CN215469347U - 一种先焊后弯用直管法兰自动装配系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种先焊后弯用直管法兰自动装配系统，应用于管件及法兰加工领域，包括托盘式存料上料单元，托盘式存料上料单元放置有多组法兰；回转机械手单元可水平转动和竖直移动的回转机械手夹爪用于夹持法兰至法兰打码单元进行打码；桁架机械手单元用于夹持托盘式存料上料单元上放置的法兰或法兰打码机上打码完成的法兰至装配钉焊单元，配钉焊单元包括用于支撑管件的装配钉焊支撑机构、用于将从桁架机械手单元转运来的法兰夹持于管件两端的装配钉焊夹持机构，以及用于将法兰焊接于管件两端的装配钉焊焊枪。本发明自动进行法兰抓取、上料、打码、定位及直管法兰装配的复合作业，相比人工操作省时省力且效率高。

Description

一种先焊后弯用直管法兰自动装配系统

技术领域

本发明涉及管件及法兰加工领域，更具体地说，涉及一种先焊后弯用直管法兰自动装配系统。

背景技术

应用直管法兰加工流水线进行管子加工制作过程中，一般需要在下料后的直管两端装配法兰，传统加工工艺是人工选取合适的法兰、拾取法兰然后安装到直管端部，再由人员操作直角卡尺、水平仪等对法兰进行精确定位，然后再人工点固焊接，完成直管法兰装配工序。

这种人工拾取法兰、装配法兰的作业方式致使人工劳动作业强度较大，而且装配效率低下，制约管件加工提高生产效率和精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种先焊后弯用直管法兰自动装配系统，以获得一种能够自动进行法兰抓取、上料、打码、定位及直管法兰装配的复合作业装备。

为了达到上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种先焊后弯用直管法兰自动装配系统，包括托盘式存料上料单元、回转机械手单元、法兰打码单元、桁架机械手单元以及装配钉焊单元；

托盘式存料上料单元放置有多组法兰；

回转机械手单元用于抓取托盘式存料上料单元上放置的法兰，回转机械手单元包括可水平转动的回转机械手横梁，回转机械手横梁远离回转竖轴的端部设置有竖向的回转机械手升降机构，回转机械手升降机构的底端设置有用于夹持法兰的回转机械手夹爪；

法兰打码单元包括法兰打码机，法兰打码机用于接收回转机械手单元夹持而来的法兰；法兰打码机还用于对法兰进行打码；

桁架机械手单元用于夹持托盘式存料上料单元上放置的法兰或法兰打码机上打码完成的法兰，桁架机械手单元上设置有可带动法兰三维移动及绕水平轴转动的电动夹爪；

装配钉焊单元包括用于支撑管件的装配钉焊支撑机构、用于将从桁架机械手单元转运来的法兰夹持于管件两端的装配钉焊夹持机构，以及用于将法兰焊接于管件两端的装配钉焊焊枪。

托盘式存料上料单元包括存料底座，存料底座上表面中心通过第一电机驱动的转轴连接于水平的存料转盘中心；环绕存料转盘中心在存料转盘上开设有多个转盘圆口；多个转盘圆口的中心与存料转盘中心的间距均相同；

转盘圆口内滑动嵌入有存料卡盘限位柱，存料卡盘限位柱顶端连接于存料卡盘，存料卡盘叠放于存料转盘上表面且存料卡盘的口径大与转盘圆口的口径；

环绕存料卡盘中心在存料卡盘上表面设置有至少三个竖向的存料法兰限位柱；

存料底座的侧面连接有一个用于竖向推动存料卡盘限位柱的存料托料机构；

存料底座的侧面还连接有一个存料托架，存料托架的顶端延伸至存料卡盘外边缘上方；存料托架的顶端连接有一个存料激光传感器。

包括回转机械手底座箱体，回转机械手底座箱体的一个内侧壁铰接有回转机械手气缸的固定端，回转机械手气缸的伸缩端铰接于一个回转机械手铰接板，回转机械手铰接板水平固定于一个回转机械手回转底柱的底面，回转机械手回转底柱从下往上穿出并轴向固定于回转机械手底座箱体顶板上设置的轴承；

回转机械手回转底柱顶面竖直固定有回转机械手回转立柱，回转机械手回转立柱顶面连接有水平的回转机械手横梁，回转机械手横梁远离回转机械手回转立柱的一端设置有竖直的回转机械手升降机构，回转机械手升降机构的底端设置有朝下的回转机械手夹爪；回转机械手夹爪在水平方向上位于回转机械手底座箱体外侧；

回转机械手底座箱体顶板的上表面竖直设置有两个回转机械手阻挡板；回转机械手回转立柱侧壁水平固定有回转机械手立柱挡板，两个回转机械手阻挡板将回转机械手立柱挡板限位于一个转动角度范围为θ的转动范围内。

