CN117300469A - 一种圆管环缝机器人自动化焊接设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于焊接领域，提供了一种圆管环缝机器人自动化焊接设备，包括笼式变位机，焊接机器人，夹持机构，辅助机构，滚轮输送线，激光检测仪，RGV升降运输车，控制柜；本发明通过笼式变位机可以实现对不同直径和不同长度的圆管进行自由切换夹紧，通过机器人视觉单元与激光寻缝轨迹参数自适应单元配合可以自动寻找焊缝并避开人工点焊区域，自动识别圆管规格，实时跟踪焊接，实现圆管单面焊双面成型，取消气磨清根与打磨工序，一次装夹即焊接完成，达到目前两次焊接的效果，可以全自动出入来料，无需人工干涉吊装，避免了人为因素对焊接质量的影响，提高了焊缝的强度和质量一致性。

Description

一种圆管环缝机器人自动化焊接设备

技术领域

本发明属于焊接领域，具体地说是一种圆管环缝机器人自动化焊接设备。

背景技术

环缝焊接是各种圆形、环形焊缝的焊接，焊接成型的焊缝是封闭的圆环形，环缝焊缝分以下两类：立式环缝：焊缝为以立缝为主的全位置焊接，如；水平管固定口的焊接就是属于立式环缝；卧式环缝：焊缝为横缝的全位置焊接，常用于管道、管道连接、结构等领域；

然而，由于管内部空间狭窄，导致无法进行圆柱内侧环缝清根焊接，无法有效去除氧化铁、熔渣等杂质对焊缝精度的影响；同时受圆柱本身的结构特点和材料特性影响，薄厚壁过渡区域容易出现厚不足或组对间隙等现象，造成超声波检验不合格；并且受杂质和组对间隙影响，在环缝焊接时，易出现未融合、夹渣等缺陷，导致圆管环缝焊接后，经常出现焊接一次合格率较低的情况，需要额外返修，产生额外资源投入，影响下一步工作。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种圆管环缝机器人自动化焊接设备，以解决上述背景技术中提到的问题。

一种圆管环缝机器人自动化焊接设备，包括，

笼式变位机，用于驱动圆管转动辅助焊接工作；

焊接机器人，用于自动对圆管进行焊接工作；

夹持机构，用于将圆管固定在笼式变位机上；

辅助机构，用于在圆管焊接时对其进行支撑工作；

滚轮输送线，用于待焊接圆管的输送工作；

激光检测仪，用于检测圆管直径与坡口大小信息；

RGV升降运输车，用于将滚轮输送线输送来的圆管输送至笼式变位机进行焊接工作；

控制柜，用于装置整体的控制工作。

优选的，所述笼式变位机，包括主体，设置于所述主体内部的内筒，设置于所述主体与内筒之间的旋转驱动件，设置于所述主体底部的第一行走驱动件，以及与所述第一行走驱动件运动轨迹相适配的第一轨道。

优选的，所述夹持机构，包括设置于所述内筒上的直线驱动件，以及设置于所述直线驱动件输出端的夹持件。

优选的，所述辅助机构，包括支架，以及设置于所述支架上的支撑件。

优选的，所述RGV升降运输车，包括设置于所述滚轮输送线上的滚轮辅助件，设置于所述滚轮辅助件底部的第二行走驱动件，设置于所述滚轮辅助件底部的提升驱动件，与所述第二行走驱动件运动轨迹相适配的第二轨道，以及设置于所述第二轨道之间的限位件；

所述限位件设置有两组，两组限位件均与提升驱动件相适配。

优选的，所述控制柜，包括，

机器人视觉单元，通过激光检测仪扫描检测到圆管坡口大小，垂直根部距离，角度，斜率等坡口信息后，计算板厚、焊接路径、干伸长度与焊接枪姿亮度；

激光寻缝轨迹参数自适应单元，根据激光检测仪扫描检测到的圆管坡口信息自动调取焊接参数库焊接工艺参数，过人工焊点自动根据焊点大小增加规范；

RGV接驳单元，通过激光检测仪确定圆管直径后，计算当前圆管中心位置与当前需要夹持的切角，并先行自动拟合，随后顶升圆管并夹持。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明通过笼式变位机可以实现对不同直径和不同长度的圆管进行自由切换夹紧，通过机器人视觉单元与激光寻缝轨迹参数自适应单元配合可以自动寻找焊缝并避开人工点焊区域，自动识别圆管规格，实时跟踪焊接。

