一种钢结构自动焊接生产方法与流程

本发明涉及一种钢结构自动焊接生产方法，该自动焊接生产方法可以将型钢和板类零件进行自动焊接，属于自动焊接领域。

背景技术：

钢结构是常用的支撑部件，用于各种机械行业中，而立体车库作为装配式钢结构建筑典型代表之一，也称为机械式停车设备、机械式立体停车库，是对各种非平面停放车辆设施的一种统称。具体来说，就是用来最大量存取储放车辆的机械或机械设备系统。机械式立体停车库是利用钢结构作为主框架，配合升降和横移装置，以及控制系统，组装而成的停车设备，是解决实际停车问题的一种有效办法，引导停车向空间发展，促使停车位向空间和地下建造。现有的立体车库的钢结构的生产多采用人工进行焊接安装的方式进行生产，施工周期长，效率低。施工工作量大部分在现场进行拼装焊接等施工工作，焊接拼装等以人工作业焊接为主，吊车等设备进行辅助，现场作业对工人的技术要求很高，同时在处理接缝等连接环节时，需要考虑到现场焊接产生的误差等因素。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种钢结构自动焊接生产方法，该刚结构自动焊接生产方法可以实现钢结构的自动焊接，从而提高焊接效率和焊接质量的稳定性。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种钢结构自动焊接生产方法，该方法包括以下步骤：

s1、将型钢放置在处于最高位置的缓存升降输送辊线上；

s2、缓存升降输送辊线下降将型钢落入第一横向输送机上，第一横向输送机将型钢横向送至处于最低位置的第一升降输送辊线2的上方；

s3、第一升降输送辊线上升将型钢支撑，并由定长切割送料机构将型钢送至自动切割机上定长切割；

s4、定长切割的型钢由第二升降输送辊线输送；而余料和废料均由第一桁架机器人将其分别送至余料缓存区和废料缓存区；

s5、第二横向输送机将型钢由第二升降输送辊线送至第三升降输送辊线；

s6、钻孔送料机构将第三升降输送辊线上的型钢纵向输送至自动钻孔装置中进行钻孔；

s7、第四升降输送辊线接收钻孔后的型钢由第三横向输送机送至第五升降输送辊线上；

s8、第二桁架机器人将型钢从第五升降输送辊线上送至变位机上；

s9、上料机器人将已经加工好的板类零件送至变位机上的型钢对应焊接的位置，焊接机器人将板类零件和型钢自动焊接，当需要转换位置时，变位机将型钢转换位置，最终焊接机器人将所需焊接的板类零件全部与型钢焊接；

s10、将型钢移出。

其中优选的，所述步骤s9中，板类零件的加工方法是：

s91)板材切割机根据工艺订单的工艺参数自动进行排样、切割加工形成工艺订单中的各类板类零件；

s92)利用机器人将切割好的板类零件拾取并放置于输送机上进行输送；

s93)输送机将板类零件送至视觉检测工位由视觉识别装置进行外观识别，视觉识别装置将识别后板类零件信息发送给中控机中，中控机根据该板类零件的外观进行分类并控制移出机器人动作；

s94)板类零件被输送机输送至第一移出工位，移出机器人根据中控机的指令将第一移出工位上的板类零件拾取并送至对应的分类移出agv小车，分类移出agv小车在第一移出工位和上料机器人之间按照设定路线移动。

其中优选的，当中控机中接收到视觉识别装置识别的板类零件为需要预先组对焊接的特殊板类零件时，输送带将该特殊板类零件送至第二移出工位，并由焊接转移机器人将特殊板类送至自动组对焊接机进行组对焊接，组对焊接完成后焊接转移机器人将焊接好的组对零件转移至组对零件移出agv小车上，组对零件移出agv小车在第二移出工位和上料机器人之间按照设定路线移动。

其中优选的，在步骤s93)视觉识别装置进行外观识别的过程中，还包括对板类零件进行主动定位步骤；当板类零件被输送机输送到了视觉检测工位附近时，输送机暂停输送，利用上游定位机构和下游定位机构分别上游和下游配合将板类零件准确定位于视觉检测工位。