法兰打码机包括打码机底座、设置于打码机底座上朝上用于夹持法兰的打码机卡盘，以及设置于打码机底座上用于对法兰进行打码的打码枪。

桁架机械手单元包括通过桁架机械手支柱支撑的水平的桁架机械手第一横梁，桁架机械手第一横梁的侧面设置通过导轨架设有桁架机械手第一行走支架，桁架机械手第一行走支架连接于水平的桁架机械手第二横梁，桁架机械手第二横梁垂直于桁架机械手第一横梁；桁架机械手第一行走支架连接于第一丝杆，第一丝杆连接于固定于桁架机械手第一横梁上的第一电机；

桁架机械手第二横梁的侧面通过导轨架设有第二行走支架，第二行走支架连接于竖直的桁架机械手纵梁；第二行走支架连接于第二丝杆，第二丝杆连接于固定于桁架机械手第二横梁上的第二电机；

桁架机械手纵梁的底部通过水平的桁架机械手铰接转轴铰接有底盘，底盘上固定有旋转电机，旋转电机转轴连接于位于底盘下方的电动夹爪；

桁架机械手铰接转轴两端固定于桁架机械手纵梁底部一个侧边，在该侧边对应的桁架机械手纵梁的侧面位置设置有桁架机械手支架滑轨，桁架机械手支架滑轨上架设有竖直向下延伸的桁架机械手感应器支架，桁架机械手感应器支架底端固定有桁架机械手激光感应器；桁架机械手感应器支架连接于第三丝杆，第三丝杆连接于固定于桁架机械手纵梁上的第三电机；

桁架机械手纵梁的另一侧面还通过第一连接件连接于桁架机械手液压缸的固定端，桁架机械手液压缸的伸缩端竖直朝下铰接于桁架机械手第二连接件，桁架机械手第二连接件固定于底盘。

装配钉焊单元包括装配钉焊基座，装配钉焊基座两端分别固定有装配钉焊移动底座，两个装配钉焊移动底座上均固定有一个装配钉焊支撑机构和一个装配钉焊夹持机构；

装配钉焊支撑机构包括装配钉焊支撑箱体，装配钉焊支撑箱体顶部设置有装配钉焊托架，装配钉焊托架上设置有用于支撑管件端部的装配钉焊滚轮；

装配钉焊夹持机构包括装配钉焊卡盘箱体，装配钉焊卡盘箱体一侧通过水平延伸出装配钉焊连接柱连接于一个用于夹持法兰的装配钉焊电动卡盘；

环绕装配钉焊连接柱设置有可转动的装配钉焊回转齿轮，装配钉焊回转齿轮齿啮合于装配钉焊驱动齿轮；装配钉焊驱动齿轮转动设置于装配钉焊卡盘箱体侧壁并通过电机动力驱动；

装配钉焊回转齿轮还固定连接于弧形的装配钉焊旋转托架，装配钉焊旋转托架一端设置有装配钉焊传感器，装配钉焊旋转托架另一端设置有装配钉焊焊枪。

本发明相对于现有技术的优点在于，本发明，能存储一定数量规格法兰，能够自动进行法兰抓取、打码、法兰双孔正定位、先焊后弯预转角旋转等作业，能够自动检测直管法兰间隙、自动进行直管法兰装配钉焊作业，结构简洁、作业精度较高且自动化强，相比人工操作省时省力且效率高。

附图说明

图1是本发明系统总体示意图；

图2是本发明托盘式存料上料单元立体图；

图3是本发明托盘式存料上料单元侧视图；

图4是本发明回转机械手单元立体图；

图5是本发明回转机械手单元后视图；

图6是本发明回转机械手单元侧视图；

图7是本发明回转机械手单元俯视图；

图8是本发明法兰打码单元示意图；

图9是桁架机械手单元总体示意图；

图10是图9中A指向部件的放大示意图；

图11是图9中A指向部件在翻转状态下的示意图。

图12是本发明装配钉焊单元整体结构示意图；

图13是本发明装配钉焊单元的支撑机构结构示意图；

图14是本发明装配钉焊单元的夹持机构结构示意图。

图中，1、托盘式存料上料单元，11、存料转盘，12、存料底座，13、存料卡盘，14、存料吊环，15、存料卡盘限位柱，16、存料法兰限位柱，18、存料托料机构，19、存料托架，110、存料激光传感器；

2、回转机械手单元，21、回转机械手底座箱体，22、回转机械手气缸，23、回转机械手立柱挡板，24、回转机械手阻挡板，25、回转机械手回转底柱，26、回转机械手回转立柱，27、回转机械手横梁，28、回转机械手升降机构，29、回转机械手夹爪，210、回转机械手铰接板；

