CN115070277A - 用于焊接对称板材的免示教智能焊接专机及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于焊接对称板材的免示教智能焊接专机及控制方法，涉及自动焊接技术领域。本发明包括地轨、若干可沿地轨滑动的横梁、两把焊枪，横梁上固定安装有Y向直线模组，Y向直线模组上安装有两根Z向直线模组；两把焊枪分别安装在两根Z向直线模组上；横梁的下方放置有钢构件，钢构件的上表面均匀排列有若干待焊接的板材，Z向直线模组的下端安装有用于探测板材位置的感应光电。本发明通过在地轨上安装有可沿地轨滑动的横梁，横梁上固定安装有直线模组，直线模组上安装焊枪和感应光电，系统根据钢构件尺寸信息、板材尺寸信息，同时结合感应光电探测的位置信息控制焊枪移动，精准定位板材的焊缝位置，实现免人工示教自动焊接。

Description

用于焊接对称板材的免示教智能焊接专机及控制方法

技术领域

本发明属于自动焊接技术领域，特别是涉及用于焊接对称板材的免示教智能焊接专机及控制方法。

背景技术

檩托板是连接檩条和钢架梁的连接板，檩托可用角钢和钢板做成，其通常为对称结构。设置檩托的目的是为了防止檩条端部截面的扭转，以增强其整体稳定性。在钢架梁的生产过程中，需要将檩托板焊接在钢架梁上的对应位置。

现有檩托板与钢架梁的焊接通常采用人工焊接的方式，但是人工焊接存在以下不足：

首先，人工焊接受到操作人员的技能水平的影响，技能有好有差，导致焊缝宽窄不一，还经常出现咬边情况，产品质量不稳定；

其次，人工焊接的效率较低，难以满足产能目标的需求；

最后，人工焊接作业作为特种作业，焊接产生的废烟废气将危害焊工的身体健康。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于焊接对称板材的免示教智能焊接专机，通过在地轨上安装有可沿地轨滑动的横梁，横梁上固定安装有直线模组，横梁下放置有钢构件和待焊接的板材；直线模组上安装两把焊枪和用于探测板材位置的感应光电，直线模组根据感应光电探测的位置信息带动焊枪移动，实现免人工示教自动焊接，解决了现有人工焊接质量不稳定、效率较低且危害焊工身体健康的问题。本发明的另一个目的在于提供一种用于焊接对称板材的免示教智能焊接专机的控制方法。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为用于焊接对称板材的免示教智能焊接专机，包括地轨、若干可沿地轨滑动的横梁和两把用于从对称板材的两侧同时焊接的焊枪，所述地轨通过若干支柱架起。所述横梁的下方放置有若干钢构件，所述钢构件的上表面沿轴向均匀排列有若干待与钢构件焊接的板材，所述Z向直线模组的下端安装有用于探测板材位置的感应光电；所述板材采用对称结构，所述钢构件与地轨平行设置。所述横梁上固定安装有Y向直线模组，所述Y向直线模组上安装有两根Z向直线模组。两把所述焊枪分别安装在两根Z向直线模组的下端。

作为本发明的一种优选技术方案，所述地轨的上表面安装有若干导轨，所述导轨上配合有滑板；所述滑板的上表面固定安装有驱动电机，所述地轨的上表面固定安装有齿条，所述驱动电机的输出轴穿过滑板并固定连接有齿轮，所述齿轮与齿条啮合，实现驱动滑板沿导轨滑动。

作为本发明的一种优选技术方案，若干所述横梁的一端与滑板的上表面固定连接，实现横梁随滑板沿导轨滑动，所述横梁主体位于地轨的一侧，使得横梁下方的三面均为开放区域，便于将钢构件放置在横梁下方。

作为本发明的一种优选技术方案，所述Z向直线模组的下端固定安装有调整焊枪角度以适应不同角度焊缝的旋转电机，所述焊枪与旋转电机的转轴固定连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述旋转电机带动焊枪的转动方向与钢构件的轴向相同。