其中优选的，所述步骤s9中变位机转换型钢位置的具体方法为：

s911、将型钢转移至夹持装置上由夹持装置支撑并夹持；

s912、将待焊接板类零件送至型钢的指定位置并完成焊接；

s913、转换位置时，利用第一变位夹具、第二变位夹具分别从两端夹持型钢的两端，

s914、夹持装置松开型钢，第一变位夹具、第二变位夹具分别上升到方便旋转的位置；

s915、第一变位夹具、第二变位夹具分别由第一变位旋转动力装置和第二变位旋转动力装置驱动使型钢转换一个角度后将型钢放置在夹持装置上支撑并夹持；

s916、再将另外的待焊接板类零件送至型钢的指定位置并完成焊接；

s917、重复步骤s913-s916，直至该型钢上各个方位的待焊接板类零件均焊接完成。

其中优选的，所述步骤s10中，型钢移出的过程中经过抛丸机进行抛丸表面处理。

其中优选的，所述步骤s6的自动钻孔装置采用三维钻孔机和等离子异形孔切割机配合完成不同形状的钻孔工作。

采用了上述技术方案后，本发明的效果是：该自动焊接生产方法先将型钢输送并锯切，然后送至自动钻孔装置中进行钻孔处理，再送至变位机上焊接，焊接时，利用上料机器人将板类零件上料，同时，焊接机器人就将型钢和板类零件进行焊接，而焊接好了比较方便焊接的位置时，可以通过变位机将型钢的位置进行改变后再进行焊接，这样焊接的工艺更简单，焊接质量更好；焊接好的钢结构被送出，整个过程可以实现自动化焊接，减少了人工，提高了效率。

另外又由于当中控机中接收到视觉识别装置识别的板类零件为需要预先组对焊接的特殊板类零件时，输送带将该特殊板类零件送至第二移出工位，并由焊接转移机器人将特殊板类送至自动组对焊接机进行组对焊接，组对焊接完成后焊接转移机器人将焊接好的组对零件转移至组对零件移出平台上送出，这样，这类特殊板类零件就自动组对焊接机先进行组对焊接，进一步节省了后续的焊接时间。

又由于视觉识别装置进行外观识别的过程中，还包括对板类零件进行主动定位步骤；当板类零件被输送机输送到了视觉检测工位附近时，输送机暂停输送，利用上游定位机构和下游定位机构分别上游和下游配合将板类零件准确定位于视觉检测工位，这样可以避免输送机输送故障造成板类零件未停留在视觉检测工位导致检测检测结果的不准确。

又由于采用了上述的板类零件的加工方法，可以自动化的加工板类零件，同时对板类零件进行识别并准确的送出，这样方便后续的钢结构的焊接，自动化程度更高，同时利用不同的agv小车可以按照设定的路线移动，从而方便了板类零件的转移。

又由于采用了变位机转换型钢位置的具体方法，只需要将型钢放置在焊接变位机上就可以满足整根型钢的位置变换，满足不同位置的焊接，该焊接变位方法可以集中在焊接自动化生产线中，无需多次装夹，不但效率提高，而且还保证了焊接质量，并且也降低了焊接机器人的焊接工艺难度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例2的缓存升降输送辊线、第一升降输送辊线、第一横向输送机、定长切割送料机构结构布置示意图；