3、法兰打码单元，31、打码机卡盘，32、打码枪；

4、桁架机械手单元，41、桁架机械手支柱，43、桁架机械手第一横梁，44、桁架机械手第一行走支架，45、桁架机械手第二横梁，47、桁架机械手纵梁，48、桁架机械手液压缸，49、桁架机械手铰接转轴，410、桁架机械手第二连接件，411、桁架机械手支架滑轨，412、桁架机械手感应器支架，413、桁架机械手激光感应器；

5、装配钉焊单元，51、装配钉焊基座，52、装配钉焊移动底座，53、装配钉焊支撑机构，54、装配钉焊夹持机构，55、装配钉焊支撑箱体，56、装配钉焊托架，57、装配钉焊滚轮，58、装配钉焊第一按钮，59、装配钉焊第二按钮，510、装配钉焊卡盘箱体，511、装配钉焊回转齿轮，512、装配钉焊驱动齿轮，513、装配钉焊电动卡盘，514、装配钉焊旋转托架，515、装配钉焊焊枪调整组件，517、装配钉焊焊枪，518、装配钉焊传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作描述。

如图1至图14所示，本发明一种先焊后弯用直管法兰自动装配系统，包括托盘式存料上料单元1、回转机械手单元2、法兰打码单元3、桁架机械手单元4以及装配钉焊单元5；

托盘式存料上料单元1放置有多组法兰；

回转机械手单元2用于抓取托盘式存料上料单元1上放置的法兰，回转机械手单元2包括可水平转动的回转机械手横梁27，回转机械手横梁27远离回转竖轴的端部设置有竖向的回转机械手升降机构28，回转机械手升降机构28的底端设置有用于夹持法兰的回转机械手夹爪29；

法兰打码单元3包括法兰打码机，法兰打码机用于接收回转机械手单元2夹持而来的法兰；法兰打码机还用于对法兰进行打码；

桁架机械手单元4用于夹持托盘式存料上料单元1上放置的法兰或法兰打码机上打码完成的法兰，桁架机械手单元4上设置有可带动法兰三维移动及绕水平轴转动的电动夹爪；

装配钉焊单元5包括用于支撑管件的装配钉焊支撑机构53、用于将从桁架机械手单元4转运来的法兰夹持于管件两端的装配钉焊夹持机构54，以及用于将法兰焊接于管件两端的装配钉焊焊枪517。

托盘式存料上料单元1包括存料底座12，存料底座12上表面中心通过第一电机驱动的转轴连接于水平的存料转盘11中心；环绕存料转盘11中心在存料转盘11上开设有多个转盘圆口；多个转盘圆口的中心与存料转盘11中心的间距均相同；

转盘圆口内滑动嵌入有存料卡盘限位柱15，存料卡盘限位柱15顶端连接于存料卡盘13，存料卡盘13叠放于存料转盘11上表面且存料卡盘13的口径大与转盘圆口的口径；

环绕存料卡盘13中心在存料卡盘13上表面设置有至少三个竖向的存料法兰限位柱16；

存料底座12的侧面连接有一个用于竖向推动存料卡盘限位柱15的存料托料机构18；

存料底座12的侧面还连接有一个存料托架19，存料托架19的顶端延伸至存料卡盘13外边缘上方；存料托架19的顶端连接有一个存料激光传感器110。

包括回转机械手底座箱体21，回转机械手底座箱体21的一个内侧壁铰接有回转机械手气缸22的固定端，回转机械手气缸22的伸缩端铰接于一个回转机械手铰接板210，回转机械手铰接板210水平固定于一个回转机械手回转底柱25的底面，回转机械手回转底柱25从下往上穿出并轴向固定于回转机械手底座箱体21顶板上设置的轴承；

回转机械手回转底柱25顶面竖直固定有回转机械手回转立柱26，回转机械手回转立柱26顶面连接有水平的回转机械手横梁27，回转机械手横梁27远离回转机械手回转立柱26的一端设置有竖直的回转机械手升降机构28，回转机械手升降机构28的底端设置有朝下的回转机械手夹爪29；回转机械手夹爪29在水平方向上位于回转机械手底座箱体21外侧；

回转机械手底座箱体21顶板的上表面竖直设置有两个回转机械手阻挡板24；回转机械手回转立柱26侧壁水平固定有回转机械手立柱挡板23，两个回转机械手阻挡板24将回转机械手立柱挡板23限位于一个转动角度范围为θ的转动范围内。

法兰打码机包括打码机底座、设置于打码机底座上朝上用于夹持法兰的打码机卡盘31，以及设置于打码机底座上用于对法兰进行打码的打码枪32。

桁架机械手单元4包括通过桁架机械手支柱41支撑的水平的桁架机械手第一横梁43，桁架机械手第一横梁43的侧面设置通过导轨架设有桁架机械手第一行走支架44，桁架机械手第一行走支架44连接于水平的桁架机械手第二横梁45，桁架机械手第二横梁45垂直于桁架机械手第一横梁43；桁架机械手第一行走支架44连接于第一丝杆，第一丝杆连接于固定于桁架机械手第一横梁43上的第一电机；

