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制冷管路高频感应自动化焊接系统
大学仕 2019-12-09 13:38 379浏览
申请号:CN201620139005.7 申请日: 2016-02-24 公开(公告)号:CN205551719U 公开(公告)日:2016-09-07 发明人:迟存健;王俊杰;孙龙波;蒋辉;牟旭亮 申请(专利权)人:青岛同日机械电子有限公司 代理机构:青岛中天汇智知识产权代理有限公司 代理人:万桂斌 申请人地址:山东省青岛市平度市南村镇滨河北路28号       1.制冷管路高频感应自动化焊接系统,其特征在于:包括高频感应钎焊系统、机械手系统和机器视觉系统,所述高频感应钎焊系统和机器视觉系统分别与机械手系统电连接,所述机械手系统包括机械手臂、驱动机构和控制系统,所述机器视觉系统包括摄像机,所述摄像机设置于机械手臂上,所述高频感应钎焊系统包括感应加热焊头,所述感应加热焊头设置于机械手臂上;所述高频感应钎焊系统,用于实现制冷管路高频感应钎焊;所述摄像机,用于采集制冷管路的焊点图像,并将采集到的图像信息传递给机械手系统的控制系统;所述控制系统,用于接收摄像机采集到的图像信息,并对图像信息进行处理从而确定焊点位置;根据焊点位置和机械手臂设定位置计算出机械手臂的移动路径,并转化为对驱动机构的运行指令,能够使得驱动机构驱动机械手臂达到焊点位置,并将该指令传送给驱动机构;焊接完毕后,对驱动机构发出运行指令,能够使得驱动机构驱动机械手臂到达指定位置;所述驱动机构,用于接收控制系统的指令,根据指令驱动机械手臂运动;所述机械手臂,用于根据驱动机构的驱动,达到指定位置。   2.根据权利要求1所述的制冷管路高频感应自动化焊接系统,其特征在于:所述高频感应钎焊系统还包括高频感应加热电源和高频能量放大器;所述高频感应加热电源,用于输出低电压高电流;所述高频能量放大器,用于将高频感应加热电源输出的电流进一步放大,并将电流输送给感应加热焊头;感应加热焊头,用于在焊点周围产生高频磁场。   3.根据权利要求2所述的制冷管路高频感应自动化焊接系统,其特征在于:所述高频能量放大器设置于机械手臂上。   4.根据权利要求2所述的制冷管路高频感应自动化焊接系统,其特征在于:所述控制系统与高频感应加热电源电连接。   5.根据权利要求1所述的制冷管路高频感应自动化焊接系统,其特征在于:所述的机械手臂为六轴机械手。   6.根据权利要求1所述的制冷管路高频感应自动化焊接系统,其特征在于:所述摄像机采用高清摄像头。   技术领域  本实用新型涉及自动焊接技术领域,尤其涉及一种制冷管路高频感应自动化焊接系统。   背景技术  现在制冷管路的焊接,完全靠人工操作,用火焰焊枪焊接,火焰钎焊,用可燃气体与氧气或压缩空气混合燃烧的火焰作为热源进行焊接。火焰焊接的方式,对焊接工人的要求较高,并且具有一定的危险性。高频感应钎焊作为一种新兴的焊接技术,已经开始应用于制冷管路的焊接,相比传统火焰焊接,具有明显的优势:高效,节能,节材,安全等。随着科学技术的发展,机械手代替人工操作已经成为一种趋势。并且高频感应钎焊更易于实现自动化焊接。    现有技术中,已经存在一些自动焊接系统,但是这些系统都不是采用高频感应钎焊,而且明显不适用于焊点位置关系多变且复杂的制冷管路的焊接。    中国实用新型专利(公告号:CN 202639650 U)公开了一种有自动测距和视觉定位功能的激光焊接设备,该焊接设备的摄像装置拍摄实时图像传送给数据处理装置,测距传感器采集当前激光焊接头位置传送给数据处理装置,数据处理装置为设定有多种焊接轨迹的数据处理装置,数据处理装置结合实时图像和当前激光焊接头位置自动调用适合的焊接轨迹的程序,并根据选定的焊接轨迹控制激光焊接头的移动,从而完成焊接。该焊接设备的激光焊接头只能沿数据处理装置中设定的焊接轨迹进行移动,也就是说每次设定程序只能针对一种焊件,要是焊接另外一种焊点位置不同的焊件时,只能是重新设定程序,该焊接设备因为不能对焊点进行识别,使用过程繁琐,使用起来不灵活,不适用于焊点位置关系多变且复杂的制冷管路的焊接。    中国实用新型专利(公开号:CN 104128703 A)公开了一种自动化焊接系统及焊接方法,主要是通过图像采集装置传送的部件图像信息,并将部件图像信息与控制器中预先设置好的部件角度进行比对、判断,当部件图像信息与预先设置好的部件角度比对不相符时,则由柔性夹持结构对部件的角度进行调整,使得部件调整后的角度与控制器中预先设置好的部件角度相符,然后由柔性夹持结构将部件送入部件焊接系统,再由超声波焊接器进行焊接。但是该焊接系统采用超声波焊接器,并且该超声波焊接器的位置是固定的,图像采集装置也不能对焊点进行识别,因此该自动化焊接系统使用起来不灵活,明显不适用于制冷管路的焊接。   发明内容  为了解决上述技术问题,本实用新型提供一种制冷管路高频感应自动化焊接系统,该自动化焊接系统操作简便,使用灵活,非常适用于焊点位置关系多变且复杂的制冷管路的焊接。    为了实现上述目的,本实用新型采用如下技术方案:制冷管路高频感应自动化焊接系统,包括高频感应钎焊系统、机械手系统和机器视觉系统,所述高频感应钎焊系统和机器视觉系统分别与机械手系统电连接,所述机械手系统包括机械手臂、驱动机构和控制系统,所述机器视觉系统包括摄像机,所述摄像机设置于机械手臂上,所述高频感应钎焊系统包括感应加热焊头,所述感应加热焊头设置于机械手臂上。   所述高频感应钎焊系统,用于实现制冷管路高频感应钎焊;所述摄像机,用于采集制冷管路的焊点图像,并将采集到的图像信息传递给机械手系统的控制系统;所述控制系统,用于接收摄像机采集到的图像信息,并对图像信息进行处理从而确定焊点位置;根据焊点位置和机械手臂设定位置计算出机械手臂的移动路径,并转化为对驱动机构的运行指令,能够使得驱动机构驱动机械手臂达到焊点位置,并将该指令传送给驱动机构;焊接完毕后,对驱动机构发出运行指令,能够使得驱动机构驱动机械手臂到达指定位置;所述驱动机构,用于接收控制系统的指令,根据指令驱动机械手臂运动;所述机械手臂,用于根据驱动机构的驱动,达到指定位置。    本实用新型的制冷管路高频感应自动化焊接系统,通过机器视觉系统的摄像机采集制冷管路的图像信息,通过机械手系统的控制系统对采集到的图像信息进行处理,从而自动识别制冷管路的焊点信息,自动定位焊点位置,并能够根据机械手的设定位置和焊点位置自动计算出移动路径,从而控制机械手臂带动感应加热焊头达到焊点位置从而完成该焊点的焊接,焊接完毕后,控制系统控制机械手臂回到指定位置,继续重复上一过程,直到完成全部焊点的焊接。    制冷管路比较复杂,焊点位置复杂多变,控制系统通过对摄像机拍摄的制冷管路的图像信息,能够方便快速准确的确定焊点的位置,并计算出机械手臂的移动路径,从而控制机械手臂将焊头移动到指定的焊点位置,完成自动焊接,从而代人工的操作,整个系统的焊接过程实现了无人化操作。   优选地,所述高频感应钎焊系统还包括高频感应加热电源和高频能量放大器;所述高频感应加热电源,用于输出低电压高电流;所述高频能量放大器,用于将高频感应加热电源输出的电流进一步放大,并将电流输送给感应加热焊头;感应加热焊头,用于在焊点周围产生高频磁场。    本实用新型的高频感应钎焊系统产生低电压高电力,一般产生的电压的范围为30-50V,电流的范围为350-400A。高频感应钎焊相比与传统的火焰钎焊具有安全可靠,节能环保,操作简单,效率高,成本低等优点。    优选地,所述高频能量放大器设置于机械手臂上。   同时将高频能量放大器和感应加热焊头置于机械手臂上,缩短了高频能量放大器和感应加热焊头之间的导线,从而减少了大电流经过导线的能量损耗。    优选地,所述控制系统与高频感应加热电源电连接。    机械手系统的控制系统和高频感应钎焊系统的高频感应加热电源相连,当机械手到达焊点位置时,控制系统直接发送信息给高频加热电源,高频加热电源启动,完成焊接,焊接完成后,高频加热电源发送信号给控制系统,控制系统控制机械手臂回到设定位置。   优选地,所述的机械手臂为六轴机械手。   六轴机械手能模仿人手和臂的某些动作,能够精确引导焊头到达焊点的位置。   优选地,所述摄像机采用高清摄像头。    本实用新型的制冷管路高频感应自动化焊接系统采用高频感应钎焊,与传统的火焰焊接相比具有无明火操作,安全可靠;焊接过程中不产生污染废气,节能环保;焊接时间大大缩短,效率高;对工人技术要求较低,一般10-20分钟简单培训即可上岗操作,操作简单;单个焊点成本低等优点。该自动化焊接系统采用自动化焊接,与人工焊接相比具有节省人工,解放人力;每次焊接焊接参数一致,保证焊接一致性,焊接质量高;可连续工作不休息,工作持续性好;成本低;数据输出准确,便于分析焊接质量等优点。   附图说明 图1为本实用新型的模块示意图。   具体实施方式 下面结合具体实施方式详细介绍本实用新型的内容:   制冷管路高频感应自动化焊接系统,包括高频感应钎焊系统、机械手系统和机器视觉系统,所述高频感应钎焊系统和机器视觉系统分别与机械手系统电连接,所述机械手系统包括机械手臂、驱动机构和控制系统,所述机器视觉系统包括摄像机,所述摄像机设置于机械手臂上,所述高频感应钎焊系统包括感应加热焊头,所述感应加热焊头设置于机械手臂上。   所述高频感应钎焊系统,用于实现制冷管路高频感应钎焊;所述摄像机,用于采集制冷管路的焊点图像,并将采集到的图像信息传递给机械手系统的控制系统;所述控制系统,用于接收摄像机采集到的图像信息,并对图像信息进行处理从而确定焊点位置;根据焊点位置和机械手臂设定位置计算出机械手臂的移动路径,并转化为对驱动机构的运行指令,能够使得驱动机构驱动机械手臂达到焊点位置,并将该指令传送给驱动机构;焊接完毕后,对驱动机构发出运行指令,能够使得驱动机构驱动机械手臂到达指定位置;所述驱动机构,用于接收控制系统的指令,根据指令驱动机械手臂运动;所述机械手臂,用于根据驱动机构的驱动,达到指定位置。   其中,所述高频感应钎焊系统还包括高频感应加热电源和高频能量放大器;所述高频感应加热电源,用于输出低电压高电流;所述高频能量放大器,用于将高频感应加热电源输出的电流进一步放大,并将电流输送给感应加热焊头;感应加热焊头,用于在焊点周围产生高频磁场。   其中,所述高频能量放大器设置于机械手臂上。   其中,所述控制系统与高频感应加热电源电连接。   其中,所述的机械手臂为六轴机械手。   其中,所述摄像机采用高清摄像头。   本实用新型的制冷管路高频感应自动化焊接系统,采用高频感应钎焊完成焊接。高频感应钎焊的工作原理是利用高频感应加热电源输出低电压高电流,作用在焊点上,焊点表面产生高频电子移动,形成涡流,所有的电子移动产生热量(集肤效应和邻近效应),使焊点本体表面温度上升到焊接温度,熔化焊环,达到焊点密封的效果。   本实用新型的自动化焊接系统主要由高频感应钎焊系统、机械手系统和机器视觉系统三部分组成。高频感应钎焊系统主要包括高频感应加热电源、高频能量放大器和感应加热焊头;机械手系统主要包括机械手臂、驱动机构和控制系统,机器视觉系统主要包括摄像机。其中摄像机、高频能量放大器和感应加热焊头均设置在机械手臂上。控制系统是机械手系统的核心部件,主要完成运算工作,并根据运算结果发出指令。驱动机构能够驱动机械手臂完成各种转动(摆动)、移动或复合运动来实现指定的动作,改变机械手臂的位置和姿势,带动感应加热焊头到达焊点所在位置。   本系统的机械手臂采用六轴机械手,机械手臂的升降、伸缩、旋转等独立运动方式,称为机械手的自由度。为了准确找准焊点位置,本系统的机械手臂采用6个自由度。控制系统是通过对机械手臂每个自由度的电机的控制,来完成特定动作。   工作时,摄像机采集制冷管路的图像信息,并将该信息传送给控制系统,控制系统收到图像信息并对其进行处理,识别焊点的位置。控制系统主要根据像素分布、亮度和颜色等信息,将图像信息转化为数字信号,并对数字信号进行各种运算来抽取目标的特征,从而根据运算结果得到焊点的确定位置。然后控制系统再根据机械手臂的指定位置和焊点位置计算出移动路径,并将其转化为对驱动机构的运行指令,即对电机的控制信号,电机根据控制信号运转,带动机械手臂完成指定的动作,带动感应加热焊头到达焊点。此时控制系统会向高频感应加热电源发出信号,高频感应加热电源收到信号后启动,完成焊接,焊接完成后,高频感应加热电源发送信号给控制系统,控制系统收到信号后控制机械手臂达到指定位置。该过程形成一个稳定的闭环控制,完成一个焊点的焊接。该过程重复进行,直到完成所有焊点的焊接。
焊缝跟踪自动化焊接系统
大学仕 2019-12-05 09:12 1812浏览
申请号:CN201820064136.2 申请日: 2018-01-12 公开(公告)号:CN207723742U 公开(公告)日:2018-08-14 发明人:蒋晓明;张洪旭;张理;阮一扬;盘翠林 申请(专利权)人:广东省智能制造研究所 , 广东省海洋工程装备技术研究所 代理机构:珠海智专专利商标代理有限公司 申请人地址:广东省珠海市平沙镇平东路2233号国家船舶及海洋工程装备材料质量监督检验中心检测主楼四楼       1.一种焊缝跟踪自动化焊接系统,其特征在于,包括:移动台车,所述移动台车包括本体和行进机构,所述行进机构安装在所述本体的底部;多轴机器人,所述多轴机器人的底座固定安装在所述本体上;焊枪,所述焊枪与所述多轴机器人的末端执行机构连接;超声波单元,所述超声波单元与所述多轴机器人的机臂连接,所述超声波单元位于所述机臂靠近所述末端执行机构的一端,且所述超声波单元的检测端朝向所述焊枪的焊接端设置;控制系统,所述控制系统分别与所述行进机构、所述多轴机器人、所述焊枪、所述超声波单元电连接。   2.根据权利要求1所述的焊缝跟踪自动化焊接系统,其特征在于:所述超声波单元包括:超声波发生器,所述超声波发生器的发射端朝向所述焊枪的焊接端设置;超声波接收器,所述超声波接收器的接收端朝向所述焊枪的焊接端设置。   3.根据权利要求2所述的焊缝跟踪自动化焊接系统,其特征在于:所述超声波发生器为超声波单晶纵波直探头。   4.根据权利要求1所述的焊缝跟踪自动化焊接系统,其特征在于:所述焊缝跟踪自动化焊接系统还包括送丝机构,所述送丝机构包括:料卷盘,所述料卷盘绕自身的轴线与所述移动台车可转动地连接;滚轮组,所述滚轮组位于所述焊枪的入料口处,所述滚轮组包括两个相对设置的滚轮,且两个所述滚轮均绕自身的轴线与所述末端执行机构可转动地连接;电机,所述电机安装在所述末端执行机构上,且所述电机的驱动端与两个所述滚轮中的一个连接。   5.根据权利要求1所述的焊缝跟踪自动化焊接系统,其特征在于:所述焊缝跟踪自动化焊接系统还包括气体保护装置,所述气体保护装置与所述末端执行机构连接,所述气体保护装置与所述控制系统电连接,且所述气体保护装置的输出端朝向所述焊枪的焊接端设置。   6.根据权利要求1至5任一项所述的焊缝跟踪自动化焊接系统,其特征在于:所述多轴机器人为六轴机器人。   7.根据权利要求6所述的焊缝跟踪自动化焊接系统,其特征在于:所述行进机构包括:第一驱动单元,所述第一驱动单元与所述控制系统电连接;履带组,所述履带组安装在所述本体的底部,所述履带组与所述第一驱动单元的输出端连接。   8.根据权利要求6所述的焊缝跟踪自动化焊接系统,其特征在于:所述行进机构包括:第二驱动单元,所述第二驱动单元与所述控制系统电连接;车轮组,所述车轮组安装在所述本体的底部,所述车轮组与所述第二驱动单元的输出端连接。   技术领域  本实用新型涉及焊接技术领域,具体地说,是涉及一种焊缝跟踪自动化焊接系统。   背景技术  在目前的焊接系统中,焊缝的跟踪主要是通过图像识别的方式来实现焊缝的跟踪定位。在进行焊缝的中心位置识别时,主要是先通过激光器向焊缝打出线状激光,使得打出的线状激光在焊缝上产生形变,然后通过工业相机进行形变图像的采集,进而对焊缝的相对位置进行采集、识别,以实现对焊缝的中心位置进行跟踪。但是,采用上述方法对焊缝进行跟踪时,激光容易受到焊缝焊接过程中的弧光干扰,导致工业相机无法正确采集到激光在焊缝上产生形变的图像,从而使得焊缝的中心位置的确定不准确,存在较大误差。此外,图像识别的方式存在识别区域范围小的缺点,导致一旦焊缝路径改变幅度较大时,极易超出工业相机的识别范围,从而使得焊缝的跟踪不准确。   发明内容  为了解决上述问题,本实用新型的主要目的是提供一种识别范围广且对焊缝跟踪精度高的焊缝跟踪自动化焊接系统。    为了实现本实用新型的主要目的,本实用新型提供一种焊缝跟踪自动化焊接系统,其中,包括移动台车、多轴机器人、焊枪、超声波单元和控制系统,移动台车包括本体和行进机构,行进机构安装在本体的底部,多轴机器人的底座固定安装在本体上,焊枪与多轴机器人的末端执行机构连接,超声波单元与多轴机器人的机臂连接,超声波单元位于机臂靠近末端执行机构的一端,且超声波单元的检测端朝向焊枪的焊接端设置,控制系统分别与行进机构、多轴机器人、焊枪、超声波单元电连接。    由上可见,控制系统用于协调各功能部件之间的工作顺序,并接收超声波单元发送的检测信号,移动台车用于带动多轴机器人移动至待焊接的工件处,多轴机器人用于控制位于自身末端执行机构上的焊枪移动至工件的焊缝处对焊缝进行焊接,而超声波单元用于向工件的焊缝发出超声波并接收焊缝反馈的回波信号,并对回波信号的信息进行采集,如回波时间、回波幅度等。在超声波单元获取回波信号后,会将回波信号的信息发送至控制系统,使得控制系统根据回波信号的回波信息确定出焊缝的中心位置的信息,并根据控制程序得出焊枪的焊接路径,并通过多轴机器人对焊枪的位置进行调节,从而保证焊缝的焊接位置和焊接质量。此外,采用超声波单元对焊缝的中心位置进行识别能够有效解决焊接过程中焊接弧光带来的干扰,进而提高焊缝跟踪自动化焊接系统的跟踪精度,且焊缝跟踪自动化焊接系统具有识别范围广的优点。    一个优选的方案是,超声波单元包括超声波发生器和超声波接收器,超声波发生器的发射端朝向焊枪的焊接端设置,超声波接收器的接收端朝向焊枪的焊接端设置。    由上可见,超声波发生器用于向焊缝发出超声波,而超声波接收器用于接收超声波发生器向焊缝发出的每一个超声波的回波信号,以获取每一个回波信号的回拨幅度和回波时间,并发送至控制系统,使得控制系统对焊缝的中心位置进行识别。    进一步的方案是,超声波发生器为超声波单晶纵波直探头。    由上可见,超声波单晶纵波直探头具有适用范围广的优点,采用超声波单晶纵波直探头作为超声波发生器,使得焊缝跟踪自动化焊接系统能够对锻件、铸件、棒材、板材、轴类等的工件的焊缝进行跟踪焊接。    更进一步的方案是,焊缝跟踪自动化焊接系统还包括送丝机构,送丝机构包括料卷盘、滚轮组和电机,料卷盘绕自身的轴线与移动台车可转动地连接,滚轮组包括两个相对设置的滚轮,且两个滚轮均绕自身的轴线与末端执行机构可转动地连接,电机安装在末端执行机构上,且电机的驱动端与两个滚轮中的一个连接。   由上可见,送丝机构用于向焊枪进行自动化上料,使得焊枪在焊接过程中能够具有充足的焊接材料供给。    另一个优选的方案是,焊缝跟踪自动化焊接系统还包括气体保护装置,气体保护装置与末端执行机构连接,气体保护装置与控制系统电连接,且气体保护装置的输出端朝向焊枪的焊接端设置。    由上可见,通过设置气体保护装置,使得焊缝跟踪自动化焊接系统在对焊缝进行焊接时,焊缝、焊接材料等能够处于一个稳定的焊接环境中,进而使得焊缝在进行焊接时,能够对焊缝进行空气隔离,防止空气对熔池侵蚀引起焊缝金属被氧化,使得焊缝区能够得到保护,保证焊接时焊缝周围能够形成平稳、均匀的气体保护层对空气进行隔绝,并使焊缝表面对熔池进行有效的保护,从而避免焊缝焊接后产生孔等缺陷,提高了焊缝的强度、耐腐蚀性等性能,进而提高焊缝的焊接质量。    进一步的方案是,多轴机器人为六轴机器人。    由上可见,采用六轴机器人作为多轴机器人,使得多轴机器人具有更大的自由度,进而使得设置在多轴机器人的末端执行机构上的焊枪能够对不同角度、不同位置的焊缝进行焊接,提高焊缝跟踪自动化焊接系统的工作范围。   