CN218193069U - 一种大口径钢管智能焊接工作站 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种大口径钢管智能焊接工作站，涉及钢管焊接技术领域。本实用新型包括门架，门架上设有多个机械臂，机械臂上设有激光扫描器和焊枪，所述门架可沿焊接钢管的纵向布置轨迹滑动，多个所述机械臂带动激光扫描器及焊枪的作业范围覆盖整个焊接钢管的外圆周。
Description
技术领域
本实用新型涉及钢管焊接技术领域，具体涉及一种大口径钢管智能焊接工作站。
背景技术
在大型化工容器、大型输送管道、桥梁钢管拱或钢管格构礅柱等工业制造或建筑工程领域，常常使用大口径钢管结构。由于钢板宽度及卷管设备加工能力的限制，单管制作都不能太长。需求的管道较长时，只能采用多节短钢管组对焊接而成。钢管拼接常规生产流程如下：钢板下料—钢板卷管—钢管纵缝焊接—钢管组对装配—钢管校圆—组对环缝焊接。因此，钢板卷板后及在两根或多根短钢管对接组装后，都需要对纵向板对接焊缝及管对接环向焊缝进行焊接。
目前的焊接方法是：采用活动或固定轨道配合埋弧焊小车焊接纵向焊缝；采用胎架配合埋弧自动焊机，焊接直线型钢管对接环向焊缝；对于曲线型钢管对接的环向环缝只能采用手工焊接。
对于大规模批量生产而言，目前的焊接方法焊前准备工作繁杂，操作者手工操作工作量大，生产效率非常低下，而且不能覆盖曲线型管道的对接环缝焊接。
实用新型内容
本实用新型的目的是开发一种提高钢管焊接作业效率的大口径钢管智能焊接工作站。
本实用新型通过如下的技术方案实现：
一种大口径钢管智能焊接工作站，包括：
门架；
多个机械臂，设于门架上；
激光扫描器，设于机械臂上；
焊枪，设于机械臂上；
其中，所述门架可沿焊接钢管的纵向布置轨迹滑动，多个所述机械臂带动激光扫描器及焊枪的作业范围覆盖整个焊接钢管的外圆周。
可选的，所述门架下部设有行走轨道，所述门架底部转动设有与行走轨道配合的行走滚轮，所述行走轨道平行于焊接钢管纵向布置轨迹设置。
可选的，所述门架包括横架和两个竖架，所述横架两端分别与两竖架的顶端连接，所述机械臂设于横架底部以及两竖架相互靠近的侧壁上。
可选的，所述横架底部对应位置设有沿其长度方向水平设置并与机械臂滑动连接的横向移动轨道，所述竖架侧壁对应位置设有沿其长度方向竖直设置并与机械臂滑动连接的竖向移动轨道。
可选的，所述机械臂各自带动激光扫描器及焊枪在焊接钢管外圆周方向上的作业覆盖范围不小于120°。
可选的，所述门架上设有与焊枪配合的电源焊丝供应系统，所述电源焊丝供应系统包括多个焊接电源、焊丝桶及送丝软管。
可选的，所述门架顶部设有管线桥架，所述管线桥架侧部设有拖链支架及管线拖链。
可选的，所述门架顶部及底部设有工作走台、安全栏杆及爬梯。
可选的，所述门架上设有计算机控制柜。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型自动化程度高、焊接质量好，多焊枪同时工作，焊接效率大幅度提高，焊前准备工作量、焊后清理及整理工作量大幅度降低，操作人员大量减少，尤其适合规模化大量生产大口径钢管生产线的工序设施配置，并且本实用新型适用范围广，不但可焊接纵向焊缝及直线型钢管的环向焊缝，而且还适合管道轴线为抛物线型（或悬链线型）钢管对接后的环缝焊接。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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申请的一些实施例，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为本实用新型结构图；
图2为图1的左视图；
图3为图1的俯视图。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明创造的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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创造的限制。
下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。
如图1~3所示，本实用新型公开了一种大口径钢管智能焊接工作站，包括门架2，门架2包括横架22和两个竖架21，横架22两端分别与两竖架21的顶端连接。
两个竖架21的底部分别转动设有行走滚轮23，两个竖架21的底部分别设有与行走滚轮23配合的行走轨道1，两行走轨道1相互平行，竖架21底部对应位置还设有与行走滚轮23传动连接的行走电机。行走电机驱动行走滚轮23转动，行走滚轮23在行走轨道1上滚动带动门架2在行走轨道1上滑动。
横架22底部以及两竖架21相互靠近的侧壁上分别设有机械臂3，横架22底部对应位置还设有沿其长度方向水平设置并与机械臂3滑动连接的横向移动轨道，竖架21侧壁上对应位置还设有沿其长度方向竖直设置并与机械臂3滑动连接的竖向移动轨道。移动轨道可以是直线滑台，通过设置移动轨道使机械臂3滑动，扩展机械臂3的工作覆盖范围。