桁架机械手第二横梁45的侧面通过导轨架设有第二行走支架，第二行走支架连接于竖直的桁架机械手纵梁47；第二行走支架连接于第二丝杆，第二丝杆连接于固定于桁架机械手第二横梁45上的第二电机；

桁架机械手纵梁47的底部通过水平的桁架机械手铰接转轴49铰接有底盘，底盘上固定有旋转电机，旋转电机转轴连接于位于底盘下方的电动夹爪；

桁架机械手铰接转轴49两端固定于桁架机械手纵梁47底部一个侧边，在该侧边对应的桁架机械手纵梁47的侧面位置设置有桁架机械手支架滑轨411，桁架机械手支架滑轨411上架设有竖直向下延伸的桁架机械手感应器支架412，桁架机械手感应器支架412底端固定有桁架机械手激光感应器413；桁架机械手感应器支架412连接于第三丝杆，第三丝杆连接于固定于桁架机械手纵梁47上的第三电机；

桁架机械手纵梁47的另一侧面还通过第一连接件连接于桁架机械手液压缸48的固定端，桁架机械手液压缸48的伸缩端竖直朝下铰接于桁架机械手第二连接件410，桁架机械手第二连接件410固定于底盘。

装配钉焊单元5包括装配钉焊基座51，装配钉焊基座51两端分别固定有装配钉焊移动底座52，两个装配钉焊移动底座52上均固定有一个装配钉焊支撑机构53和一个装配钉焊夹持机构54；

装配钉焊支撑机构53包括装配钉焊支撑箱体55，装配钉焊支撑箱体55顶部设置有装配钉焊托架56，装配钉焊托架56上设置有用于支撑管件端部的装配钉焊滚轮57；

装配钉焊夹持机构54包括装配钉焊卡盘箱体510，装配钉焊卡盘箱体510一侧通过水平延伸出装配钉焊连接柱连接于一个用于夹持法兰的装配钉焊电动卡盘513；

环绕装配钉焊连接柱设置有可转动的装配钉焊回转齿轮511，装配钉焊回转齿轮511齿啮合于装配钉焊驱动齿轮512；装配钉焊驱动齿轮512转动设置于装配钉焊卡盘箱体510侧壁并通过电机动力驱动；

装配钉焊回转齿轮511还固定连接于弧形的装配钉焊旋转托架514，装配钉焊旋转托架514一端设置有装配钉焊传感器518，装配钉焊旋转托架514另一端设置有装配钉焊焊枪517。

对于托盘式存料上料单元1，更具体的有：

存料转盘11上表面设置有存料吊环14。

存料托料机构18包括固定于存料底座12的第二电机，第二电机连接于竖向的丝杆，丝杆连接于一个竖向的推杆。

存料法兰限位柱16设置有三个，三个存料法兰限位柱16设置于存料卡盘13边缘且位于一个等边三角形的三个顶点。

第一电机设置于存料底座12内。

存料托架19为一个L形杆件。

其中，存料托料机构18可以通过很多种方式实现，上面只写出了其中一种。还可通过液压缸、导轨的设置等推动推杆实现上下移动。

托盘式存料上料单元1使用的时候，可以根据不同规格的法兰，将每个存料卡盘13的存料法兰限位柱16进行位置上的特定设置，使得每个存料卡盘13可以对应于一种规格的法兰；将不同规格的法兰分别放置于不同的存料卡盘13上，并通过存料法兰限位柱16限位。

当需要抓取法兰(直管两端法兰)时，第一电机通过转动带动存料转盘11转动，并且通过编程设置或手动控制开关，将符合规格的法兰转动至存料托料机构18正上方，此时启动存料托料机构18使其上移推动存料卡盘13上移，当最顶端的法兰触碰至存料激光传感器110检测的水平位置时，第二电机停止，从而将最上方的法兰输送至该特定位置，便于后续机械手夹取；机械手每夹取一个法兰后，存料激光传感器110检测到法兰消失，存料托料机构18接收到讯号便往上移动，直至存料激光传感器110检测到法兰，从而将需要规格的法兰再次移动至该位置，方便夹取。不再需要法兰或要所需法兰规格变换时，存料托料机构18下移，原存料卡盘13归位。

