一種機器人管焊裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種機器人管焊裝置及方法，在直線電機的正上方垂直設置旋轉凸臺，機器人設置在所述旋轉凸臺上，在所述機器人的頂端設置焊槍；鋼管夾緊裝置設置在可升降的上下橫梁之間，鋼管夾緊裝置設置與減速電機相連；上下橫梁之間還安裝菱形架用于夾持管道，該焊接裝置采用直線電機控制橫向運動，從而焊接橫向縫隙；采用減速電機控制鋼管旋轉使得焊接機器人可以焊接環形管道的縫隙；采用菱形架保持待焊接的管道同軸且對接間距不超過3mm，該裝置使焊接機器人有較好的機動性，穩定性好，便于操作。

【技術實現步驟摘要】

：本專利技術屬于機器人焊接領域，具體涉及磁懸機器人焊接裝置。
技術介紹
：焊是被焊工件的材質通過加熱和/或加壓(可用或不用填充材料)使工件結合而形成永久性連接的工藝過程，目前工廠內大多是人工操作，人工對被焊接的管材進行夾緊定位,然后再進行對接焊接，效率低可靠性差，而且易導致人員傷害。鋼板深加工成鋼管是通過預彎機將鋼板做成鋼管，需要將鋼管縫隙焊接上。焊接的質量取決于焊縫大小、焊接電流、堆料時間、焊縫清潔程度，采用機器人在直線上焊接時，常面臨啟動和停止速度不均勻造成堆料不均；以及機器人在直線運動中移動裝置調速響應慢，無法滿足焊接速度的要求。而且目前只能實現一根鋼管的自動焊接，無實現多根鋼管拼接焊接。直線電機技術是一項相對來說較新的
，主要運用于實驗室研究或有軌列車上。具有功率因數和效率高、推力密度大，電力電子變換裝置尺寸小、成本低，調速快的優點。
技術實現思路
：本專利技術的目的在于：針對
技術介紹
中存在的諸多缺點和問題加以改進，提供一種機器人管焊裝置及方法，該方法可使焊接裝置通過直線電機控制橫向運動，從而焊接橫向縫隙；通過伺服電機控制鋼管旋轉使得焊接裝置可以焊接鋼管的環形縫隙；通過直線電機驅動和菱形架夾持使兩根鋼管同心對接，并使對接間距可以精確控制在1-3mm。該焊接裝置有較好的能動性、自動化程度高、穩定性好、便于操作、方向可調。本專利技術的目的通過下述技術方案來實現：一種機器人管焊裝置及方法，其特征在于，將兩段鋼管的分別穿過至少兩個菱形架，各段鋼管兩端分別置于菱形架內側，四個邊長相同的菱形架同軸線的安裝在對稱布置的上下橫梁之間，菱形架的四條邊通過鉸鏈連接，讓各連接有電子卷尺兩端上下橫梁相對平行移動使菱形架夾持鋼管，使兩段鋼管同心，電子卷尺采集上下橫梁的間距；讓連接光柵讀數頭的各菱形架沿上下橫梁橫向相對移動，光柵讀數頭讀取上橫梁或下橫梁上的光柵尺確定兩段鋼管各端的位置，驅動菱形架用于使兩段鋼管的對接端保持1-3mm的間隙；將測得的距離數據和位置數據通過控制器轉給上位機，上位機計算出鋼管的外徑、圓周長、長度、對接端位置，并通過控制器，驅動安裝在直線電機次級上的焊接機器人，沿平行于上下橫梁的直線電機初級軌道平移至兩段鋼管的對接處焊接鋼管；控制器還驅動設有轉盤的管道夾持裝置夾緊鋼管的非對接端，連接減速電機的轉盤用于沿徑向轉動鋼管,便于機器人焊接。前述的機器人管焊方法，中上位機計算出的鋼管外徑為：前述的機器人管焊方法中的焊接裝置，包括橫梁、菱形架、第一直線電機、第二直線電機、焊接機器人、管道夾持裝置、減速電機、控制器，其特征在于：所述橫梁至少為兩根，上下平行布置，橫梁上安裝有滑道或第一直線電機，上下橫梁的同側端分別連接同一升降裝置的活動端和固定端，橫向滑道及第一直線電機分別位于所述菱形架的對角線上，菱形架通過鉸軸與橫向滑道上的滑塊或第一直線電機次級連接；第二直行電機初級平行置于所述橫梁設置在鋼管旁；焊接機器人為六自由度機器人垂直安裝在第二直線電機次級上；管道夾持裝置安裝在上橫梁或下橫梁上，至少分為左右兩個可沿橫梁移動的支架，支架由具有環形槽的夾持架和轉盤組成，左夾持架的轉盤連接減速電機，用于固定鋼管的兩端和轉動鋼管；控制器采集第一直線電機和第二直線電機次級上的光柵讀數頭測量的位置信息，識別并控制兩段鋼管對接端的間距、鋼管長度及焊接機器人沿第二直線電機的移動速度和位置，控制器還采集設于減速電機上的編碼器的脈沖信號，測量轉盤的轉速和轉動圈數，通過逆變器控制減速電機。