更进一步的方案是,行进机构包括第一驱动单元和履带组,第一驱动单元与控制系统电连接,履带组安装在本体的底部,履带组与第一驱动单元的输出端连接。   由上可见,将行进机构设置成履带式结构,能够提高移动台车的承载能力,使得移动台车能够承载不同尺寸、不同重量的多轴机器人,并且,履带式的行进机构能够具有较强的牵引力,且具有噪音低的优点。再者,履带式行进机构能够使得移动台车具有较高的通过性能,能够使用不同的行走地形,还能够使得移动台车进行原地回转,减小移动台车的转弯半径。    更进一步的方案是,行进机构包括第二驱动单元和车轮组,第二驱动单元与控制系统电连接,车轮组安装在本体的底部,车轮组与第二驱动单元的输出端连接。   由上可见,将行进机构设置成车轮式结构,能够提高移动台车的移动速度,提高移动台车的机动性,并能够减小移动台车移动时产生的噪音。   附图说明  图1是本实用新型焊缝跟踪自动化焊接系统第一实施例的结构图。   图2是本实用新型焊缝跟踪自动化焊接系统第一实施例的省略部分组件的后结构图。   图3是本实用新型焊缝跟踪自动化焊接系统第一实施例的送丝机构的结构示意图。   图4是本实用新型焊缝跟踪自动化焊接系统第一实施例的系统框图。    以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。   具体实施方式  焊缝跟踪自动化焊接系统第一实施例:   参照图1至图4,焊缝跟踪自动化焊接系统100包括移动台车1、多轴机器人2、焊枪3、超声波单元4、送丝机构5、气体保护装置6以及控制系统7,控制系统7分别与移动台车1、多轴机器人2、焊枪3、超声波单元4、送丝机构5、气体保护装置6电连接。    具体地,移动台车1包括本体11和行进机构12,行进机构12安装在本体11的底部,优选地,行进机构12包括第一驱动单元121和履带组122,第一驱动单元121与控制系统7电连接,履带组122安装在本体11的底部,且履带组122与第一驱动单元121的输出端连接,第一驱动单元121用于驱动履带组122进行传动,进而实现移动台车1的前进、后退、转弯等运动。采用履带式结构作为行进机构12,能够提高移动台车1的承载能力,使得移动台车1能够承载不同尺寸、不同重量的多轴机器人,并且,履带式的行进机构12具有较强的牵引力,且具有噪音低的优点。再者,履带式行进机构12能够使得移动台车1具有较高的通过性能,使得移动台车1能够适用于不同的行走地形,还能够使得移动台车1进行原地回转,减小移动台车1的转弯半径。    多轴机器人2的底座固定安装在移动台车1的本体11上,使得移动台车1能够带动多轴机器人2进行移动。焊枪3与多轴机器人2的末端执行机构22连接,多轴机器人2用于对焊枪3进行移动,使得焊枪3能够以不同的角度对待焊接件的焊缝进行焊接,提高焊枪3移动的自由度。优选地,多轴机器人2为六轴机器人,因为采用六轴机器人作为多轴机器人2,使得多轴机器人2能够具有更大的自由度,进而使得设置在多轴机器人2的末端执行机构22上的焊枪能够对不同角度、不同位置的焊缝进行跟踪焊接,从而提高焊缝跟踪自动化焊接系统100的工作范围。    超声波单元4与多轴机器人2的机臂21连接,超声波单元4位于多轴机器人2的机臂21靠近多轴机器人2的末端执行机构22的第一端,且超声波单元4的检测端朝向焊枪3的焊接端设置。超声波单元4用于向待焊接件的焊缝发出超声波,并结构从焊缝处回传的回波信号,以获取焊缝的中心位置,使得焊枪3能够实现对焊缝的跟踪焊接。具体地,超声波单元4包括超声波发生器和超声波接收器,其中,超声波发生器的发射端朝向焊枪3的焊接端设置,超声波接收器的接收端朝向焊枪3的焊接端设置。超声波发生器用于向待焊接件的焊缝发出超声波,而超声波接收器用于接收超声波发生器向焊缝发出的每一个超声波的回波信号,以获取每一个回波信号的回波幅度和回波时间,并发送至控制系统7,使得控制系统7对焊缝的中心位置进行识别。    优选地,超声波发生器为超声波单晶纵波直探头。因为超声波单晶纵波直探头具有适用范围广的优点,采用超声波单晶纵波直探头作为超声波发生器,使得焊缝跟踪自动化焊接系统100能够对锻件、铸件、棒材、板材、轴类等工件的焊缝进行跟踪焊接。此外,采用超声波单元4作为对待焊接件的焊缝进行跟踪定位的检测元件,使得焊缝跟踪自动化焊接系统100在焊接过程中产生的弧光无法对焊缝的定位跟踪造成影响,进而解决现有技术中采用图像识别方式对焊缝进行跟踪定位时,焊接过程中的焊接弧光对激光器发出的线状激光造成干扰而造成工业相机对焊缝的跟踪定位不准确的问题。并且,超声波单元4还能够克服图像识别检测方式存在的识别区域范围小的缺点,进而使得焊缝跟踪自动化焊接系统100具有较大的识别范围、跟踪定位范围,进而保证焊缝跟踪自动化焊接系统100对焊缝的跟踪定位的准确性。    送丝机构5包括料卷盘51、滚轮组52和电机53,料卷盘51绕自身轴线与移动台车1可转动地连接,滚轮组52包括两个相对设置的滚轮521,且两个滚轮521均绕自身的轴线与末端执行机构22可转动地连接,电机53安装在末端执行机构22上,且电机53的驱动端与两个滚轮521中的一个连接。送丝机构5用于向焊枪3进行自动化上料,使得焊枪3在焊接过程中能够具有充足的焊接材料供给。    气体保护装置6与多轴机器人2的末端执行机构22连接,且气体保护装置6的输出端朝向焊枪3的焊接端设置。而通过设置气体保护装置6,使得焊缝跟踪自动化焊接系统100对待焊接件的焊缝进行焊接时,焊缝、焊接材料等均能够处于一个稳定的焊接环境中,进而使得焊缝在进行焊接时,能够对焊缝进行空气隔离,防止空气对熔池侵蚀引起焊缝金属被氧化,使得焊缝区能够得到保护,保证焊接时焊缝周围能够形成平稳、均匀的气体保护层对空气进行隔绝,并使焊缝表面对熔池进行有效的保护,从而避免焊缝焊接后产生孔等缺陷,提高了焊缝的强度、耐腐蚀性等性能,进而提高焊缝的焊接质量和焊接精度。    在对待焊接件的焊缝进行焊接时,首先,控制系统7先向移动台车1发送第一控制信号,使移动台车1移动至待焊接件处。接着,控制系统7向多轴机器人2发送第二控制信号,使得多轴机器人2将位于自身的末端执行机构22上的焊枪3移动至待会焊接件的焊缝处。接着,控制系统7向超声波单元4发送第三控制信号,超声波单元4在获取第三控制信号后,控制超声波发生器向焊缝发出超声波,并控制超声波接收器接收由焊缝处反馈的回波信号,以获取回波幅度和回波时间,并将获取的信息反馈至控制系统7。接着,控制系统7根据超声波接收器所获取的回波信号所对应的回波幅度和回波时间结合运行程序确定焊缝的中心位置,以达到识别焊缝中心的目的,并根据确定的焊缝的中心位置信息规划焊缝跟踪自动化焊接系统100的焊接路径。例如,当控制系统7确定出焊接路径后,控制系统7会分别向移动台车1、多轴机器人2发出相应的指令,使得移动台车1对当前的位置做出相应的调整,以及使得多轴机器人2对焊枪3的焊接位置、焊接方向进行调整,以保证焊缝的焊接质量和焊接精度。    其中,需要说明的是,控制系统7所规划的焊接路径能够根据实际焊接情况进行实时调整,以保证焊枪3能够位于较佳的焊接位置、焊接方向。此外,在焊接过程中,移动台车1的速度可以实时进行调整,以满足焊接速度不同时,仍能够保证对焊缝的跟踪的准确性,实现对焊缝的实时跟踪。    焊缝跟踪自动化焊接系统第二实施例:   应用焊缝跟踪自动化焊接系统第一实施例的发明构思,焊缝跟踪自动化焊接系统第二实施例与第一实施例的不同指出在于,焊缝跟踪自动化焊接系统第二实施例的行进机构包括第二驱动单元和车轮组,第二驱动单元与控制系统电连接,车轮组安装在移动台车的本体的底部,且车轮组与第二驱动单元的输出端连接。将行进机构设置呈车轮式结构,能够提高移动台车的移动速度,并提高移动台车的机动性以及能够减小移动台车移动时产生的噪音。    综上可见,本实用新型提供的焊缝跟踪自动化焊接系统具有识别范围广且对焊缝跟踪精度高的优点。   最后需要强调的是,以上所述仅为本实用新型的优选实施例,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种变化和更改,凡在本实用新型的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
一种新的自动化服务模式——第三方远程管理和监控服务
大学仕 2019-12-03 14:55 2322浏览
前言 远程管理和监控应用程序有助于保持运行正常运行。外部远程管理和监控团队可提供专业的运营知识,以帮助解决自动化和控制系统的问题。 远 程监控技术并不新鲜。然而,由于过去几年的技术进步(例如,开放系统、无线技术、智能设备、高速网络连接等),使得能够实时远程管理和监控关键自动化和控制系统的能力得到了保证。作为一种安全且具有成本效益的方法,远程监控技术已经走向前台,制造商可以用其提高运营效率,并利用异地资源获得额外的生产支持。 Maverick 技术公司的PlantFloor24全球运营中心,采用最佳实践与制造商合作,远程解决问题并提供解决方案,以保持客户的全天候运营。 远程服务的优势 异地远程服务支持可以处理各种任务和服务,包括事件管理、系统备份和恢复、数据分析和检索、软件更新和补丁、软件和系统的实时监控、以及在线自动化和系统编程。 制造商在与异地远程团队合作时,可以获得如下优势: 提供24X7X365 全天候的支持; 提供广泛平台的知识库,以支持各种系统; 通过防止停机来降低成本; 无需寻找和保留额外的内部自动化专业知识; 提供良好的投资回报,因为收益超过了流程改进的成本; 通常比现场备选方案的成本更低; 支持针对特定设施要求的灵活定制服务; 对新项目进行前期评估; 提供系统可扩展性、灵活性和定制化服务; 与自动化专家建立工作关系,提供持续改进和持续服务支持。 提供专业的运营知识 在当今竞争激烈的世界中,制造商不得不从传统系统过渡到更现代化的工具和策略。然而,他们经常发现越来越难以在新的系统升级或基础设施上验证、招募和培训自动化人员。此外,他们还面临劳动力流失和退休,让已经负担繁重的人员增加了额外的任务。他们根本没有足够的能力,或者在某些情况下没有足够的经验水平,来有效地诊断系统故障或处理出现的日常过程问题,从而增加设备故障和停机的可能性。 为了帮助企业减轻负载,能够提供专业运营知识的外部远程管理和监控团队,可以帮助企业解决自动化和控制系统的棘手问题。通常,传统系统和新系统都需要原始设备制造商(OEM)的专业知识和支持。然而,由于设备过时,很少有OEM 厂商会支持老旧系统的备件。 独立于平台的第三方自动化解决方案供应商,可根据您的制造工厂要求,直接与OEM 厂商合作,提供集硬件和软件平台于一体的运营专业知识。他们可以提供应用支持服务和生产优化解决方案,同时帮助企业实现远程维护,持续改进和防止自动化和控制问题的发生。 处理突发事件 尽管有系统或程序警告,但在制造商最不期望的情况下(尤其是在周末,晚上,节假日或休假时间),确实可能会发生这种情况。如果有足够的时间,制造商的内部团队通常可以处理许多日常的自动化和控制问题。但是,当发生意外情况且人员资源紧张或不可用时,您应该打电话给谁? 在任何时候,自动化硬件和软件问题(例如,控制阀故障、接线错误、过程回路性能差、控制系统和软件更新、数据恢复等)都会迅速升级并导致设备停机、安全风险和运营成本的增加。您的内部团队需要多长时间,才能对人员安全和制造设施出现的问题做出响应? 第三方远程管理和监控支持团队可以与内部人员合作,更快速、高效地解决出现的棘手问题: 确保24X7X365 即时响应和主动支持; 在中断生产之前, 识别、诊断和调试自动化设备问题(例如,服务器故障或控制阀故障); 识别和监控通常可以显示大多数故障的关键参数。例如,包括硬盘使用、已用内存百分比、自动化系统生成的报警、24X7网络数据以及与设备操作相关的信息,如振动参数、温度读数等。 诊断、解释和沟通当前的系统编程问题; 监控故障和处理器; 监控网络使用情况和连接; 执行日常系统检查; 设备出现故障后,帮助更快地恢复生产; 帮助执行例行系统备份,以便捕获和保留运营改进; 监督用于网络安全保护的软件更新和补丁; 监控关键警报。 现在我们已经了解制造企业与外部远程管理和监控团队合作,来解决自动化控制系统等出现的问题带来的好处。下面让我们看看制造商如何选择合适的合作伙伴,并解决他们的知识产权的任何不确定性或担忧。 文档是关键 与各方之间的任何合同协议一样,这一切都取决于良好的文档。在团队领导签字之前,寻找并与可信赖的独立于平台的第三方自动化解决方案提供商或系统集成商合作时,请考虑以下事项: 安全。在开始任何项目之前,制造商和远程合作伙伴都需要了解所有安全政策和程序。任何任务都可以在内部或远程执行,制造商可以根据具体情况做出决策。当对设施的系统进行远程更改时,双方应遵循预防措施以降低安全风险并确保工作环境始终保持安全。 安保。制造商应该制定良好的安保策略,并在整个企业中配置安保策略时使用最佳实践。根据远程监控的执行位置,制造商的高素质信息技术(IT)人员需要确保安全的位置以保护知识产权(IP)。 他们还必须确保通过安全可靠的远程防火墙来访问系统,通过用户名和密码向第三方解决方案提供商提供唯一访问。防止黑客的安全覆盖,是远程设置中的双向通道,因此应该从防火墙的两侧高度优先考虑。 制造商还应该考虑访问第三方,亲眼看到有哪些锁定保护措施,包括建筑物的安全性等。 灵活性/ 定制。能够灵活地定制和动态更改是很好的,但是预先计划以防止最终发生意外,会减少成本在以后大幅增加的情况。在项目早期聘请第三方合作伙伴是关键,因为他们对您的平台更熟悉,并且对您的特定产品制造过程非常了解。理想情况下,他们可以帮助编写任何未来编程更改所需的过程代码。 指挥链。确保两个团队都有正确的升级协议,一个对接点和可用的知识渊博的员工,可以升级问题以便获得及时解决。这是24X7 X 365 随时待命的第三方远程操作团队,在非工作时间非常重要的原因所在。 项目跟踪。找到能够灵活满足您需求的团队,并使用某种形式的系统来跟踪请求和发布报告。记录每个请求和事件,以进行归档和历史查询,这是非常重要的。 成本。成本始终是任何企业的主要因素。如果远程服务提供了良好的投资回报率,那么收益将超过流程改进的成本。对执行或接受关键自动化任务的人员进行培训,可以减少日常运营的中断。通过远程服务,减少了对人员的培训费用,也可以节省一部分成本。 另一个需要考虑的因素是与系统故障或停机相关的潜在成本,从而导致生产和产品质量下降。您是否真的能够让全职员工针对可能出现的潜在问题“随叫随到”?主动的第三方远程管理和监控可以为您解决问题,并可以防止任何安全漏洞,从长远来看可以提高效率节省成本。 对于希望使用最新远程管理和监控工具和技术作为日常工作一部分的制造商而言,选择合适的第三方合作伙伴可能是一个主要优势。值得信赖的合作伙伴,可以回答任何问题,以消除过程中的任何不确定性和疑问。独立于平台的自动化解决方案提供商,可以为一系列产品和技术提供客观的远程管理和监控体验,以保持设备健康、持续地全天候运行。 案例研究:回路性能优化 自动化和控制系统的远程管理和监控,有助于制造工厂对情况做出更快的反应,以防止意外事件的发生。以下是此类事件的一个案例。 一家工厂需要设计一种自动方法,来检测传统控制系统中的不良过程回路性能。在调试和启动期间优化的回路,很快就会出现性能下降。目标是在发生重大过程损失之前纠正不良的回路调整,并监视和传达向错误方向上发展的回路。 PlantFloor24全球运营中心与客户的运营咨询小组合作,挖掘客户广泛的历史控制数据库,分析趋势和数据模式。该团队测试了算法以创建可操作的报告,然后对其进行验证以证明所提出的解决方案的潜在有效性。 该团队还分析了阀门处于自动/手动模式的总时间、总阀门行程,阀门的流量系数百分比和其它相关变量,并为每个回路最终打分。每个回路的得分自动更新。定义了阈值限制,并且一旦回路开始趋向于未优化状态,就会激活触发器。 控制室运行人员现在会收到关键回路趋势的通知。为设施运营团队编制每日报告,指出未经优化的回路。 许多回路问题是更重要的过程问题的症状或指标。为使自动监控系统有效,该系统必须比它们监控的系统更强健。客户也考虑过几种商业软件解决方案。但是,最终发现它们不适合传统的自动化系统,无法准确识别过程问题。 简单的可重复解决方案是这项工作的核心。例如,由于罐液位控制不良,回路会周期性的导致产品损失。虽然产品损失很重要,但数量不足以使纠正损失成为可操作的优先事项。通过远程团队进一步的调查,帮助企业确定导致产品损失的根源是一个协调不良的过程指标,最终会影响产品质量并显著降低成品的价值。 本文来自于《控制工程中文版》(CONTROL ENGINEERING China )2019年09月刊《应用案例》栏目,原标题为:实现高效的远程监控管理 本期杂志
自动化键盘扫描控制系统及自动化控制系统
大学仕 2019-12-03 10:19 683浏览
申请号:CN201620266932.5 申请日: 2016-03-31 公开(公告)号:CN205862189U 公开(公告)日:2017-01-04 发明人:梁群 申请(专利权)人:深圳市联得自动化装备股份有限公司 代理机构:广州华进联合专利商标代理有限公司 代理人:吴平 申请人地址:广东省深圳市宝安区大浪街道大浪社区同富邨工业园A区3栋1-4层       1.一种自动化键盘扫描控制系统,其特征在于,与PLC控制器连接,且所述自动化键盘扫描控制系统包括依次连接的键盘电路、控制电路及信号转换电路;所述控制电路用于检测键盘电路中按下的按键并输出与被按下的按键对应的按键信号;所述信号转换电路用于将所述按键信号转换为PLC控制器能够识别的信号,并将转换后的信号发送至所述PLC控制器。   2.根据权利要求1所述的自动化键盘扫描控制系统,其特征在于,所述自动化键盘扫描控制系统还包括显示电路,且所述显示电路的输入端与信号转换电路的输出端连接;所述显示电路根据所述转换后的信号呈现与被按下的按键相对应的显示状态。   3.根据权利要求2所述的自动化键盘扫描控制系统,其特征在于,所述按键信号为二进制信号;同时,所述信号转换电路包括若干路信号转换单元,所述显示电路包括若干路显示单元;所述信号转换单元的数量、显示单元的数量、PLC控制器的输入接口的数量均与所述按键信号的位数相同。   4.根据权利要求3所述的自动化键盘扫描控制系统,其特征在于,所述键盘电路为4*4矩阵键盘电路,且所述信号转换单元的数量、显示单元的数量、PLC控制器的输入接口的数量均为5。   5.根据权利要求4所述的自动化键盘扫描控制系统,其特征在于,所述控制电路包括单片机U2、电容C1、电容C2、电容C7、电容C8、电阻R1及晶体振荡器X1;所述单片机U2的复位管脚通过电容C1接入电源,且所述电容C1与单片机U2的公共端通过电阻R1接地;所述单片机U2的两个时钟输入管脚分别连接晶体振荡器X1的两端,且所述晶体振荡器X1的两端还分别通过电容C7、电容C8接地;所述单片机U2的电源输入管脚和所述电容C2的一端连接电源,且所述电容C2的另一端接地;所述单片机U2的8个I/O管脚连接所述键盘电路;所述单片机U2的另外5个I/O管脚分别连接各所述信号转换单元。   6.根据权利要求5所述的自动化键盘扫描控制系统,其特征在于,所述信号转换单元包括光耦、第一电阻和第二电阻;所述光耦的阳极通过第一电阻接入电压与控制电路的供电电源相同的电源;所述光耦的阴极连接所述单片机U2; 所述光耦的集电极通过第二电阻接入电压大于控制电路供电电源的电源;所述光耦的发射极接地;所述光耦与第二电阻的公共端为信号转换单元的输出端。   7.根据权利要求3所述的自动化键盘扫描控制系统,其特征在于,所述显示单元包括发光二极管和第三电阻;所述发光二极管的正极接入电压与所述控制电路供电电源相同的电源,所述发光二极管的负极通过第三电阻连接信号转换单元的输出端。   8.根据权利要求1所述的自动化键盘扫描控制系统,其特征在于,所述自动化键盘扫描控制系统还包括电源电路,且所述电源电路分别向所述控制电路和信号转换电路供电。   9.