图2是本发明实施例2的自动切割机、第二升降输送辊线、第一桁架机器人、第三升降输送辊线、第二横向输送机的结构布置示意图；

图3是自动钻孔装置、第四升降输送辊线、第五升降输送辊线、第三横向输送机的结构布置示意图；

图4是第二桁架机器人、第四升降输送辊线、第五升降输送辊线、变位机、上料机器人和焊接机器人的结构布置示意图；

图5是抛丸机和第七升降输送辊线的结构布置示意图；

图6是本发明实施例2的板类零件加工生产线结构布置图；

图7是本发明实施例2中的视觉识别装置的结构示意图；

图8是本发明实施例2的变位机结构示意图；

图9是本发明实施例2的变位机主视图；

附图中：附图中：1.缓存升降输送辊线；2.第一升降输送辊线；3.定长切割送料机构；4.第一横向输送机；5.升降定位板；6.自动切割机；7.第一桁架机器人；8.第二升降输送辊线；9.余料缓存区；10.废料缓存区；11.第二横向输送机；12.第三升降输送辊线；13.钻孔送料机构；14.异形孔加工装置；15.三维钻孔机；16.第四升降输送辊线；17.第五升降输送辊线；18.第三横向输送机；19.变位机；20.上料机器人；21.焊接机器人；22.第六升降输送辊线；23.第二桁架机器人；24.抛丸机；25.第七升降输送辊线；26.切割平台；27.板材切割机；28.第三桁架机器人；29.输送机；30.板类零件；31.视觉识别装置；311.机架；312.检测相机；313.上游升降气缸；314.上游升降座；315.上游水平定位缸；316.上游定位块；317.下游升降气缸；318.下游升降座；319.下游水平定位缸；320.下游定位块；32.移出机器人；33.分类移出agv小车；34.焊接转移机器人；35.自动组对焊接机；36.组对零件移出agv小车；191.机座；192.第一变位底座；193.第二变位底座；194.第三纵向调节机构；195.第二升降动力装置；196.第一变位支座；197.第二变位支座；198.第一变位夹具198；1981.第一变位夹持底座；1982.第一变位夹具本体；1983.第一转动轴；1984.第一驱动轴；1985.第一变位旋转动力装置；199.第二变位夹具；1910.第一夹持底座；1911.第二夹持底座；1912.第三升降动力装置；1913.第一夹持支座；1914.第四升降动力装置；1915.第二夹持支座；1916.支撑台面；1917.支撑夹具；1918.第一驱动齿轮；1919.第一驱动电机；a、视觉检测工位；b、第一移出工位；c、第二移出工位。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例中公开了一种钢结构自动焊接生产方法，该方法包括以下步骤：

s1、将型钢放置在处于最高位置的缓存升降输送辊线1上；

s2、缓存升降输送辊线1下降将型钢落入第一横向输送机4上，第一横向输送机4将型钢横向送至处于最低位置的第一升降输送辊线22的上方；

s3、第一升降输送辊线2上升将型钢支撑，并由定长切割送料机构将型钢送至自动切割机6上定长切割；

s4、定长切割的型钢由第二升降输送辊线8输送；而余料和废料均由第一桁架机器人7将其分别送至余料缓存区9和废料缓存区10；

s5、第二横向输送机11将型钢由第二升降输送辊线8送至第三升降输送辊线12；该输送方式和步骤s1和s2中的方式相同；

s6、钻孔送料机构将第三升降输送辊线12上的型钢纵向输送至自动钻孔装置中进行钻孔；

s7、第四升降输送辊线16接收钻孔后的型钢由第三横向输送机18送至第五升降输送辊线17上；该输送方式和步骤s1和s2中的方式相同；

s8、第二桁架机器人23将型钢从第五升降输送辊线17上送至变位机19上；

s9、上料机器人20将已经加工好的板类零件送至变位机19上的型钢对应焊接的位置，焊接机器人21将板类零件和型钢自动焊接，当需要转换位置时，变位机19将型钢转换位置，最终焊接机器人21将所需焊接的板类零件全部与型钢焊接；

s10、将型钢移出。

其中本实施例中，所述步骤s9中，板类零件的加工方法是：

s91)板材切割机根据工艺订单的工艺参数自动进行排样、切割加工形成工艺订单中的各类板类零件；

s92)利用机器人将切割好的板类零件拾取并放置于输送机29上进行输送，该输送机采用的是皮带输送机或链输送机；

s93)输送机将板类零件送至视觉检测工位由视觉识别装置进行外观识别，视觉识别装置将识别后板类零件信息发送给中控机中，中控机根据该板类零件的外观进行分类并控制移出机器人32动作；

s94)板类零件被输送机输送至第一移出工位，移出机器人32根据中控机的指令将第一移出工位上的板类零件拾取并送至对应的分类移出agv小车33，分类移出agv小车33在第一移出工位和上料机器人20之间按照设定路线移动。

