊接机构6及第二焊接机构7，所述底板1上安装有对打磨工件时的灰尘进行防护的防尘机构8，所述第一焊接机构6及第二焊接机构7上均安装有摄像头9；
所述防尘机构8包括两个侧板801，所述底板1上相对固定连接有两个侧板801，所述底板1上相对开设有两个滑槽805，所述底板1上相对滑动连接有两个位于滑槽805上的滑架802，两个所述滑架802与两个侧板801之间均安装有对打磨时的灰尘进行防护的篷布803，两个位于所述底板1内部的滑架802上固定连接有两个齿板808，且所述底板1上转动连接有把手806，所述把手806上固定连接有与底板1之间转动连接的齿轴807，所述齿轴807与两个齿板808之间啮合，其中一个所述滑架802上等距固定连接有多个对灰尘进清理的吸尘泵804，所述把手806位于底板1的内部中心处，且两个所述齿板808之间交错设置；在焊接或者对所述塔筒402进行打磨的时候会扬尘，此时工作人员可以通过所述摄像头9观察焊接、焊接的情况，转动所述底板1外侧的所述把手806，实现了所述把手806通过所述齿轴807同时带动两个所述齿板808相对移动，进一步的，两个所述滑架802相对移动，直到两个所述滑架802抵触到一起为止停止所述把手806的转动，此时所述篷布803对所述塔筒402进行防护，避免灰尘、颗粒颗粒飞溅，避免厂房污染及利于安全施工，加工结束后反向转动所述把手806，实现两个所述滑架802相背移动，避免影响所述塔筒402的上下料。
具体的，所述行走机构3包括行走支架301，所述底板1上相对固定连接有两个行走支架301，所述变位机2滑动连接于两个行走支架301上，所述底板1上固定连接有位于两个行走支架301之间的固定板302，所述行走机构3还包括齿条305，所述变位机2上固定连接有与固定板302之间平行设置的齿条305，所述固定板302上安装有电机303，所述电机303上通过联轴器连接有齿轮304，所述齿轮304与齿条305之间啮合；通过机器人对所述塔筒402进行焊接的时候，若是需要水平移动所述塔筒402的时候，可以通过将所述电机303接通电源，将所述电机303启动后，实现了所述电机303带动了所述齿轮304转动，所述齿轮304转动后带动了所述齿条305移动，进而实现了对所述变位机2的位置进行改变，实现了对所述塔筒402的位置进行调节，利于配合机器人对所述塔筒402的焊接，机器人通过到达焊接位，先进行周圈长焊缝焊接，待周圈长焊缝焊接完成，借助传感器和控制器进行检测，机器人焊接连接板外侧面八道焊缝，机器在焊接连接板内侧面八道焊缝，完成焊接作业后，借助传感器和控制器进行检测并返回初始位，机器人焊接连接板外侧面八道焊缝，机器在焊接连接板内侧面八道焊缝，完成焊接作业后，借助传感器和控制器进行检测并返回初始位。
具体的，所述夹持机构4包括齿圈403，所述变位机2上固定连接有齿圈403，所述齿圈403上安装有装夹盘404，所述装夹盘404上等距安装有对个卡爪执行器401，所述齿圈403上安装有塔筒402，所述卡爪执行器401与塔筒402抵触，所述支撑机构5包括支撑台502，所述底板1上滑动连接有位于塔筒402上的支撑台502，所述支撑台502上安装有多个回转座501；将已安装辅助回转工装的所述塔筒402吊装固定于所述支撑台502上，所述支撑台502可以在所述底板1上滑动，可以通过液压缸的方式驱动所述支撑台502，利于所述塔筒402与所述卡爪执行器401对准，当所述塔筒402与所述卡爪执行器401对准后可以通过所述变位机2对所述塔筒402进行夹持，可实现1吨以上工件的翻转变位，无需手工焊加埋弧焊机焊接，适用于结构尺寸打、焊接位置及焊缝类型多样的工件，无需借助吊装设备进行多次装夹定位，焊接效率及质量可以保证。
具体的，所述第一焊接机构6包括两个第一桁架601，所述底板1上相对固定连接有两个第一桁架601，两个所述第一桁架601上固定连接有第一顶架602，所述第一顶架602上固定连接有摇臂603，所述摇臂603上安装有第一焊接头604，所述第二焊接机构7包括两个第二桁架701，两个所述第二桁架701上固定连接有第二顶架702，所述第二顶架702上安装有第二焊接头703，所述第二顶架702与摇臂603平行设置，所述第二顶架702的长度小于摇臂603的长度，且所述第一桁架601的高度大于第二桁架701的高度；确定好所述塔筒402的位置后，通过所述第一顶架602上的所述摇臂603控制所述第一焊接头604，实现对机器人焊接的所述塔筒402外侧的痕迹进行焊接，通过所述第二顶架702上的所述第二焊接头703对所述塔筒402的内壁焊接的痕迹进行焊接，避免生锈。
