CN115922224A - 一种模组焊接机器人 - Google Patents

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welding
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welding robot
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王学军
赵事
高早晨
杨国晖
轩恒
何朝明
刘馨然
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China Oil and Gas Pipeline Network Corp
National Pipeline Network Southwest Pipeline Co Ltd
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China Oil and Gas Pipeline Network Corp
National Pipeline Network Southwest Pipeline Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种模组焊接机器人,包括:固定座、用于对待焊接的两个管道中的一个管道进行装夹的第一装夹单元、用于对待焊接的两个管道中的另一个管道进行装夹的第二装夹单元、一对T形模组、一对带有焊枪的机械臂,第一装夹单元以及第二装夹单元一一对应安装在固定座的底部前后两侧,一对T形模组一一对应安装在固定座的底部左右两侧,一对机械臂一一对应滑动安装在一对T形模组上。装夹单元将整套装置平稳地固定于管道焊缝的中间位置。机械臂有两套,左右各安置一套两边同时工作,节省施工时间。机械臂处于焊缝的中间位置,减少机械臂的移动。提高自动化以及焊接质量,提高效率,降低用户劳动强度。

Description

一种模组焊接机器人
技术领域
本发明涉及管道加工技术领域,尤其涉及一种模组焊接机器人。
背景技术
油气长输管道是能源供给的大动脉,是关系国家能源安全、社会经济发展和人民生活福祉的重要能源基础设施。长输管道的现场铺设施工作业主要包括管端坡口加工、管口装配、预热、内焊、填充和盖面焊等工序。长输管道都会遇到多种地形、地貌,其差异导致接管焊缝位置多样化,接口组对条件差、焊缝间隙不易控制等问题。
目前管道对接焊接通常是人工焊接,效率低、焊接质量不稳定且工作强度大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足,提供一种模组焊接机器人。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种模组焊接机器人,包括:固定座、用于对待焊接的两个管道中的一个管道进行装夹的第一装夹单元、用于对待焊接的两个管道中的另一个管道进行装夹的第二装夹单元、一对T形模组、一对带有焊枪的机械臂,所述第一装夹单元以及所述第二装夹单元一一对应安装在所述固定座的底部前后两侧,一对T形模组一一对应安装在所述固定座的底部左右两侧,一对所述机械臂一一对应滑动安装在一对所述T形模组上。
采用本发明技术方案的有益效果是:装夹单元将整套装置平稳地固定于管道焊缝的位置,方便安装和搬运。采用机械臂来实现周向运动,机械臂有两套,左右各安置一套两边同时工作,节省施工时间。机械臂处于焊缝的中间位置,可以减少机械臂的移动,可以采用自由度更少的机械臂来完成管道的焊接工作。提高自动化以及焊接质量,提高效率,降低用户劳动强度。
进一步地,所述T形模组包括:水平向模组和竖直向模组,所述水平向模组的一端与所述固定座连接,所述竖直向模组的顶部滑动安装在所述水平向模组上,所述机械臂滑动安装在所述竖直向模组上。
采用上述进一步技术方案的有益效果是:每一套机械臂由水平向模组和竖直向模组提供机械臂的水平和竖直方向的运动轨道,可以帮助机械臂更好地实现最顶端和最底端极限位置的焊接工作。减小机械臂的活动范围,方便机械臂进行焊接工作。
进一步地,所述水平向模组的另一端设有第一电机,所述第一电机通过丝杆与所述竖直向模组连接,所述竖直向模组的底部设有第二电机,所述第二电机通过丝杆与所述机械臂连接。
采用上述进一步技术方案的有益效果是:丝杆具有自锁功能,只能靠电机带动,故竖直向模组以及机械臂到达合适位置后无需其他固定方式。