其中优选的，当中控机中接收到视觉识别装置识别的板类零件为需要预先组对焊接的特殊板类零件时，输送带将该特殊板类零件送至第二移出工位，并由焊接转移机器人34将特殊板类送至自动组对焊接机进行组对焊接，组对焊接完成后焊接转移机器人34将焊接好的组对零件转移至组对零件移出agv小车36上，组对零件移出agv小车36在第二移出工位和上料机器人20之间按照设定路线移动。

其中优选的，在步骤s93)视觉识别装置进行外观识别的过程中，还包括对板类零件进行主动定位步骤；当板类零件被输送机输送到了视觉检测工位附近时，输送机暂停输送，利用上游定位机构和下游定位机构分别上游和下游配合将板类零件准确定位于视觉检测工位。

其中优选的，所述步骤s9中变位机19转换型钢位置的具体方法为：

s911、将型钢转移至夹持装置上由夹持装置支撑并夹持；

s912、将待焊接板类零件送至型钢的指定位置并完成焊接；

s913、转换位置时，利用第一变位夹具198、第二变位夹具分别从两端夹持型钢的两端，

s914、夹持装置松开型钢，第一变位夹具198、第二变位夹具分别上升到方便旋转的位置；

s915、第一变位夹具198、第二变位夹具分别由第一变位旋转动力装置和第二变位旋转动力装置驱动使型钢转换一个角度后将型钢放置在夹持装置上支撑并夹持；

s916、再将另外的待焊接板类零件送至型钢的指定位置并完成焊接；

s917、重复步骤s913-s916，直至该型钢上各个方位的待焊接板类零件均焊接完成。

其中优选的，所述步骤s10中，型钢移出的过程中经过抛丸机24进行抛丸表面处理。

其中优选的，所述步骤s6的自动钻孔装置采用三维钻孔机和等离子异形孔切割机配合完成不同形状的钻孔工作。

实施例2

本实施例公开了实现上述自动焊接生产方法的自动焊接生产线，如图1至图5所示，一种钢结构自动焊接生产线，包括相互平行的缓存升降输送辊线1和第一升降输送辊线2，缓存升降输送辊线1和第一升降输送辊线2之间设置有第一横向输送机4；所述第一升降输送辊线2的下游设置有自动切割机6，所述第一升降输送辊线2的侧面设置有定长切割送料机构3；

其中，本发明实施例中提到的各升降输送辊线(缓存升降输送辊线1、第一至第七升降输送辊线25)的具体结构均相同，其均包括若干个升降输送辊组单元，每个升降输送辊组单元相互排列从而形成输送辊线，每个升降输送辊组单元的结构均为目前现有的常规输送辊，其通过升降伺服电机来控制实现升降；而本实施例中提到的第一横向输送机4和下文提到的其他横向输送机均为链板式输送机，各升降输送辊线在升降的过程中就可以切换使型钢或钢结构落入到对应的横向输送机上或者对应的升降输送辊线上；以缓存升降输送辊线1和第一升降输送辊线2的动作过程为例，钢结构包括型钢和各种板类零件30焊接而成，而型钢放置在升高的缓存升降输送辊线1上后，缓存升降输送辊线1下降，此时型钢落入到第一横向输送机4上，横向送至第一升降输送辊线2的位置，而后第一升降输送辊线2上升从而支撑型钢方便输送。

而本实施例中，自动切割机6为市购所得，采用自动锯切割机实现型钢的锯切。

而定长切割送料机构3也为自动切割机6配套的送料机构，其包括可以由送料伺服电机驱动的可纵向移动的送料推杆，并且在第一升降输送辊线2的其中一个升降输送辊组单元上设置了由气缸驱动的升降定位板5，送料推杆在初始位置时与升降定位板5之间的距离是定值，送料推杆纵向移动推动型钢，使其型钢的端部与升降定位板5接触，这样就可以定位端头，同时送料推杆的移动距离也可以由送料伺服电机的伺服系统计算；从而可以测量出型材的长度，从而实现定长切割。

