一种用于管件焊接的机器人系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于管件焊接的机器人系统，包括多自由度焊接夹具、多自由度焊接机械手、CCD相机以及控制箱，多自由度焊接夹具、多自由度焊接机械手、CCD相机均与控制箱电连接，多自由度焊接夹具和多自由度焊接机械手相对设置，CCD相机位于多自由度焊接机械手的上部，控制箱位于多自由度焊接机械手的侧面，控制箱上位机、PLC控制器和显示器，PLC控制器时时控制多自由度焊接夹具、多自由度焊接机械手的动作，CCD相机随着多自由度焊接机械手移动，并对焊接过程中的工件进行拍照。该机器人系统的夹爪组件能够自动开合，实现管件的固定和取出，进而给操作工带来了便利，提高了焊接效率。
【专利说明】
一种用于管件焊接的机器人系统
技术领域
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[0001]本发明涉及焊接设备技术领域，具体涉及一种用于管件焊接的机器人系统。
【背景技术】
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[0002]在船厂、石油、石化、化工、电厂等行业使用的机械设备中，往往存在大量的弯管、法兰等环状部件。在加工、制造、装配上述机械设备的过程中，往往需要对上述弯管、法兰等部件的内角、外角的两条环状焊缝进行焊接。传统的焊接方法是通过手工旋转焊接工件的方法来进行焊接。如此，不仅劳动强度大、操作不便，而且焊接质量难以得到保证。
[0003]为了解决上述问题，中国第200820032345.5号专利揭示了一种用在管管焊接机头上的导向结构，该导向结构解决了焊接工件自动旋转的问题。但是，在实际使用过程中，工人们发现焊接工件焊接好后，齿圈上的缺口与壳体上的开口往往会错位。为了取出焊好的焊接工件，工人们需要手动点击焊枪上的按钮来旋转齿圈，使得齿圈上的缺口与壳体上的开口重合，从而便于取出焊接工件。如此不仅给操作工带来了诸多不便，而且降低了焊接效率。
【发明内容】
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[0004]本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种用于管件焊接的机器人系统，该机器人系统的夹爪组件能够自动开合，实现管件的固定和取出，进而给操作工带来了便利，提尚了焊接效率。
[0005]本发明的技术解决措施如下:
[0006]—种用于管件焊接的机器人系统，包括多自由度焊接夹具、多自由度焊接机械手、CCD相机以及控制箱，多自由度焊接夹具、多自由度焊接机械手、CCD相机均与控制箱电连接，多自由度焊接夹具和多自由度焊接机械手相对设置，CCD相机位于多自由度焊接机械手的上部，控制箱位于多自由度焊接机械手的侧面，控制箱上位机、PLC控制器和显示器，PLC控制器时时控制多自由度焊接夹具、多自由度焊接机械手的动作，CCD相机随着多自由度焊接机械手移动，并对焊接过程中的工件进行拍照，焊接过程中，工件被多自由度焊接夹具抓紧固定，多自由度焊接机械手对工件进行焊接操作，CCD相机每隔预设时间对工件拍摄一张照片，并将拍摄的照片传递给上位机，上位机对照片信息进行分析判断，如果分析判断出焊接质量合格，上位机将合格信号传递给PLC控制器，PLC控制器控制多自由度焊接机械手停止焊接，并控制多自由度焊接夹具转动一定角度将工件放置在工件收集处，随后进入下一工件的焊接过程;如果分析判断焊接质量不合格，上位机将不合格信号传递给PLC控制器，PLC控制器控制多自由度焊接机械手继续焊接直至焊接操作完成，显示器能够显示工件被拍下的照片，供操作人员随时调取查看。
[0007]作为上述技术方案的优选，PLC控制器包括PLC微处理器以及控制系统软件部分，控制系统软件部分包括I/O人机互动程序的开发和焊接主控程序编制，可通过手动/自动按钮转换操作模式。
[0008]作为上述技术方案的优选，多自由度焊接夹具包括固定底座，固定底座上焊接有旋转底座，旋转底座为圆盘状，旋转底座下部连接有旋转驱动机构，旋转底座上焊接固定有固定件，固定件端部设置有一对相对设置的连接耳板，连接耳板上通过铰接轴铰接有第一摆动臂，第一摆动臂的末端与第二摆动臂转动连接，第二摆动臂的末端通过转动件固定连接有夹爪组件。
[0009]作为上述技术方案的优选，固定底座为方形钢板制成，固定底座的四角通过第一固定螺栓固定在地面上，第一固定螺栓为六角螺栓。
[0010]作为上述技术方案的优选，多自由度焊接机械手包括支撑底座，支撑底座的上部焊接固定有机箱，机箱上转动连接有机械臂，机械臂的一端通过旋转轴与机箱连接，机械臂驱动机构位于机箱的另一侧并与旋转轴固定连接，机械臂上开设有升降滑槽，升降滑槽内滑动设置有升降臂，升降臂的升降滑动是通过升降齿轮齿条副完成的，升降臂的末端伸缩套结有伸缩臂，伸缩臂上固定有CCD相机，伸缩臂的末端万向铰接有焊接头。