根据权利要求8所述的自动化键盘扫描控制系统,其特征在于,所述电源电路包括三端稳压器U3、极性电容C5、二极管D3、电容C18及极性电容C10;所述三端稳压器U3的输入端依次通过二极管D3的负极、极性电容C5的正极接入输入电源,且所述二极管D3的正极、极性电容C5的负极共同接地;所述三端稳压器U3的输出端分别与电容C18的一端、极性电容C10的正极连接,且所述三端稳压器U3的输出端与电容C18、极性电容C10的公共端为电源电路的输出端;所述电容C18的另一端、极性电容C10的负极与三端稳压器U3的接地端共同接地。   10.一种自动化控制系统,其特征在于,包括PLC控制器及权利要求1至9中任一权利要求所述的自动化键盘扫描控制系统,且所述自动化键盘扫描控制系统与PLC控制器连接。   技术领域  本实用新型涉及工业自动化控制技术领域,特别是涉及一种自动化键盘扫描控制系统及自动化控制系统。   背景技术  随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高,PLC(Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制电路)控制电路在逻辑控制、运动控制、过程控制等领域发挥着十分重要的作用。PLC控制器采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。    在大中型自动化设备中,通常需要外接键盘进行输入控制。传统自动化设备通常利用PLC控制器进行键盘扫描控制,键盘上每一个按键代表一条指令,PLC控制器通过这些指令即可控制相应的机械或生产过程。然而由于键盘扫描控制程序较为复杂,若PLC控制器执行键盘扫描控制,则不仅浪费PLC控制器的I/O端口且增加生产成本,同时也影响PLC控制器的程序执行效率。   实用新型内容  基于此,有必要针对如何改善传统由PLC控制器执行键盘扫描控制的方式影响PLC控制器的程序执行效率的问题,提供一种自动化键盘扫描控制系统及自动化控制系统。  一种自动化键盘扫描控制系统,与PLC控制器连接,且所述自动化键盘扫描控制系统包括依次连接的键盘电路、控制电路及信号转换电路;所述控制电路用于检测键盘电路中按下的按键并输出与被按下的按键对应的按键信号;所述信号转换电路用于将所述按键信号转换为PLC控制器能够识别的信号,并将转换后的信号发送至所述PLC控制器。    在其中一个实施例中,所述自动化键盘扫描控制系统还包括显示电路,且所述显示电路的输入端与信号转换电路的输出端连接;所述显示电路根据所述转换后的信号呈现与被按下的按键相对应的显示状态。    在其中一个实施例中,所述按键信号为二进制信号;同时,所述信号转换电路包括若干路信号转换单元,所述显示电路包括若干路显示单元;所述信号转换单元的数量、显示单元的数量、PLC控制器的输入接口的数量均与所述按键信号的位数相同。    在其中一个实施例中,所述键盘电路为4*4矩阵键盘电路,且所述信号转换单元的数量、显示单元的数量、PLC控制器的输入接口的数量均为5。    在其中一个实施例中,所述控制电路包括单片机U2、电容C1、电容C2、电容C7、电容C8、电阻R1及晶体振荡器X1;    所述单片机U2的复位管脚通过电容C1接入电源,且所述电容C1与单片机U2的公共端通过电阻R1接地;所述单片机U2的两个时钟输入管脚分别连接晶体振荡器X1的两端,且所述晶体振荡器X1的两端还分别通过电容C7、电容C8接地;所述单片机U2的电源输入管脚和所述电容C2的一端连接电源,且所述电容C2的另一端接地;所述单片机U2的8个I/O管脚连接所述键盘电路;所述单片机U2的另外5个I/O管脚分别连接各所述信号转换单元。   在其中一个实施例中,所述信号转换单元包括光耦、第一电阻和第二电阻;所述光耦的阳极通过第一电阻接入电压与控制电路的供电电源相同的电源;所述光耦的阴极连接所述单片机U2;所述光耦的集电极通过第二电阻接入电压大于控制电路供电电源的电源;所述光耦的发射极接地;所述光耦与第二电阻的公共端为信号转换单元的输出端。    在其中一个实施例中,所述显示单元包括发光二极管和第三电阻;所述发光二极管的正极接入电压与所述控制电路供电电源相同的电源,所述发光二极管的负极通过第三电阻连接信号转换单元的输出端。    在其中一个实施例中,所述自动化键盘扫描控制系统还包括电源电路,且所述电源电路分别向所述控制电路和信号转换电路供电。    在其中一个实施例中,所述电源电路包括三端稳压器U3、极性电容C5、二极管D3、电容C18及极性电容C10;    所述三端稳压器U3的输入端依次通过二极管D3的负极、极性电容C5的正极接入输入电源,且所述二极管D3的正极、极性电容C5的负极共同接地;所述三端稳压器U3的输出端分别与电容C18的一端、极性电容C10的正极连接,且所述三端稳压器U3的输出端与电容C18、极性电容C10的公共端为电源电路的输出端;所述电容C18的另一端、极性电容C10的负极与三端稳压器U3的接地端共同接地。  一种自动化控制系统,包括PLC控制器及上述自动化键盘扫描控制系统,且所述自动化键盘扫描控制系统与PLC控制器连接。    上述自动化键盘扫描控制系统及自动化控制系统具有的有益效果为:在该自动化键盘扫描控制系统及自动化控制系统中,控制电路用于检测键盘电路中按下的按键并输出与被按下的按键对应的按键信号。信号转换电路用于将该按键信号转换为PLC控制器能够识别的信号,并将转换后的信号发送至PLC控制器。因此,该自动化键盘扫描控制系统及自动化控制系统通过控制电路进行键盘扫描,PLC控制器只需接收由信号转换电路输出的信号即可识别哪个按键被按下,而不用再去运行键盘扫描的复杂程序,从而提高了运行效率,克服了传统由PLC控制器执行键盘扫描控制的方式影响PLC控制器的程序执行效率的问题,节约了生产成本。   附图说明  图1为一实施例提供的自动化控制系统的结构示意框图;    图2为图1所示实施例的自动化控制系统中键盘电路的电路图;  图3为图1所示实施例的自动化控制系统中控制电路的电路图;    图4为图1所示实施例的自动化控制系统中信号转换电路的电路图;    图5为图1所示实施例的自动化控制系统中显示电路的电路图;    图6为图1所示实施例的自动化控制系统中电源电路的电路图。   具体实施方式  为了便于理解本实用新型,下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是,本实用新型可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。    除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。    如图1所示,本实施例提供了一种自动化控制系统,包括自动化键盘扫描控制系统100和PLC控制器200,且自动化键盘扫描控制系统100的输出端与PLC控制器200的输入端连接。    其中,自动化键盘扫描控制系统100用于进行键盘扫描并输出PLC控制器200能够识别的信号。自动化键盘扫描控制系统100包括依次连接的键盘电路110、控制电路120及信号转换电路130。    控制电路120用于检测键盘电路110中按下的按键并向信号转换电路120输出与被按下的按键对应的按键信号。其中,控制电路120可以采用现有的键盘扫描程序来对键盘电路110进行扫描。按键信号的生成方式可以利用现有技术中的数据映射原理,只要保证按键信号与键盘电路110中被按下的按键具有一一对应的映射关系即可。    信号转换电路130,用于将控制电路120生成的按键信号转换为PLC控制器200能够识别的信号,并将转换后的信号发送至PLC控制器200,即信号转换电路130的输出端为自动化键盘扫描控制系统100的输出端。其中,PLC控制器200能够识别的信号例如为信号转换电路130对按键信号进行电压转换后得出的信号,只要使PLC控制器200能够识别即可。    因此,上述自动化控制系统通过控制电路120进行键盘扫描,PLC控制器200只需接收由信号转换电路130输出的信号即可识别哪个按键被按下,而不用再去运行键盘扫描的复杂程序,从而提高了运行效率,克服了传统由PLC控制器执行键盘扫描控制的方式影响PLC控制器的程序执行效率的问题,节约了生产成本。    进一步的,如图1所示,上述自动化键盘扫描控制系统100还包括显示电路140,且显示电路140的输入端与信号转换电路130的输出端连接。同时,显示电路140根据信号转换电路130得出的转换后的信号呈现与被按下的按键相对应的显示状态。    因此,当键盘电路110中不同的按键被按下后,显示电路140即会呈现不同的显示状态,便于用户检测该自动化键盘扫描控制系统100的运行过程是否精确,从而提高自动化键盘扫描控制系统100执行键盘扫描的精确性。    可以理解的是,上述自动化键盘扫描控制系统100不限于包括显示电路140的一种情况,只要能够分别识别键盘电路110中各按键被按下的状态即可。    具体的,上述控制电路120输出的按键信号为二进制信号。本实施例中,控制电路120为并行输出,其输出端包括多个输出接口,且输出接口的个数与二进制信号的位数相同。    同时,上述信号转换电路130包括若干路信号转换单元131。显示电路140包括若干路显示单元141,且信号转换单元131的数量、显示单元141的数量、PLC控制器200的输入接口的数量均与按键信号的位数相同。那么在具体的电路连接结构中,控制电路120的每个输出接口均依次连接相应的一路信号转换单元131、PLC控制器200的一路输入接口,同时该路信号转换单元141的输出端还连接一路显示单元141。  具体在本实施例中,键盘电路110为4*4矩阵键盘电路。相应的,按键信号的总位数为5位,即控制电路120的输出端包括5个输出接口。信号转换单元131的数量、显示单元141的数量、PLC控制器200的输入接口的数量均为5。    那么控制电路120在检测到不同的按键被按下后各输出接口输出不同的值,即输出端输出的按键信号则取相应不同的二进制数值,就相当于建立了各按键信号与各被按下按键的映射关系。当PLC控制器200接收到信号转换电路130转换后的信号即能识别哪个按键被按下。例如,将PLC控制器200的5个输入接口分别编码为1、2、4、8、16数值。当键盘电路110中的第1个按键被按下后,控制电路120控制第一个输入接口输出信号,而其他输出接口没有信号,那么最终PLC控制器200的第1号输入接口有信号,而其他输入接口无信号,这时PLC控制器200即能识别第1个按键被按下;同理当第7个按键被按下后,PLC控制器200的第1、2、4号输入接口有信号,而第8、16号输入接口无信号……依次类推。   因此本实施例提供的上述PLC控制器200在检测按键方面需使用的输入接口的数量较少,从而降低了PLC控制器200的选型成本;同时PLC控制器200只需检测各输入接口的信号即可识别哪个按键被按下,识别方法简单,进一步提高了PLC控制器200的运行效率。   可以理解是,按键信号的类型、键盘电路110中按键的数量、信号转换单元131、显示单元141及PLC控制器200输入接口的数量不限于上述一种情况,只要能够减少PLC控制器200的输入接口数量且便于PLC控制器200识别哪个按键被按下即可。 具体的,如图2所示,键盘电路110中包括按键S1、按键S2、按键S3、按键S4、按键S5、按键S6、按键S7、按键S8、按键S9、按键S10、按键S11、按键S12、按键S13、按键S14、按键S15及按键S16。同时,键盘电路110包括8路输出接口,即输出接口P1.0、输出接口P1.1、输出接口P1.2、输出接口P1.3、输出接口P1.4、输出接口P1.5、输出接口P1.6、输出接口P1.7。   其中,输出接口P1.0分别连接按键S1的一端、按键S2的一端、按键S3的一端、按键S4的一端。输出接口P1.1分别连接按键S5的一端、按键S6的一端、按键S7的一端、按键S8的一端。输出接口P1.2分别连接按键S9的一端、按键S10的一端、按键S11的一端、按键S12的一端。输出接口P1.3分别连接按键S13的一端、按键S14的一端、按键S15的一端、按键S16的一端。输出接口P1.4分别连接按键S1的另一端、按键S5的另一端、按键S9的另一端、按键S13的另一端。输出接口P1.5分别连接按键S2的另一端、按键S6的另一端、按键S10的另一端、按键S14的另一端。输出接口P1.6分别连接按键S3的另一端、按键S7的另一端、按键S11的另一端、按键S15的另一端。输出接口P1.7分别连接按键S4的另一端、按键S8的另一端、按键S12的另一端、按键S16的另一端。   在上述键盘电路110中,8路输出接口用于连接控制电路120,以供控制电路120进行按键扫描控制,从而检测哪一个按键被按下。    可以理解的是,键盘电路110的具体结构不限于上述一种情况,只要能够使控制电路120进行按键扫描控制即可。   具体的,如图3所示,上述控制电路120包括单片机U2、电容C1、电容C2、电容C7、电容C8、电阻R1及晶体振荡器X1。   其中,单片机U2的复位管脚(即3管脚)通过电容C1接入5V电源,且电容C1与单片机U2的公共端通过电阻R1接地。单片机U2的两个时钟输入管脚(即6、7管脚)分别连接晶体振荡器X1的两端,且晶体振荡器X1的两端还分别通过电容C7、电容C8接地。单片机U2的电源输入管脚(即28管脚)和电容C2的一端连接电源(5V电源),电容C2的另一端接地。单片机U2的8个I/O管脚(即18至25管脚)连接键盘电路110。单片机U2的另外5个I/O管脚(即1、2、12、26、27管脚)分别连接各信号转换单元131,即单片机U2分别向5个信号转换单元131输出的按键信号为:IN1、IN2、IN4、IN8、IN16。    在上述控制电路120中,单片机U2选用STC12C5604AD单片机,其运行速度比普通8051单片机快,完全兼容8051指令,且具有较宽的应用范围。由于利用单片机进行键盘扫描控制的技术已经非常成熟,而且成本较低,因此能够进一步降低整个自动化控制系统的成本并提高运行效率。    具体的,上述信号转换单元131包括光耦、第一电阻和第二电阻。其中,光耦的阳极通过第一电阻接入电压与控制电路120供电电源相同的电源(即5V电源)。光耦的阴极连接单片机U2。光耦的集电极通过第二电阻接入电压大于控制电路供电电源的电源(即24V电源)。光耦的发射极接地。光耦与第二电阻的公共端为信号转换单元131的输出端。   如图4所示,具体在本实施例中,电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6分别为5路信号转换单元131中的第一电阻。光耦U4、光耦U5、光耦U6、光耦U7、光耦U8分别为5路信号转换单元131中的光耦。这5个光耦的阴极分别接入单片机U2输出的按键信号IN1、IN2、IN4、IN8、IN16,同时这5个光耦的集电极分别输出转换后的信号OUT01、OUT02、OUT04、OUT08、OUT16。电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11分别为5路信号转换单元131中的第二电阻。    在上述信号转换电路130中,对于每一个光耦,若输入端无信号,则光耦的输入端为高电平,光耦处于截止状态,该光耦的输出端为高电平(即24V),这时PLC控制器200相应的输入接口无信号且为高电平。若光耦的输入端有信号,则光耦的输入端为低电平,光耦切换至导通状态,光耦的输出端为低电平(即0V),这时PLC控制器200相应的输入接口有信号且为低电平。例如:当键盘电路110中的第1个按键被按下后,按键信号IN1为低电平,其他按键信号为高电平。这时光耦U4导通,其输出端信号OUT01为低电平。那么PLC控制器200的第1号输入接口有信号且为低电平,而其他输入接口为无信号。    因此上述信号转换单元131通过光耦将单片机U2输出的按键信号转换为PLC控制器200能够识别的信号,由于光耦对输入端、输出端具有良好的隔离作用,因此能够防止单片机U2和PLC控制器200之间出现干扰,从而进一步提高该自动化控制系统运行的精确性。   可以理解的是,信号转换单元131的具体结构不限于上述一种情况,只要能够将单片机U2输出的按键信号转换为PLC控制器200能够识别的信号,并能够防止单片机U2和PLC控制器200之间出现干扰即可。   具体的,上述显示单元141包括发光二极管和第三电阻。其中,发光二极管的正极接入电压与控制电路120供电电源相同的电源(即5V电源),发光二极管的负极通过第三电阻连接信号转换单元131的输出端。   如图5所示,在本实施例中,发光二极管D1、发光二极管D2、发光二极管D4、发光二极管D8、发光二极管D16分别为5路显示单元141中的发光二极管。电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16分别为5路显示单元141中的第三电阻,且这5个电阻分别接入OUT01、OUT02、OUT04、OUT08、OUT16这5路转换后的信号。    在上述显示电路140中,若OUT01、OUT02、OUT04、OUT08、OUT16这5路信号任一路信号为低电平,则该路显示单元141中的发光二极管点亮。    可以理解的是,显示电路140的具体结构不限于上述一种情况,只要能够根据信号转换电路130输出的转换后的信号呈现与被按下的按键相对应的显示状态即可。    进一步的,上述自动化键盘扫描控制系统100还包括电源电路,且电源电路用于分别向控制电路120和信号转换电路130供电。   具体的,如图6所示,该电源电路包括三端稳压器U3、极性电容C5、二极管D3、电容C18及极性电容C10。    其中,三端稳压器U3的输入端依次通过二极管D3的负极、极性电容C5的正极接入输入电源(即24V),且二极管D3的正极、极性电容C5的负极共同接地。三端稳压器U3的输出端分别与电容C18的一端、极性电容C10的正极连接,且三端稳压器U3的输出端与电容C18、极性电容C10的公共端为电源电路的输出端且输出5V电压。电容C18的另一端、极性电容C10的负极与三端稳压器U3的接地端共同接地。    可以理解的是,上述电源电路的具体结构不限于一种情况,只要能够对自动化键盘扫描控制系统100正常供电即可。   以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。    以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。因此,本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
桥壳自动化焊接生产线及其生产方法
大学仕 2019-12-02 10:29 868浏览