2、本发明通过笼式变位机、焊接机器人与支撑件配合可以实现圆管单面焊双面成型，取消气磨清根与打磨工序，一次装夹即焊接完成，达到目前两次焊接的效果。

3、本发明通过滚轮输送线与RGV升降运输车配合可以全自动出入来料，无需人工干涉吊装，避免了人为因素对焊接质量的影响，提高了焊缝的强度和质量一致性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的辅助机构结构示意图；

图3为本发明的笼式变位机与夹持机构结构示意图；

图4为本发明的RGV升降运输车结构示意图；

图5为本发明的控制柜具体单元框图。

图中：

1、笼式变位机；2、焊接机器人；3、夹持机构；4、辅助机构；5、滚轮输送线；6、激光检测仪；7、RGV升降运输车；8、控制柜；

101、主体；102、内筒；103、旋转驱动件；104、第一轨道；105、第一行走驱动件；

301、直线驱动件；302、夹持件；

401、支架；402、支撑件；

701、滚轮辅助件；702、第二行走驱动件；703、第二轨道；704、限位件；705、提升驱动件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

如附图1至附图5所示：

实施例一：本发明提供一种圆管环缝机器人自动化焊接设备，包括，笼式变位机1，用于驱动圆管转动辅助焊接工作；焊接机器人2，用于自动对圆管进行焊接工作；夹持机构3，用于将圆管固定在笼式变位机1上；辅助机构4，用于在圆管焊接时对其进行支撑工作；滚轮输送线5，用于待焊接圆管的输送工作；激光检测仪6，用于检测圆管直径与坡口大小信息；RGV升降运输车7，用于将滚轮输送线5输送来的圆管输送至笼式变位机1进行焊接工作；控制柜8，用于装置整体的控制工作，其中焊接机器人2的焊接模式为MIG焊接。

具体的，笼式变位机1，包括主体101，设置于主体101内部的内筒102，设置于主体101与内筒102之间的旋转驱动件103，设置于主体101底部的第一行走驱动件105，以及与第一行走驱动件105运动轨迹相适配的第一轨道104。

具体的，夹持机构3，包括设置于内筒102上的直线驱动件301，以及设置于直线驱动件301输出端的夹持件302。

具体的，辅助机构4，包括支架401，以及设置于支架401上的支撑件402，其中当圆管被夹持在笼式变位机1上时，支架401会将支撑件402移动至圆管内侧对其进行支撑工作，保证稳定性的同时以防止焊接过程中圆管变形，达到X射线拍片一级探伤通过率，适用于焊接较大的工件，提高焊接质量和稳定性，实现焊缝的完整性和质量。

具体的，RGV升降运输车7，包括设置于滚轮输送线5上的滚轮辅助件701，设置于滚轮辅助件701底部的第二行走驱动件702，设置于滚轮辅助件701底部的提升驱动件705，与第二行走驱动件702运动轨迹相适配的第二轨道703，以及设置于第二轨道703之间的限位件704；限位件704设置有两组，两组限位件704均与提升驱动件705相适配，其中两组限位件704分别位于RGV升降运输车7的起点与终点位置。

由上可知，工作时待焊接的圆管会通过滚轮输送线5输送至滚轮辅助件701上，输送过程中会通过激光检测仪6对圆管的直径与坡口信息进行检测，然后通过提升驱动件705与位于起点位置的限位件704分离，以解除RGV升降运输车7的限定状态，第二行走驱动件702驱动RGV升降运输车7连同其上的圆管沿第二轨道703移动，直至移动至位于终点位置的限位件704处，使得提升驱动件705与其重合与对装置的位置进行限定，以保证装置的稳定性，然后通过提升驱动件705驱动滚轮辅助件701连同其上的圆管向上移动，直至移动至内筒102中心处，并根据圆管的长度，通过第一行走驱动件105驱动主体101沿第一轨道104移动，直至移动至圆管外围，然后通过直线驱动件301驱动夹持件302移动，以对圆管位置进行夹持固定工作，然后通过焊接机器人2自动的进行焊接工作，在焊接过程中通过旋转驱动件103驱动内筒102连同其上的圆管自旋转，以自动进行环缝焊接工作。

