CN221087849U - 一种管段机器人组对焊接系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种管段机器人组对焊接系统，其包括：管子支撑系统，具有两个轴心沿第一方向设置的用于承载直管的辊轮以及驱动辊轮带动直管沿其轴线方向转动的驱动组件；变位机系统，运行在与第一方向并行的变位机轨道组件上，其包括用于夹持管件模块的卡盘；管件模块用于固定管段；变位机系统通过在变位机轨道组件上行走，使得管段以及直管的待焊接端面吻合对接；焊接机器人，运行在与变位机轨道组件并行的机器人轨道组件上，其机械臂末端安装有焊接枪头；用于对管段以及直管的待焊接端面进行焊接。本系统配合搬运机器人可实现管子自动取料，焊接完可自动下料；焊接过程中可自动吻合对接，实现组对。

Description

一种管段机器人组对焊接系统

技术领域

本实用新型涉及机械制造领域，尤其涉及一种管段机器人组对焊接系统。

背景技术

法兰和管道的焊接是管道预制中极其重要的组成部分，随着经济的发展以及技术不断的进步，经济的发展，人工的费用越来越高，因此需要一种科技含量高，又能免人工并能进行高效率、高质量组对焊接的智能机器。

现有的技术一是人工或者行吊将管件放在组对器上，通过组对器移动管件和固定的管子进行人工组对人工点焊。传统组对器费时费力效率较低，操作难度相对较大，精度相对较差。不能实现自动上料自动焊接。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是现有的组对器费时费力效率低，无法自动对管段进行组对焊接。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种管段机器人组对焊接系统，其包括：

管子支撑系统，具有两个轴心沿第一方向设置的用于承载直管的辊轮以及驱动辊轮带动直管沿其轴线方向转动的驱动组件；

变位机系统，运行在与第一方向并行的变位机轨道组件上，其包括用于夹持管件模块的卡盘；管件模块用于固定管段；变位机系统通过在变位机轨道组件上行走，使得管段以及直管的待焊接端面吻合对接；

焊接机器人，运行在与变位机轨道组件并行的机器人轨道组件上，其机械臂末端安装有焊接枪头；用于对管段以及直管的待焊接端面进行焊接。

本实用新型的进一步改进在于，变位机系统包括驱动所述卡盘转动的卡盘驱动系统，用于在焊接过程中驱动所述卡盘与所述管子支撑系统上的所述直管同步转动。

本实用新型的进一步改进在于，所述卡盘为四爪卡盘，所述管件模块为便于四爪卡盘夹持的四棱框架结构，所述管件模块固定管段的状态下，管段的待焊接端面从其第一端面伸出；所述管件模块与其第一端面相对的第二端面用于朝向卡盘；所述卡盘夹持所述管件模块时，管段的待焊接端面的中心与所述卡盘的旋转中心重合。

本实用新型的进一步改进在于，所述管子支撑系统承载所述直管时，所述直管的轴线的延长线经过所述卡盘的旋转中心。

本实用新型的进一步改进在于，所述变位机轨道组件以及所述机器人轨道组件均为采用线性导轨；所述变位机系统以及所述焊接机器人均通过齿轮齿条机构在相应的轨道上行走。

本实用新型的进一步改进在于，所述管子支撑系统的两侧各设置有一个变位机轨道组件，每个变位机轨道组件上运行有一个变位机系统，用于分别带动两个管段与管子支撑系统上的直管吻合对接。

本实用新型的进一步改进在于，所述焊接机器人的机械臂末端还设置有激光测量头，用于测量直管以及所述管段的待焊接端面之间的距离。

本实用新型提供的装置具有以下技术效果：配合搬运机器人可实现管子自动取料，焊接完可自动下料；焊接准备过程中可自动吻合对接，其对接精度高，所需人力少，可实现自动组对。焊接过程可自动进行，其焊接质量稳定。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本实用新型管段机器人组对焊接系统的立体视图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图示中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