一种大型结构件智能柔性机器人焊接监测、控制装置的实现方法，包括以下步骤：
S1：首先将已安装辅助回转工装的工件吊装固定于所述支撑机构5上，通过所述支撑机构5将工件送入柔性焊接平台预定区域并定位停车，所述变位机2配合所述夹持机构4完成与工件的自动定位和夹紧；
S2：然后通过机器人对工件进行打磨焊接，先进行周圈长焊缝焊接，待周圈长焊缝焊接完成，机器人焊接连接板外侧面八道焊缝，机器在焊接连接板内侧面八道焊缝，完成焊接作业后，返回初始位，机器人焊接连接板外侧面八道焊缝，机器在焊接连接板内侧面八道焊缝，完成焊接作业后，返回初始位；
S3：最后，通过所述第一焊接机构6及所述第二焊接机构7对打磨焊接好的工件进行焊接，在焊接或者打磨的时候可以通过所述防尘机构8对灰尘进行防护，避免污染，安全加工。
本发明在使用时，首先，将已安装辅助回转工装的塔筒402吊装固定于支撑台502上，支撑台502可以在底板1上滑动，可以通过液压缸的方式驱动支撑台502，利于塔筒402与卡爪执行器401对准，当塔筒402与卡爪执行器401对准后可以通过变位机2对塔筒402进行夹持，可实现1吨以上工件的翻转变位，无需手工焊加埋弧焊机焊接，适用于结构尺寸打、焊接位置及焊缝类型多样的工件，无需借助吊装设备进行多次装夹定位，焊接效率及质量可以保证；通过机器人对塔筒402进行焊接的时候，若是需要水平移动塔筒402的时候，可以通过将电机303接通电源，将电机303启动后，实现了电机303带动了齿轮304转动，齿轮304转动后带动了齿条305移动，进而实现了对变位机2的位置进行改变，实现了对塔筒402的位置进行调节，利于配合机器人对塔筒402的焊接，机器人通过到达焊接位，先进行周圈长焊缝焊接，待周圈长焊缝焊接完成，借助传感器和控制器进行检测，机器人焊接连接板外侧面八道焊缝，机器在焊接连接板内侧面八道焊缝，完成焊接作业后，借助传感器和控制器进行检测并返回初始位，机器人焊接连接板外侧面八道焊缝，机器在焊接连接板内侧面八道焊缝，完成焊接作业后，借助传感器和控制器进行检测并返回初始位；然后，确定好塔筒402的位置后，通过第一顶架602上的摇臂603控制第一焊接头604，实现对机器人焊接的塔筒402外侧的痕迹进行焊接，通过第二顶架702上的第二焊接头703对塔筒402的内壁焊接的痕迹进行焊接，避免生锈；最后，在焊接或者对塔筒402进行打磨的时候会扬尘，此时工作人员可以通过摄像头9观察焊接、焊接的情况，转动底板1外侧的把手806，实现了把手806通过齿轴807同时带动两个齿板808相对移动，进一步的，两个滑架802相对移动，直到两个滑架802抵触到一起为止停止把手806的转动，此时篷布803对塔筒402进行防护，避免灰尘、颗粒颗粒飞溅，避免厂房污染及利于安全施工，加工结束后反向转动把手806，实现两个滑架802相背移动，避免影响塔筒402的上下料。
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 (10)

1.一种大型结构件智能柔性机器人焊接监测、控制装置，其特征在于，包括底板(1)，所述底板(1)上安装有行走机构(3)，所述行走机构(3)上安装有变位机(2)，所述变位机(2)上安装有对工件进行夹持的夹持机构(4)，所述底板(1)上安装有辅助工件上下料的支撑机构(5)，所述底板(1)上安装有对工件进行焊接的第一焊接机构(6)及第二焊接机构(7)，所述底板(1)上安装有对打磨工件时的灰尘进行防护的防尘机构(8)，所述第一焊接机构(6)及第二焊接机构(7)上均安装有摄像头(9)；