[0011 ]作为上述技术方案的优选，支撑底座为长方形钢板制成，支撑底座的四角通过第二固定螺栓固定在地面上，第二固定螺栓为六角螺栓。
[0012]作为上述技术方案的优选，夹爪组件包括夹爪固定座，夹爪固定座两端均设置有铰接耳板，两侧的铰接耳板分别铰接有第一夹臂和第二夹臂，第一夹臂和第二夹臂的末端分别铰接有第一夹紧板和第二夹紧板，夹爪固定座上固定有伸缩油缸，第二夹紧板与伸缩油缸的活塞杆末端通过第三连接件铰接，第一夹紧板与伸缩油缸的活塞杆末端通过组合连接件铰接，组合连接件包括第一连接件和第二连接件，其中，第一连接件与第二连接件铰接，第一连接件的另一端与第一夹紧板铰接，第二连接件与伸缩油缸的活塞杆末端铰接。
[0013]本发明的有益效果在于:该机器人系统的夹爪组件能够自动开合，实现管件的固定和取出，进而给操作工带来了便利，提高了焊接效率。
【附图说明】
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[0014]图1为本发明的结构示意图；
[0015]图2为多自由度焊接夹具的结构示意图；
[0016]图3为多自由度焊接机械手的结构示意图；
[0017]图4为夹爪组件的结构示意图。
【具体实施方式】
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[0018]为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做出详细的说明。
[0019]如图1所示，用于管件焊接的机器人系统包括多自由度焊接夹具1、多自由度焊接机械手2、CCD相机4以及控制箱3，多自由度焊接夹具1、多自由度焊接机械手2、CCD相机4均与控制箱3电连接，多自由度焊接夹具I和多自由度焊接机械手2相对设置，CCD相机4位于多自由度焊接机械手2的上部，控制箱3位于多自由度焊接机械手2的侧面，控制箱3上位机、PLC控制器和显示器，PLC控制器时时控制多自由度焊接夹具1、多自由度焊接机械手2的动作，CCD相机4随着多自由度焊接机械手2移动，并对焊接过程中的工件进行拍照，焊接过程中，工件被多自由度焊接夹具I抓紧固定，多自由度焊接机械手2对工件进行焊接操作，CCD相机4每隔预设时间对工件拍摄一张照片，并将拍摄的照片传递给上位机，上位机对照片信息进行分析判断，如果分析判断出焊接质量合格，上位机将合格信号传递给PLC控制器，PLC控制器控制多自由度焊接机械手2停止焊接，并控制多自由度焊接夹具I转动一定角度将工件放置在工件收集处，随后进入下一工件的焊接过程;如果分析判断焊接质量不合格，上位机将不合格信号传递给PLC控制器，PLC控制器控制多自由度焊接机械手2继续焊接直至焊接操作完成，显示器能够显示工件被拍下的照片，供操作人员随时调取查看。
[0020]PLC控制器包括PLC微处理器以及控制系统软件部分，控制系统软件部分包括I/O人机互动程序的开发和焊接主控程序编制，可通过手动/自动按钮转换操作模式。
[0021 ]如图2所示，多自由度焊接夹具I包括固定底座11，固定底座11上焊接有旋转底座12，旋转底座12为圆盘状，旋转底座12下部连接有旋转驱动机构，旋转底座12上焊接固定有固定件13，固定件13端部设置有一对相对设置的连接耳板，连接耳板上通过铰接轴铰接有第一摆动臂14，第一摆动臂14的末端与第二摆动臂15转动连接，第二摆动臂15的末端通过转动件固定连接有夹爪组件5。
[0022]固定底座11为方形钢板制成，固定底座11的四角通过第一固定螺栓固定在地面上，第一固定螺栓为六角螺栓。
[0023]如图3所示，多自由度焊接机械手2包括支撑底座21，支撑底座21的上部焊接固定有机箱22，机箱22上转动连接有机械臂24，机械臂24的一端通过旋转轴23与机箱22连接，机械臂24驱动机构位于机箱的另一侧并与旋转轴23固定连接，机械臂24上开设有升降滑槽，升降滑槽内滑动设置有升降臂25，升降臂25的升降滑动是通过升降齿轮齿条副完成的，升降臂25的末端伸缩套结有伸缩臂26，伸缩臂26上固定有CCD相机4，伸缩臂26的末端万向铰接有焊接头27。
[0024]支撑底座21为长方形钢板制成，支撑底座21的四角通过第二固定螺栓固定在地面上，第二固定螺栓为六角螺栓。
[0025]如图4所示，夹爪组件5包括夹爪固定座51，夹爪固定座51两端均设置有铰接耳板，两侧的铰接耳板分别铰接有第一夹臂521和第二夹臂522，第一夹臂521和第二夹臂522的末端分别铰接有第一夹紧板541和第二夹紧板542，夹爪固定座51上固定有伸缩油缸55，第二夹紧板542与伸缩油缸55的活塞杆末端通过第三连接件铰接，第一夹紧板541与伸缩油缸55的活塞杆末端通过组合连接件铰接，组合连接件包括第一连接件531和第二连接件532，其中，第一连接件531与第二连接件532铰接，第一连接件531的另一端与第一夹紧板541铰接，第二连接件532与伸缩油缸55的活塞杆末端铰接。
