一种型钢焊接机器人系统及其工作方法与流程

本发明涉及焊接机器人领域，具体的，涉及一种型钢焊接机器人系统及其工作方法。

背景技术：

型钢骨架是一种型钢骨架是一种常运用于建筑领域的结构，其具有良好的韧性。由于使用钢构架的建筑结构往往具有较大的体积，因此构成钢构架的型材通常需要经过焊接处理，以延展其长度，此外，由于型钢的结构通常具有较为复杂的断面形状，因此焊接精度要求较高。

发明人认为，型钢骨架焊接时由于下料精度及人为因素影响，型钢搭接接缝间隙会在0-2mm范围变化，不用的组对间隙使用同一焊接工艺参数时焊缝会出现焊接质量问题，如击穿、咬边等问题，如果通过补焊、打磨等方式将质量问题解决，则会降低生产效率。

现有文献中，尚未有专门针对型钢的焊接装置与方法。

技术实现要素：

针对现有的型钢焊接手段的不足，本发明旨在提供一种型钢焊接机器人系统，其在做到安全防护的前提下，能够提高焊接精度，同时提供型钢的焊接效率。

本发明的第一目的，是提供一种型钢焊接机器人系统。

本发明的第二目的，是提供一种型钢焊接机器人系统的工作方法。

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：

第一方面，本发明公开了一种型钢焊接机器人系统，包括多个型钢机器人焊接装置以及连接多个型钢机器人焊接装置的数控模块，每个型钢机器人焊接装置均包括安全防护机构、焊接机器人、机器人滑台、焊接辅助机构以及安装于焊接机器人的激光传感器，焊接机器人、机器人滑台和焊接辅助机构均置于安全防护机构内侧，焊接机器人滑动连接机器人滑台；

多个焊接机器人均置于恒温环境中。

进一步，所述机器人安装有焊枪。

进一步，每个所述焊接机器人和每个激光传感器均连接数控控制模块；数控控制模块能够根据激光器扫描到的搭接接缝间隙来调整控制机器人自动焊接工件。

进一步，每个型钢机器人焊接装置还包括单轴头尾变位机，单轴头尾架变位机设置有通用框架式工装夹具，通用框架与变位机之间连接采用快换结构，通用框架采用气动夹具夹紧。

进一步，所述安全防护机构包括焊接遮弧光围栏、安全光幕和报警器，焊接遮弧光围栏部分或全部遮罩焊接机器人、机器人滑台和焊接辅助机构，安全光幕连接报警器和数控模块，数控控制模块连接并能控制焊接机器人和机器人滑台的启闭。

进一步，多个焊接机器人均置于安装有空调系统的壳体内，壳体设有能够自动启闭的房门，房门连接数控模块；数控模块能够根据空调系统提供的温度值决定是否启闭房门。

进一步，所述房门为卷帘门。

进一步，所述多个型钢机器人焊接装置每两个背靠背排列为一组焊接工作站。

第二方面，本发明公开了一种型钢焊接机器人系统的工作方法，使用所述的型钢焊接机器人系统，包括以下步骤：

骨架型钢切割下料后，单轴头尾变位机工装上装夹待焊工件；

预约启动焊接机器人；

机器人收到预约信号后，进入工位，开始焊接；

单轴头尾变位机配合机器人对工件进行翻转变位，机器人完成焊接；

焊接程序完成后，机器人复位等待；或者通过机器人滑台移动进入第二工位焊接。

进一步，每组机器人焊接工作站的两个型钢机器人焊接装置能够分别单独工作，或交替工作。

与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：

1)本发明中，使用激光传感器扫描焊缝，数控控制模块能够根据激光器扫描到的搭接接缝间隙来调整控制机器人自动焊接工件，解决了型钢骨架组对间隙在0-2mm范围不断变化使用同一焊接工艺参数时焊缝会出现焊接缺陷的问题。

2)本发明中，通过空调房对机器人本体快速加热来解决冬季低温时机器人启动失败、预热时间过长的问题；

3)本发明中，通过配备安全光幕，与设备部件形成安全互锁，自动模式下正常工作时，一旦有人员进入即可触发立即停机，并触发报警器报警，有效保证操作人员安全。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为实施例1中的单个的型钢机器人焊接装置示意图，

图2为实施例1中的型钢焊接机器人系统示意图。

图中，1、焊接遮弧光围栏，2、安全光幕，3、按钮箱，4、通用框架式工装夹具，5、单轴变位机，6、清枪站，7、空调房，8、机器人控制柜，9、机器人滑台，10、桶装焊丝，11、焊接电源，12、送丝机，13、焊接机器人，14、激光传感器，100、焊接工作站，101、左侧的型钢机器人焊接装置，102、右侧的型钢机器人焊接装置，201、第一除尘主机，202、第二除尘主机。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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的限制，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所述，针对现有的型钢焊接手段的不足，本发明旨在提供一种型钢焊接机器人系统，其在做到安全防护的前提下，能够提高焊接精度，同时提供型钢的焊接效率，现结合附图和具体实施方式对本发明进一步进行说明。

实施例1

请参考图1，本实施例公开了一种型钢焊接机器人13系统，包括多个型钢机器人焊接装置以及连接多个型钢机器人焊接装置的数控模块，每个型钢机器人焊接装置均包括安全防护机构、焊接机器人13、机器人滑台9、焊接辅助机构以及安装于焊接机器人13的激光传感器14，焊接机器人13、机器人滑台9和焊接辅助机构均置于安全防护机构内侧，焊接机器人13滑动连接机器人滑台9；本实施例中的数控模块位于机器人控制柜8中。