所述防尘机构(8)包括两个侧板(801)，所述底板(1)上相对固定连接有两个侧板(801)，所述底板(1)上相对开设有两个滑槽(805)，所述底板(1)上相对滑动连接有两个位于滑槽(805)上的滑架(802)，两个所述滑架(802)与两个侧板(801)之间均安装有对打磨时的灰尘进行防护的篷布(803)，两个位于所述底板(1)内部的滑架(802)上固定连接有两个齿板(808)，且所述底板(1)上转动连接有把手(806)，所述把手(806)上固定连接有与底板(1)之间转动连接的齿轴(807)，所述齿轴(807)与两个齿板(808)之间啮合，其中一个所述滑架(802)上等距固定连接有多个对灰尘进清理的吸尘泵(804)。
2.根据权利要求1所述的一种大型结构件智能柔性机器人焊接监测、控制装置，其特征在于：所述把手(806)位于底板(1)的内部中心处，且两个所述齿板(808)之间交错设置。
3.根据权利要求1所述的一种大型结构件智能柔性机器人焊接监测、控制装置，其特征在于：所述行走机构(3)包括行走支架(301)，所述底板(1)上相对固定连接有两个行走支架(301)，所述变位机(2)滑动连接于两个行走支架(301)上，所述底板(1)上固定连接有位于两个行走支架(301)之间的固定板(302)。
4.根据权利要求3所述的一种大型结构件智能柔性机器人焊接监测、控制装置，其特征在于：所述行走机构(3)还包括齿条(305)，所述变位机(2)上固定连接有与固定板(302)之间平行设置的齿条(305)，所述固定板(302)上安装有电机(303)，所述电机(303)上通过联轴器连接有齿轮(304)，所述齿轮(304)与齿条(305)之间啮合。
5.根据权利要求1所述的一种大型结构件智能柔性机器人焊接监测、控制装置，其特征在于：所述夹持机构(4)包括齿圈(403)，所述变位机(2)上固定连接有齿圈(403)，所述齿圈(403)上安装有装夹盘(404)，所述装夹盘(404)上等距安装有对个卡爪执行器(401)，所述齿圈(403)上安装有塔筒(402)，所述卡爪执行器(401)与塔筒(402)抵触。
6.根据权利要求1所述的一种大型结构件智能柔性机器人焊接监测、控制装置，其特征在于：所述第一焊接机构(6)包括两个第一桁架(601)，所述底板(1)上相对固定连接有两个第一桁架(601)，两个所述第一桁架(601)上固定连接有第一顶架(602)，所述第一顶架(602)上固定连接有摇臂(603)，所述摇臂(603)上安装有第一焊接头(604)。
7.根据权利要求6所述的一种大型结构件智能柔性机器人焊接监测、控制装置，其特征在于：所述第二焊接机构(7)包括两个第二桁架(701)，两个所述第二桁架(701)上固定连接有第二顶架(702)，所述第二顶架(702)上安装有第二焊接头(703)，所述第二顶架(702)与摇臂(603)平行设置。
8.根据权利要求7所述的一种大型结构件智能柔性机器人焊接监测、控制装置，其特征在于：所述第二顶架(702)的长度小于摇臂(603)的长度，且所述第一桁架(601)的高度大于第二桁架(701)的高度。
9.根据权利要求5所述的一种大型结构件智能柔性机器人焊接监测、控制装置，其特征在于：所述支撑机构(5)包括支撑台(502)，所述底板(1)上滑动连接有位于塔筒(402)上的支撑台(502)，所述支撑台(502)上安装有多个回转座(501)。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种大型结构件智能柔性机器人焊接监测、控制装置的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：首先将已安装辅助回转工装的工件吊装固定于所述支撑机构(5)上，通过所述支撑机构(5)将工件送入柔性焊接平台预定区域并定位停车，所述变位机(2)配合所述夹持机构(4)完成与工件的自动定位和夹紧；
S2：然后通过机器人对工件进行打磨焊接，先进行周圈长焊缝焊接，待周圈长焊缝焊接完成，机器人焊接连接板外侧面八道焊缝，机器在焊接连接板内侧面八道焊缝，完成焊接作业后，返回初始位，机器人焊接连接板外侧面八道焊缝，机器在焊接连接板内侧面八道焊缝，完成焊接作业后，返回初始位；
S3：最后，通过所述第一焊接机构(6)及所述第二焊接机构(7)对打磨焊接好的工件进行焊接，在焊接或者打磨的时候可以通过所述防尘机构(8)对灰尘进行防护，避免污染，安全加工。
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