[0026]所述实施例用以例示性说明本发明，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对所述实施例进行修改，因此本发明的权利保护范围，应如本发明的权利要求所列。
【主权项】
1.一种用于管件焊接的机器人系统，其特征在于:包括多自由度焊接夹具(I)、多自由度焊接机械手(2)、CCD相机(4)以及控制箱(3)，多自由度焊接夹具(I)、多自由度焊接机械手(2)、CCD相机(4)均与控制箱(3)电连接，多自由度焊接夹具(I)和多自由度焊接机械手(2)相对设置，CCD相机(4)位于多自由度焊接机械手(2)的上部，控制箱(3)位于多自由度焊接机械手(2)的侧面，控制箱(3)上位机、PLC控制器和显示器，PLC控制器时时控制多自由度焊接夹具(I)、多自由度焊接机械手(2)的动作，CCD相机(4)随着多自由度焊接机械手(2)移动，并对焊接过程中的工件进行拍照，焊接过程中，工件被多自由度焊接夹具(I)抓紧固定，多自由度焊接机械手(2)对工件进行焊接操作，CCD相机(4)每隔预设时间对工件拍摄一张照片，并将拍摄的照片传递给上位机，上位机对照片信息进行分析判断，如果分析判断出焊接质量合格，上位机将合格信号传递给PLC控制器，PLC控制器控制多自由度焊接机械手(2)停止焊接，并控制多自由度焊接夹具(I)转动一定角度将工件放置在工件收集处，随后进入下一工件的焊接过程;如果分析判断焊接质量不合格，上位机将不合格信号传递给PLC控制器，PLC控制器控制多自由度焊接机械手(2)继续焊接直至焊接操作完成，显示器能够显示工件被拍下的照片，供操作人员随时调取查看。2.根据权利要求1所述的一种用于管件焊接的机器人系统，其特征在于:PLC控制器包括PLC微处理器以及控制系统软件部分，控制系统软件部分包括I/O人机互动程序的开发和焊接主控程序编制，可通过手动/自动按钮转换操作模式。3.根据权利要求1所述的一种用于管件焊接的机器人系统，其特征在于:多自由度焊接夹具(I)包括固定底座(11)，固定底座(11)上焊接有旋转底座(12)，旋转底座(12)为圆盘状，旋转底座(12)下部连接有旋转驱动机构，旋转底座(12)上焊接固定有固定件(13)，固定件(13)端部设置有一对相对设置的连接耳板，连接耳板上通过铰接轴铰接有第一摆动臂(14)，第一摆动臂(14)的末端与第二摆动臂(15)转动连接，第二摆动臂(15)的末端通过转动件固定连接有夹爪组件(5)。4.根据权利要求3所述的一种用于管件焊接的机器人系统，其特征在于:固定底座(11)为方形钢板制成，固定底座(11)的四角通过第一固定螺栓固定在地面上，第一固定螺栓为六角螺栓。5.根据权利要求1所述的一种用于管件焊接的机器人系统，其特征在于:多自由度焊接机械手(2)包括支撑底座(21)，支撑底座(21)的上部焊接固定有机箱(22)，机箱(22)上转动连接有机械臂(24)，机械臂(24)的一端通过旋转轴(23)与机箱(22)连接，机械臂(24)驱动机构位于机箱的另一侧并与旋转轴(23)固定连接，机械臂(24)上开设有升降滑槽，升降滑槽内滑动设置有升降臂(25)，升降臂(25)的升降滑动是通过升降齿轮齿条副完成的，升降臂(25)的末端伸缩套结有伸缩臂(26)，伸缩臂(26)上固定有CCD相机(4)，伸缩臂(26)的末端万向铰接有焊接头(27)。6.根据权利要求5所述的一种用于管件焊接的机器人系统，其特征在于:支撑底座(21)为长方形钢板制成，支撑底座(21)的四角通过第二固定螺栓固定在地面上，第二固定螺栓为六角螺栓。7.根据权利要求6所述的一种用于管件焊接的机器人系统，其特征在于:夹爪组件(5)包括夹爪固定座(51)，夹爪固定座(51)两端均设置有铰接耳板，两侧的铰接耳板分别铰接有第一夹臂(521)和第二夹臂(522)，第一夹臂(521)和第二夹臂(522)的末端分别铰接有第一夹紧板(541)和第二夹紧板(542)，夹爪固定座(51)上固定有伸缩油缸(55)，第二夹紧板(542)与伸缩油缸(55)的活塞杆末端通过第三连接件铰接，第一夹紧板(541)与伸缩油缸(55)的活塞杆末端通过组合连接件铰接，组合连接件包括第一连接件(531)和第二连接件(532)，其中，第一连接件(531)与第二连接件(532)铰接，第一连接件(531)的另一端与第一夹紧板(541)铰接，第二连接件(532)与伸缩油缸(55)的活塞杆末端铰接。
【文档编号】B23K37/02GK105880882SQ201610409131
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】付淑珍
【申请人】佛山市联智新创科技有限公司