为了阐释的目的而描述了本实用新型的一些示例性实施例，需要理解的是，本实用新型可通过附图中没有具体示出的其他方式来实现。

如图1所示，本实用新型的实施例提供一种管段机器人组对焊接系统，其包括：管子支撑系统10、变位机系统20以及焊接机器人30。管子支撑系统10用于支撑直管40，并在焊接过程中驱动其沿轴线方向为中心转动；变位机系统20用于配合管件模块60带动管段50，使得管段50与直管40的待焊接端面吻合对接，并在焊接过程中驱动管段50与所述直管40同步转动。具体的：

管子支撑系统10具有两个轴心沿第一方向设置的用于承载直管40的辊轮11以及驱动辊轮11带动所述直管40沿其轴线方向转动的驱动组件12。使用过程中，两个辊轮11与直管40的轴线平行，分别位于所述直管40的底部两侧；两个辊轮11的其中一个与驱动组件12传动连接，作为主动辊轮，驱动所述直管40沿其轴线方向为轴心自转。

在一些实施例中，为了适应不同直径的直管40，两个辊轮11还连接有升降驱动机构，以使得其承载的直管40的轴线位于预定的高度，使得管子支撑系统10承载所述直管40时，所述直管40的轴线的延长线经过所述卡盘21的旋转中心。管子支撑系统10采用承载型结构，可便于搬运机器人搬运放置直管40。

变位机系统20运行在与所述第一方向并行的变位机轨道组件22上，其包括用于夹持管件模块60的卡盘21。管件模块60用于固定管段50，变位机系统20通过在所述变位机轨道组件22上行走，使得所述管段50以及所述直管40的待焊接端面吻合对接。

变位机系统20的卡盘21为四爪卡盘，所述管件模块60为便于四爪卡盘夹持的四棱框架结构。所述变位机系统20包括驱动所述卡盘21转动的卡盘驱动系统，用于在焊接过程中驱动所述卡盘21与所述管子支撑系统10上的所述直管40同步转动。卡盘21可采用液压或者电动卡盘，四棱框架的管件模块60不仅便于自动自定心夹持，还可便于搬运机器人进行搬运。采用四爪卡盘，可通过调节卡爪的位置调节管段50的待焊接端面的中心位置，使得其与卡盘21的旋转中心以及直管40的轴线重合。

变位机系统20沿所述直管40的轴线方向(第一方向)移动，通过移动调节直管40与管段50的待焊接端面之间的距离。直管40与管段50的待焊接端面之间的平行度由管件模块60进行控制。管件模块60用于保持管段50的姿态，所述管件模块60固定夹持管段50的状态下，管段50的待焊接端面从其第一端面伸出，且与所述管件模块60的第一端面平行。所述管件模块60与其第一端面相对的第二端面用于朝向卡盘21；所述卡盘21夹持所述管件模块60时，管段50的待焊接端面的中心与所述卡盘21的旋转中心重合，若不重合，可通过调节卡盘21的卡爪的位置从而调节管段50的待焊接端面的中心位置。

在具体实施过程中，变位机轨道组件22以及所述机器人轨道组件31均为采用线性导轨；所述变位机系统20以及所述焊接机器人30均通过齿轮齿条机构在相应的轨道上行走。

对于需要在直管40两端分别与管段50组对焊接的应用场景，管子支撑系统10的两侧各设置有一个变位机轨道组件22，每个变位机轨道组件22上运行有一个变位机系统20，用于分别带动两个管段50与管子支撑系统10上的直管40吻合对接。

焊接机器人30运行在与所述变位机轨道组件22并行的机器人轨道组件31上，其机械臂末端安装有焊接枪头32；用于对所述管段50以及所述直管40的待焊接端面进行焊接。焊接机器人30的机械臂末端还设置有激光测量头33，用于测量直管40以及所述管段50的待焊接端面之间的距离，其作用和原理类似于机加工领域的针盘指示器(千分表、百分表)。机械臂搭配激光测距装置检测端面位置是本领域的现有技术，不涉及软件和方法的改进。