所述自动切割机6的下游设置有第二升降输送辊线8，所述第二升降输送辊线8的一侧设置有余料缓存区9和废料缓存区10，所述第二升降输送辊线8上横跨安装有将余料或废料送至余料缓存区9和废料缓存区10的第一桁架机器人7；本发明实施例提到的桁架机器人也叫龙门式机器人，也是市购获得，属于直角坐标机器人，该机器人是一种建立在直角x，y，z三坐标系统基础上，对工件进行工位调整，或实现工件的轨迹运动等功能的全自动工业设备。

所述第二升降输送辊线8的另一侧设置有平行的第三升降输送辊线12，所述第二升降输送辊线8和第三升降输送辊线12之间设置有第二横向输送机11；第二横向输送机11将切割好的型钢送至第三升降输送辊线12上；

所述第三升降输送辊线12的下游设置有自动钻孔装置，所述第三升降输送辊线12的一侧设置有钻孔送料机构13；该钻孔送料机构13和自动切割机6的定长切割送料机构3结构相同，再此不赘述。其中所述自动钻孔装置包括设置于第三升降输送辊线12一侧的异形孔加工装置14和设置于第三升降输送辊线12尾端的三维钻孔机15。而异形孔加工装置14采用的是等离子异形孔切割机实现，其三维钻孔机15和等离子异形孔切割机也均可市购所得。

所述自动钻孔装置的下游设置有并排设置的第四升降输送辊线16和第五升降输送辊线17，所述第四升降输送辊线16与第三升降输送辊线12直线设置，所述第四升降输送辊线16和第五升降输送辊线17之间设置有第三横向输送机18；

所述第五升降输送辊线的下游段平行衔接的第六升降输送辊线22，所述第五升降输送辊线和第六升降输送辊线22的两侧分别设置有用于将钢结构进行夹持变位的变位机19，两个变位机19之间设置有第二桁架机器人23；

所述变位机19的侧面设置有上料机器人20和焊接机器人21，所述上料机器人20用于将板类零件30加工生产线提供的板类零件30送至变位机19上的钢结构的焊接位置；所述焊接机器人21用于将板类零件30与型钢焊接。所述六升降输送辊线的下游端设置有抛丸机24，抛丸机24的下游设置有第七升降输送辊线25。抛丸机24可以对焊接的部位进行抛丸加工，使焊接的部位表面质量更好。

如图8、图9所示，所述变位机19包括机座191，所述机座191上设置有用于夹持型材中部的夹持装置，所述机座191上位于夹持装置的两侧分别安装有第一变位底座192和第二变位底座193，所述第一变位底座192和第二变位底座193上分别安装由第一升降动力装置和第二升降动力装置195驱动的第一变位支座196和第二变位支座197，所述第一变位支座196和第二变位支座197上分别转动安装有由第一变位旋转动力装置1985驱动的第一变位夹具198、由第二变位旋转动力装置驱动的第二变位夹具199，所述第一变位夹具198和第二变位夹具199相互配合夹持型材的两端。第一变位夹具198和第二变位夹具199的结构相同，所述第一变位夹具198包括第一变位夹持底座1981，所述第一变位夹持底座1981上安装有第一变位夹具本体1982；该第一变位夹持底座1981通过第一转动轴1983安装于第一变位支座196上，所述第一变位支座196上转动安装有第一驱动轴1984，所述第一转动轴1983和第一驱动轴1984之间通过传动机构传动连接，所述第一驱动轴1984与第一变位旋转动力装置1985传动连接。

其中，所述第一变位底座192和第二变位底座193均沿型材的长度方向滑动安装于机座191上，所述第一变位底座192和第二变位底座193分别由第一纵向调节机构和第二纵向调节机构驱动。

所述夹持装置包括安装于机座191上的第一夹持底座1910和第二夹持底座1911，第一夹持底座1910和第二夹持底座1911上分别竖直滑动安装有由第三升降动力装置1912驱动的第一夹持支座1913、由第四升降动力装置1914驱动的第二夹持支座1915，所述第一夹持支座1913和第二夹持支座1915上设置有用于支撑型材中部的支撑台面1916，所述第一夹持支座1913和第二夹持支座1915上的支撑台面1916两侧设置有用于夹持型材的支撑夹具1917。所述第一夹持底座1910和第二夹持底座1911均沿型材的长度方向滑动安装于机座191上，所述第一夹持底座1910和第二夹持底座1911分别由第三纵向调节机构194和第四纵向调节机构驱动；所述第一纵向调节机构、第二纵向调节机构、第三纵向调节机构194和第四纵向调节机构的结构相同，其中第一纵向调节机构包括设置于所述机座191上的纵向齿条，所述第一变位底座192上转动安装有与纵向齿条啮合的第一驱动齿轮1918，所述第一驱动齿轮1918由第一驱动电机1919驱动旋转。