对于回转机械手单元2，更具体的有：

回转机械手升降机构28包括竖直的升降外壳，升降外壳的底部固定有回转机械手夹爪29；

升降外壳朝向回转机械手横梁27的一个侧面处开设有竖直的滑槽，一个螺纹座水平设置于升降外壳内并通过穿过于滑槽的连接杆连接固定于回转机械手横梁27；

升降外壳的内顶面固定有电机，电机的主轴端竖直朝下连接于一根丝杆；丝杆从上往下旋入于螺纹座上设置的螺纹孔。

优选的，回转机械手夹爪29为电动夹爪。

优选的，θ在90°～110°范围内。

优选的，θ＝100°。

本发明可用于法兰在两个固定点之间的转运。具体来说，通过回转机械手气缸22的伸缩，回转机械手铰接板210会带动回转机械手回转底柱25转动，回转机械手回转底柱25进而带动回转机械手回转立柱26在两个回转机械手阻挡板24间的转动区域内进行转动；工作前调整好位置使得当回转机械手回转立柱26上的回转机械手立柱挡板23触碰到其中一个回转机械手阻挡板24时，回转机械手夹爪29正好位于被拾取法兰位置的正上方，此时可以通过控制回转机械手升降机构28下降并通过回转机械手夹爪29(可以是电动夹爪)的闭合夹取法兰；同理，工作前调整好位置使得当回转机械手回转立柱26上的回转机械手立柱挡板23触碰到另一个回转机械手阻挡板24时，回转机械手夹爪29正好位于要转运存放的法兰位置的正上方，此时可以通过控制回转机械手升降机构28下降并通过回转机械手夹爪29的张开来释放法兰。

回转机械手升降机构28的升降原理如下：通过电机驱动丝杆转动，会带动丝杆在螺纹座内转动，由于螺纹座通过连接杆与回转机械手横梁27固定，所以螺纹座无法移动，从而相对的整个升降外壳会升降移动，最终带动回转机械手夹爪29移动。当然，这只是其中一种实施方式，还可以有很多种实现升降的方式。

回转机械手单元2在本发明系统中的应用如下：可以用于将法兰从托盘式存料上料单元1上抓取后，旋转移动到法兰打码机上，实现法兰的自动抓取和给法兰打码机上法兰的上料作业。

使用时，精确定位托盘式存料上料单元1、回转机械手单元2和法兰打码机三个机构的具体位置。回转机械手回转立柱26受回转机械手气缸22控制旋转到一侧直至回转机械手立柱挡板23触碰到其中一个回转机械手阻挡板24后回转机械手气缸22停止工作，此时回转机械手夹爪29正好位于法兰托盘式存料上料单元1正上方，回转机械手升降机构28控制回转机械手夹爪29下降并抓取法兰后再上升；回转机械手回转立柱26旋转到另一侧直至回转机械手立柱挡板23触碰到另一个回转机械手阻挡板24，此时回转机械手夹爪29正好位于法兰打码机正上方，回转机械手升降机构28控制回转机械手夹爪29下降并松开法兰后再上升。重复以上动作就可以完成多个法兰的转运。

对于法兰打码单元3，其主要包括法兰打码机，法兰打码机包括打码机底座、设置于打码机底座上的打码机卡盘31以及设置于打码机底座上的打码枪32。打码机卡盘31用于固定法兰，打码枪32用于对法兰进行打码。法兰打码机是现有技术中成熟的技术，用于对法兰进行打印条码作为标识，市场上可以买到现成的法兰打码机，因此这里不做更多介绍。

对于桁架机械手单元4，更具体的有：

桁架机械手感应器支架412为一个L型支架。

桁架机械手感应器支架412包括水平杆与竖直杆，水平杆水平连接于第三行走支架，第三行走支架架设于桁架机械手支架滑轨411。

第三丝杆连接于第三行走支架。

电动夹爪为三爪手形式。

桁架机械手第一横梁43上至少架设有两个桁架机械手第一行走支架44。

在附图中，为了绘图方便、构图清晰，省略了第一电机、第一丝杆、第二电机、第二丝杆、第三电机、第三丝杆以及第三行走支架的绘制。这些驱动装置可以通过不同的手段达到，丝杆推动仅为其中一种，因此也不在附图中强调。

桁架机械手单元4使用的时候，通过桁架机械手第一行走支架44的移动，可以带动电动夹爪朝左右移动，通过第二行走支架的移动，可以带动电动夹爪朝前后移动，通过桁架机械手液压缸48的伸缩，可以带动电动夹爪朝上下移动；可见电动夹爪可在三维方向移动；另外，通过旋转电机，可以带动电动夹爪旋转；电动夹爪自身带有的电机可控制其夹取过程。

直管与法兰装配作业时，两个电动夹爪可分别从托盘式存料上料单元1或法兰打码机上向下运动抓取法兰，抓取法兰后电动夹爪再进行向上运动，将法兰提取到一定高度。接下来，通过桁架机械手液压缸48朝下伸张，可以将电动夹爪绕着桁架机械手铰接转轴49进行90°翻转，此时控制桁架机械手感应器支架412向下运动，桁架机械手激光感应器413检测到法兰孔位置时停止移动，此时通过旋转电机使得电动夹爪旋转，当桁架机械手激光感应器413再次检测到法兰孔，就能够测出两个法兰孔的间距。当桁架机械手激光感应器413在第一次无法检测到法兰孔位置时，可通过旋转电机调整法兰孔位置使其能够检测到。