申请号:CN201910260874.3 申请日: 2019-04-02 公开(公告)号:CN109894877A 公开(公告)日:2019-06-18 发明人:何俊;杨波;袁俊文;贺小星;陈勇;李静;占蕾;熊振达 申请(专利权)人:广州中设机器人智能装备(武汉)有限公司 代理机构:武汉国越知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 代理人:张熔舟 申请人地址:湖北省武汉市蔡甸经济开发区福康路1号管委会301室         1.一种桥壳自动化焊接生产线,其特征在于,包括:驱动机构、PLC控制系统以及依次设置的拼装焊接机构、校平油压机、加强圈点焊机构、加强圈环焊机构、轴头环焊机构、第一校直机构、弹簧座附件焊接机构、减震支架焊接机构、小附件焊接站、三轴旋转机构、CCD成像机构以及气密性工作台,所述PLC控制系统与上述各个机构均电性连接,所述驱动机构带动桥壳工件依次经过所述拼装焊接机构、校平油压机、加强圈点焊机构、加强圈环焊机构、轴头环焊机构、第一校直机构、弹簧座附件焊接机构、减震支架焊接机构、小附件焊接站以及三轴旋转机构,所述三轴旋转机构分别对接所述驱动机构、CCD成像机构以及气密性工作台,所述拼装焊接机构对所述桥壳工件分别进行桥壳分总成的拼焊以及Y缝满焊,所述校平油压机对所述桥壳工件进行校平整形,所述加强圈点焊机构和加强圈环焊机构分别对桥壳工件进行加强圈的点焊以及对所述加强圈和壳盖进行环焊,所述轴头环焊机构将轴头环焊在桥壳工件上,所述第一校直机构对桥壳工件进行第一次总成校直,所述弹簧座附件焊接机构将弹簧座的各个附件组合焊接至桥壳工件上,所述减震支架焊接机构通过法兰盘将减震器支架焊接在桥壳工件上,所述小附件焊接站将序线支架焊接至桥壳工件上,所述三轴旋转机构带动桥壳工件至CCD成像机构处进行视觉检测以确定当前桥壳工件的是否符合检测要求,在确定符合检测要求后,所述三轴旋转机构带动桥壳工件至所述气密性检测台进行气密性检测,检测通过后下料。   2.根据权利要求1所述的桥壳自动化焊接生产线,其特征在于:所述桥壳自动化焊接生产线还设置有补焊工作站,所述补焊工作站设置在所述小附件焊接站一侧,桥壳工件在所述CCD成像机构的视觉检测未通过时,通过所述三轴旋转机构带动桥壳工件至驱动机构,并通过驱动机构运送至所述补焊工作站进行补焊。   3.根据权利要求1所述的桥壳自动化焊接生产线,其特征在于:所述桥壳自动化焊接生产线还设置有第二校直机构,所述第二校直机构设置在三轴旋转机构和气密性检测台之间,用于对桥壳工件进行第二次总成校直。   4.根据权利要求1所述的桥壳自动化焊接生产线,其特征在于:驱动机构包括联动设置的取送料设备、缓存台、桁架机械手以及伸缩货叉,所述取送料设备、缓存台、桁架机械手以及伸缩货叉均与所述PLC控制系统电性连接,并在所述PLC控制系统的控制下对桥壳工件进行搬运,其中,所述取送料设备用于对桥壳工件进行转动搬运,所述缓存台和伸缩货叉对桥壳工件进行纵向搬运,所述桁架机械手对桥壳工件进行夹持以及横向搬运。   5.根据权利要求4所述的桥壳自动化焊接生产线,其特征在于:所述取送料设备设置在拼装焊接机构和校平油压机之间,所述取送料设备将拼装焊接机构上拼焊以及Y缝满焊后的桥壳工件搬运至所述校平油压机,在整形校直后由所述取送料设备搬运至缓存台,所述桁架机械手分别将桥壳工件依次搬运至弹簧座附件焊接机构、减震支架焊接机构、小附件焊接站以及三轴旋转机构,其中,所述缓存台用于容置待加工的桥壳工件,所述缓存台的搬运方向上还可以设置所述伸缩货叉,所述缓存台和所述伸缩货叉配合对桥壳进行纵向方向上的运动。   6.根据权利要求4所述的桥壳自动化焊接生产线,其特征在于:所述桁架机械手包括三段纵向分布的部分,其上分别设置有多个夹持抓手,其中,第一段的桁架机械手用于对接缓存台,并将桥壳工件依次搬运至加强圈点焊机构、加强圈环焊机构以及轴头环焊机构,在轴头环焊操作完成后,所述第一段的桁架机械手将桥壳工件搬运至第二个缓存台,并配合伸缩货叉运送至第二段的桁架机械手,所述第二段的桁架机械手将桥壳工件依次搬运至第一校直机构、弹簧座附件焊接机构、减震支架焊接机构以及小附件焊接站,第三段的桁架机械手分别对接小附件焊接站和三轴旋转机构。   7.根据权利要求1所述的桥壳自动化焊接生产线,其特征在于:所述拼装焊接机构包括并行设置的拼装点焊工作台和Y缝焊接工作站,所述拼装点焊工作台包括拼装点焊工位以及送料工位,分别用于对桥壳的上、下本体以及三角板进行拼装点焊,并将拼装点焊完成的桥壳工件送入到所述Y缝焊接工作站;所述Y缝焊接工作站包括两个焊接工位,分别用于对桥壳工件的正反两面的Y缝进行焊接。   8.根据权利要求1所述的桥壳自动化焊接生产线,其特征在于:所述弹簧座附件焊接机构包括弹簧座附件点固工作台以及弹簧座附件焊接工作台,且分别设置在减震支架焊接机构的前后,所述弹簧座附件点固工作台用于对弹簧座的各个附件与桥壳工件进行点焊固定,所述弹簧座附件焊接工作台用于对弹簧座进行满焊。   9.根据权利要求1所述的桥壳自动化焊接生产线,其特征在于:所述PLC系统包括电性连接的控制台以及输入设备,所述控制组件用于分别与驱动机构、拼装焊接机构、校平油压机、加强圈点焊机构、加强圈环焊机构、轴头环焊机构、第一校直机构、弹簧座附件焊接机构、减震支架焊接机构、小附件焊接站、第二校直机构、三轴旋转机构、CCD成像机构、补焊工作台以及气密性检测台进行通信传输,通过发送相应的控制信号来控制各个机构的工作状态;所述输入设备包括控制按钮、输入键盘以及触摸屏等,用于为操作人员提供可视化的操作平台,同时通过所述输入设备来相应调整控制台的信号输出和工作状态。   10.一种桥壳自动化焊接生产方法,应用于权利要求1-9任一项所述的桥壳自动化焊接生产线,其特征在于,包括如下步骤:将拼装焊接机构、校平油压机、加强圈点焊机构、加强圈环焊机构、轴头环焊机构、第一校直机构、弹簧座附件焊接机构、减震支架焊接机构、小附件焊接站、三轴旋转机构依次设置,且使三轴旋转机构分别对接驱动机构、CCD成像机构以及气密性工作台;所述拼装焊接机构对所述桥壳工件分别进行桥壳分总成的拼焊以及Y缝满焊;驱动机构将桥壳工件搬运至校平油压机对所述桥壳工件进行校平整形;驱动机构将桥壳工件搬运至加强圈点焊机构、加强圈环焊机构以及轴头环焊机构以分别进行加强圈的点焊、对所述加强圈和壳盖进行环焊以及轴头环焊;第一校直机构对桥壳工件进行第一次总成校直;弹簧座附件焊接机构将弹簧座的各个附件组合焊接至桥壳工件上;弹簧座附件焊接机构将弹簧座的各个附件组合焊接至桥壳工件上;小附件焊接站将序线支架焊接至桥壳工件上;三轴旋转机构带动桥壳工件至CCD成像机构处进行视觉检测以确定当前桥壳工件的是否符合检测要求,在确定符合检测要求后,所述三轴旋转机构带动桥壳工件至所述气密性检测台进行气密性检测,检测通过后下料。   技术领域  本发明涉及桥壳加工领域,尤其涉及一种桥壳自动化焊接生产线及其生产方法。   背景技术  驱动桥壳是汽车的主要部件之一,随着汽车工业的高速发展和制造加工技术的不断进步,对驱动桥壳的生产加工的高效率及低成本的追求也越来越高,然而驱动桥壳的生产包括有多个不同的工序,完全依靠人工手操加工不仅费时费力,而且精度和效率都不理想,因而现有的桥壳加工更多的需要依赖自动化设备来完成。    在实现本发明过程中,发明人发现现有技术中至少存在如下问题:现有的桥壳生产线通常都是人工来控制生产流程以及节奏,因而上料、下料以及各个加工程序应用设备的调节极大的依赖技术人员的执行,不仅消耗了大量的人力物力,也不利于生产节拍的掌控,自动化的程度较低。   发明内容  为了克服现有技术中相关产品的不足,本发明提出一种桥壳自动化焊接生产线及其生产方法,解决现有的桥壳生产线自动化程度低的问题。    本发明提供了一种桥壳自动化焊接生产线及其生产方法,包括:驱动机构、PLC控制系统以及依次设置的拼装焊接机构、校平油压机、加强圈点焊机构、加强圈环焊机构、轴头环焊机构、第一校直机构、弹簧座附件焊接机构、减震支架焊接机构、小附件焊接站、三轴旋转机构、CCD成像机构以及气密性工作台,所述PLC控制系统与上述各个机构均电性连接,所述驱动机构带动桥壳工件依次经过所述拼装焊接机构、校平油压机、加强圈点焊机构、加强圈环焊机构、轴头环焊机构、第一校直机构、弹簧座附件焊接机构、减震支架焊接机构、小附件焊接站以及三轴旋转机构,所述三轴旋转机构分别对接所述驱动机构、CCD成像机构以及气密性工作台,所述拼装焊接机构对所述桥壳工件分别进行桥壳分总成的拼焊以及Y缝满焊,所述校平油压机对所述桥壳工件进行校平整形,所述加强圈点焊机构和加强圈环焊机构分别对桥壳工件进行加强圈的点焊以及对所述加强圈和壳盖进行环焊,所述轴头环焊机构将轴头环焊在桥壳工件上,所述第一校直机构对桥壳工件进行第一次总成校直,所述弹簧座附件焊接机构将弹簧座的各个附件组合焊接至桥壳工件上,所述减震支架焊接机构通过法兰盘将减震器支架焊接在桥壳工件上,所述小附件焊接站将序线支架焊接至桥壳工件上,所述三轴旋转机构带动桥壳工件至CCD成像机构处进行视觉检测以确定当前桥壳工件的是否符合检测要求,在确定符合检测要求后,所述三轴旋转机构带动桥壳工件至所述气密性检测台进行气密性检测,检测通过后下料。    在本发明的某些实施方式中,所述桥壳自动化焊接生产线还设置有补焊工作站,所述补焊工作站设置在所述小附件焊接站一侧,桥壳工件在所述CCD成像机构的视觉检测未通过时,通过所述三轴旋转机构带动桥壳工件至驱动机构,并通过驱动机构运送至所述补焊工作站进行补焊。    在本发明的某些实施方式中,所述桥壳自动化焊接生产线还设置有第二校直机构,所述第二校直机构设置在三轴旋转机构和气密性检测台之间,用于对桥壳工件进行第二次总成校直。    在本发明的某些实施方式中,驱动机构包括联动设置的取送料设备、缓存台、桁架机械手以及伸缩货叉,所述取送料设备、缓存台、桁架机械手以及伸缩货叉均与所述PLC控制系统电性连接,并在所述PLC控制系统的控制下对桥壳工件进行搬运,其中,所述取送料设备用于对桥壳工件进行转动搬运,所述缓存台和伸缩货叉对桥壳工件进行纵向搬运,所述桁架机械手对桥壳工件进行夹持以及横向搬运。    在本发明的某些实施方式中,所述取送料设备设置在拼装焊接机构和校平油压机之间,所述取送料设备将拼装焊接机构上拼焊以及Y缝满焊后的桥壳工件搬运至所述校平油压机,在整形校直后由所述取送料设备搬运至缓存台,所述桁架机械手分别将桥壳工件依次搬运至弹簧座附件焊接机构、减震支架焊接机构、小附件焊接站以及三轴旋转机构,其中,所述缓存台用于容置待加工的桥壳工件,所述缓存台的搬运方向上还可以设置所述伸缩货叉,所述缓存台和所述伸缩货叉配合对桥壳进行纵向方向上的运动。   在本发明的某些实施方式中,所述桁架机械手包括三段纵向分布的部分,其上分别设置有多个夹持抓手,其中,第一段的桁架机械手用于对接缓存台,并将桥壳工件依次搬运至加强圈点焊机构、加强圈环焊机构以及轴头环焊机构,在轴头环焊操作完成后,所述第一段的桁架机械手将桥壳工件搬运至第二个缓存台,并配合伸缩货叉运送至第二段的桁架机械手,所述第二段的桁架机械手将桥壳工件依次搬运至第一校直机构、弹簧座附件焊接机构、减震支架焊接机构以及小附件焊接站,第三段的桁架机械手分别对接小附件焊接站和三轴旋转机构。    在本发明的某些实施方式中,所述拼装焊接机构包括并行设置的拼装点焊工作台和Y缝焊接工作站,所述拼装点焊工作台包括拼装点焊工位以及送料工位,分别用于对桥壳的上、下本体以及三角板进行拼装点焊,并将拼装点焊完成的桥壳工件送入到所述Y缝焊接工作站;所述Y缝焊接工作站包括两个焊接工位,分别用于对桥壳工件的正反两面的Y缝进行焊接。    在本发明的某些实施方式中,所述弹簧座附件焊接机构包括弹簧座附件点固工作台以及弹簧座附件焊接工作台,且分别设置在减震支架焊接机构的前后,所述弹簧座附件点固工作台用于对弹簧座的各个附件与桥壳工件进行点焊固定,所述弹簧座附件焊接工作台用于对弹簧座进行满焊。    在本发明的某些实施方式中,所述PLC系统包括电性连接的控制台以及输入设备,所述控制组件用于分别与驱动机构、拼装焊接机构、校平油压机、加强圈点焊机构、加强圈环焊机构、轴头环焊机构、第一校直机构、弹簧座附件焊接机构、减震支架焊接机构、小附件焊接站、第二校直机构、三轴旋转机构、CCD成像机构、补焊工作台以及气密性检测台进行通信传输,通过发送相应的控制信号来控制各个机构的工作状态;所述输入设备包括控制按钮、输入键盘以及触摸屏等,用于为操作人员提供可视化的操作平台,同时通过所述输入设备来相应调整控制台的信号输出和工作状态。    本发明还提供了一种桥壳自动化焊接生产方法,应用于上述任一项所述的桥壳自动化焊接生产线,包括如下步骤:    将拼装焊接机构、校平油压机、加强圈点焊机构、加强圈环焊机构、轴头环焊机构、第一校直机构、弹簧座附件焊接机构、减震支架焊接机构、小附件焊接站、三轴旋转机构依次设置,且使三轴旋转机构分别对接驱动机构、CCD成像机构以及气密性工作台;  所述拼装焊接机构对所述桥壳工件分别进行桥壳分总成的拼焊以及Y缝满焊;    驱动机构将桥壳工件搬运至校平油压机对所述桥壳工件进行校平整形;    驱动机构将桥壳工件搬运至加强圈点焊机构、加强圈环焊机构以及轴头环焊机构以分别进行加强圈的点焊、对所述加强圈和壳盖进行环焊以及轴头环焊;    第一校直机构对桥壳工件进行第一次总成校直;    弹簧座附件焊接机构将弹簧座的各个附件组合焊接至桥壳工件上;    弹簧座附件焊接机构将弹簧座的各个附件组合焊接至桥壳工件上;    小附件焊接站将序线支架焊接至桥壳工件上;    三轴旋转机构带动桥壳工件至CCD成像机构处进行视觉检测以确定当前桥壳工件的是否符合检测要求,在确定符合检测要求后,所述三轴旋转机构带动桥壳工件至所述气密性检测台进行气密性检测,检测通过后下料。    与现有技术相比,本发明有以下优点:    本发明所述桥壳自动化焊接生产线通过PLC系统来控制各个机构的焊接工作,同时配合驱动机构来对桥壳工件全工序的自动搬运,在焊接完成后通过CCD成像机构和气密性检测台分别对桥壳工件进行焊缝的多重检测,自动化程度高,降低了操作人员的工作强度和人力资源的消耗,加工效率和精度相较于现有技术具有了质的提升,同时采用伺服电机配合定位销和螺母的来调节适用于不同规格车型的桥壳,特别是在轻客、中卡车型的桥壳领域,具有较佳的应用前景。   附图说明  为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例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发明的一些实施例,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为本发明所述桥壳自动化焊接生产线的原理结构图;    图2为本发明所述驱动机构的原理结构图;    图3为本发明所述桥壳自动化焊接生产线的部分连接示意图;    图4为本发明所述桥壳自动化焊接生产线的另一部分连接示意图;    图5为本发明所述桥壳自动化焊接生产线的另一部分连接示意图;    图6为本发明所述桥壳自动化焊接生产线的另一部分连接示意图;    图7为本发明所述桥壳自动化焊接生产线的另一部分连接示意图。    附图标记说明:    101-驱动机构、102-PLC控制系统、103-拼装焊接机构、104-校平油压机、105-加强圈点焊机构、106-加强圈环焊机构、107-轴头环焊机构、108-第一校直机构、109-弹簧座附件焊接机构、110-减震支架焊接机构、111-小附件焊接站、112-第二校直机构、113-三轴旋转机构、114-CCD成像机构、115-补焊工作站、116-气密性检测台、117-拼装点焊工作台、118-Y缝焊接工作站、201-取送料设备、202-缓存台、203-桁架机械手、204-伸缩货叉、301-弹簧座附件点固工作台、302-弹簧座附件焊接工作台。   具体实施方式  为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,以下给出了本发明的较佳实施例。本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例,相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。    除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。    图1为本发明所述桥壳自动化焊接生产线的原理结构图,参阅图1所示,所述桥壳自动化焊接生产线包括驱动机构101、PLC控制系统102以及依次设置的拼装焊接机构103、校平油压机104、加强圈点焊机构105、加强圈环焊机构106、轴头环焊机构107、第一校直机构108、弹簧座附件焊接机构109、减震支架焊接机构110、小附件焊接站111、第二校直机构112、三轴旋转机构113和CCD成像机构114,所述PLC控制系统102与上述各个机构均电性连接,所述驱动机构101带动桥壳工件依次经过所述拼装焊接机构103、校平油压机104、加强圈点焊机构105、加强圈环焊机构106、轴头环焊机构107、第一校直机构108、弹簧座附件焊接机构109、减震支架焊接机构110、小附件焊接站111以及三轴旋转机构113,所述拼装焊接机构103对所述桥壳工件分别进行桥壳分总成的拼焊以及Y缝满焊,所述校平油压机104对所述桥壳工件进行校平整形,所述加强圈点焊机构105和加强圈环焊机构106分别对桥壳工件进行加强圈的点焊以及对所述加强圈和壳盖进行环焊,所述轴头环焊机构107将轴头环焊在桥壳工件上,所述第一校直机构108对桥壳工件进行第一次总成校直,所述弹簧座附件焊接机构109将弹簧座的各个附件组合焊接至桥壳工件上,所述减震支架焊接机构110通过法兰盘将减震器支架焊接在桥壳工件上,所述小附件焊接站111将序线支架焊接至桥壳工件上,所述三轴旋转机构113带动桥壳工件至CCD成像机构114处进行视觉检测以确定当前桥壳工件的是否符合检测要求,在确定符合检测要求后,所述三轴旋转机构113带动桥壳工件至所述气密性检测台116进行气密性检测,检测通过后下料。    本发明所述桥壳自动化焊接生产线还设置有补焊工作站115,所述补焊工作站115设置在所述小附件焊接站111一侧,由于本发明实施例所述桥壳自动化焊接生产线的所有焊接工序都是自动化操作,因此在批量化的生产加工过程中,难免会出现焊接错位或零件位置不对应的情况,因此利用所述CCD成像机构114对焊接完成的桥壳工件进行视觉检测,以确定当前桥壳工件的是否符合检测要求,主要检测的对象为桥壳附件的漏件及错件、桥壳附件焊缝的有无确失和桥壳附件焊接位置尺寸;在本发明实施例中,所述CCD成像机构114为200W像素的基恩士视觉检测系统,可以对到位后的桥壳工件进行固定检测或移动式多段检测以及NG报警提示;若桥壳工件的视觉检测通过,则通过所述三轴旋转机构113带动桥壳工件至所述气密性检测台116进行气密性检测;相应的,若桥壳工件的视觉检测未通过,即桥壳附件的漏件及错件、桥壳附件焊缝的有无确失和桥壳附件焊接位置尺寸其中的一项或多项不符合加工需求,则通过所述三轴旋转机构113带动桥壳工件至驱动机构101,并通过驱动机构101运送至所述补焊工作站115进行补焊,补焊完成后利用驱动机构101重新传输至三轴旋转机构113,并通过所述三轴旋转机构113带动桥壳工件至CCD成像机构114对焊接完成的桥壳工件进行视觉检测,重复上述步骤直至桥壳工件通过检测。    本发明所述桥壳自动化焊接生产线还设置有第二校直机构112,所述第二校直机构112设置在三轴旋转机构113和气密性检测台116之间,用于对桥壳工件进行第二次总成校直;所述三轴旋转机构113用于对桥壳工件进行旋转搬运,包括本体及摆臂,所述摆臂的一端夹持住桥壳工件,在本体的作用下控制所述摆臂转动,从而将桥壳工件根据需求依次搬运至CCD成像机构114、第二校直机构112或者驱动机构101;由于所述三轴旋转机构113的摆臂在转动过程中可能会因为夹持松动或其他外部的干扰,导致桥壳工件到达气密性检测台116时位置有偏差,因此,本发明实施例在三轴旋转机构113和气密性检测台116之间设置有第二校直机构112,利用所述第二校直机构112对桥壳工件进行第二次总成校直,从而提高气密性检测台116对桥壳工件定位检测的精度。    结合图2-7所示,所述驱动机构101包括联动设置的取送料设备201、缓存台202、桁架机械手203以及伸缩货叉204,所述取送料设备201、缓存台202、桁架机械手203以及伸缩货叉204均与所述PLC控制系统102电性连接,并在所述PLC控制系统102的控制下对桥壳工件进行搬运,其中,所述取送料设备201用于对桥壳工件进行转动搬运,所述缓存台202和伸缩货叉204对桥壳工件进行纵向搬运,所述桁架机械手203对桥壳工件进行夹持以及横向搬运,所述取送料设备201、缓存台202、桁架机械手203以及伸缩货叉204的设置数量根据实际生产线的长度和车间空间布置确定;例如,在本发明实施例中,所述取送料设备201和伸缩货叉204设置为一台,所述缓存台202设置为两台,所述桁架机械手203设置为三台;所述取送料设备201、缓存台202、桁架机械手203以及伸缩货叉204上均设置有感应装置,所述感应装置与所述PLC系统电性连接,例如,光学传感器或压力传感器,用于感应桥壳工件是否到位,实现自动化搬运。    