例如，可控制机械臂保持固定姿态，使得激光测量头的光束瞄准直管40的外壁，并控制焊接机器人30沿着机器人轨道组件31行走，光束测量到直管的端面时，激光测量头33测量得到的距离会突然变大，记录下此时焊接机器人30的位置，随后焊接机器人30继续行走，当光束测量到管段50待焊接端面时激光测量头33测量得到的距离会突然变小，记录下此时焊接机器人30的位置，与之前记录的位置相减，即可得到管段50与直管40的待焊接端面之间的距离。

本实施例中，焊接机器人、变位机系统以及管子支撑系统采用市售的控制器进行控制。控制器可采用PLC或者工控机，其配置过程为本领域的现有技术，不涉及方法和软件的改进。

获得两待焊接端面之间的距离之后，可控制相应的变位机系统20行走相应距离，使得管段50与直管的待焊接面吻合对接。对接完成后，即可驱动管段50与直管40同步转动，并通过焊接机器人30按照预先的配置依次进行点焊以及焊接。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种管段机器人组对焊接系统，其特征在于，包括：

管子支撑系统(10)，具有两个轴心沿第一方向设置的用于承载直管(40)的辊轮(11)以及驱动辊轮(11)带动所述直管(40)沿其轴线方向转动的驱动组件(12)；

变位机系统(20)，运行在与所述第一方向并行的变位机轨道组件(22)上，其包括用于夹持管件模块(60)的卡盘(21)；所述管件模块(60)用于固定管段(50)；所述变位机系统(20)通过在所述变位机轨道组件(22)上行走，使得所述管段(50)以及所述直管(40)的待焊接端面吻合对接；

焊接机器人(30)，运行在与所述变位机轨道组件(22)并行的机器人轨道组件(31)上，其机械臂末端安装有焊接枪头(32)；用于对所述管段(50)以及所述直管(40)的待焊接端面进行焊接。

2.如权利要求1所述的一种管段机器人组对焊接系统，其特征在于，所述变位机系统(20)包括驱动所述卡盘(21)转动的卡盘驱动系统，用于在焊接过程中驱动所述卡盘(21)与所述管子支撑系统(10)上的所述直管(40)同步转动。

3.如权利要求1所述的一种管段机器人组对焊接系统，其特征在于，所述卡盘(21)为四爪卡盘，所述管件模块(60)为便于四爪卡盘夹持的四棱框架结构，所述管件模块(60)固定管段(50)的状态下，管段(50)的待焊接端面从其第一端面伸出；所述管件模块(60)与其第一端面相对的第二端面用于朝向卡盘(21)；所述卡盘(21)夹持所述管件模块(60)时，管段(50)的待焊接端面的中心与所述卡盘(21)的旋转中心重合。

4.如权利要求3所述的一种管段机器人组对焊接系统，其特征在于，所述管子支撑系统(10)承载所述直管(40)时，所述直管(40)的轴线的延长线经过所述卡盘(21)的旋转中心。

5.如权利要求1所述的一种管段机器人组对焊接系统，其特征在于，所述变位机轨道组件(22)以及所述机器人轨道组件(31)均为采用线性导轨；所述变位机系统(20)以及所述焊接机器人(30)均通过齿轮齿条机构在相应的轨道上行走。

6.如权利要求1所述的一种管段机器人组对焊接系统，其特征在于，所述管子支撑系统(10)的两侧各设置有一个变位机轨道组件(22)，每个变位机轨道组件(22)上运行有一个变位机系统(20)，用于分别带动两个管段(50)与管子支撑系统(10)上的直管(40)吻合对接。

7.如权利要求1所述的一种管段机器人组对焊接系统，其特征在于，所述焊接机器人(30)的机械臂末端还设置有激光测量头(33)，用于测量直管(40)以及所述管段(50)的待焊接端面之间的距离。