两孔间距检测完并确认为是选定型号后，在正定状态(法兰孔与桁架机械手激光感应器413对应状态)下根据后续装配的定位要求再旋转预设转角度(比如若需要令法兰竖直方向位于两孔正中间，可将其反向旋转一半两孔间距角度)即可进行后续装配。装配时，桁架机械手感应器支架412向上运动，使桁架机械手激光感应器413不遮挡法兰。此时，两个电动夹爪夹取的法兰相向，将一根管子放置于两个法兰之间，通过控制两个电动夹爪互相靠近，即可精确地将两个法兰装配到管子上。当一根管子加工完毕后，再重复以上动作进行第二根管子的加工作业即可。但实际上，在本发明系统中，是将法兰传递至装配钉焊单元5进行专门的装配。

对于装配钉焊单元5，其更具体的介绍如下：

装配钉焊单元5设有长方形装配钉焊基座51，在装配钉焊基座51的两端固定有移动存料底座，装配钉焊移动底座52保证了本发明可以适用于多种不同长度尺寸的直管。装配钉焊移动底座52上固定有装配钉焊夹持机构54和装配钉焊支撑机构53。装配钉焊基座51两端装配钉焊移动底座52上的装配钉焊夹持机构54和装配钉焊支撑机构53相向设置。

装配钉焊支撑机构53带有一个装配钉焊支撑箱体55，装配钉焊支撑箱体55顶部固定有装配钉焊托架56，装配钉焊托架56上通过钢板固定有两个装配钉焊滚轮57，两个装配钉焊滚轮57呈“V”字型。在装配钉焊支撑箱体55内设置有伺服电机，伺服电机的电机轴与装配钉焊托架56固定连接，保证装配钉焊托架56可以上、下、左右调节。通过装配钉焊托架56的上、下、左、右调节，可以对直管进行上、下、左、右调节，对直管与法兰进行中心校正，将直管与法兰的中心校正重合后，进行焊接。伺服电机的驱动按钮设置在装配钉焊支撑箱体55外表面，分别是装配钉焊第一按钮58和装配钉焊第二按钮59。

装配钉焊夹持机构54带有装配钉焊卡盘箱体510，装配钉焊卡盘箱体510一侧设置有装配钉焊驱动齿轮512，装配钉焊驱动齿轮512与装配钉焊回转齿轮511齿啮合，装配钉焊驱动齿轮512转动带动装配钉焊回转齿轮511转动，装配钉焊驱动齿轮512通过电机驱动，装配钉焊驱动齿轮512的电机设置在装配钉焊卡盘箱体510内。装配钉焊回转齿轮511的齿轮轴连接有装配钉焊电动卡盘513，装配钉焊电动卡盘513上还固定有弧形的装配钉焊旋转托架514，弧形装配钉焊托架56的尾部伸出有圆形支撑架，圆形支撑架套设在齿轮轴上，并且与齿轮轴固定，圆形支撑架设置在装配钉焊电动卡盘513与装配钉焊回转齿轮511之间。装配钉焊旋转托架514一端设置有装配钉焊传感器518，保证直管与法兰相接触后，不会产生错位，装配钉焊旋转托架514另一端固定有装配钉焊焊枪517。装配钉焊旋转托架514位于装配钉焊电动卡盘513的前方，方便装配钉焊旋转托架514带有的装配钉焊传感器518对法兰和直管之间的间隙进行校正。装配钉焊焊枪517是通过装配钉焊焊枪517调节装置固定在装配钉焊旋转托架514上，装配钉焊焊枪517调节装置带有与装配钉焊卡盘箱体510相垂直的纵向轨道，和与装配钉焊卡盘箱体510相平行的横向轨道，装配钉焊焊枪517与横向轨道滑动连接，横向轨道与纵向轨道滑动连接，方便调节装配钉焊焊枪517相对直管与法兰的位置。

本发明通过外部的控制系统进行控制，操作人员通过控制系统对装配钉焊移动底座52及装配钉焊驱动齿轮512进行操作，装配钉焊传感器518监测到的数据也会传递到控制系统上，操作人员读取数据后，对装配钉焊托架56进行调节，保证直管的中心与法兰中心对齐。