具体的,所述取送料设备201设置在拼装焊接机构103和校平油压机104之间,所述取送料设备201将拼装焊接机构103上拼焊以及Y缝满焊后的桥壳工件搬运至所述校平油压机104,在整形校直后由所述取送料设备201搬运至缓存台202,所述桁架机械手203分别将桥壳工件依次搬运至弹簧座附件焊接机构109、减震支架焊接机构110、小附件焊接站111以及三轴旋转机构113,其中,所述缓存台202用于容置待加工的桥壳工件,所述缓存台202的搬运方向上还可以设置所述伸缩货叉204,所述缓存台202和所述伸缩货叉204配合对桥壳进行纵向方向上的运动。    所述桁架机械手203包括三段纵向分布的部分,其上分别设置有多个夹持抓手,其中,第一段的桁架机械手203用于对接缓存台202,并将桥壳工件依次搬运至加强圈点焊机构105、加强圈环焊机构106以及轴头环焊机构107,在轴头环焊操作完成后,所述第一段的桁架机械手203将桥壳工件搬运至第二个缓存台202,并配合伸缩货叉204运送至第二段的桁架机械手203,所述第二段的桁架机械手203将桥壳工件依次搬运至第一校直机构108、弹簧座附件焊接机构109、减震支架焊接机构110以及小附件焊接站111,第三段的桁架机械手203分别对接小附件焊接站111和三轴旋转机构113。    在本发明实施例中,所述拼装焊接机构103包括并行设置的拼装点焊工作台117和Y缝焊接工作站118,所述拼装点焊工作台117包括拼装点焊工位以及送料工位,分别用于对桥壳的上、下本体以及三角板进行拼装点焊,并将拼装点焊完成的桥壳工件送入到所述Y缝焊接工作站118,所述拼装点焊工作台117采用气动顶紧夹具对桥壳本体夹紧,夹紧头可调节满足桥壳工件长短的变化,以适用于不同规格的桥壳加工;所述Y缝焊接工作站118包括两个焊接工位,分别用于对桥壳工件的正反两面的Y缝进行焊接;所述拼装焊接机构103通过四个工位的物料升降以及精准的送料定位,相较于现有的设置方式,焊接工序(拼装点焊以及Y缝正反两面的焊接)由原来的3人+2机器人变更成1人+4机器人,在保持了较高的生产效率的同时,最大限度降低操作者劳动强度及减少操作人员的人力资源消耗。   所述校平油压机104包括液压压平工装,考虑到工件反弹变形情况,所述液压压平工装的中间部位采用平台支撑,两端采用半圆支座作为支撑,可以有效对桥壳工件进行定位并进行校平整形。    所述弹簧座附件焊接机构109包括弹簧座附件点固工作台301以及弹簧座附件焊接工作台302,且分别设置在减震支架焊接机构110的前后,所述弹簧座附件点固工作台301用于对弹簧座的各个附件与桥壳工件进行点焊固定,所述弹簧座附件焊接工作台302用于对弹簧座进行满焊,通过两个工作台来完成两道工序,可以提高桥壳工件的焊接精度。    所述第一校直机构108和第二校直机构112均为油压机,通过液压冲击小的特点,减小对桥壳工件的硬性接触引起的损伤。    所述气密性检测台116用于对焊缝质量进行进一步检查,在对桥壳工件进行位置固定后,分别对加强环面采用气动反扣装置和橡胶面实现封堵,两端轴头采用带平面硅胶板封堵,加油孔、放油孔封堵采用螺栓封堵,然后通过人工或自动化设备对桥壳工件的各处焊缝刷肥皂以检测气密性,确定是否存在裂纹或错焊的情况;若检测通过则执行下料。    所述PLC系统包括电性连接的控制台以及输入设备,所述控制组件用于与上述各个机构(包括驱动机构101、拼装焊接机构103、校平油压机104、加强圈点焊机构105、加强圈环焊机构106、轴头环焊机构107、第一校直机构108、弹簧座附件焊接机构109、减震支架焊接机构110、小附件焊接站111、第二校直机构112、三轴旋转机构113、CCD成像机构114、补焊工作台以及气密性检测台116)进行通信传输,通过发送相应的控制信号来控制各个机构的工作状态,相较于人工控制的方式,不仅效率更高,而且响应速度快,极大的加强了各个机构之间的加工协调能力,提高了生产节拍,同时自动化的控制也提高了焊接精度;所述输入设备包括控制按钮、输入键盘以及触摸屏等,用于为操作人员提供可视化的操作平台,同时通过所述输入设备来相应调整控制台的信号输出和工作状态。   本发明所述桥壳自动化焊接生产线通过PLC系统来控制各个机构的焊接工作,同时配合驱动机构101来对桥壳工件全工序的自动搬运,在焊接完成后通过CCD成像机构114和气密性检测台116分别对桥壳工件进行焊缝的多重检测,自动化程度高,降低了操作人员的工作强度和人力资源的消耗,加工效率和精度相较于现有技术具有了质的提升,同时采用伺服电机配合定位销和螺母的来调节适用于不同规格车型的桥壳,特别是在轻客、中卡车型的桥壳领域,具有较佳的应用前景。    在上述实施例的基础上,本发明还提供了一种桥壳自动化焊接生产方法,包括如下步骤:   S1:将拼装焊接机构、校平油压机、加强圈点焊机构、加强圈环焊机构、轴头环焊机构、第一校直机构、弹簧座附件焊接机构、减震支架焊接机构、小附件焊接站、三轴旋转机构依次设置,且使三轴旋转机构分别对接驱动机构、CCD成像机构以及气密性工作台;    S2:所述拼装焊接机构对所述桥壳工件分别进行桥壳分总成的拼焊以及Y缝满焊;    S3:驱动机构将桥壳工件搬运至校平油压机对所述桥壳工件进行校平整形;    S4:驱动机构将桥壳工件搬运至加强圈点焊机构、加强圈环焊机构以及轴头环焊机构以分别进行加强圈的点焊、对所述加强圈和壳盖进行环焊以及轴头环焊;    S5:第一校直机构对桥壳工件进行第一次总成校直;    S6:弹簧座附件焊接机构将弹簧座的各个附件组合焊接至桥壳工件上;    S7:弹簧座附件焊接机构将弹簧座的各个附件组合焊接至桥壳工件上;    S8:小附件焊接站将序线支架焊接至桥壳工件上;    S9:三轴旋转机构带动桥壳工件至CCD成像机构处进行视觉检测以确定当前桥壳工件的是否符合检测要求,在确定符合检测要求后,所述三轴旋转机构带动桥壳工件至所述气密性检测台进行气密性检测,检测通过后下料。    上述实施例所述的桥壳自动化焊接生产线可执行本发明实施例所提供的桥壳自动化焊接生产方法,所述桥壳自动化焊接生产方法具备上述实施例所述桥壳自动化焊接生产线相应的功能部件以及有益效果,具体请参阅上述桥壳自动化焊接生产线的实施例,本发明实施例在此不再赘述。    本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。以上仅为本发明的实施例,但并不限制本发明的专利范围,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来而言,其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书内容所做的等效替换,直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理在本发明专利保护范围之内。
PTA工艺的机器人自动化焊接系统及其使用方法
大学仕 2019-11-29 09:49 784浏览
申请号:CN201910658892.7 申请日: 2019-07-22 公开(公告)号:CN110270743A 公开(公告)日:2019-09-24 发明人:孙骞;杨修荣;石少坚 申请(专利权)人:福尼斯(南京)表面工程技术有限公司 代理机构:南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 代理人:陆涛 申请人地址:江苏省南京市空港枢纽经济区将军路681号         1.用于PTA工艺的机器人自动化焊接系统,其特征在于:包括控制系统、焊接系统与行走系统三个部分,控制系统包括机柜(1)与控制盒(4);焊接系统包括气瓶(5)、等离子发生器(6)、交直流TIG焊机(7)、制冷水箱(8)、焊枪(10)、送粉器(13)、送粉器架(14)与中转盒(28);所述气瓶(5)通过中继线(21)分别与等离子发生器(6)、交直流TIG焊机(7)、制冷水箱(8)连接;所述等离子发生器(6)通过焊枪线缆(18)与交直流TIG焊机(7)连接且焊枪线缆(18)、中转盒(28)与焊枪(10)依次连接;所述焊枪(10)通过送粉管(30)与送粉器(13)连接且送粉器(13)通过夹持器II(32)与送粉器架(14)连接且送粉器(13)通过送粉器中继线(19)与焊枪(10)连接;行走系统包括机器人控制柜(2)、示教器(3)、机器人(9)、外部轴(11)与工装卡盘(12);所述机器人控制柜(2)通过通讯线I(15)与机柜(1)连接并通过通讯线II(16)与控制盒(4)连接,机器人控制柜(2)顶部与示教器(3)连接且示教器(3)控制机器人(9)、外部轴(11)的位置;所述机器人(9)通过通讯线III(17)与控制盒(4)连接并通过通讯线IV(20)与外部轴(11)连接;所述外部轴(11)顶部设有用于固定工件的工装卡盘(12)。   2.根据权利要求1所述的用于PTA工艺的机器人自动化焊接系统,其特征在于:所述的机柜(1)侧部通过380V电插头(38)与外部电源连接,机柜(1)设有电脑屏(26)、门把手(27)、总开关(25)与急停开关II(37),机柜(1)设有使用中亮起的指示灯I(34)、暂停中亮起的指示灯II(35)、报错中亮起的指示灯III(36)。   3.根据权利要求2所述的用于PTA工艺的机器人自动化焊接系统,其特征在于:所述的机柜(1)通过PLC系统模块将信号反馈至电脑屏(26)。   4.根据权利要求1所述的用于PTA工艺的机器人自动化焊接系统,其特征在于:所述的控制盒(4)设有电开关I(22)、电开关II(23)、急停开关I(24)。   5.根据权利要求1所述的用于PTA工艺的机器人自动化焊接系统,其特征在于:所述的机器人(9)设有夹持器I(29)并在夹持器I(29)上设有用于固定焊枪(10)的定位销孔(33)。   6.根据权利要求1所述的用于PTA工艺的机器人自动化焊接系统,其特征在于:所述的机器人(9)为六轴机器人且外部轴(11)为二轴变位机。   7.根据权利要求1所述的用于PTA工艺的机器人自动化焊接系统,其特征在于:所述的外部轴(11)的安装位置在机器人(9)的行程范围内。   8.根据权利要求1所述的用于PTA工艺的机器人自动化焊接系统,其特征在于:所述的工装卡盘(12)为四爪卡盘且工装卡盘(12)与旋转轴同心。   9.根据权利要求1所述的用于PTA工艺的机器人自动化焊接系统,其特征在于:所述的送粉器(13)的安装位置高于焊枪(10)的安装位置500mm以上,送粉器(13)顶部设有盖子(31)。   10.用于PTA工艺的机器人自动化焊接系统的使用方法,其特征在于:包括下述步骤:(1)将380V电插头(38)接入外部电源,打开机柜(1)上的总开关(25),对整个焊接系统进行供电;(2)将待焊接工件安装在机器人(9)的外部轴(11)的工装卡盘(12)上,旋转工装卡盘(12)将工件旋紧与工装卡盘(12)同心,如果工件为非圆形则直接放置在工装卡盘(12)上;(3)使用示教器(3)编写机器人9TCP,保证精度在1mm以内,编写机器人(9)与外部轴(11)协同TCP,保证协同精度在2mm以内;(4)通过示教器(3)控制机器人(9)与外部轴(11),调试待焊接工件的机器人程序,编辑焊接程序,在交直流TIG焊机(7)与等离子发生器(6)面板上完成焊接参数的调节与确定;(5)打开送粉器(13)上的盖子(31),将粉材倒入送粉器(13);(6)安装减压表至气瓶(5)表面,调节压力表压力在0.4mpa~06mpa;(7)打开气瓶(5)的开关,使其中一个瓶体的气体单独通至等离子发生器(6),再由等离子发生器(6)控制气流量并直接传输至焊枪(10);(8)打开气瓶(5)的开关,使另一个瓶体接入交直流TIG焊机(7)进行气体分流,一路为送粉气直接通过交直流TIG焊机(7)控制气流量后接入送粉器(13),另一路接焊枪(10)保护气,通过交直流TIG焊机(7)控制气流量后接通至焊枪(10)保护气处;(9)打开制冷水箱(8)开关,在进水口设有流量报警器,使水体一路通过水流量报警器接入焊枪(10),另一路接入外部轴(11)的工装卡盘(12);(10)在机柜(1)的电脑屏(26)上设置焊接程序,控制整个焊接;(11)将示教器(3)与机器人控制柜(2)操作模式调为自动状态,使用控制盒(4)的电开关I(22)进行供电并开始焊接;(12)焊接过程中遇到问题,通过控制盒(4)上的急停开关I(24)或机柜(1)上的急停开关II(37)进行中止;(13)待焊接完成后,对焊缝进行检测,检测合格后完成焊接操作。   技术领域  本发明涉及焊接领域,尤其涉及一种用于PTA工艺的机器人自动化焊接系统及其使用方法。   背景技术  目前在石油钻采,矿山机械,煤炭开采等行业的开采钻头都需要有硬质的耐磨层,硬度需要达到HRC50-60,由于硬度较高,耐磨层材料很难拉至成焊丝,一般以粉材为主。目前市面上对这种高硬度且需要耐冲击的材料过渡工艺以火焰喷焊为主,且都是手工操作,在施工过程中容易导致以下问题:    1、焊接效率低,火焰喷焊时因人员操作的关系,喷焊时整个工件发红,喷焊完一个位置后为防止流淌需要有个等待层间温度的时间。    2、焊接质量不稳定,喷焊时因人员操作的关系,影响因素很多,据不完全统计,人工火焰喷焊石油钻采钻头的合格率只有75%左右,返工率较大,多数以脱层为主。  3、操作环境恶劣,喷焊时均是氧乙炔火焰,人员夏天操作时环境温度均大于40度,职业健康无法保证。    4、安全系数低,火焰喷焊火焰为氧乙炔火焰,易产生回火。    5、工艺操作难度大,纯手工操作对操作人的依赖性较大,因火候的关系,需要操作经验丰富。   发明内容  发明目的:针对现有技术的不足与缺陷,本发明提供一种能够有效降低焊接对人的依赖性,降低操作难度且使用方便,焊接效率高质量好的用于PTA工艺的机器人自动化焊接系统及其使用方法。    技术方案:本发明的用于PTA工艺的机器人自动化焊接系统,其特征在于:包括控制系统、焊接系统与行走系统三个部分,控制系统包括机柜与控制盒;    焊接系统包括气瓶、等离子发生器、交直流TIG焊机、制冷水箱、焊枪、送粉器、送粉器架与中转盒;所述气瓶通过中继线分别与等离子发生器、交直流TIG焊机、制冷水箱连接;所述等离子发生器通过焊枪线缆与交直流TIG焊机连接且焊枪线缆、中转盒与焊枪依次连接;所述焊枪通过送粉管与送粉器连接且送粉器通过夹持器II与送粉器架连接且送粉器通过送粉器中继线与焊枪连接;    行走系统包括机器人控制柜、示教器、机器人、外部轴与工装卡盘;所述机器人控制柜通过通讯线I与机柜连接并通过通讯线II与控制盒连接,机器人控制柜顶部与示教器连接且示教器控制机器人、外部轴的位置;所述机器人通过通讯线III与控制盒连接并通过通讯线IV与外部轴连接;所述外部轴顶部设有用于固定工件的工装卡盘。    其中,所述的机柜侧部通过380V电插头与外部电源连接,机柜设有电脑屏、门把手、总开关与急停开关II,机柜设有使用中亮起的指示灯I、暂停中亮起的指示灯II、报错中亮起的指示灯III。    其中,所述的机柜通过PLC系统模块将信号反馈至电脑屏。    其中,所述的控制盒设有电开关I、电开关II、急停开关I。  其中,所述的机器人设有夹持器I并在夹持器I上设有用于固定焊枪的定位销孔。    其中,所述的机器人为六轴机器人且外部轴为二轴变位机。    其中,所述的外部轴的安装位置在机器人的行程范围内。    其中,所述的工装卡盘为四爪卡盘且工装卡盘与旋转轴同心。    其中,所述的送粉器的安装位置高于焊枪的安装位置500mm以上,送粉器顶部设有盖子。    用于PTA工艺的机器人自动化焊接系统的使用方法,其特征在于:包括下述步骤:    (1)将380V电插头接入外部电源,打开机柜上的总开关,对焊接系统进行供电;    (2)将待焊接工件安装在机器人的外部轴的工装卡盘上,旋转工装卡盘将工件旋紧与工装卡盘同心,如果工件为非圆形则直接放置在工装卡盘上;    (3)使用示教器编写机器人9TCP,保证精度在1mm以内,编写机器人与外部轴协同TCP,保证协同精度在2mm以内;    (4)通过示教器控制机器人与外部轴,调试待焊接工件的机器人程序,编辑焊接程序,在交直流TIG焊机与等离子发生器面板上完成焊接参数的调节与确定;    (5)打开送粉器上的盖子,将粉材倒入送粉器;   (6)安装减压表至气瓶表面,调节压力表压力在0.4mpa~06mpa;   (7)打开气瓶的开关,使其中一个瓶体的气体单独通至等离子发生器,再由等离子发生器控制气流量并直接传输至焊枪;    (8)打开气瓶的开关,使另一个瓶体接入交直流TIG焊机进行气体分流,一路为送粉气直接通过交直流TIG焊机控制气流量后接入送粉器,另一路接焊枪保护气,通过交直流TIG焊机控制气流量后接通至焊枪保护气处;    (9)打开制冷水箱开关,在进水口设有流量报警器,使水体一路通过水流量报警器接入焊枪,另一路接入外部轴的工装卡盘;    (10)在机柜的电脑屏上设置焊接程序,控制整个焊接;    (11)将示教器与机器人控制柜操作模式调为自动状态,使用控制盒的电开关I进行供电并开始焊接;    (12)焊接过程中遇到问题,通过控制盒上的急停开关I或机柜上的急停开关II进行中止;    (13)待焊接完成后,对焊缝进行检测,检测合格后完成焊接操作。    有益效果:与现有技术相比,本发明具有以下显著优点:本发明在产品规格同意的情况下,本发明能够完全实现全自动化焊接,且焊接质量稳定,焊接效率提高50%以上,并降低了人员操作难度,使操作工只需按一个按钮就可实现自动化焊接;另外工作环境良好,节能安全,节能减材,使用可靠,具有使用可靠,可循环使用等的特点。   附图说明  图1为本发明的结构示意图;    图中1为机柜、2为机器人控制柜、3为示教器、4为控制盒、5为气瓶、6为等离子发生器、7为交直流TIG焊机、8为制冷水箱、9为机器人、10为焊枪、11为外部轴、12为工装卡盘、13为送粉器、14为送粉器架、15为通讯线I、16为通讯线II、17为通讯线III、18为焊枪线缆、19为送粉器中继线、20为通讯线IV、21为中继线、22为电开关I、23为电开关II、24为急停开关I、25为总开关、26为电脑屏、27为门把手、28为中转盒、29为夹持器I、30为送粉管、31为盖子、32为夹持器II、33为定位销孔、34为指示灯I、35为指示灯II、36为指示灯III、37为急停开关II、38为380V电插头。   具体实施方式  下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案做进一步的描述。    本发明的用于PTA工艺的机器人自动化焊接系统,其特征在于:包括控制系统、焊接系统与行走系统三个部分,控制系统包括机柜1与控制盒4;焊接系统包括气瓶5、等离子发生器6、交直流TIG焊机7、制冷水箱8、焊枪10、送粉器13、送粉器架14与中转盒28;气瓶5通过中继线21分别与等离子发生器6、交直流TIG焊机7、制冷水箱8连接;等离子发生器6通过焊枪线缆18与交直流TIG焊机7连接且焊枪线缆18、中转盒28与焊枪10依次连接;焊枪10通过送粉管30与送粉器13连接且送粉器13通过夹持器II32与送粉器架14连接且送粉器13通过送粉器中继线19与焊枪10连接;行走系统包括机器人控制柜2、示教器3、机器人9、外部轴11与工装卡盘12;机器人控制柜2通过通讯线I15与机柜1连接并通过通讯线II16与控制盒4连接,机器人控制柜2顶部与示教器3连接且示教器3控制机器人9、外部轴11的位置;机器人9通过通讯线III17与控制盒4连接并通过通讯线IV20与外部轴11连接;外部轴11顶部设有用于固定工件的工装卡盘12。其中,机柜1侧部通过380V电插头38与外部电源连接,机柜1设有电脑屏26、门把手27、总开关25与急停开关II37,机柜1设有使用中亮起的指示灯I34、暂停中亮起的指示灯II35、报错中亮起的指示灯III36;机柜1通过PLC系统模块将信号反馈至电脑屏26;控制盒4设有电开关I22、电开关II23、急停开关I24;机器人9设有夹持器I29并在夹持器I29上设有用于固定焊枪10的定位销孔33;机器人9为六轴机器人且外部轴11为二轴变位机;外部轴11的安装位置在机器人9的行程范围内;工装卡盘12为四爪卡盘且工装卡盘12与旋转轴同心;送粉器13的安装位置高于焊枪10的安装位置500mm以上,送粉器13顶部设有盖子31。    用于PTA工艺的机器人自动化焊接系统的使用方法,包括下述步骤:    (1)将380V电插头38接入外部电源,打开机柜1上的总开关25,对整个焊接系统进行供电;    (2)将待焊接工件安装在机器人9的外部轴11的工装卡盘12上,旋转工装卡盘12将工件旋紧与工装卡盘12同心,如果工件为非圆形则直接放置在工装卡盘12上;    (3)使用示教器3编写机器人9TCP,保证精度在1mm以内,编写机器人9与外部轴11协同TCP,保证协同精度在2mm以内;    (4)通过示教器3控制机器人9与外部轴11,调试待焊接工件的机器人程序,编辑焊接程序,在交直流TIG焊机7与等离子发生器6面板上完成焊接参数的调节与确定;    (5)打开送粉器13上的盖子31,将粉材倒入送粉器13;    (6)安装减压表至气瓶5表面,调节压力表压力在0.4mpa~06mpa;    (7)打开气瓶5的开关,使其中一个瓶体的气体单独通至等离子发生器6,再由等离子发生器6控制气流量并直接传输至焊枪10;    (8)打开气瓶5的开关,使另一个瓶体接入交直流TIG焊机7进行气体分流,一路为送粉气直接通过交直流TIG焊机7控制气流量后接入送粉器13,另一路接焊枪10保护气,通过交直流TIG焊机7控制气流量后接通至焊枪10保护气处;    (9)打开制冷水箱8开关,在进水口设有流量报警器,使水体一路通过水流量报警器接入焊枪10,另一路接入外部轴11的工装卡盘12;  (10)在机柜1的电脑屏26上设置焊接程序,控制整个焊接;    (11)将示教器3与机器人控制柜2操作模式调为自动状态,使用控制盒4的电开关I22进行供电并开始焊接;    (12)焊接过程中遇到问题,通过控制盒4上的急停开关I24或机柜1上的急停开关II37进行中止;    (13)待焊接完成后,对焊缝进行检测,检测合格后完成焊接操作。