而所述第一升降动力装置、第二升降动力装置195、第三升降动力装置1912和第四升降动力装置1914的结构相同且均为液压缸。

再如图6、图7所示，所述板类零件30加工生产线包括用于放置板材的切割平台26；

板材切割机27，该板材切割机27用于对切割平台26上的板材切割形成板类零件30；所述板材切割机27为等离子板材切割机27。该等离子板材切割机27为目前上市购的常规机器，本实施例等离子板材切割机27通过设备控制系统对其进行控制，可直接根据生产工艺订单的要求，自动根据原料板材尺寸参数进行排图排样并加工生产。

输送机29，用于输送已经切割好的板类零件30，该输送机29的输送路线上依次设置有视觉检测工位a和第一移出工位b；所述输送机29为皮带输送机或板链输送机。

第三桁架机器人28，该第三桁架机器人28安装于切割平台26和输送机29之间用于将切割好的板类零件30移送至输送机上；

设置于视觉检测工位a上的视觉识别装置31，该视觉识别装置31对视觉检测工位a上的板类零件30进行视觉识别并分类；所述视觉识别装置31包括横跨输送机的机架311，所述机架311的顶部设置有对输送机上板类零件30进行视觉检测的检测相机312，所述机架311上设置有对输送带上板类零件30的定位于视觉检测工位a的定位装置。所述定位装置包括安装于机架311上的上游定位机构和和下游定位机构，所述上游定位机构和下游定位机构的结构相同且对称设置，所述上游定位机构包括固定于机架311上的上游升降气缸313，上游升降气缸313的活塞杆上安装有上游升降座314，上游升降座314上安装有水平设置的上游水平定位缸315，该上游水平定位气缸的活塞杆水平设置且固定有上游定位块316；所述下游定位机构包括固定于机架311上的下游升降气缸317，下游升降气缸317的活塞杆上安装有下游升降座318，下游升降座318上安装有水平设置的下游水平定位缸319，该下游水平定位气缸的活塞杆水平设置且固定有下游定位块320，上游定位块316和下游定位块320相对设置。

设置于输送机的第一移出工位b一侧的移出机器人32和至少两个分类移出agv小车33，该移出机器人32用于将识别分类后的板类零件30移送至对应的分类移出agv小车33上，该分类移出agv小车33在第一移出工位b和上料机器人20之间移动。

其中优选的，所述输送机的输送路线上还设置有第二移出工位c，在输送机的第二移出工位c一侧设置有焊接转移机器人34、自动组对焊接机35和组对零件移出agv小车36，所述焊接转移机器人34用于将第二移出工位c上的板类零件30转移至自动组对焊接机35上或将焊接好的组对零件转移至组对零件移出agv小车36上，自动组对焊接机35用于将板类零件30组对焊接形成组对零件，组对零件移出agv小车36在第二移出工位c和上料机器人20之间移动。上述的agv小车为市面的常规结构，可以按照设定的路线进行输送，自动化程度更高。

本实施例中提到的气缸、伺服电机等执行装置、齿轮传动机构、丝杠螺母机构均为目前的常规技术，在2008年4月北京第五版第二十八次印刷的《机械设计手册第五版》中详细的公开了气缸、电机以及其他传动机构的具体结构和原理和其他的设计，属于现有技术，其结构清楚明了，2008年08月01日由机械工业出版社出版的现代实用气动技术第3版smc培训教材中就详细的公开了真空元件、气体回路和程序控制，表明了本实施例中的气路结构也是现有的技术，清楚明了，在2015年07月01日由化学工业出版社出版的《电机驱动与调速》书中也详细的介绍了电机的控制以及行程开关，因此，电路、气路连接都是清楚。