基于管道加工的切割、焊接、搬運(yùn)機(jī)器人的一體式工作站的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于管道加工的切割、焊接、搬運(yùn)機(jī)器人的一體式工作站，包括頭尾架變位機(jī)、可移動(dòng)支架、焊接機(jī)器人、切割機(jī)器人、中間滑軌和兩側(cè)滑軌，所述頭尾架變位機(jī)包括頭架底座、尾架底座，管道工件裝夾在頭架底座和尾架底座上的夾緊固定裝置之間；所述升降驅(qū)動(dòng)裝置安裝在可移動(dòng)支架的滑動(dòng)底座上，所述滾輪安裝在升降驅(qū)動(dòng)裝置上，且與管道工件相切；所述焊接機(jī)器人和切割機(jī)器人分別滑動(dòng)式安裝在管道工件兩側(cè)的兩側(cè)滑軌，可以完成搬運(yùn)、切割、焊接等工作。本工作站為一站式工作系統(tǒng)，可以保證管道加工良好的一致性，提高了管道工件整體的加工質(zhì)量和精度，且結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備少，占地面積小。
【專利說明】基于管道加工的切割、焊接、搬運(yùn)機(jī)器人的一體式工作站
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及管道加工領(lǐng)域，尤其涉及一種主要針對管道加工的機(jī)器人工作站。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，針對管道開孔、焊接等加工，國內(nèi)大多采用專機(jī)完成。主要有兩種工作方式:一種是將管道完全固定，專機(jī)沿管道上周向布置的導(dǎo)軌調(diào)整工位，完成切削和焊接加工。另一種是采用變位機(jī)等裝置改變管道工位，這種方式優(yōu)于前一種，能夠完成工件軸向上多個(gè)周向位置的加工。
[0003]但無論哪種工作方式的專機(jī)，由于其針對性較強(qiáng)，雖然單純切割或單純焊接的效果不錯(cuò)，但由于工件整體加工中切削、搬運(yùn)和焊接是分段完成的，更換加工方式的時(shí)候需要重新定位，這樣管道工件整體的加工質(zhì)量，加工精度均得不到保證，產(chǎn)品一致性較差。且針對不同規(guī)格的管道需要的專機(jī)數(shù)量較多，占地面積相對也會(huì)較大。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種基于管道加工的切害I]、焊接、搬運(yùn)機(jī)器人的一體式工作站，保證了管道加工良好的一致性，提高了管道工件整體的加工質(zhì)量和精度，且結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備少，占地面積小。
[0005]技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]基于管道加工的切割、焊接、搬運(yùn)機(jī)器人的一體式工作站，包括頭尾架變位機(jī)、可移動(dòng)支架、焊接機(jī)器人、切割機(jī)器人、中間滑軌和兩側(cè)滑軌；所述頭尾架變位機(jī)包括頭架底座、尾架底座和夾緊固定裝置，所述頭架底座固定在中間滑軌端部的地板上，所述尾架底座滑動(dòng)式安裝在中間滑軌上，管道工件裝夾在頭架底座和尾架底座上的夾緊固定裝置之間；所述位于管道工件下方的可移動(dòng)支架，包括滑動(dòng)底座、升降驅(qū)動(dòng)裝置和滾輪，所述滑動(dòng)底座滑動(dòng)式安裝在中間滑軌上，所述升降驅(qū)動(dòng)裝置安裝在滑動(dòng)底座上，所述滾輪安裝在升降驅(qū)動(dòng)裝置上，且與管道工件相切；所述焊接機(jī)器人和切割機(jī)器人分別滑動(dòng)式安裝在管道工件兩側(cè)的兩側(cè)滑軌，所述焊接機(jī)器人末尾軸的輸出端通過兩個(gè)法蘭分別連有焊槍和搬運(yùn)機(jī)械手，所述切割機(jī)器人末尾軸的輸出端通過另外兩個(gè)法蘭分別連有割槍和搬運(yùn)機(jī)械手。
[0007]通過所述的焊接機(jī)器人和切割機(jī)器人將管道工件搬運(yùn)到頭尾架變位機(jī)附近時(shí)，此時(shí)頭尾架變位機(jī)一端固定管道工件，處于管道工件下方的可移動(dòng)支架調(diào)節(jié)好適當(dāng)高度后，支撐住管道工件，以方便管道工件另一端順利地裝夾在頭尾架變位機(jī)上，接著位于管道工件兩側(cè)的焊接機(jī)器人和切割機(jī)器人進(jìn)行一體式的切割與焊接加工。
[0008]更進(jìn)一步的，分別從所述焊接機(jī)器人的底座到焊槍、所述切割機(jī)器人的底座到割槍，依次通過第一軸、第二軸、第三軸、第四軸、第五軸和末尾軸連接，其中第一軸、第四軸和末尾軸帶動(dòng)旋臂實(shí)施旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，另外三根軸帶動(dòng)旋臂實(shí)施擺動(dòng)動(dòng)作。