进一步地,所述固定座的顶部安装有旋转油缸。
采用上述进一步技术方案的有益效果是:旋转油缸安装在固定座的上方,能够带动固定座旋转,方便焊接机器人的安装和位姿调整。
进一步地,所述旋转油缸连接有安装平台。
采用上述进一步技术方案的有益效果是:方便安装和搬运。
进一步地,所述机械臂为6自由度机械臂。
采用上述进一步技术方案的有益效果是:提高机械臂的可调性能,提高机械臂的精度。
进一步地,所述机械臂末端设有具有360度旋转功能的焊枪。
采用上述进一步技术方案的有益效果是:360°旋转焊枪能够配合机械臂在模组轨道上进行动态焊接。
进一步地,所述第一装夹单元和所述第二装夹单元为相同结构,所述第一装夹单元包括一对半圆形夹具以及液压机构,一对所述半圆形夹具的一端铰接,所述液压机构与一对所述半圆形夹具连接。
采用上述进一步技术方案的有益效果是:夹具靠液压机构推动夹紧,液压机构保持油压,夹具始终固定。液压机构,方便装夹单元的开闭。
本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明实践了解到。
附图说明
图1为本发明实施例提供的焊接机器人的结构示意图之一。
图2为本发明实施例提供的焊接机器人的结构示意图之二。
图3为本发明实施例提供的焊接机器人的结构示意图之三。
图4为本发明实施例提供的焊接机器人的结构示意图之四。
图5为本发明实施例提供的焊接机器人的结构示意图之五。
图6为本发明实施例提供的焊接机器人的结构示意图之六。
图7为本发明实施例提供的焊接机器人的结构示意图之七。
图8为本发明实施例提供的焊接机器人的结构示意图之八。
附图标号说明:1、固定座;2、管道;3、第一装夹单元;4、第二装夹单元;5、T形模组;6、焊枪;7、机械臂;8、水平向模组;9、竖直向模组;10、第一电机;11、第二电机;12、旋转油缸;13、安装平台;14、半圆形夹具。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
如图1至图8所示,本发明实施例提供了一种模组焊接机器人,包括:固定座1、用于对待焊接的两个管道2中的一个管道进行装夹的第一装夹单元3、用于对待焊接的两个管道2中的另一个管道进行装夹的第二装夹单元4、一对T形模组5、一对带有焊枪6的机械臂7,所述第一装夹单元3以及所述第二装夹单元4一一对应安装在所述固定座1的底部前后两侧,一对T形模组5一一对应安装在所述固定座1的底部左右两侧,一对所述机械臂7一一对应滑动安装在一对所述T形模组5上。
采用本发明技术方案的有益效果是:装夹单元将整套装置平稳地固定于管道焊缝的位置,方便安装和搬运。采用机械臂来实现周向运动,机械臂有两套,左右各安置一套两边同时工作,节省施工时间。机械臂处于焊缝的中间位置,可以减少机械臂的移动,可以采用自由度更少的机械臂来完成管道的焊接工作。提高自动化以及焊接质量,提高效率,降低用户劳动强度。
图1中的双向箭头分别代表左右和前后的方向。
一种模组焊接机器人,可以为方便安装和方便山区搬运的加工机器人。
模组焊接机器人可包括:固定系统、焊接系统和旋转系统;其中,
固定系统包括固定座以及分别连接在固定座前后两侧的两个装夹单元;固定座位于焊接管道的上方;两个装夹单元能够分别对组对两个管道进行装夹固定;
焊接系统包括两个分别连接在固定座左右两侧的焊接单元,每个焊接单元都包括:T形模组、机械臂和焊枪;其中,T形模组包括水平向模组和竖直向模组,水平向模组与固定座连接,且在水平向模组下表面安装有第一轨道;竖直向模组安装在第一轨道上,并且能够通过第一轨道左右移动;竖直向模组上安装有第二轨道;机械臂安装在第二轨道上,并可通过第二轨道上下移动;焊枪安装在机械臂的前端。
旋转系统安装在固定座的上方,并能够带动固定座旋转。
可选择地,所述第二轨道可位于竖直向模组面向管道的一侧。
可选择地,所述焊枪可360°旋转。
可选择地,所述装夹单元包括配对的两个半圆形夹具。
可选择地,所述装夹单元可根据管径大小更换尺寸。
可选择地,旋转系统可包括旋转油缸。
可选择地,所述模组加工机器人(模组焊接机器人)还可包括柔性连接系统。
可选择地,模组加工机器人还可包括安装平台,安装平台可以包括挖掘机、吊车等,例如履带式挖掘机。
(1)挖掘机与加工机器人连接处采用柔性连接代替传统的刚性连接,减小连接处的摩擦,延长设备使用寿命。