多个焊接机器人13均置于恒温环境中。

所述机器人安装有焊枪。

每个所述焊接机器人13和每个激光传感器14均连接数控控制模块；数控控制模块能够根据激光传感器14扫描到的搭接接缝间隙来调整控制机器人自动焊接工件。

更为具体的，本实施例中所述激光传感器14的作用是，通过将激光照射至两个待焊接的型钢工件的端面，获得反射信号，在多次测量以后，可以由数控控制模块通过数学计算出两个待焊接的型钢工件的端面之间的距离；

在获得两个待焊接的型钢工件的端面之间的距离之后，数控控制模块控制焊接机器人13，采用不同的焊接工艺。

每个型钢机器人焊接装置还包括单轴头尾变位机，单轴头尾架变位机设置有通用框架式工装夹具4，通用框架与变位机之间连接采用快换结构，通用框架采用气动夹具夹紧。

可以理解的是，为了搭建成一个完整的机器人焊接系统，本实施例中的每个型钢机器人焊接装置还包括焊接辅助机构，焊接辅助机构包括清枪站6、桶装焊丝10、焊接电源11和送丝机12，其中清枪站6为现有技术中常用的设备，在此不再赘述其具体结构，清枪站6安装于单轴变位机5，用于清理焊枪；桶装焊丝10中焊丝经由送丝机12送至焊枪，焊枪还连接焊接电源11。

所述安全防护机构包括焊接遮弧光围栏1、安全光幕2和报警器，焊接遮弧光围栏1部分或全部遮罩焊接机器人13、机器人滑台9和焊接辅助机构，安全光幕2连接报警器和数控模块，数控控制模块连接并能控制焊接机器人13和机器人滑台9的启闭。

可以理解的是，本实施例中的报警器为三色灯报警器，一旦有人员进入即可触发立即停机，并触发报警器报警，有效保证操作人员安全。

可以理解的是，本实施例中，由于数控控制模块连接了包括焊接机器人13和机器人滑台9在内的可动部件，因此，安全光幕2与接机器人和机器人滑台9形成连锁，一旦安全光幕2发出报警信号，则数控控制模块控制接机器人和机器人滑台9关闭。

多个焊接机器人13均置于安装有空调系统的壳体内，壳体设有能够自动启闭的房门，房门连接数控模块；数控模块能够根据空调系统提供的温度值决定是否启闭房门。壳体作为空调房7，通过空调房7对机器人本体快速加热来解决冬季低温时机器人启动失败、预热时间过长的问题。

可以理解的是，壳体是可动的，在其他实施例中，壳体是可拆卸的，可以作为空调房7的作用是保证焊接机器人13在低温环境下的启动，其不需要一直存在；在启动后，可以将壳体拆除或者移动。所述房门为卷帘门。

本实施例的具体安装环境为：

1)周围温度：0～45℃(不带空调)，0～60℃(带空调系统)；

2)周围湿度：一般不高与75％rh，无结露；短时间(不超过一个月)不超过95％rh，无结露；

3)震动：不大于0.5g；

4)设备安装的场所无爆炸性和腐蚀性的气体存在；

5)安装占地面积6m×6m，地面平整，地面负重：>2吨/m2，混凝土厚度>200mm

2、焊接工作站配电柜电源规格：

1)焊接机器人：三相五线380vac±10％/50hz20a(单独空开)；

2)焊接电源：三相五线380vac±10％/50hz60a(单独空开)；

3)变位机：三相五线380vac±10％/50hz30a(单独空开)；

4)控制及照明：单相三线220vac±10％/50hz10a(单独空开)；

5)设备负荷：不低于50kva；

3.压缩空气：压力≥0.5mpa，流量>100l/min；

4.焊接保护气50％ar+50co2,每台焊机流量≥20l/min；

5.所有线缆均走滑台与变位机之间连接座上预开好的走线孔。

请参考图2，所述多个型钢机器人焊接装置每两个背靠背排列为一组焊接工作站100。

可以理解的是，如图2所示，本实施例中共设有3组焊接工作站100，还有一个单独设置的型钢机器人焊接装置，每一组焊接工作站100的焊接机器人13共同使用同一个安装有空调系统的壳体作为空调房7。本实施例中，3组焊接工作站100，还有一个单独设置的型钢机器人焊接装置均安装于一个固定的厂房内，厂房内还安装两个除尘主机，分别为第一除尘主机201和第二除尘主机202，按图2所示位置设置，对应的另外一侧除尘主机安装位置需协助清理,；

本实施例中还包括kbk系统，本实施例中使用kbk系统将焊接完成后的工件从工位中取下，kb系统立柱与车间立柱对齐布置，每套机器人工作站对应一套kbk电动葫芦，横梁一侧工字钢顶端配焊到车间立柱上，立柱为浅灰色色号ral7035；

需要注意的是，本实施例中的焊接遮弧光围栏1、安全光幕2、按钮箱3、通用框架式工装夹具4、单轴变位机5、清枪站6、空调房7、机器人控制柜8、机器人滑台9、桶装焊丝10、焊接电源11、送丝机12、焊接机器人13、激光传感器14均为现有技术中的部件。

实施例2

实施例2公开了一种型钢焊接机器人13系统的工作方法，使用如实施例1所述的型钢焊接机器人13系统，包括以下步骤：

骨架型钢切割下料后，单轴头尾变位机工装上装夹待焊工件；

预约启动焊接机器人13；

机器人收到预约信号后，进入工位，开始焊接；

单轴头尾变位机配合机器人对工件进行翻转变位，机器人完成焊接；

焊接程序完成后，机器人复位等待；或者通过机器人滑台9移动进入第二工位焊接。

每组机器人焊接工作站100的两个型钢机器人焊接装置能够分别单独工作，或交替工作。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。