三轴非联动伺服变位机的联动控制系统
大学仕 2019-11-25 16:02 1225浏览
申请号:CN201720499744.1 申请日: 2017-05-07 公开(公告)号:CN206779816U 公开(公告)日:2017-12-22 发明人:莫景华 申请(专利权)人:珠海瑞凌焊接自动化有限公司 代理机构:广东朗乾律师事务所 代理人:杨焕军 申请人地址:广东省珠海市香洲区前山工业区华威路611号第一栋第一层       1.三轴非联动伺服变位机的联动控制系统,包括机器人控制器系统、伺服电机和将待加工工件的上下料工位与加工工位的工位切换、以及加工工位自身旋转一定角度实现待加工工件在不同角度分别通过机器人控制器系统的机器人快速加工的三轴非联动伺服变位机,其特征在于:所述三轴非联动伺服变位机上设置有由三个伺服电机分别驱动的第一变位回转轴、第二定位回转轴和第三定位回转轴,第二定位回转轴和第三定位回转轴对称的安装于第一变位回转轴的两侧且第二定位回转轴和第三定位回转轴自身由各自的伺服电机驱动旋转一定角度实现加工工件在不同角度定位,第一变位回转轴在伺服电机的驱动下带动第二定位回转轴和第三定位回转轴同步转动180°并实现第二定位回转轴对应的上下料工位与第三定位回转轴对应的加工工位之间的工位切换;该联动控制系统还包括触摸屏、控制三轴非联动伺服变位机动作的PLC控制器和高速输出模块,所述触摸屏与PLC控制器通讯连接并通过触摸屏对三轴非联动伺服变位机的工作参数进行设置和修改,PLC控制器与高速输出模块通讯连接,在高速输出模块与第一变位回转轴、第二定位回转轴、第三定位回转轴各自对应的伺服电机之间设有分别驱动伺服电机动作的伺服驱动器;所述机器人控制器系统与PLC控制器通讯连接,所述机器人控制器系统发出变位信号给三轴非联动伺服变位机上第一变位回转轴、第二定位回转轴和第三定位回转轴各自对应的伺服电机并将每个伺服电机工位变换到位的到位信号闭环的反馈给所述机器人控制器系统。   2.根据权利要求1所述的三轴非联动伺服变位机的联动控制系统,其特征在于,所述触摸屏与PLC控制器之间采用串行通讯。   3.根据权利要求1所述的三轴非联动伺服变位机的联动控制系统,其特征在于,所述PLC控制器与每个伺服驱动器之间分别采用双绞屏蔽线连接,且PLC控制器与每个伺服驱动器之间的通讯指令采用差模方式控制。   4.根据权利要求1所述的三轴非联动伺服变位机的联动控制系统,其特征在于,所述高速输出模块通过PLC控制器与机器人控制器系统之间采用点对点的通讯。   5.根据权利要求1所述的三轴非联动伺服变位机的联动控制系统,其特征在于,所述第一变位回转轴对应的伺服电机处还设有将上下料工位与加工工位的到位信息反馈至各自的伺服驱动器及PLC控制器的到位检测传感器。   6.根据权利要求1所述的三轴非联动伺服变位机的联动控制系统,其特征在于,所述第二定位回转轴和第三定位回转轴各自对应的伺服电机处还设有检测自身旋转初始位置信号的原点检测传感器。   7.根据权利要求1所述的三轴非联动伺服变位机的联动控制系统,其特征在于,所述PLC控制器和每个伺服驱动器的供电电路上还分别连接有便于滤除各自干扰信号的滤波器。   【技术领域】  本实用新型涉及辅助自动化生产的设备,尤其涉及一种三轴非联动伺服变位机的联动控制系统。   【背景技术】  在工件的加工领域,尤其是工件的焊接领域,常用的变位加工方法就是在工件的加工过程中,通过将工件进行变位,能够实现工件的各个面的加工。    目前,在焊接设备领域用到的平行三轴伺服变位机,多为机器人本身自带的三个外部轴,与机器人系统通讯,在进行工位交换时,可实现三轴联动;这类变位机在进行工位变换时,需要机器人对变位机编程和位置示教,才可实现三轴联动进行工位交换,操作麻烦;而且,由于是机器人自身自带的外部轴,整个设备的采购成本比较高。   【实用新型内容】  本实用新型针对手动焊机的焊接精度和焊接速度低,操作者的劳动强度大的问题,提供一种采用伺服电机控制,省去了机器人编写工位交换程序,结构简单、简化加工流程,提高工件的加工效率,重复定位精度能满足工位交换和焊接要求,易于操作、成本低、生产效率高的三轴非联动伺服变位机的联动控制系统。    为了实现上述实用新型目的,本实用新型采用的技术方案是:    三轴非联动伺服变位机的联动控制系统,包括机器人控制器系统、伺服电机和将待加工工件的上下料工位与加工工位的工位切换、以及加工工位自身旋转一定角度实现待加工工件在不同角度分别通过机器人控制器系统的机器人快速加工的三轴非联动伺服变位机,所述三轴非联动伺服变位机上设置有由三个伺服电机分别驱动的第一变位回转轴、第二定位回转轴和第三定位回转轴,第二定位回转轴和第三定位回转轴对称的安装于第一变位回转轴的两侧且第二定位回转轴和第三定位回转轴自身由各自的伺服电机驱动旋转一定角度实现加工工件在不同角度定位,第一变位回转轴在伺服电机的驱动下带动第二定位回转轴和第三定位回转轴同步转动180°并实现第二定位回转轴对应的上下料工位与第三定位回转轴对应的加工工位之间的工位切换;该联动控制系统还包括触摸屏、控制三轴非联动伺服变位机动作的PLC控制器和高速输出模块,所述触摸屏与PLC控制器通讯连接并通过触摸屏对三轴非联动伺服变位机的工作参数进行设置和修改,PLC控制器与高速输出模块通讯连接,在高速输出模块与第一变位回转轴、第二定位回转轴、第三定位回转轴各自对应的伺服电机之间设有分别驱动伺服电机动作的伺服驱动器;所述机器人控制器系统与PLC控制器通讯连接,所述机器人控制器系统发出变位信号给三轴非联动伺服变位机上第一变位回转轴、第二定位回转轴和第三定位回转轴各自对应的伺服电机并将每个伺服电机工位变换到位的到位信号闭环的反馈给所述机器人控制器系统。    优选地,所述触摸屏与PLC控制器之间采用串行通讯。    优选地,所述PLC控制器与每个伺服驱动器之间分别采用双绞屏蔽线连接,且PLC控制器与每个伺服驱动器之间的通讯指令采用差模方式控制。    优选地,所述高速输出模块通过PLC控制器与机器人控制器系统之间采用点对点的通讯。    优选地,所述第一变位回转轴对应的伺服电机处还设有将上下料工位与加工工位的到位信息反馈至各自的伺服驱动器及PLC控制器的到位检测传感器。    优选地,所述第二定位回转轴和第三定位回转轴各自对应的伺服电机处还设有检测自身旋转初始位置信号的原点检测传感器。    优选地,所述PLC控制器和每个伺服驱动器的供电电路上还分别连接有便于滤除各自干扰信号的滤波器。    本实用新型的有益效果是:    本实用新型可与不同品牌的机器人、不同功能的机器人控制系统进行通讯,组成机器人焊接工作站、或机器人搬运工作站、或机器人打磨工作站,可与通用自动化设备联机,组成双工位交换,两轴进行多角度变位的通用工作站。    特别是该联动控制系统应用于机器人的自动化焊接生产线上时,焊接工件在上下料工位与焊接工位之间的自动交换变位,同时焊接工件的两面快速焊接和上下料的便捷更换;同时,该联动控制系统的硬件组成中采用通用的伺服电机作为驱动单元,控制三个独立的转轴进行翻转和工位变换,整个控制系统只有在工位变换时,三轴才进行联动,其他的工作状态为各自独立工作,互不干涉;且整过联动过程中,无论各轴所处任何位置,在给出变位信号,且变位机转动条件满足的情况下,三轴变位自动完成交换工位,采用这样的联动控制系统有效的保证设备所占用的空间为最小。    工作时,转动速度由三轴非联动伺服变位机的第一变位回转轴的速度决定,工位变换速度的快慢,只需更改第一变位回转轴速度即可,其他两个变位轴速度跟着变化;另外,为了确保平行三个转轴在变位过程中始终保持平行,PLC控制器中设有可更改速度比例的系数,通过触摸屏调整该系数大小即可。    同时,由于本实用新型提供的三轴非联动伺服变位机包括的两个工作面能够在工作台枢转时,分别在枢转方向上支撑工件相邻的两个面,因此可以在不设置或少设置夹具或定位的情况下,完成对工件的变位加工;从而通过变位的联动控制系统,进行工位转换时,只需给出工位交换信号,三轴非联动伺服变位机自动进行变位,在进行变位过程中,第一变位回转轴、第二定位回转轴和第三定位回转轴对应的三个轴同时动作,且速度为同步,保证三个轴在变位过程中始终保持平行,工位变换到位时,系统给出到位信号给机器人控制器系统,使整个控制系统形成闭环控制,能够简化流程,实现工件的高效生产,特别适用于工程机械中的大型工件的高效批量生产;因此,相比现有的机器人三轴联动外部轴操作简单,该联动控制系统省去了机器人编写工位交换程序,因采用通用的伺服电机控制,成本较机器人三轴联动外部轴要低很多,重复定位精度能满足工位交换和焊接要求。   【附图说明】  图1是本实用新型的工作原理图;    图2是本实用新型的硬件控制原理图;    图3是本实用新型的主电路原理图;    图4是本实用新型的伺服驱动器原理图;    图5是本实用新型的高速输出模块原理图。    以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。   【具体实施方式】  三轴非联动伺服变位机的联动控制系统,应用于机器人的自动化焊接生产线上,如图1和图2所示,包括机器人控制器系统1、三个伺服电机2和将待加工工件的上下料工位(如图2中所示的A变位)与焊接工位(如图2中所示的B变位)的工位切换、以及加工工位自身旋转一定角度实现待加工工件在不同角度分别通过机器人控制器系统1的机器人快速加工的三轴非联动伺服变位机3,该三轴非联动伺服变位机3上设置有由三个伺服电机2分别驱动的第一变位回转轴30、第二定位回转轴31和第三定位回转轴32,第二定位回转轴31和第三定位回转轴32对称的安装于第一变位回转轴30的两侧且第二定位回转轴31和第三定位回转轴32自身由各自的伺服电机2驱动旋转180°实现焊接工件的正反面定位,第一变位回转轴30在伺服电机2的驱动下带动第二定位回转轴31和第三定位回转轴32同步转动180°并实现第二定位回转轴31对应的上下料工位(如图2中所示的A变位)与第三定位回转轴32对应的焊接工位(如图2中所示的B变位)之间的工位切换。    继续如图1、图2和图5所示,该联动控制系统还包括触摸屏4、控制三轴非联动伺服变位机3动作的PLC控制器5和高速输出模块6,触摸屏与PLC控制器之间采用串行通讯连接并通过触摸屏4对三轴非联动伺服变位机3的工作参数进行设置和修改,其中,触摸屏4对三轴非联动伺服变位机3中三轴变位的常用控制参数采用不同的画面进行编写,保证其独立设置,互不干涉,且所有关键参数都可在屏上设置和修改,同时系统具有断电记忆功能,所有参数一经修改,自动保存于系统中;同时,变位的转动条件设有查询画面,画面中显示变位所要进行变位的转动条件。    如图1和图4所示,PLC控制器5与高速输出模块6通讯连接,在高速输出模块6与第一变位回转轴、第二定位回转轴、第三定位回转轴各自对应的伺服电机2之间设有分别驱动伺服电机动作的伺服驱动器7;机器人控制器系统1与PLC控制器5通讯连接,在机器人控制器系统发出变位信号给三轴非联动伺服变位机上第一变位回转轴、第二定位回转轴和第三定位回转轴各自对应的伺服电机2并将每个伺服电机2工位变换到位的到位信号闭环的反馈给机器人控制器系统1。其中,PLC控制器5与每个伺服驱动器7之间分别采用双绞屏蔽线连接,且PLC控制器5与每个伺服驱动器7之间的通讯指令采用差模方式控制;高速输出模块6通过PLC控制器5与机器人控制器系统1之间采用点对点的通讯。如图3所示,PLC控制器5和每个伺服驱动器7的供电电路上还分别连接有便于滤除各自干扰信号的滤波器8,对应的控制电柜在布线严格采用强电与弱电分离布线原则,确保弱电控制部份不受到强电干扰。    另外,如图1和图2所示,第一变位回转轴30对应的伺服电机2处还设有将上下料工位与焊接工位的到位信息反馈至各自的伺服驱动器7及PLC控制器5的到位检测传感器(图中未示),第二定位回转轴31和第三定位回转轴32各自对应的伺服电机2处还设有检测自身旋转初始位置信号的原点检测传感器(图中未示)。    使用时,该联动控制系统与现有技术相比:现有的机器人自带外部轴三轴联动的伺服变位所用的伺服电机,驱动器为机器人专用,其价格比市场上销售通用伺服电机要贵很多,而且只能从特定品牌机器人厂家进行采购;该联动控制系统变位机采用的所有伺服电机和驱动器为市场上销售的通用伺服电机及驱动器,价格相对机器人专用伺服电机及驱动器要便宜很多;且该联动控制系统采用传统可编程PLC控制器、触摸屏和高速输出模块组成的独立控制系统,只需要与机器人控制系统采用传统点对点方式进行通讯即可,其价格相对机器人专用控制系统要便宜很多。    其次,在操作方面:现有机器人控制系统的三轴伺服变位机在进行工位变换时,要实现三轴联动要编写机器人程序,对变位过程的位置点要进行示教,操作步骤相对复杂;该联动控制系统的三轴非联动伺服变位机的操作简单,机器人只需给出工位交换启动信号,变位机自动进行工位交换,在进行变位过程中,三个轴同时动作,且速度为同步,保证三个轴在变位过程中始终保持平行,工位变换到位时,系统给出到位信号给机器人控制系统的机器人,使整个控制系统形成闭环控制。且变工位交换的速度与机器人联动的三轴变位效果一样,定位精度能够有效满足焊接要求。    以上所述实施例只是为本实用新型的较佳实施例,并非以此限制本实用新型的实施范围,凡依本实用新型之形状、构造及原理所作的等效变化,均应涵盖于本实用新型的保护范围内。
焊接机器人焊接自动化控制系统
大学仕 2019-11-15 14:30 1735浏览
申请号:CN201811431955.7 申请日:2018-11-28 公开(公告)号:CN109332957A 公开(公告)日:2019-02-15 发明人:吴应举 申请(专利权)人:合肥常青机械股份有限公司 申请人地址:安徽省合肥市包河区天津路与延安路交口东100米       1.焊接机器人焊接自动化控制系统,包括焊接熔池测控装置(8)、主控计算机(9)、焊接控制计算机(10),其特征在于:所述焊接熔池测控装置(8)的信号输入端与图像处理系统(2)的输出端相连接,所述图像处理系统(2)的信号输入端与视觉传感器(3)的信号输出端相连接,所述视觉传感器(3)用于采集零件(4)焊缝处的图像,所述焊接熔池测控装置(8)的信号输出端与焊接电源(1)相连接,所述焊接电源(1)与焊枪(6)相连接,所述焊接熔池测控装置(8)与主控计算机(9)通信连接,所述主控计算机(9)还与焊接控制计算机(10)通信连接,所述焊接控制计算机(10)与变位机(5)、操作机(7)相连接。   2.如权利要求1所述的焊接机器人焊接自动化控制系统,其特征在于:所述焊枪(6)固定在操作机(7)的端部。   3.如权利要求1所述的焊接机器人焊接自动化控制系统,其特征在于:所述零件(4)固定在变位机(5)的工作台上。   4.如权利要求1所述的焊接机器人焊接自动化控制系统,其特征在于:所述视觉传感器(3)为CCD摄像机。   技术领域  本发明属于自动化焊接技术领域,具体涉及焊接机器人焊接自动化控制系统。   背景技术  现全球的工业机器人中,有百分之五十的工业机器人应用于不同焊接领域,焊接机器人有电焊与电弧焊两种基本的方式。焊接机器人主要从事的工作即是在焊接领域代替工人手动进行焊接的工业机器人。这一类的机器人中的一部分是专属机器人,即是为了适用在某种特定环境下工作的特殊机器人,大部分的焊接机器人是由传统工业机器人上安装焊接器组成。在焊接加工这一方面要求工人能对焊接任务有足够的熟练度,具有大量的实践经验,在另一方面,焊接工作又是一种劳动环境恶劣,烟尘多,辐射以及危险性高的工作,焊接机器人的发明让人们想到将它去代替工人手动焊接并减轻操作工人的劳动量,并且保证焊接任务质量,提高焊接效率。    在机器人进行焊接时,往往需要进行焊缝的追踪和纠偏,避免发生偏焊,而执行追踪和纠偏的核心装置是焊接控制系统,现有的焊接控制系统往往存在集成度不高的缺陷。   发明内容  本发明的目的在于克服上述现有技术的不足,提供焊接机器人焊接自动化控制系统。    焊接机器人焊接自动化控制系统,包括焊接熔池测控装置、主控计算机、焊接控制计算机,其特征在于:所述焊接熔池测控装置的信号输入端与图像处理系统的输出端相连接,所述图像处理系统的信号输入端与视觉传感器的信号输出端相连接,所述视觉传感器用于采集零件焊缝处的图像,所述焊接熔池测控装置的信号输出端与焊接电源相连接,所述焊接电源与焊枪相连接,所述焊接熔池测控装置与主控计算机通信连接,所述主控计算机还与焊接控制计算机通信连接,所述焊接控制计算机与变位机、操作机相连接。    优选地,所述焊枪固定在操作机的端部。    优选地,所述零件固定在变位机的工作台上。    优选地,所述视觉传感器为CCD摄像机。    与现有技术相比,本发明的有益效果:本发明通过主控计算机进行集中控制,具有集成度高的优点;通过视觉传感器实时采集焊接熔池图像,通过焊接熔池测控装置对焊接过程进行监控,当焊枪与剖口之间发生偏差时,主控计算机控制焊接控制计算机,焊接控制计算机通过调整操作机,实现纠偏,从而确保焊接质量。   附图说明  图1为本发明焊接机器人焊接自动化控制系统的结构示意图。    图中,1、焊接电源,2、图像处理系统,3、视觉传感器,4、零件,5、变位机,6、焊枪,7、操作机,8、焊接熔池测控装置,9、主控计算机,10、焊接控制计算机。   具体实施方式  参见图1,焊接机器人焊接自动化控制系统,包括焊接熔池测控装置8、主控计算机9、焊接控制计算机10,其特征在于:所述焊接熔池测控装置8的信号输入端与图像处理系统2的输出端相连接,所述图像处理系统2的信号输入端与视觉传感器3的信号输出端相连接,所述视觉传感器3用于采集零件4焊缝处的图像,所述焊接熔池测控装置8的信号输出端与焊接电源1相连接,所述焊接电源1与焊枪6相连接,所述焊接熔池测控装置8与主控计算机9通信连接,所述主控计算机9还与焊接控制计算机10通信连接,所述焊接控制计算机10与变位机5、操作机7相连接。  所述焊枪6固定在操作机7的端部。    所述零件4固定在变位机5的工作台上。    所述视觉传感器3为CCD摄像机。    本发明的工作原理是:本发明通过主控计算机9进行集中控制,具有集成度高的优点;通过视觉传感器3实时采集焊接熔池图像,通过焊接熔池测控装置8对焊接过程进行监控,当焊枪6与剖口之间发生偏差时,主控计算机9控制焊接控制计算机10,焊接控制计算机10通过调整操作机7,实现纠偏,从而确保焊接质量。    本发明技术方案在上面结合附图对发明进行了示例性描述,显然本发明具体实现并不受上述方式的限制,只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进,或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的,均在本发明的保护范围之内。