直管法兰自动装配装置在收到直管法兰加工指令数据后，可自动根据直管长度调整左右两侧装配钉焊移动底座52位置移动到最适宜处，装配钉焊电动卡盘513接收桁架机械手抓取转运来的法兰，直管由管子运输线运送到装配钉焊托架56上。装配钉焊旋转托架514绕装配钉焊电动卡盘513旋转一周，由装配钉焊传感器518检测直管与法兰间隙情况，通过装配钉焊第一按钮58和装配钉焊第二按钮59调整装配钉焊托架56上、下、左、右位置，确保直管两端与法兰达到对中、对正要求，间隙适宜则停止调整。装配钉焊旋转托架514上的装配钉焊焊枪517调节组件调整装配钉焊焊枪517位置适宜后，进行钉焊作业，钉焊过程中装配钉焊旋转托架514旋转120°两次，分别在直管法兰上钉焊处，钉焊作业完成则直管法兰自动装配钉焊作业完毕。当一根管子装配加工完毕后，再重复以上动作进行第二根管子的装配加工作业即可。

本发明系统使用时，托盘式存料上料单元1用于存储不同的法兰，利用回转机械手单元2可以将法兰转运到法兰打码单元3进行打码，打完码的法兰经由桁架机械手单元4的输运输送到装配钉焊单元5进行对于管件的焊接；由于原则上一个管件两端的两个法兰中只要有一个被打码即可，所以可以使用桁架机械手单元4的两个机械手分别从托盘式存料上料单元1和法兰打码机上取法兰分别放置于装配钉焊单元5的两个装配钉焊电动卡盘513上，接下来将法兰和设置于装配钉焊托架56上的直管进行钉焊。本发明系统的所有液压缸、气缸、电机等驱动部件均连接于控制系统进行集体控制，从而可以使得法兰装配过程实现自动化。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种先焊后弯用直管法兰自动装配系统，其特征在于，包括托盘式存料上料单元(1)、回转机械手单元(2)、法兰打码单元(3)、桁架机械手单元(4)以及装配钉焊单元(5)；

所述托盘式存料上料单元(1)放置有多组法兰；

所述回转机械手单元(2)用于抓取所述托盘式存料上料单元(1)上放置的法兰，所述回转机械手单元(2)包括可水平转动的回转机械手横梁(27)，所述回转机械手横梁(27)远离回转竖轴的端部设置有竖向的回转机械手升降机构(28)，所述回转机械手升降机构(28)的底端设置有用于夹持法兰的回转机械手夹爪(29)；

所述法兰打码单元(3)包括法兰打码机，所述法兰打码机用于接收所述回转机械手单元(2)夹持而来的法兰；所述法兰打码机还用于对法兰进行打码；

所述桁架机械手单元(4)用于夹持所述托盘式存料上料单元(1)上放置的法兰或所述法兰打码机上打码完成的法兰，所述桁架机械手单元(4)上设置有可带动法兰三维移动及绕水平轴转动的电动夹爪；

所述装配钉焊单元(5)包括用于支撑管件的装配钉焊支撑机构(53)、用于将从所述桁架机械手单元(4)转运来的法兰夹持于所述管件两端的装配钉焊夹持机构(54)，以及用于将法兰焊接于所述管件两端的装配钉焊焊枪(517)。

2.根据权利要求1所述先焊后弯用直管法兰自动装配系统，其特征在于，所述托盘式存料上料单元(1)包括存料底座(12)，所述存料底座(12)上表面中心通过第一电机驱动的转轴连接于水平的存料转盘(11)中心；环绕所述存料转盘(11)中心在所述存料转盘(11)上开设有多个转盘圆口；多个所述转盘圆口的中心与所述存料转盘(11)中心的间距均相同；

所述转盘圆口内滑动嵌入有存料卡盘限位柱(15)，所述存料卡盘限位柱(15)顶端连接于存料卡盘(13)，所述存料卡盘(13)叠放于所述存料转盘(11)上表面且所述存料卡盘(13)的口径大与所述转盘圆口的口径；

环绕所述存料卡盘(13)中心在所述存料卡盘(13)上表面设置有至少三个竖向的存料法兰限位柱(16)；

所述存料底座(12)的侧面连接有一个用于竖向推动所述存料卡盘限位柱(15)的存料托料机构(18)；

所述存料底座(12)的侧面还连接有一个存料托架(19)，所述存料托架(19)的顶端延伸至所述存料卡盘(13)外边缘上方；所述存料托架(19)的顶端连接有一个存料激光传感器(110)。

3.根据权利要求1所述先焊后弯用直管法兰自动装配系统，其特征在于，包括回转机械手底座箱体(21)，所述回转机械手底座箱体(21)的一个内侧壁铰接有回转机械手气缸(22)的固定端，所述回转机械手气缸(22)的伸缩端铰接于一个回转机械手铰接板(210)，所述回转机械手铰接板(210)水平固定于一个回转机械手回转底柱(25)的底面，所述回转机械手回转底柱(25)从下往上穿出并轴向固定于所述回转机械手底座箱体(21)顶板上设置的轴承；