[0009]更進(jìn)一步的，所述每個(gè)機(jī)器人上各有兩個(gè)法蘭盤，分別為一號法蘭盤和二號法蘭盤，所述一號法蘭盤分別用于帶動(dòng)焊槍或割槍旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，所述二號法蘭盤通過L型的角鐵帶動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。
[0010]更進(jìn)一步的，所述焊接機(jī)器人和切割機(jī)器人的末尾軸的輸出端部分還安裝有防碰撞器。遇到意外時(shí)可快速反應(yīng)，停止沖擊。
[0011]更進(jìn)一步的，所述升降驅(qū)動(dòng)裝置為液壓升降裝置或者絲桿升降裝置?？梢灾喂艿拦ぜ?，以便裝夾，同時(shí)減小由于管道工件的自重而引起的彎曲和變形。
[0012]更進(jìn)一步的，所述夾緊固定裝置采用的是氣動(dòng)自定心三爪卡盤，可以固定夾緊各種規(guī)格大小的管道工件。
[0013]更進(jìn)一步的，在工作站的豎直方向上安裝有光柵，用于檢測和定位整個(gè)加工過程。
[0014]有益效果:(I)本發(fā)明的整個(gè)管道工件的加工工作站中，結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，機(jī)器人用量少，機(jī)械化程度高，操作方便。另外，管道工件裝夾好后，在切割完畢時(shí)能夠立即實(shí)施焊接加工，不需要搬運(yùn)到其他位置重新定位，這樣加工的管道工件相對于由一般的切割焊接專機(jī)加工的工件一致性較好，提高了管道工件整體的加工質(zhì)量和精度。在焊接加工時(shí)，由于焊接過程相對于切削過程時(shí)間較長，此時(shí)切割機(jī)器人可以主要實(shí)行搬運(yùn)工能，提高了機(jī)器人的使用效率。
[0015](2)另外本發(fā)明中的采用的連接軸分別可以旋轉(zhuǎn)動(dòng)作和擺動(dòng)動(dòng)作的，可以靈活地完成焊接、切割、搬運(yùn)和固定等工作，可以適應(yīng)各種規(guī)格的零部件的加工。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]附圖1為本發(fā)明的工作站的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]附圖2為本發(fā)明的機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0019]如附圖1所示，基于管道加工的切割、焊接、搬運(yùn)機(jī)器人的一體式工作站，包括頭尾架變位機(jī)1、可移動(dòng)支架2、焊接機(jī)器人3、切割機(jī)器人4、中間滑軌5和兩側(cè)滑軌6 ;所述頭尾架變位機(jī)I包括頭架底座、尾架底座和夾緊固定裝置，所述頭架底座固定在中間滑軌5端部的地板上，所述尾架底座滑動(dòng)式安裝在中間滑軌5上，管道工件裝夾在頭架底座和尾架底座上的夾緊固定裝置之間，所述的夾緊固定裝置選用氣動(dòng)自定心三爪卡盤；所述位于管道工件下方的可移動(dòng)支架2，包括滑動(dòng)底座、升降驅(qū)動(dòng)裝置和滾輪，所述滑動(dòng)底座滑動(dòng)式安裝在中間滑軌5上，所述升降驅(qū)動(dòng)裝置安裝在滑動(dòng)底座上，所述滾輪安裝在升降驅(qū)動(dòng)裝置上，且與管道工件相切；所述焊接機(jī)器人3和切割機(jī)器人4分別滑動(dòng)式安裝在管道工件兩側(cè)的兩側(cè)滑軌6，所述焊接機(jī)器人3末尾軸13的輸出端通過兩個(gè)法蘭盤分別連有焊槍和搬運(yùn)機(jī)械手18，所述切割機(jī)器人4末尾軸13的輸出端通過另外兩個(gè)法蘭盤分別連有割槍和搬運(yùn)機(jī)械手18，所述每個(gè)機(jī)器人安裝的兩個(gè)法蘭盤，分別為一號法蘭盤14和二號法蘭盤15，所述一號法蘭盤14分別用于帶動(dòng)焊槍或割槍旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，所述二號法蘭盤15通過L型的角鐵帶動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手18旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。在所述焊接機(jī)器人3和切割機(jī)器人4的末尾軸13的輸出端部分還安裝有防碰撞器16，在遇到意外時(shí)可快速反應(yīng)，停止沖擊。所述升降驅(qū)動(dòng)裝置為電機(jī)升降裝置或者液壓升降裝置。
[0020]如附圖2所示，分別從所述焊接機(jī)器人3的底座到焊槍、所述切割機(jī)器人4的底座到割槍，依次通過第一軸8、第二軸9、第三軸10、第四軸11、第五軸12和末尾軸13連接構(gòu)成，其中第一軸8、第四軸11和末尾軸13帶動(dòng)旋臂實(shí)施旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，另外三根軸帶動(dòng)旋臂實(shí)施擺動(dòng)動(dòng)作，可以保證焊槍、割槍和機(jī)械手靈活自如，360度無死角工作。