作为本发明的一种优选技术方案，所述感应光电固定安装在旋转电机的转轴上。

作为本发明的一种优选技术方案，所述感应光电包括第一感应光电和第二感应光电，所述第一感应光电用于探测钢构件的端面，所述第二感应光电用于探测板材在钢构件上的位置。

作为本发明的一种优选技术方案，还包括用于控制整个装置的操控台。

用于焊接对称板材的免示教智能焊接专机的控制方法，包括如下步骤：S1：在操控台上分别输入钢构件的长、宽、高信息和板材的长、宽、高信息；随后，输入钢构件上排列放置的板材个数，以及相邻两板材之间的间隔距离；最后，输入最靠近钢构件一端面的板材距离该端面的距离，该距离在操控台上输入为起始距离，该端面为起始端面。S2：启动焊接专机，控制驱动电机带动焊枪沿导轨向起始端面运动，当第一感应光电探测到起始端面后，系统根据输入的起始距离信息和钢构件的长、宽、高信息，控制驱动电机、Y向直线模组和Z向直线模组带动焊枪移动到最接近起始端面的第一块板材处。S3：第二感应光电对第一块板材的位置进行精确探测，使两把焊枪位于板材两侧，并使焊枪的枪头对准焊缝处。S4：启动焊枪，系统根据板材的长、宽、高信息，控制焊枪沿焊缝移动，同时，由于板材为对称结构，两把焊枪将从板材两侧同时对焊缝进行焊接。S5：旋转电机根据焊缝角度转动焊枪，对第一块板材上不同角度的焊缝逐一焊接。S6：第一块板材焊接完成后，系统根据相邻两板材之间的间隔距离，控制焊枪移动到下一块板材的位置，对下一块板材进行焊接；依次类推，直至系统根据输入的板材个数信息完成对一根钢构件上所有板材的焊接作业。

作为本发明的一种优选技术方案，所述横梁下方平行放置至少两根钢构件，所述钢构件放置在同一高度平面。所述S1中还输入钢构件的根数和相邻两根钢构件之间的距离数据，当焊枪完成第一根钢构件的焊接后，系统根据两根钢构件之间的距离数据自动移动到第二根钢构件处，随后，重复S2～S6，以此类推，直至完成所有钢构件上板材的焊接。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过在地轨上安装有可沿地轨滑动的横梁，横梁上固定安装有直线模组，横梁下放置有钢构件和待焊接的板材；直线模组上安装两把焊枪和用于探测板材位置的感应光电，系统根据钢构件尺寸信息、板材尺寸信息，同时结合感应光电探测的位置信息控制焊枪移动，从而精准定位板材的焊缝位置，实现免人工示教自动焊接。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例一中用于焊接对称板材的免示教智能焊接专机的结构示意图；

图2为实施例一中焊接专机的横梁及上方部件结构示意图；

图3为图1中A处的局部放大示意图；

图4为焊接专机另一视角的结构示意图；

图5为图4中B处的局部放大示意图；

图6为焊接专机的部分结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-地轨，101-支柱，2-横梁，3-Y向直线模组，4-Z向直线模组，5-焊枪，6-旋转电机，7-导轨，8-滑板，9-驱动电机，10-齿条，11-钢构件，12-板材，13-感应光电，1301-第一感应光电，1302-第二感应光电，14-操控台。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，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组件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。

实施例一

请参阅图1所示，本实施例提供了一种用于焊接对称板材的免示教智能焊接专机，以实现自动在钢架梁上焊接檩托板或其他对称结构的板材。

请参阅图1-图3所述，该免示教智能焊接专机包括地轨1和一根可沿地轨1滑动的横梁2，也可继续改进成在地轨1上设置多根横梁2，提升焊接效率。横梁2上固定安装有Y向直线模组3，Y向直线模组3上安装有两根Z向直线模组4。Z向直线模组4可沿Y向直线模组3做水平滑动，Z向直线模组4其自身也可做升降运动。每个Z向直线模组4的下端固定安装有旋转电机6，旋转电机6的输出轴通过螺丝锁紧固定有焊枪5，同时旋转电机6的输出轴上还固定有感应光电13。旋转电机6带动焊枪5的转动方向与钢构件11的轴向相同，旋转电机6转动可调整焊枪5角度以适应不同角度的焊缝。其中，整个装置通过设置在地轨1旁的操控台14进行控制。