所述回转机械手回转底柱(25)顶面竖直固定有回转机械手回转立柱(26)，所述回转机械手回转立柱(26)顶面连接有水平的回转机械手横梁(27)，所述回转机械手横梁(27)远离所述回转机械手回转立柱(26)的一端设置有竖直的回转机械手升降机构(28)，所述回转机械手升降机构(28)的底端设置有朝下的回转机械手夹爪(29)；所述回转机械手夹爪(29)在水平方向上位于所述回转机械手底座箱体(21)外侧；

所述回转机械手底座箱体(21)顶板的上表面竖直设置有两个回转机械手阻挡板(24)；所述回转机械手回转立柱(26)侧壁水平固定有回转机械手立柱挡板(23)，两个所述回转机械手阻挡板(24)将所述回转机械手立柱挡板(23)限位于一个转动角度范围为θ的转动范围内。

4.根据权利要求1所述先焊后弯用直管法兰自动装配系统，其特征在于，所述法兰打码机包括打码机底座、设置于所述打码机底座上朝上用于夹持法兰的打码机卡盘(31)，以及设置于所述打码机底座上用于对法兰进行打码的打码枪(32)。

5.根据权利要求1所述先焊后弯用直管法兰自动装配系统，其特征在于，所述桁架机械手单元(4)包括通过桁架机械手支柱(41)支撑的水平的桁架机械手第一横梁(43)，所述桁架机械手第一横梁(43)的侧面设置通过导轨架设有桁架机械手第一行走支架(44)，所述桁架机械手第一行走支架(44)连接于水平的桁架机械手第二横梁(45)，所述桁架机械手第二横梁(45)垂直于所述桁架机械手第一横梁(43)；所述桁架机械手第一行走支架(44)连接于第一丝杆，所述第一丝杆连接于固定于所述桁架机械手第一横梁(43)上的第一电机；

所述桁架机械手第二横梁(45)的侧面通过导轨架设有第二行走支架，所述第二行走支架连接于竖直的桁架机械手纵梁(47)；所述第二行走支架连接于第二丝杆，所述第二丝杆连接于固定于所述桁架机械手第二横梁(45)上的第二电机；

所述桁架机械手纵梁(47)的底部通过水平的桁架机械手铰接转轴(49)铰接有底盘，所述底盘上固定有旋转电机，所述旋转电机转轴连接于位于所述底盘下方的电动夹爪；

所述桁架机械手铰接转轴(49)两端固定于所述桁架机械手纵梁(47)底部一个侧边，在该侧边对应的所述桁架机械手纵梁(47)的侧面位置设置有桁架机械手支架滑轨(411)，所述桁架机械手支架滑轨(411)上架设有竖直向下延伸的桁架机械手感应器支架(412)，所述桁架机械手感应器支架(412)底端固定有桁架机械手激光感应器(413)；所述桁架机械手感应器支架(412)连接于第三丝杆，所述第三丝杆连接于固定于所述桁架机械手纵梁(47)上的第三电机；

所述桁架机械手纵梁(47)的另一侧面还通过第一连接件连接于桁架机械手液压缸(48)的固定端，所述桁架机械手液压缸(48)的伸缩端竖直朝下铰接于桁架机械手第二连接件(410)，所述桁架机械手第二连接件(410)固定于所述底盘。

6.根据权利要求1所述先焊后弯用直管法兰自动装配系统，其特征在于，所述装配钉焊单元(5)包括装配钉焊基座(51)，所述装配钉焊基座(51)两端分别固定有装配钉焊移动底座(52)，两个所述装配钉焊移动底座(52)上均固定有一个装配钉焊支撑机构(53)和一个装配钉焊夹持机构(54)；

所述装配钉焊支撑机构(53)包括装配钉焊支撑箱体(55)，所述装配钉焊支撑箱体(55)顶部设置有装配钉焊托架(56)，所述装配钉焊托架(56)上设置有用于支撑管件端部的装配钉焊滚轮(57)；

所述装配钉焊夹持机构(54)包括装配钉焊卡盘箱体(510)，所述装配钉焊卡盘箱体(510)一侧通过水平延伸出装配钉焊连接柱连接于一个用于夹持法兰的装配钉焊电动卡盘(513)；

环绕所述装配钉焊连接柱设置有可转动的装配钉焊回转齿轮(511)，所述装配钉焊回转齿轮(511)齿啮合于装配钉焊驱动齿轮(512)；所述装配钉焊驱动齿轮(512)转动设置于所述装配钉焊卡盘箱体(510)侧壁并通过电机动力驱动；

所述装配钉焊回转齿轮(511)还固定连接于弧形的装配钉焊旋转托架(514)，所述装配钉焊旋转托架(514)一端设置有装配钉焊传感器(518)，所述装配钉焊旋转托架(514)另一端设置有装配钉焊焊枪(517)。

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