用于钛管密封的自动化焊接装置及方法
大学仕 2019-11-14 11:59 924浏览
申请号:CN201810960448.6 申请日: 2018-08-22 公开(公告)号:CN108927615A 公开(公告)日:2018-12-04 发明人:李忠勇;高惠波;张雪峰;刘子豪;张文辉 申请(专利权)人:原子高科股份有限公司 代理机构:北京天悦专利代理事务所(普通合伙) 代理人:田明;任晓航 申请人地址:北京市海淀区西三环北路21号北楼7层701     1.一种用于钛管密封的自动化焊接装置,其特征是:包括用于供应钛管的震动螺旋台(2),与所述震动螺旋台(2)相连的供料系统(3),设置在滑轨系统(5)上的机械夹系统(4),还包括焊接系统(6)和卸料系统(7),在控制系统(1)的控制下,由所述震动螺旋台(2)输出的钛管经过所述供料系统(3)传送后,由所述机械夹系统(4)夹持,通过所述滑轨系统(5)由所述机械夹系统(4)将所述钛管先传送至所述焊接系统(6)焊接成一端封闭的钛杯,再将所述钛杯传送至所述卸料系统(7)进行释放。   2.如权利要求1所述的自动化焊接装置,其特征是:所述震动螺旋台(2)由震动器(21)、螺旋台(22)组成,其中所述螺旋台(22)包括圆筒形的进料仓(221)、设置在所述进料仓(221)侧壁内侧的螺旋轨道(222)、间隔设置在所述螺旋轨道(222)上的若干个阻隔凸头(223)、位于所述螺旋轨道(222)末端的螺旋轨道出口(224),若干根所述钛管在所述震动器(21)的作用下从所述进料仓(221)沿所述螺旋轨道(222)连续前进至所述螺旋轨道出口(224),所述阻隔凸头(223)将所述螺旋轨道(222)上重叠的所述钛管分离,使得所述钛管排成一排向前移动。   3.如权利要求2所述的自动化焊接装置,其特征是:所述供料系统(3)包括一端通过进料口(311)与所述螺旋轨道出口(224)相连、另一端与供料直管(32)的入口相连的供料软管(31),还包括与所述供料直管(32)的出口相连的横向通道(33),所述横向通道(33)的一端设有通过第一电机(38)推动的横向推杆(34)、另一端设有出料直管通道(35),所述供料直管(32)的出口设置在所述横向推杆(34)与所述出料直管通道(35)之间,还包括设置在所述横向通道(33)上位于所述供料直管(32)的出口附近的第一感应探头(37)、以及能够在所述出料直管通道(35)内做上下伸缩运动的竖直顶杆(36);所述钛管由所述螺旋轨道出口(224)依次通过所述进料口(311)、供料软管(31)、供料直管(32)进入所述横向通道(33),当所述第一感应探头(37)感应到所述钛管落下进入所述横向通道(33)中,所述第一感应探头(37)的感应信号传输入所述控制系统(1),所述控制系统(1)发送指令使所述震动螺旋台(2)停止震动,停止所述螺旋轨道(222)中的所述钛管的移动,避免所述钛管在所述螺旋轨道(222)和所述螺旋轨道出口(224)处发生堵塞;所述横向推杆(34)将所述钛管推至所述出料直管通道(35)处,所述竖直顶杆(36)向下推动所述钛管通过所述出料直管通道(35),同时所述横向推杆(34)回复原位;当所述第一感应探头(37)感应到所述横向通道(33)中无钛管,所述第一感应探头(37)的感应信号传输入所述控制系统(1),所述控制系统(1)发送指令使所述震动螺旋台(2)开始震动。   4.如权利要求3所述的自动化焊接装置,其特征是:所述机械夹系统(4)包括机械夹手(41)和驱动所述机械夹手(41)夹持的第二电机(42),所述机械夹手(41)上设有两个相对设置的夹爪(411),所述夹爪(411)上设有与所述钛管直径相应的半圆孔槽(412),两个所述半圆孔槽(412)共同构成能够夹持所述钛管的圆孔槽;在所述出料直管通道(35)的下方设有一根调节柱,用于配合所述机械夹手(41)对夹持在所述圆孔槽内的所述钛管进行调节,限定所述钛管延伸出所述圆孔槽外的长度。   5.如权利要求4所述的自动化焊接装置,其特征是:所述焊接系统(6)包括焊台(61)、焊枪(62)、焊机、冷水机、惰性气体钢瓶,所述焊枪(62)能够在水平方向和垂直高度上调节位置,也可以旋转,从而获得相对于所述钛管的最佳的焊接位置。   6.如权利要求5所述的自动化焊接装置,其特征是:所述卸料系统(7)包括设有第一卸料孔(711)的卸料台(71),所述第一卸料孔(711)通过缺口(712)分为上下两部分;还包括正对所述缺口(712)的第二感应探头(76)和位于所述第一卸料孔(711)上方的卸料顶杆(72);还包括位于所述第一卸料孔(711)下方的由卸料推杆(74)推动的卸料板(73),所述卸料板(73)上设有一个第二卸料孔(731),随着所述卸料板(73)的往复运动,使所述第二卸料孔(731)与所述第一卸料孔(711)对齐和错开,从而实现对所述第一卸料孔(711)的打开和封堵;还包括位于所述卸料板(73)下方的卸料仓(75);夹在所述夹爪(411)中的所述钛管,在所述焊接系统(6)将一端焊接封闭制成所述钛杯后,沿着所述滑轨系统(5)移动至所述卸料顶杆(72)和所述第一卸料孔(711)中间,所述钛杯与所述卸料顶杆(72)和所述第一卸料孔(711)同轴,且所述钛杯的焊接一端位于上方,所述夹爪(411)松开,所述卸料顶杆(72)下压,使得所述钛杯落入所述第一卸料孔(711)中,此时所述卸料板(73)封堵所述第一卸料孔(711),所述钛杯被所述卸料板(73)拦截在所述第一卸料孔(711)内,此时所述钛杯的焊接封闭的一端位于所述缺口(712)处,所述第二感应探头(76)感应到所述缺口(712)处有钛杯,所述第二感应探头(76)的感应信号传输入所述控制系统(1),所述控制系统(1)发送指令使所述卸料推杆(74)推动所述卸料板(73)移动,使得所述第二卸料孔(731)与所述第一卸料孔(711)对齐,从而让所述钛杯通过所述第二卸料孔(731)落入所述卸料仓(75)中,随后所述第二感应探头(76)感应到所述缺口(712)处没有钛杯,感应信号传输入所述控制系统(1),所述控制系统(1)发送指令使所述卸料推杆(74)带动所述卸料板(73)复位,使得所述第二卸料孔(731)与所述第一卸料孔(711)错开,实现所述卸料板(73)对所述第一卸料孔(711)的封堵;所述第一卸料孔(711)还能够拦截焊接质量不合格的钛杯。   7.如权利要求6所述的自动化焊接装置,其特征是:所述滑轨系统(5)包括滑轨(51)和设置在所述滑轨(51)上的滑台(52)、所述滑台(52)通过第三电机(53)驱动沿所述滑轨(51)移动,所述机械夹系统(4)设置在所述滑台(52)上,所述滑台(52)带动所述机械夹系统(4)移动,使得所述机械夹手(41)在所述出料直管通道(35)下方夹持所述钛管、在所述焊枪(62)下方使所述钛管一端对准所述焊枪(62)实现对所述钛管的一端的焊接封闭制成所述钛杯、在所述第一卸料孔(711)上方将所述钛杯对准所述第一卸料孔(711)完成对所述钛杯的释放。   8.如权利要求6所述的自动化焊接装置,其特征是:还包括监视系统(8),所述监视系统(8)包括连接有视频放大器(82)的监视探头(81)以及显示所述视频放大器(82)的视频信号的显示器(83),所述监视探头(81)正对所述缺口(712),所述监视探头(81)周围有一圈微型射灯,所述微型射灯的光线照射所述缺口(712),通过所述视频放大器(82),所述显示器(83)实时显示所述缺口(712)位置的图像,对所述钛杯的焊接封闭的一端进行检查。   9.用于如权利要求7所述的装置的一种用于钛管密封的自动化焊接方法,包括如下步骤:步骤S1,在所述螺旋轨道(222)中将所述钛管排成一排,依次进入所述供料软管(31)并通过所述供料直管(32)进入所述横向通道(33);步骤S2,所述机械夹手(41)移至所述出料直管通道(35)下方,所述横向推杆(34)将所述钛管推至所述出料直管通道(35),随后通过所述竖直顶杆(36)将所述钛管推入所述机械夹手(41)中直至所述钛管的底端与所述调节柱的顶端接触,并由所述机械夹手(41)将所述钛管夹紧,所述调节柱能够保持在设定的高度,从而实现每个所述钛管延伸在所述机械夹手(41)外部的长度保持一致;步骤S3,将所述机械夹手(41)移动到所述焊枪(62)下方,使所述机械夹手(41)夹持的所述钛管的一端对准所述焊枪(62);步骤S4,将所述机械夹手(41)夹持的所述钛管的一端焊接封闭制成所述钛杯;步骤S5,将所述机械夹手(41)移动到所述第一卸料孔(711)上方,将所述机械夹手(41)夹持的所述钛杯对准所述第一卸料孔(711);步骤S6,所述机械夹手(41)松开,所述卸料顶杆(72)下压,所述钛杯落入所述第一卸料孔(711),通过所述卸料推杆(74)推动所述卸料板(73)移动,使得所述第二卸料孔(731)与所述第一卸料孔(711)对齐,使所述钛杯落入所述卸料仓(75);步骤S7,重复所述步骤S1至所述步骤S6。   技术领域  本发明属于金属管焊接密封技术领域,具体涉及一种用于钛管密封的自动化焊接装置及方法。   背景技术  恶性肿瘤一直是威胁人类健康的重大疾病,将放射性粒子植入肿瘤组织进行近距离放射治疗是近几十年发展起来的肿瘤治疗新技术。放射性粒子中的放射性核素衰变时放射出射线,对肿瘤细胞进行近距离持续照射,杀死肿瘤细胞,达到缓解和治疗疾病的目的。该技术已经广泛用于各种实体肿瘤的治疗,如前列腺癌、乳腺癌、肝癌、卵巢癌、脑瘤、眶内肿瘤等,并取得了良好的治疗效果,临床实践证明,该技术安全可靠、疗效好、对正常组织损伤小,具有广阔的应用前景。    用于近距离放射治疗的放射性粒子主要由源芯和包壳两部分组成,源芯一般为吸附有 I、 Pd、 Cs等放射性核素的银棒或微球,包壳一般为两端焊接密封的超薄钛管(外径0.8mm、壁厚0.05mm)。放射性粒子的制备过程,通常是先焊接密封钛管的一端,形成钛杯,然后将源芯装入钛杯中,最后焊接密封钛杯的开口端,即钛管的另一端,得到放射性粒子,要求焊接密封性能好,无泄漏。也就是说,制备放射性粒子,通常需要先焊接制备一端封闭的钛管,即钛杯。钛杯的制备通常采用手工操作的焊接方式,如用镊子夹取钛管,置入焊接工位并固定,然后将钛管的一端焊接密封,形成钛杯,再将钛杯取下,显然该方式需要花费较多时间及人力,效率低,成本高,劳动强度大。钛杯的制备也可以采用半自动的焊接方式,首先将钛管50或100一组装入特定的进料夹具中,然后将夹具置于焊机的相应位置,有推杆依次推动每个钛管至焊接位置,通过电子束或激光等焊接密封钛管的一端,形成钛杯,半自动的焊接方式采用手工操作将钛管装入进料夹具,由于钛管尺寸较小,该过程需要操作人员具有良好的技能,依然存在效率较低、成本较高、劳动强度较大的缺点。   发明内容  本发明的目的是设计一种用于钛管密封的自动化焊接装置及方法,使得钛管的焊接密封,即钛杯的制备,更加自动化,进一步提高生产效率,同时保证高合格率及焊点美观无氧化变色,降低劳动强度。    为达到以上目的,本发明采用的技术方案是  一种用于钛管密封的自动化焊接装置,其中,包括用于供应钛管的震动螺旋台,与所述震动螺旋台相连的供料系统,设置在滑轨系统上的机械夹系统,还包括焊接系统和卸料系统,在控制系统的控制下,由所述震动螺旋台输出的钛管经过所述供料系统传送后,由所述机械夹系统夹持,通过所述滑轨系统由所述机械夹系统将所述钛管先传送至所述焊接系统焊接成一端封闭的钛杯,再将所述钛杯传送至所述卸料系统进行释放。    进一步,所述震动螺旋台由震动器、螺旋台组成,其中所述螺旋台包括圆筒形的进料仓、设置在所述进料仓侧壁内侧的螺旋轨道、间隔设置在所述螺旋轨道上的若干个阻隔凸头、位于所述螺旋轨道末端的螺旋轨道出口,若干根所述钛管在所述震动器的作用下从所述进料仓沿所述螺旋轨道连续前进至所述螺旋轨道出口,所述阻隔凸头将所述螺旋轨道上重叠的所述钛管分离,使得所述钛管排成一排向前移动。    进一步,所述供料系统包括一端通过进料口与所述螺旋轨道出口相连、另一端与供料直管的入口相连的供料软管,还包括与所述供料直管的出口相连的横向通道,所述横向通道的一端设有通过第一电机推动的横向推杆、另一端设有出料直管通道,所述供料直管的出口设置在所述横向推杆与所述出料直管通道之间,还包括设置在所述横向通道上位于所述供料直管的出口附近的第一感应探头、以及能够在所述出料直管通道内做上下伸缩运动的竖直顶杆;所述钛管由所述螺旋轨道出口依次通过所述进料口、供料软管、供料直管进入所述横向通道,当所述第一感应探头感应到所述钛管落下进入所述横向通道中,所述第一感应探头的感应信号传输入所述控制系统,所述控制系统发送指令使所述震动螺旋台停止震动,停止所述螺旋轨道中的所述钛管的移动,避免所述钛管在所述螺旋轨道和所述螺旋轨道出口处发生堵塞;所述横向推杆将所述钛管推至所述出料直管通道处,所述竖直顶杆向下推动所述钛管通过所述出料直管通道,同时所述横向推杆回复原位;当所述第一感应探头感应到所述横向通道中无钛管,所述第一感应探头的感应信号传输入所述控制系统,所述控制系统发送指令使所述震动螺旋台开始震动。    进一步,所述机械夹系统包括机械夹手和驱动所述机械夹手夹持的第二电机,所述机械夹手上设有两个相对设置的夹爪,所述夹爪上设有与所述钛管直径相应的半圆孔槽,两个所述半圆孔槽共同构成能够夹持所述钛管的圆孔槽;在所述出料直管通道的下方设有一根调节柱,用于配合所述机械夹手对夹持在所述圆孔槽内的所述钛管进行调节,限定所述钛管延伸出所述圆孔槽外的长度。    进一步,所述焊接系统包括焊台、焊枪、焊机、冷水机、惰性气体钢瓶,所述焊枪能够在水平方向和垂直高度上调节位置,也可以旋转,从而获得相对于所述钛管的最佳的焊接位置。 进一步,所述卸料系统包括设有第一卸料孔的卸料台,所述第一卸料孔通过缺口分为上下两部分;还包括正对所述缺口的第二感应探头和位于所述第一卸料孔上方的卸料顶杆;还包括位于所述第一卸料孔下方的由卸料推杆推动的卸料板,所述卸料板上设有一个第二卸料孔,随着所述卸料板的往复运动,使所述第二卸料孔与所述第一卸料孔对齐和错开,从而实现对所述第一卸料孔的打开和封堵;还包括位于所述卸料板下方的卸料仓;夹在所述夹爪中的所述钛管,在所述焊接系统将一端焊接封闭制成所述钛杯后,沿着所述滑轨系统移动至所述卸料顶杆和所述第一卸料孔中间,所述钛杯与所述卸料顶杆和所述第一卸料孔同轴,且所述钛杯的焊接一端位于上方,所述夹爪松开,所述卸料顶杆下压,使得所述钛杯落入所述第一卸料孔中,此时所述卸料板封堵所述第一卸料孔,所述钛杯被所述卸料板拦截在所述第一卸料孔内,此时所述钛杯的焊接封闭的一端位于所述缺口处,所述第二感应探头感应到所述缺口处有钛杯,所述第二感应探头的感应信号传输入所述控制系统,所述控制系统发送指令使所述卸料推杆推动所述卸料板移动,使得所述第二卸料孔与所述第一卸料孔对齐,从而让所述钛杯通过所述第二卸料孔落入所述卸料仓中,随后所述第二感应探头感应到所述缺口处没有钛杯,感应信号传输入所述控制系统,所述控制系统发送指令使所述卸料推杆带动所述卸料板复位,使得所述第二卸料孔与所述第一卸料孔错开,实现所述卸料板对所述第一卸料孔的封堵;所述第一卸料孔还能够拦截焊接质量不合格的钛杯。    进一步,所述滑轨系统包括滑轨和设置在所述滑轨上的滑台、所述滑台通过第三电机驱动沿所述滑轨移动,所述机械夹系统设置在所述滑台上,所述滑台带动所述机械夹系统移动,使得所述机械夹手在所述出料直管通道下方夹持所述钛管、在所述焊枪下方使所述钛管一端对准所述焊枪实现对所述钛管的一端的焊接封闭制成所述钛杯、在所述第一卸料孔上方将所述钛杯对准所述第一卸料孔完成对所述钛杯的释放。    进一步,还包括监视系统,所述监视系统包括连接有视频放大器的监视探头以及显示所述视频放大器的视频信号的显示器,所述监视探头正对所述缺口,所述监视探头周围有一圈微型射灯,所述微型射灯的光线照射所述缺口,通过所述视频放大器,所述显示器实时显示所述缺口位置的图像,对所述钛杯的焊接封闭的一端进行检查。    为达到以上目的,本发明还公开了用于以上所述的一种用于钛管密封的自动化焊接装置的一种用于钛管密封的自动化焊接方法,包括如下步骤:  步骤S1,在所述螺旋轨道中将所述钛管排成一排,依次进入所述供料软管并通过所述供料直管进入所述横向通道;    步骤S2,所述机械夹手移至所述出料直管通道下方,所述横向推杆将所述钛管推至所述出料直管通道,随后通过所述竖直顶杆将所述钛管推入所述机械夹手中直至所述钛管的底端与所述调节柱的顶端接触,并由所述机械夹手将所述钛管夹紧,所述调节柱能够保持在设定的高度,从而实现每个所述钛管延伸在所述机械夹手外部的长度保持一致;  步骤S3,将所述机械夹手移动到所述焊枪下方,使所述机械夹手夹持的所述钛管的一端对准所述焊枪;    步骤S4,将所述机械夹手夹持的所述钛管的一端焊接封闭制成所述钛杯;  步骤S5,将所述机械夹手移动到所述第一卸料孔上方,将所述机械夹手夹持的所述钛杯对准所述第一卸料孔;    步骤S6,所述机械夹手松开,所述卸料顶杆下压,所述钛杯落入所述第一卸料孔,通过所述卸料推杆推动所述卸料板移动,使得所述第二卸料孔与所述第一卸料孔对齐,使所述钛杯落入所述卸料仓;    步骤S7,重复所述步骤S1至所述步骤S6。    本发明的有益效果在于:    本发明自动化程度高,生产效率高,产品合格率高,一端焊接密封的钛管(即微型钛杯)的焊点美观、无氧化变色,同时,本发明还可以降低操作人员工作强度,利于劳动保护。   附图说明  图1是本发明具体实施方式中所述的一种用于钛管密封的自动化焊接装置的示意图。    图2是本发明具体实施方式中所述的一种用于钛管密封的自动化焊接装置的俯视示意图。    图3是本发明具体实施方式中所述的震动螺旋台的示意图。    图4是本发明具体实施方式中所述的供料系统的示意图。   图5是本发明具体实施方式中所述的机械夹系统的示意图。    图6是本发明具体实施方式中所述的卸料系统的示意图。    图中:1-控制系统,2-震动螺旋台,21-震动器,22-螺旋台,221-进料仓,222-螺旋轨道,223-阻隔凸头,224-螺旋轨道出口,3-供料系统,31-供料软管,311-进料口,32-供料直管,33-横向通道,34-横向推杆,35-出料直管通道,36-竖直顶杆,37-第一感应探头,38-第一电机,4-机械夹系统,41-机械夹手,411-夹爪,412-半圆孔槽,42-第二电机,5-滑轨系统,51-滑轨,52-滑台,53-第三电机,6-焊接系统,61-焊台,62-焊枪,7-卸料系统,71-卸料台,711-第一卸料孔,712-缺口,72-卸料顶杆,73-卸料板,731-第二卸料孔,74-卸料推杆,75-卸料仓,76-第二感应探头,8-监视系统,81-监视探头,82-视频放大器,83-显示器,9-工作台。   