实施例二：本实施例与上一个实施例基本相同，区别在于，控制柜8，包括，

机器人视觉单元，通过激光检测仪6扫描检测到圆管坡口大小，垂直根部距离，角度，斜率等坡口信息后，计算板厚、焊接路径、干伸长度与焊接枪姿亮度；

激光寻缝轨迹参数自适应单元，根据激光检测仪6扫描检测到的圆管坡口信息自动调取焊接参数库焊接工艺参数，过人工焊点自动根据焊点大小增加规范；

RGV接驳单元，通过激光检测仪6确定圆管直径后，计算当前圆管中心位置与当前需要夹持的切角，并先行自动拟合，随后顶升圆管并夹持。

由上可知，机器人视觉单元通过检测到的圆管坡口信息自动计算板厚、焊接路径、干伸长度与焊接枪姿亮度，从而自动准确稳定的进行焊接工作，避免了人为因素对焊接质量的影响，提高了焊缝的强度和质量的一致性，通过激光寻缝轨迹参数自适应单元可以有效消除人工示教难点，通过RGV接驳单元可以在顶升夹持圆管前先行自动拟合，实现大型圆管的定点接驳。

工作原理：工作时通过滚轮输送线5将待焊接的圆管输送至滚轮辅助件701上，输送过程中通过激光检测仪6对圆管进行检测，然后通过提升驱动件705与位于起点位置的限位件704分离，第二行走驱动件702驱动RGV升降运输车7连同其上的圆管沿第二轨道703移动，直至移动至位于终点位置的限位件704处，使得提升驱动件705与其重合与对装置的位置进行限定，然后通过提升驱动件705驱动滚轮辅助件701连同其上的圆管向上移动，根据圆管的长度，通过第一行走驱动件105驱动主体101沿第一轨道104移动，直至移动至圆管外围，然后通过直线驱动件301驱动夹持件302移动，以对圆管位置进行夹持固定工作，然后通过焊接机器人2自动的进行焊接工作，在焊接过程中通过旋转驱动件103驱动内筒102连同其上的圆管自旋转，以自动进行环缝焊接工作。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种圆管环缝机器人自动化焊接设备，其特征在于：包括，

笼式变位机(1)，用于驱动圆管转动辅助焊接工作；

焊接机器人(2)，用于自动对圆管进行焊接工作；

夹持机构(3)，用于将圆管固定在笼式变位机(1)上；

辅助机构(4)，用于在圆管焊接时对其进行支撑工作；

滚轮输送线(5)，用于待焊接圆管的输送工作；

激光检测仪(6)，用于检测圆管直径与坡口大小信息；

RGV升降运输车(7)，用于将滚轮输送线(5)输送来的圆管输送至笼式变位机(1)进行焊接工作；

控制柜(8)，用于装置整体的控制工作。

2.如权利要求1所述一种圆管环缝机器人自动化焊接设备，其特征在于：所述笼式变位机(1)，包括主体(101)，设置于所述主体(101)内部的内筒(102)，设置于所述主体(101)与内筒(102)之间的旋转驱动件(103)，设置于所述主体(101)底部的第一行走驱动件(105)，以及与所述第一行走驱动件(105)运动轨迹相适配的第一轨道(104)。

3.如权利要求2所述一种圆管环缝机器人自动化焊接设备，其特征在于：所述夹持机构(3)，包括设置于所述内筒(102)上的直线驱动件(301)，以及设置于所述直线驱动件(301)输出端的夹持件(302)。

4.如权利要求3所述一种圆管环缝机器人自动化焊接设备，其特征在于：所述辅助机构(4)，包括支架(401)，以及设置于所述支架(401)上的支撑件(402)。

5.如权利要求4所述一种圆管环缝机器人自动化焊接设备，其特征在于：所述RGV升降运输车(7)，包括设置于所述滚轮输送线(5)上的滚轮辅助件(701)，设置于所述滚轮辅助件(701)底部的第二行走驱动件(702)，设置于所述滚轮辅助件(701)底部的提升驱动件(705)，与所述第二行走驱动件(702)运动轨迹相适配的第二轨道(703)，以及设置于所述第二轨道(703)之间的限位件(704)；

所述限位件(704)设置有两组，两组限位件(704)均与提升驱动件(705)相适配。

6.如权利要求5所述一种圆管环缝机器人自动化焊接设备，其特征在于：所述控制柜(8)，包括，

机器人视觉单元，通过激光检测仪(6)扫描检测到圆管坡口大小，垂直根部距离，角度，斜率等坡口信息后，计算板厚、焊接路径、干伸长度与焊接枪姿亮度；

激光寻缝轨迹参数自适应单元，根据激光检测仪(6)扫描检测到的圆管坡口信息自动调取焊接参数库焊接工艺参数，过人工焊点自动根据焊点大小增加规范；

RGV接驳单元，通过激光检测仪(6)确定圆管直径后，计算当前圆管中心位置与当前需要夹持的切角，并先行自动拟合，随后顶升圆管并夹持。