[0021]本工作站包含管道工件以及支管連接板等的搬運(yùn)、相貫線切割、焊接等加工。主要用于石油、化工、海洋平臺(tái)等領(lǐng)域的管道工件零件加工。工作時(shí):將切割機(jī)器人4和焊接機(jī)器人3通過絲桿傳動(dòng)順著滑軌5移動(dòng)到合適位置，抓取管道工件。將管道工件移動(dòng)到頭尾架變位機(jī)I頭架的氣動(dòng)式自定心三爪卡盤所在的位置，用該三抓卡盤夾住管道工件的一端。同時(shí)，啟動(dòng)升降驅(qū)動(dòng)裝置，在工作站的豎直方向安裝的光柵檢測定位系統(tǒng)的配合下，將可移動(dòng)支撐架2沿滑軌5移動(dòng)到合適位置支撐住管道工件，再通過絲桿傳動(dòng)沿著滑軌5移動(dòng)尾架到合適位置，固定管道工件的另一端。然后，根據(jù)工件的加工要求進(jìn)行切割。當(dāng)切割完畢后，切割機(jī)器人主要實(shí)施搬運(yùn)工作，夾取支管，加強(qiáng)筋等附件輔助焊接機(jī)器人完成焊接加工，最終完成整個(gè)管道工件的加工。整個(gè)裝夾過程由絲桿的自鎖功能固定工作站中可移動(dòng)部件的位置。
[0022]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.基于管道加工的切割、焊接、搬運(yùn)機(jī)器人的一體式工作站，其特征在于:包括頭尾架變位機(jī)(I)、可移動(dòng)支架(2)、焊接機(jī)器人(3)、切割機(jī)器人(4)、中間滑軌(5)和兩側(cè)滑軌(6)； 所述頭尾架變位機(jī)(I)包括頭架底座、尾架底座和夾緊固定裝置，所述頭架底座固定在中間滑軌(5)端部的地板上，所述尾架底座滑動(dòng)式安裝在中間滑軌(5)上，管道工件裝夾在頭架底座和尾架底座上的夾緊固定裝置之間； 所述位于管道工件下方的可移動(dòng)支架(2)，包括滑動(dòng)底座、升降驅(qū)動(dòng)裝置和滾輪，所述滑動(dòng)底座滑動(dòng)式安裝在中間滑軌(5)上，所述升降驅(qū)動(dòng)裝置安裝在滑動(dòng)底座上，所述滾輪安裝在升降驅(qū)動(dòng)裝置上，且與管道工件相切； 所述焊接機(jī)器人(3)和切割機(jī)器人(4)分別滑動(dòng)式安裝在管道工件兩側(cè)的兩側(cè)滑軌(6)，所述焊接機(jī)器人(3)末尾軸(13)的輸出端通過兩個(gè)法蘭盤分別連有焊槍和搬運(yùn)機(jī)械手(18)，所述切割機(jī)器人(4)末尾軸(13)的輸出端通過另外兩個(gè)法蘭盤分別連有割槍和搬運(yùn)機(jī)械手(18)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于管道加工的切割、焊接、搬運(yùn)機(jī)器人的一體式工作站，其特征在于:分別從所述焊接機(jī)器人(3)的底座到焊槍、所述切割機(jī)器人(4)的底座到割槍，依次通過第一軸(8)、第二軸(9)、第三軸(10)、第四軸(11)、第五軸(12)和末尾軸(13)連接，其中第一軸(8)、第四軸(11)和末尾軸(13)帶動(dòng)旋臂實(shí)施旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，另外三根軸帶動(dòng)旋臂實(shí)施擺動(dòng)動(dòng)作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于管道加工的切割、焊接、搬運(yùn)機(jī)器人的一體式工作站，其特征在于:所述每個(gè)機(jī)器人上各有兩個(gè)法蘭盤，分別為一號法蘭盤(14)和二號法蘭盤(15)，所述一號法蘭盤(14)分別用于帶動(dòng)焊槍或割槍旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，所述二號法蘭盤(15)通過L型的角鐵帶動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手(18)旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于管道加工的切割、焊接、搬運(yùn)機(jī)器人的一體式工作站，其特征在于:所述焊接機(jī)器人(3)和切割機(jī)器人(4)的末尾軸(13)的輸出端部分還安裝有防碰撞器(16) ο
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于管道加工的切割、焊接、搬運(yùn)機(jī)器人的一體式工作站，其特征在于:所述升降驅(qū)動(dòng)裝置為液壓升降裝置或者電機(jī)升降裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于管道加工的切割、焊接、搬運(yùn)機(jī)器人的一體式工作站，其特征在于:所述夾緊固定裝置采用的是氣動(dòng)自定心三爪卡盤。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于管道加工的切割、焊接、搬運(yùn)機(jī)器人的一體式工作站，其特征在于:在工作站的豎直方向上安裝有光柵。
【文檔編號】B23K37/053GK103567677SQ201310508495
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】楊睿, 何杏興, 薛偉, 丁錦俊 申請人:南京熊貓電子股份有限公司, 南京熊貓電子裝備有限公司