请参阅图4-图6所示，地轨1通过多根支柱101架起，便于在横梁2的下方放置多根钢构件11进行焊接加工，本实施例中的钢构件11指的是钢架梁，在现有的生产过程中，主要用于焊接HL63-H型钢架梁上的檩托板。当然，也可用于其他钢构件上对称板材的焊接。地轨1的上表面安装有两根导轨7，导轨7上配合有滑板8。滑板8的上表面固定安装有驱动电机9，地轨1的上表面固定安装有齿条10，驱动电机9的输出轴穿过滑板8并固定连接有齿轮，齿轮与齿条10啮合，实现驱动滑板8沿导轨7滑动。横梁2的一端与滑板8的上表面固定连接，同时实现横梁2随滑板8沿导轨7滑动。横梁2主体位于地轨1的一侧，使得横梁2下方的三面均为开放区域，便于将钢构件11放置到横梁2下方。

其中，感应光电13包括第一感应光电1301和第二感应光电1302，第一感应光电1301用于探测钢构件11的端面，第二感应光电1302用于探测板材12在钢构件11上的位置。

实施例二

基于实施例一，实施例二提供了一种用于焊接对称板材的免示教智能焊接专机的控制方法，包括如下步骤：

S1：将钢构件11平行于地轨1放置到横梁2下方，并将待与钢构件11焊接的板材12沿钢构件11的轴向均匀排列钢构件11的上表面。

S2：在操控台14上分别输入钢构件11的长、宽、高信息和板材12的长、宽、高信息；随后，输入钢构件11上排列放置的板材12个数，以及相邻两板材12之间的间隔距离；最后，输入最靠近钢构件11一端面的板材12距离该端面的距离，该距离在操控台14上输入为起始距离，该端面为起始端面。

S3：启动焊接专机，控制驱动电机9带动焊枪5沿导轨7向起始端面运动，当第一感应光电1301探测到起始端面后，系统根据输入的起始距离信息和钢构件11的长、宽、高信息，控制驱动电机9、Y向直线模组3和Z向直线模组4带动焊枪5移动到最接近起始端面的第一块板材12处。

S4：第二感应光电1302对第一块板材12的位置进行精确探测，使两把焊枪5位于板材12两侧，并使焊枪5的枪头对准焊缝处。第二感应光电1302的探测可将焊缝误差控制在1毫米以内。

S5：启动焊枪5，系统根据板材12的长、宽、高信息，控制焊枪5沿焊缝移动。同时，由于板材12为对称结构，实现两把焊枪5可从板材12两侧同时对焊缝进行焊接。

S6：旋转电机6根据焊缝角度转动焊枪5，对第一块板材12上不同角度的焊缝逐一焊接。如：对于竖直的焊缝，旋转电机6带动焊枪5旋转90度，即可实现对竖直焊缝的焊接。

S7：第一块板材12焊接完成后，系统根据相邻两板材12之间的间隔距离，控制焊枪5移动到下一块板材12的位置，对下一块板材12进行焊接；依次类推，直至系统根据输入的板材12个数信息完成对一根钢构件11上所有板材12的焊接作业。

此外，也可横梁2下方平行放置两根或更多的钢构件11，钢构件11放置在同一高度平面，以实现焊接专机单次作业即可完成对多根钢构件11上的板材12焊接。此时，S2中还需在操控台14上输入钢构件11的根数和相邻两根钢构件11之间的距离数据，当焊枪5完成第一根钢构件11的焊接后，系统根据两根钢构件11之间的距离数据自动移动到第二根钢构件11处，随后，重复S3～S7，以此类推，直至完成所有钢构件11上板材12的焊接，大大提升生产效率和焊接质量。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.用于焊接对称板材的免示教智能焊接专机，其特征在于，包括：

地轨(1)，所述地轨(1)通过若干支柱(101)架起；

若干可沿地轨(1)滑动的横梁(2)，所述横梁(2)上固定安装有Y向直线模组(3)，所述Y向直线模组(3)上安装有两根Z向直线模组(4)；所述横梁(2)的下方放置有若干钢构件(11)，所述钢构件(11)的上表面沿轴向均匀排列有若干待与钢构件(11)焊接的板材(12)，所述Z向直线模组(4)的下端安装有用于探测板材(12)位置的感应光电(13)；所述板材(12)采用对称结构，所述钢构件(11)与地轨(1)平行设置；