(2)采用履带式挖掘机作为加工机器人的安装平台,有利于山区环境设备的搬运以及设备安装的方便。
(3)采用机械臂来实现周向运动,所以对于整套装置的定位不用太准确,节省时间。
(4)装夹单元可以将整套装置平稳地固定于管道焊缝的位置。
(5)加工机械臂有两套,左右各安置一套两边同时工作,节省施工时间。
如图1至图8所示,进一步地,所述T形模组5包括:水平向模组8和竖直向模组9,所述水平向模组8的一端与所述固定座1连接,所述竖直向模组9的顶部滑动安装在所述水平向模组8上,所述机械臂7滑动安装在所述竖直向模组9上。
采用上述进一步技术方案的有益效果是:每一套机械臂由水平向模组和竖直向模组提供机械臂的水平和竖直方向的运动轨道,可以帮助机械臂更好地实现最顶端和最底端极限位置的焊接工作。减小机械臂的活动范围,方便机械臂进行焊接工作。
图6中的水平双向箭头代表竖直向模组的左右移动轨迹以及方向。图6中的竖直双向箭头代表机械臂的上下移动轨迹以及方向。
如图1至图8所示,进一步地,所述水平向模组8的另一端设有第一电机10,所述第一电机10通过丝杆与所述竖直向模组9连接,所述竖直向模组9的底部设有第二电机11,所述第二电机11通过丝杆与所述机械臂7连接。
采用上述进一步技术方案的有益效果是:丝杆具有自锁功能,只能靠电机带动,故竖直向模组以及机械臂到达合适位置后无需其他固定方式。
如图1至图8所示,进一步地,所述固定座1的顶部安装有旋转油缸12。
采用上述进一步技术方案的有益效果是:旋转油缸安装在固定座的上方,能够带动固定座旋转,方便焊接机器人的安装和位姿调整。
如图1至图8所示,进一步地,所述旋转油缸12连接有安装平台13。
采用上述进一步技术方案的有益效果是:方便安装和搬运。
如图1至图8所示,进一步地,所述机械臂7为6自由度机械臂。
采用上述进一步技术方案的有益效果是:提高机械臂的可调性能,提高机械臂的精度。
如图1至图8所示,进一步地,所述机械臂7末端设有具有360度旋转功能的焊枪6。
采用上述进一步技术方案的有益效果是:360°旋转焊枪能够配合机械臂在模组轨道上进行动态焊接。
如图1至图8所示,进一步地,所述第一装夹单元3和所述第二装夹单元4为相同结构,所述第一装夹单元3包括一对半圆形夹具14以及液压机构,一对所述半圆形夹具14的一端铰接,所述液压机构与一对所述半圆形夹具14连接。
采用上述进一步技术方案的有益效果是:夹具靠液压机构推动夹紧,液压机构保持油压,夹具始终固定。液压机构,方便装夹单元的开闭。
实施例1
本发明实施例提供了一种模组焊接机器人可包括:固定系统、焊接系统和旋转系统;其中,
固定系统包括固定座以及分别连接在固定座前后两侧的两个装夹单元(第一装夹单元和第二装夹单元);固定座位于焊接管道的上方;两个装夹单元能够分别对组对的两个管道进行装夹固定。
焊接系统包括两个分别连接在固定座左右两侧的焊接单元,每个焊接单元都包括:T形模组、机械臂和焊枪;其中,T形模组包括水平向模组和竖直向模组,水平向模组与固定座连接,且在水平向模组下表面安装有第一轨道;竖直向模组安装在第一轨道上,并且能够通过第一轨道左右移动;竖直向模组上安装有第二轨道;机械臂安装在第二轨道上,并可通过第二轨道上下移动;焊枪安装在机械臂的前端。
旋转系统(旋转油缸)安装在固定座的上方,并能够带动固定座旋转。
在焊接之前,用装夹单元进行管道的装夹固定,因为采用的是机械臂来实现管道焊缝的周向运动,所以对于整套装置(模组焊接机器人)的定位要求不用太准确,只用进行粗定位即可,装夹单元主要的作用就是将整套装置平稳地固定于管道焊缝的中间位置。
在本实施例中,两个焊接单元分别安装在固定座左右两侧。从左右两边同时工作,节省施工时间。每组机械臂和焊枪可完成180°的管道焊接,每一套机械臂由水平向模组和竖直向模组提供机械臂的水平和竖直方向的运动轨道,可以帮助机械臂更好地实现最顶端和最底端极限位置的焊接工作,并且机械臂处于焊缝的中间位置,可以减少机械臂的移动,就可以采用自由度更少的机械臂来完成管道的焊接工作。
在本实施例中,滑轨端部电机带动内部的丝杆旋转使得滑轨上的滑块可以沿滑轨直线运动,机械臂安装在滑块上,可以随滑块运动。滑块上还包括丝杆,丝杆具有自锁功能,只能靠电机带动,故滑块到达合适位置后无需其他固定方式。
在本实施例中,焊接机械臂(机械臂)是6自由度机械臂,其末端执行器是焊枪,根据机器视觉引导机械臂完成焊接作业。
在本实施例中,第二轨道位于竖直向模组面向管道的一侧,可以减小机械臂的活动范围,方便机械臂进行焊接工作。