机械臂3上设有激光扫描器和焊枪，在进行焊接作业时，三个机械臂3各自带动激光扫描器及焊枪在钢管外圆周方向上的作业覆盖范围不小于120°（圆心角），使得三个机械臂3带动激光扫描器及焊枪的作业范围覆盖整个钢管的外圆周。
门架2上设有与焊枪配合的电源焊丝供应系统，电源焊丝供应系统包括与焊枪配合的三个焊丝桶4及三个焊接电源5，机械臂3上设有送丝软管，送丝软管与焊枪及焊丝桶4连接。
三个焊丝桶4分别设于横架22顶部及两个竖架21底部对应位置，其中一个竖架21底部设置两个焊接电源5，另一个竖架21底部设置一个焊接电源5及工作站的计算机控制柜6。
工作站的计算机系统位于计算机控制柜6内，计算机系统主要功能包括：门架2移动控制、机械臂3移动及变位控制、焊接启停等手动控制功能；控制电源焊丝供应系统启动或停止以及相应的工作参数；收集处理激光扫描器信息和自动建模、自动生成机械臂3和门架2工作程序；直接运行离线编程程序；数据库可预置大量焊接参数、实时自动选择焊接参数；对焊缝执行自动电弧跟踪并进行自动校准。
门架2顶部的横架22上设有管线桥架7，管线桥架7侧部设置拖链支架及管线拖链8，工作站工作需要的电源动力、保护气体等通过管线桥架7与管线拖链8相连。横架22顶部及竖架21底部还设有工作走台、安全栏杆及爬梯等附属构件以方便操作者进行不同位置和角度的观察操作，有效保护操作者安全。
大口径钢管智能焊接工作站的工作步骤如下：
步骤1.在门架2下部完成钢管的定位和固定，手动控制门架2开行到合适位置；
步骤2.保持钢管固定，启动激光扫描器，三个机械臂3带动激光扫描器对各自需要焊接的焊缝区域进行扫描，每个机械臂3带动激光扫描器扫描的工作覆盖范围约为对接焊缝长度的1/3（大约是钢管圆心角120°范围）；
步骤3.计算机控制柜6内的计算机，分别对每个激光扫描器扫描的信息数据进行处理，并生成各自覆盖范围内焊缝的三维数据模型，计算机对各自三维数据模型的焊接坡口进行识别并自动生成每个机械臂3焊接运动轨迹的控制程序；
步骤4.计算机分别根据每个机械臂3覆盖范围的焊缝位置参数自动选择各自焊接的起始点和结束点，计算机根据焊缝坡口的深度、宽度、角度和不同位置状态，结合焊接参数数据库自动进行多层、多道的焊接规划并生成焊接参数控制程序指令；
步骤5.每个机械臂3及电源焊丝供应系统在轨迹控制程序和焊接控制程序指令的控制下开始执行焊接，直到该条焊缝全部焊完，在焊接过程中，计算机对焊缝执行自动电弧跟踪并进行自动校准，确保焊缝内部质量及外观成型质量。
焊缝焊完后，启动门架2行走手动控制，将门架2开行到下一个接口焊缝合适位置，重复执行上述步骤。全部焊缝焊完后，启动门架2行走手动控制将工作站退回到指定存放位置，准备开启下一轮焊接工作。
步骤1完成后，通过手动控制操作机械臂3对每个机械臂3的焊接范围进行示教后，可直接运行事先离线编制的控制程序控制机械臂3对各自的焊缝进行焊接，而无需执行后续步骤。
本实用新型自动化程度高、焊接质量好，多焊枪同时工作，焊接效率大幅度提高，焊前准备工作量、焊后清理及整理工作量大幅度降低，操作人员大量减少，尤其适合规模化大量生产大口径钢管生产线的工序设施配置，并且本实用新型适用范围广，不但可焊接纵向焊缝及直线型钢管的环向焊缝，而且还适合管道轴线为抛物线型（或悬链线型）钢管对接后的环缝焊接。
上述实施例只是本实用新型的较佳实施例，并不是对本实用新型技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本实用新型专利的权利保护范围内。
Claims (9)
1.一种大口径钢管智能焊接工作站，其特征在于，包括：
门架；
多个机械臂，设于门架上；
激光扫描器，设于机械臂上；
焊枪，设于机械臂上；
其中，所述门架可沿焊接钢管的纵向布置轨迹滑动，多个所述机械臂带动激光扫描器及焊枪的作业范围覆盖整个焊接钢管的外圆周。
2.根据权利要求1所述的大口径钢管智能焊接工作站，其特征在于，所述门架下部设有行走轨道，所述门架底部转动设有与行走轨道配合的行走滚轮，所述行走轨道平行于焊接钢管纵向布置轨迹设置。
3.根据权利要求1所述的大口径钢管智能焊接工作站，其特征在于，所述门架包括横架和两个竖架，所述横架两端分别与两竖架的顶端连接，所述机械臂设于横架底部以及两竖架相互靠近的侧壁上。
4.根据权利要求3所述的大口径钢管智能焊接工作站，其特征在于，所述横架底部对应位置设有沿其长度方向水平设置并与机械臂滑动连接的横向移动轨道，所述竖架侧壁对应位置设有沿其长度方向竖直设置并与机械臂滑动连接的竖向移动轨道。
5.根据权利要求4所述的大口径钢管智能焊接工作站，其特征在于，所述机械臂各自带动激光扫描器及焊枪在焊接钢管外圆周方向上的作业覆盖范围不小于120°。
6.根据权利要求1所述的大口径钢管智能焊接工作站，其特征在于，所述门架上设有与焊枪配合的电源焊丝供应系统，所述电源焊丝供应系统包括多个焊接电源、焊丝桶及送丝软管。
7.根据权利要求1所述的大口径钢管智能焊接工作站，其特征在于，所述门架顶部设有管线桥架，所述管线桥架侧部设有拖链支架及管线拖链。
8.根据权利要求1所述的大口径钢管智能焊接工作站，其特征在于，所述门架顶部及底部设有工作走台、安全栏杆及爬梯。
9.根据权利要求1所述的大口径钢管智能焊接工作站，其特征在于，所述门架上设有计算机控制柜。
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