两把用于从板材的两侧同时焊接的焊枪(5)，两把所述焊枪(5)分别安装在两根Z向直线模组(4)的下端。

2.根据权利要求1所述的用于焊接对称板材的免示教智能焊接专机，其特征在于，所述地轨(1)的上表面安装有若干导轨(7)，所述导轨(7)上配合有滑板(8)；所述滑板(8)的上表面固定安装有驱动电机(9)，所述地轨(1)的上表面固定安装有齿条(10)，所述驱动电机(9)的输出轴穿过滑板(8)并固定连接有齿轮，所述齿轮与齿条(10)啮合，实现驱动滑板(8)沿导轨(7)滑动。

3.根据权利要求2所述的用于焊接对称板材的免示教智能焊接专机，其特征在于，若干所述横梁(2)的一端与滑板(8)的上表面固定连接，实现横梁(2)随滑板(8)沿导轨(7)滑动，所述横梁(2)主体位于地轨(1)的一侧，使得横梁(2)下方的三面均为开放区域，便于将钢构件(11)放置在横梁(2)下方。

4.根据权利要求1所述的用于焊接对称板材的免示教智能焊接专机，其特征在于，所述Z向直线模组(4)的下端固定安装有调整焊枪(5)角度以适应不同角度焊缝的旋转电机(6)，所述焊枪(5)与旋转电机(6)的转轴固定连接。

5.根据权利要求4所述的用于焊接对称板材的免示教智能焊接专机，其特征在于，所述旋转电机(6)带动焊枪(5)的转动方向与钢构件(11)的轴向相同。

6.根据权利要求4所述的用于焊接对称板材的免示教智能焊接专机，其特征在于，所述感应光电(13)固定安装在旋转电机(6)的转轴上。

7.根据权利要求6所述的用于焊接对称板材的免示教智能焊接专机，其特征在于，所述感应光电(13)包括第一感应光电(1301)和第二感应光电(1302)，所述第一感应光电(1301)用于探测钢构件(11)的端面，所述第二感应光电(1302)用于探测板材(12)在钢构件(11)上的位置。

8.根据权利要求1所述的用于焊接对称板材的免示教智能焊接专机，其特征在于，还包括用于控制整个装置的操控台(14)。

9.基于权利要求1-8任一所述的用于焊接对称板材的免示教智能焊接专机的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：在操控台(14)上分别输入钢构件(11)的长、宽、高信息和板材(12)的长、宽、高信息；随后，输入钢构件(11)上排列放置的板材(12)个数，以及相邻两板材(12)之间的间隔距离；最后，输入最靠近钢构件(11)一端面的板材(12)距离该端面的距离，该距离在操控台(14)上输入为起始距离，该端面为起始端面；

S2：启动焊接专机，控制驱动电机(9)带动焊枪(5)沿导轨(7)向起始端面运动，当第一感应光电(1301)探测到起始端面后，系统根据输入的起始距离信息和钢构件(11)的长、宽、高信息，控制驱动电机(9)、Y向直线模组(3)和Z向直线模组(4)带动焊枪(5)移动到最接近起始端面的第一块板材(12)处；

S3：第二感应光电(1302)对第一块板材(12)的位置进行精确探测，使两把焊枪(5)位于板材(12)两侧，并使焊枪(5)的枪头对准焊缝处；

S4：启动焊枪(5)，系统根据板材(12)的长、宽、高信息，控制焊枪(5)沿焊缝移动，同时，由于板材(12)为对称结构，两把焊枪(5)将从板材(12)两侧同时对焊缝进行焊接；

S5：旋转电机(6)根据焊缝角度转动焊枪(5)，对第一块板材(12)上不同角度的焊缝逐一焊接；

S6：第一块板材(12)焊接完成后，系统根据相邻两板材(12)之间的间隔距离，控制焊枪(5)移动到下一块板材(12)的位置，对下一块板材(12)进行焊接；依次类推，直至系统根据输入的板材(12)个数信息完成对一根钢构件(11)上所有板材(12)的焊接作业。

10.根据权利要求9所述的用于焊接对称板材的免示教智能焊接专机的控制方法，其特征在于，所述横梁(2)下方平行放置至少两根钢构件(11)，所述钢构件(11)放置在同一高度平面；

所述S1中还输入钢构件(11)的根数和相邻两根钢构件(11)之间的距离数据，当焊枪(5)完成第一根钢构件(11)的焊接后，系统根据两根钢构件(11)之间的距离数据自动移动到第二根钢构件(11)处，随后，重复S2～S6，以此类推，直至完成所有钢构件(11)上板材(12)的焊接。

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