在本实施例中,焊枪可360°旋转。360°旋转焊枪能够配合机械臂在模组轨道上进行动态焊接。
在本实施例中,装夹单元包括配对的两个半圆形夹具。夹具(半圆形夹具)靠液压系统(可以为液压油缸)推动夹紧,液压系统保持油压,夹具始终固定。
在本实施例中,装夹单元可根据管径大小更换尺寸,使装置适应不同的管径。装夹单元上可设置有液压机构,方便装夹单元的开闭。当然,本发明不限于此,也可以使用其他方式控制装夹单元的开合,例如吊装装置等。
在本实施例中,装夹单元为两组,安装时,分别固定在焊缝的前后位置。保证焊接机械臂位于两组装夹单元的中间位置,可以减少机械臂的活动范围。
在本实施例中,旋转系统可包括旋转油缸,方便焊接机器人的安装和位姿调整。
在本实施例中,焊接机器人的安装平台可以包括挖掘机、吊车等,例如履带式挖掘机,方便山区环境设备的搬运以及设备安装。
在本实施例中,焊接机器人与履带式挖掘机的连接处采用柔性连接,柔性连接能够减小焊接机器人、履带挖掘机与连接处的摩擦,延长设备使用寿命。
焊接机器人操作流程:
一、将焊接机器人连接到履带挖掘机上。
二、通过履带挖掘机将焊接机器人运送到待焊接管道上端。
三、通过履带挖掘机及连接处的旋转件(旋转油缸)调整装夹单元的位置,使机械臂对齐焊缝位置。
四、装夹单元闭合,夹紧管道。
五、机械臂通过水平向模组和竖直向模组移动到合适位置。
六、焊接,在焊接过程中,可调节机械臂在第二轨道上的位置和竖直向模组在第一轨道上的位置或机械臂和竖直向模组按照预定程序移动,完成管道焊接。
实施例2
本方案采用模组焊接作业机器人的方式来进行管道的焊接。为适应山区环境的搬运以及设备安装的方便,采用履带式挖掘机作为焊接机器人的安装平台。挖掘机与焊接机器人连接处采用柔性连接代替传统的刚性连接。
该方案的装夹定位方式采用如图1的两个半环形的刚性夹具进行装夹固定,因为采用的是机械臂来实现管道焊缝的周向运动,所以对于整套装置的定位要求不用太准确,只用进行粗定位即可,主要的作用就是将整套装置平稳的固定于管道焊缝的中间位置即可。
该方案的焊接机械臂有两套,左右各安置一套从左右两边同时工作,节省施工时间。如图2所示每一套机械臂由水平向模组和竖直向模组提供机械臂的水平和竖直方向的运动,这样可以帮助机械臂更好的实现最顶端和最底端极限位置的焊接工作,同时机械臂处于焊缝的中间位置,这样可以减少机械臂的移动,就可以采用自由度更少的机械臂来完成管道的焊接工作。
实施例3
模组切割机器人大体与实施例1中所描述的模组焊接机器人相同,不同之处在于,将所述焊枪替换为切割机。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种模组焊接机器人,其特征在于,包括:固定座、用于对待焊接的两个管道中的一个管道进行装夹的第一装夹单元、用于对待焊接的两个管道中的另一个管道进行装夹的第二装夹单元、一对T形模组、一对带有焊枪的机械臂,所述第一装夹单元以及所述第二装夹单元一一对应安装在所述固定座的底部前后两侧,一对T形模组一一对应安装在所述固定座的底部左右两侧,一对所述机械臂一一对应滑动安装在一对所述T形模组上。
2.根据权利要求1所述的一种模组焊接机器人,其特征在于,所述T形模组包括:水平向模组和竖直向模组,所述水平向模组的一端与所述固定座连接,所述竖直向模组的顶部滑动安装在所述水平向模组上,所述机械臂滑动安装在所述竖直向模组上。
3.根据权利要求2所述的一种模组焊接机器人,其特征在于,所述水平向模组的另一端设有第一电机,所述第一电机通过丝杆与所述竖直向模组连接,所述竖直向模组的底部设有第二电机,所述第二电机通过丝杆与所述机械臂连接。
4.根据权利要求1所述的一种模组焊接机器人,其特征在于,所述固定座的顶部安装有旋转油缸。
5.根据权利要求4所述的一种模组焊接机器人,其特征在于,所述旋转油缸连接有安装平台。
6.根据权利要求1所述的一种模组焊接机器人,其特征在于,所述机械臂为6自由度机械臂。
7.根据权利要求1所述的一种模组焊接机器人,其特征在于,所述机械臂末端设有具有360度旋转功能的焊枪。
8.根据权利要求1所述的一种模组焊接机器人,其特征在于,所述第一装夹单元和所述第二装夹单元为相同结构,所述第一装夹单元包括一对半圆形夹具以及液压机构,一对所述半圆形夹具的一端铰接,所述液压机构与一对所述半圆形夹具连接。
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