具体实施方式  下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。    如图1、图2所示,本发明提供的一种用于钛管密封的自动化焊接装置,由控制系统1、震动螺旋台2、供料系统3、机械夹系统4、滑轨系统5、焊接系统6、卸料系统7、监视系统8、工作台9组成。控制系统1、震动螺旋台2、供料系统3、机械夹系统4、滑轨系统5、焊接系统6、卸料系统7、监视系统8设置在工作台9上。用于焊接的钛管的尺寸为外径0.8mm、长度6.4mm、壁厚0.05mm(本发明所提供的自动化焊接装置和自动化焊接方法所针对的钛管不限于该尺寸,通过调整设备,能够应用于其他尺寸的钛管的密封,以及应用于其他金属管端头的焊接密封)。其中,震动螺旋台2与供料系统3相连,机械夹系统4设在滑轨系统5上,在控制系统1的控制下,由震动螺旋台2输出的钛管经过供料系统3传送后,由机械夹系统4夹持,通过滑轨系统5由机械夹系统4将钛管先传送至焊接系统6焊接成一端封闭的钛杯,再将钛杯传送至卸料系统7进行释放。    如图3所示,震动螺旋台2由震动器21、螺旋台22组成,其中螺旋台22包括圆筒形的进料仓221、设置在进料仓221侧壁内侧的螺旋轨道222、间隔设置在螺旋轨道222上的四个阻隔凸头223、位于螺旋轨道222末端的螺旋轨道出口224。将若干钛管置入震动螺旋台2的进料仓221中,震动器21带动螺旋台22震动,钛管从进料仓221沿着螺旋轨道222向前移动,阻隔凸头223能够将螺旋轨道222上重叠的钛管分离,使得钛管无重叠的沿着螺旋轨道222排成一排,并依次移动至螺旋轨道出口224处。    如图4所示,供料系统3由供料软管31、供料直管32、横向通道33、横向推杆34、出料直管通道35、竖直顶杆36、第一感应探头37、第一电机38组成。供料软管31的一端通过进料口311(进料口311见图3)与螺旋轨道出口224相连、另一端与供料直管32的入口相连,供料软管31内径和供料直管32内径以及钛管外径吻合,单颗钛管能够顺畅通过供料软管31和供料直管32。横向通道33与供料直管32的出口相连,横向通道33的一端设有通过第一电机38推动的横向推杆34、另一端设有出料直管通道35,供料直管32的出口设置在横向推杆34与出料直管通道35之间。第一感应探头37设置在横向通道33上位于供料直管32的出口附近的位置上,能够感应是否有钛管从供料直管32的出口进入横向通道33内。竖直顶杆36能够在出料直管通道35内做上下伸缩运动。钛管由螺旋轨道出口224依次通过进料口311、供料软管31、供料直管32进入横向通道33,当第一感应探头37感应到钛管落下进入横向通道33中,第一感应探头37的感应信号传输入控制系统1,控制系统1发送指令使震动螺旋台2停止震动,钛管停止沿着螺旋轨道222移动,从而停止钛管进入供料软管31,横向推杆34将进入横向通道33的钛管推至出料直管通道35处,竖直顶杆36向下推动位于出料直管通道35处的钛管通过出料直管通道35,同时横向推杆34回复原位;当第一感应探头37感应到横向通道33中无钛管,第一感应探头37的感应信号传输入控制系统1,控制系统1发送指令使震动螺旋台2开始震动,钛管沿着螺旋轨道222向前移动,从而进入供料软管31。    如图1、图2所示,焊接系统6由焊台61、焊枪62、焊机、冷水机、惰性气体钢瓶组成,焊枪62能够在水平方向和垂直高度上调节位置(也就是前、后、左、右、上、下等各个方向均可调节),也可以旋转,从而获得相对于钛管的最佳的焊接位置。    如图5所示,机械夹系统4包括机械夹手41和驱动机械夹手41夹持的第二电机42,机械夹手41上设有两个相对设置的夹爪411,夹爪411上设有与钛管直径相应的半圆孔槽412(直径0.8mm),两个半圆孔槽412共同构成能够夹持钛管的圆孔槽。机械夹系统4与滑轨系统5的滑台52相连,可以随着滑台52沿着滑轨51移动。当供料系统3的竖直顶杆36向下推动钛管通过出料直管通道35时,机械夹系统4已经提前移动到供料系统3的供料直管通道35下部,使得机械夹系统4的夹爪411的两个半圆孔槽412拼成的圆孔槽正好位于供料系统3的出料直管通道35下方,并且机械夹系统4的夹爪411的两个半圆孔槽412拼成的圆孔槽与供料系统3的出料直管通道35同轴,从供料系统3的出料直管通道35出来的钛管落入机械夹系统4的夹爪411的两个半圆孔槽412拼成的圆孔槽中,机械夹系统4的第二电机42驱动机械夹手41的夹爪411夹紧钛管。在出料直管通道35的下方设有一根调节柱,调节柱能够在垂直高度上调节位置,用于配合机械夹手41对夹持在圆孔槽内的钛管进行调节,限定钛管延伸在圆孔槽外的长度。调节柱的具体作用是:钛管从出料直管通道35落下,穿过夹爪411的圆孔槽,钛管的底端落在调节柱上,然后夹爪411加紧钛管,使得每个钛管延伸出圆孔槽下方的长度保持一致。    如图6所示,卸料系统7由卸料台71、卸料顶杆72、卸料板73、卸料推杆74、卸料仓75、第二感应探头76组成。卸料台71上设有第一卸料孔711,第一卸料孔711通过缺口712分为上下两部分;第二感应探头76正对缺口712,能够感应缺口712中是否有钛杯(即一端焊接密封后的钛管)存在。卸料顶杆72位于第一卸料孔711上方,卸料顶杆72和第一卸料孔711同轴。卸料板73位于第一卸料孔711下方,由卸料推杆74推动,卸料板73上设有一个第二卸料孔731,第二卸料孔731的直径比第一卸料孔711的直径大,随着卸料板73的往复运动,能够使得第二卸料孔731与第一卸料孔711对齐(即同轴)和错开,从而实现对第一卸料孔711的打开和封堵。卸料仓75位于卸料板73下方,用于收集焊接后的钛杯。夹在夹爪411中的钛管,在焊接系统6上将一端焊接封闭制成钛杯后,随着滑轨系统5移动至卸料顶杆72和第一卸料孔711中间,钛杯与卸料顶杆72和第一卸料孔711同轴,且钛杯的焊接一端位于上方,机械夹系统4的第二电机42驱动夹爪411松开,卸料顶杆72向下推动,钛杯落入第一卸料孔711中,此时卸料板73封堵第一卸料孔711,钛杯被卸料板73拦截在第一卸料孔711内,此时钛杯的焊接封闭的一端位于缺口712处,第二感应探头76感应到缺口712处有钛杯,第二感应探头76的感应信号传输入控制系统1,控制系统1发送指令使卸料推杆74推动卸料板73移动,使得第二卸料孔731与第一卸料孔711对齐,从而让钛杯通过第二卸料孔731落入卸料仓75中,随后第二感应探头76感应到缺口712处没有钛杯,感应信号传输入控制系统1,控制系统1发送指令使卸料推杆74带动卸料板73复位,使得第二卸料孔731与第一卸料孔711错开,实现卸料板73对第一卸料孔711的封堵;第一卸料孔711还能够拦截焊接质量不合格的钛杯(例如焊接位置直径过大、歪头、表面有毛刺的钛杯)。    如图1、图2所示,滑轨系统5由滑轨51、滑台52、第三电机53组成,第三电机53能够驱动滑台52沿着滑轨51移动。机械夹系统4设置在滑台52上,滑台52带动机械夹系统4移动,使得机械夹手41在出料直管通道35下方夹持钛管、在焊枪62下方使钛管一端对准焊枪62实现对钛管的一端的焊接封闭制成钛杯、在第一卸料孔711上方将钛杯对准第一卸料孔711完成对钛杯的释放。    如图1、图2所示,监视系统8由监视探头81、视频放大器82、显示器83组成。监视探头81连接视频放大器82,视频放大器82的信号传送给显示器83。监视探头81正对卸料系统7的缺口712,通过视频放大器82,显示器83实时显示缺口712位置的图像,包括钛杯在缺口712处的下落过程。监视探头81周围有一圈微型射灯,微型射灯的光线照射缺口712,为缺口712位置提供光线以保证显示图像的清晰度。当钛杯落入第一卸料孔711中(此时第一卸料孔711被封堵,钛杯架在卸料板73上),钛杯的焊接后的封头部分恰好位于缺口712中,包括封头的钛杯的上端部位的图像放大并传输到显示器83,在显示器83实时显示,从而实现对钛杯的焊接封闭一端的逐一检查。    本发明还提供了用于以上所述的一种用于钛管密封的自动化焊接装置的一种用于钛管密封的自动化焊接方法,包括如下步骤:    步骤S1,在螺旋轨道222中将钛管排成一排,依次进入供料软管31并通过供料直管32进入横向通道33;    步骤S2,机械夹手41移至出料直管通道35下方,横向推杆34将钛管推至出料直管通道35,随后通过竖直顶杆36将钛管推入机械夹手41的夹爪411上的半圆孔槽412构成的圆孔槽中,直至钛管的底端与调节柱的顶端接触,并由机械夹手41将钛管夹紧,调节柱能够保持在设定的高度,从而实现每个钛管延伸在机械夹手41外部的长度保持一致;    步骤S3,将机械夹手41移动到焊枪62下方,使机械夹手41夹持的钛管的一端对准焊枪62;    步骤S4,将机械夹手41夹持的钛管的一端焊接封闭制成钛杯;当钛管上端正对焊枪62的焊枪头时,开启惰性气体保护钛管上端,焊枪头发出焊接电弧,焊接电弧垂直于机械夹系统4的夹爪411,并且焊接电弧与机械夹系统4的夹爪411前端的半圆孔槽412拼成的圆孔槽同心,也就是说,焊接电弧与夹在机械夹系统4的夹爪411的半圆孔槽412拼成的圆孔槽中的钛管同心,焊接电弧将钛管上端的部分的材料熔化,熔化的材料构成钛管上端部位的封头,完成钛杯的制备;    步骤S5,将机械夹手41移动到第一卸料孔711上方,将机械夹手41夹持的钛杯对准第一卸料孔711;    步骤S6,机械夹手41松开,卸料顶杆72下压,钛杯落入第一卸料孔711,通过卸料推杆74推动卸料板73移动,使得第二卸料孔731与第一卸料孔711对齐,使钛杯落入卸料仓75;    步骤S7,重复步骤S1至步骤S6。    本发明所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例,本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式,同样属于本发明的技术创新范围。
用于电磁流量计自动化焊接的工作站
大学仕 2019-11-08 13:23 988浏览
申请号:CN201721880537.7 申请日: 2017-12-28 公开(公告)号:CN207642529U 公开(公告)日:2018-07-24 发明人:赵贺;刘玲;黄田辉;张盛海;马鹏飞 申请(专利权)人:开封青天伟业流量仪表有限公司 代理机构:郑州大通专利商标代理有限公司 代理人:陈勇 申请人地址:河南省开封市黄龙工业园区王白路1号       1.一种用于电磁流量计自动化焊接的工作站,包括工业机器人,其特征在于,还包括控制系统、识别系统和冷却系统,所述工业机器人包括焊接机器人(1)和抓取机器人(2),所述焊接机器人(1)和抓取机器人(2)均安装在设置于车间地面的“L”形底座(14)上,焊接机器人(1)位于所述底座(14)的长边端头、抓取机器人(2)位于其短边端头;所述控制系统包括电源箱(10)、电气柜(8)、第一控制柜(11)和第二控制柜(12),所述电源箱(10)、第一控制柜(11)和第二控制柜(12)均与底座(14)的长边同侧,电气柜(8)位于底座(14)长边的相对侧,第一控制柜(11)和第二控制柜(12)均接出电源线并依次接入电源箱(10),电气柜(8)上方布设有框架(3);所述识别系统包括工业相机识别装置(4)和红外传感器识别装置(5),所述工业相机识别装置(4)和红外传感器识别装置(5)呈“L”形平行布设在所述框架(3)顶部,工业相机识别装置(4)靠近抓取机器人(2)侧放置,红外传感器识别装置(5)靠近焊接机器人(1)侧放置,工业相机识别装置(4)和红外传感器识别装置(5)分别与电气柜(8)电连接;所述冷却系统包括冷却水箱(13)和冷却水回收池(9),所述冷却水回收池(9)位于电气柜(8)和焊接机器人(1)之间,所述冷却水箱(13)位于第二控制柜(12)的一侧,冷却水箱(13)上布设输水管,所述输水管依次经焊接机器人(1)和抓取机器人(2)连接至冷却水回收池(9);电气柜(8)和抓取机器人(2)之间布设有可放置多个电磁流量计(6)的托盘(7)。   2.根据权利要求1所述的一种用于电磁流量计自动化焊接的工作站,其特征在于,所述第一控制柜(11)通过网络总线连接焊接机器人(1)的PLC控制电路,第二控制柜(12)通过网络总线连接抓取机器人(2)的PLC控制电路。   3.根据权利要求1所述的一种用于电磁流量计自动化焊接的工作站,其特征在于,所述工业机器人、识别系统、冷却系统和控制系统的外围处布设有防护栏(15),所述防护栏(15)的底部固定至地面。   4.根据权利要求3所述的一种用于电磁流量计自动化焊接的工作站,其特征在于,所述防护栏(15)和工业机器人、识别系统、冷却系统、控制系统之间布设有安全通道。 技术领域  本实用新型涉及焊接加工技术领域,具体涉及一种用于电磁流量计自动化焊接的工作站。   背景技术  目前,电磁流量计广泛应用于石油、化工、钢铁、食品、电力、造纸、冶金、给排水、石化、医药等行业,用于生产过程中的流量测量和控制。现有技术中,电磁流量计口径范围为DN3-DN3000,在传统的加工过程中牵涉到大量的人工焊接:一方面,人工焊接一致性差,且需要占用大量工时搬运,容易发生工伤事故;另一方面,焊接口径较大的电磁流量计时,往往需要先对其进行吊装再进入焊接工序,操作较为繁琐,需要大量的人工投入,生产效率低。   实用新型内容  本实用新型的目的是提供一种用于电磁流量计自动化焊接的工作站,从而借助工业机器人对电磁流量计进行高精度焊接,有效规避了传统人工焊接带来的焊接一致性差、容易发生工伤事故等危害。    为了实现上述目的,本实用新型的技术方案是:    一种用于电磁流量计自动化焊接的工作站,包括工业机器人,还包括控制系统、识别系统和冷却系统,所述工业机器人包括焊接机器人和抓取机器人,所述焊接机器人和抓取机器人均安装在设置于车间地面的“L”形底座上,焊接机器人位于所述底座的长边端头、抓取机器人位于其短边端头;所述控制系统包括电源箱、电气柜、第一控制柜和第二控制柜,所述电源箱、第一控制柜和第二控制柜均与底座的长边同侧,电气柜位于底座长边的相对侧,第一控制柜和第二控制柜均接出电源线并依次接入电源箱,电气柜上方布设有框架;所述识别系统包括工业相机识别装置和红外传感器识别装置,所述工业相机识别装置和红外传感器识别装置呈“L”形平行布设在所述框架顶部,工业相机识别装置靠近抓取机器人侧放置,红外传感器识别装置靠近焊接机器人侧放置,工业相机识别装置和红外传感器识别装置分别与电气柜电连接;所述冷却系统包括冷却水箱和冷却水回收池,所述冷却水回收池位于电气柜和焊接机器人之间,所述冷却水箱位于第二控制柜的一侧,冷却水箱上布设输水管,所述输水管依次经焊接机器人和抓取机器人连接至冷却水回收池;电气柜和抓取机器人之间布设有可放置多个电磁流量计的托盘。    进一步地,所述第一控制柜通过网络总线连接焊接机器人的PLC控制电路,第二控制柜通过网络总线连接抓取机器人的PLC控制电路。    进一步地,所述工业机器人、识别系统、冷却系统和控制系统的外围处布设有防护栏,所述防护栏的底部固定至地面。    进一步地,所述防护栏和工业机器人、识别系统、冷却系统、控制系统之间布设有安全通道。    本实用新型的有益效果为:    1、本实用新型中布设有焊接机器人和抓取机器人,可达到高精度的焊接,节省了人力,提高了生产效率,同时也增加了焊接的精确度;    2、本实用新型中冷却水箱上输水管依次经焊接机器人和抓取机器人连接至冷却水回收池,输水管中流动的冷却水将焊接过程中高温产生的热量通过热交换带走从而对工作站进行冷却:一方面,保护了焊接机器人和抓取机器人内部的灵敏元件免受高温伤害;另一方面,电磁流量计内部的线圈和电极等不会因为焊接高温导致损坏;    3、本实用新型中防护栏和工业机器人、识别系统、冷却系统、控制系统之间布设有安全通道,不但方便人员进入工作站对各个部件进行常规的保养或检修,同时还方便叉车的通行,缩短了叉车运走托盘和更换新托盘的时间,提高了工作效率。   附图说明  图1是本实用新型一种用于电磁流量计自动化焊接的工作站的空间布局示意图。    图2是本实用新型一种用于电磁流量计自动化焊接的工作站中各部件的俯视结构示意图。    图3是本实用新型一种用于电磁流量计自动化焊接的工作站中图2的正视结构示意图。    图4是本实用新型一种用于电磁流量计自动化焊接的工作站中图2的左视结构示意图。    附图中标号为:1是焊接机器人,2是抓取机器人,3是框架,4是工业相机识别装置,5是红外传感器识别装置,6是电磁流量计,7是托盘,8是电气柜,9是冷却水回收池,10是电源箱,11是第一控制柜,12是第二控制柜,13是冷却水箱,14是底座,15是防护栏。   具体实施方式  下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明:    如图1~图4所示,一种用于电磁流量计自动化焊接的工作站,包括工业机器人,还包括控制系统、识别系统和冷却系统,所述工业机器人包括焊接机器人1和抓取机器人2,所述焊接机器人1和抓取机器人2均安装在设置于车间地面的“L”形底座14上,焊接机器人1位于所述底座14的长边端头、抓取机器人2位于其短边端头;所述控制系统包括电源箱10、电气柜8、第一控制柜11和第二控制柜12,所述电源箱10、第一控制柜11和第二控制柜12均与底座14的长边同侧,电气柜8位于底座14长边的相对侧,第一控制柜11和第二控制柜12均接出电源线并依次接入电源箱10,第一控制柜11通过网络总线连接焊接机器人1的PLC控制电路,第二控制柜12通过网络总线连接抓取机器人2的PLC控制电路,电气柜8上方布设有框架3;所述识别系统包括工业相机识别装置4和红外传感器识别装置5,所述工业相机识别装置4和红外传感器识别装置5呈“L”形平行布设在所述框架3顶部,工业相机识别装置4靠近抓取机器人2侧放置,红外传感器识别装置5靠近焊接机器人1侧放置,工业相机识别装置4和红外传感器识别装置5分别与电气柜8电连接;所述冷却系统包括冷却水箱13和冷却水回收池9,所述冷却水回收池9位于电气柜8和焊接机器人1之间,所述冷却水箱13位于第二控制柜12的一侧,冷却水箱13上布设输水管,所述输水管依次经焊接机器人1和抓取机器人2连接至冷却水回收池9;电气柜8和抓取机器人2之间布设有可放置多个电磁流量计6的托盘7;工业机器人、识别系统、冷却系统和控制系统的外围处布设有防护栏15,所述防护栏15的底部固定至地面, 防护栏15和工业机器人、识别系统、冷却系统、控制系统之间布设有安全通道。    作为一种可实施方式,本实施例中,工业相机识别装置4为工业相机,红外传感器识别装置5为红外线传感器,启动工作站对电磁流量计6进行焊接时,首先,将多个待焊接的电磁流量计6整齐摆放至托盘7上,然后启动电源箱10,第一控制柜11、第二控制柜12和电气柜8开始作业:一方面,抓取机器人2通过工业相机可精确识别电磁流量计6的位置并快速到达,同时夹紧识别到的电磁流量计6向焊接机器人1运动;另一方面,红外线传感器识别到待焊接的电磁流量计6后,记录零点位置并启动焊接机器人1,焊接机器人1配合抓取机器人2精准焊接电磁流量计6的相应位置,完成一次焊接后,抓取机器人2再将已完成焊接的电磁流量计6放回托盘7,进行下一个电磁流量计6的抓取;待托盘7上的电磁流量计6焊接完毕,人员进入安全通道后使用叉车运走托盘7并更换放满待焊电磁流量计6的新托盘7即可。    以上所述之实施例,只是本实用新型的较佳实施例而已,并非限制本实用新型的实施范围,故凡依本实用新型专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰,均应包括于本实用新型申请专利范围内。
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