優選的，焊接機器人通過旋轉凸臺與所述第二直線電機次級連接，用于改變機器人的方向。進一步地，第一直線電機和第二直線電機初級旁安裝有混合式絕對值光柵尺，及設置在第一直線電機和第二直線電機次級與光柵尺相對的光柵讀數頭，可測量光柵讀數頭在光柵尺上的位置、移動方向、移動速度。優選的，控制器通過DSP芯片采集光柵讀數頭讀取的數據，用于采集第一直線電機和第二直線電機次級的位置和移動速度信息，DSP芯片還通過功率放大器連接第一直線電機和第二直線電機初級上的電樞繞組，用于驅動焊接機器人、菱形架、右夾持架變速移動和定位。優選的，所述右夾持架安裝在第一直線電機次級上，使第一直線電機驅動右夾持架移動。優選的，所述升降裝置的活動端和固定端之間連接電子卷尺，用于測量菱形架對角線的長度。本專利技術有益效果：該方法可使焊接裝置通過直線電機控制橫向運動，從而焊接橫向縫隙；通過伺服電機控制鋼管旋轉使得焊接裝置可以焊接鋼管的環形縫隙；通過直線電機驅動和菱形架夾持使兩根鋼管同心對接，并使對接間距可以精確控制在1-3mm；通過調整升降裝置的間距來改變菱形架對角線的間距，能夠夾持不同直徑的鋼管，并使鋼管均同軸對接。該焊接裝置有較好的能動性、自動化程度高、穩定性好、便于操作、方向可調。附圖說明：圖1為本專利技術機器人管焊裝置整體結構示意圖圖2為本專利技術機器人管焊裝置中菱形架的結構示意圖圖3為本專利技術機器人管焊裝置結構框圖圖4為本專利技術機器人管焊裝置中第一直線電機次級和初級的放大圖圖5為本專利技術機器人管焊裝置整體結構示意圖中A剖面的方法圖具體實施方式：下面結合具體實施例和附圖對本專利技術作進一步的說明。具體實施方案如下：如圖1本專利技術的原理圖和圖2菱形架的結構圖所示，一種機器人管焊裝置，由橫梁800、菱形架700、第一直線電機600、第二直線電機100、焊接機器人200、管道夾持裝置400、減速電機430、控制器500、上位機900組成。上下兩根橫梁800平行布置，上橫梁810上安裝有滑道811，下橫梁820上安裝有第一直線電機600，上下橫梁800的右側端分別連接升降裝置830的活動端831和固定端832，四個相同大小的菱形架700，平行安裝在上下橫梁800之間，四個菱形架700軸線重合，滑道811位于所述菱形架700的對角線上鉸接點側的上橫梁810處，及第一直線電機600位于所述菱形架700的對角線下鉸接點側的下橫梁820處，菱形架700通過鉸軸701與滑道811上的滑塊812和第一直線電機次級620連接，菱形架700的四條邊通過鉸鏈連接；第二直行電機初級110平行于所述橫梁800設置在鋼管1000旁；焊接機器人200為六自由度機器人垂直安裝在旋轉凸臺201上，用于改變焊接機器人200方向。焊槍204設置在焊接機器人200上，焊接機器人200靈活控制焊槍204位置，第二直線電機次級120設置在旋轉凸臺201下方，用于驅動整個焊接機器人200。管道夾持裝置400安裝在下橫梁820上，鋼管1000兩端被管道夾持裝置400夾緊，防止鋼管800位移造成焊接不均勻。管道夾持裝置400至少分為左右兩個支架，支架由具有環形槽的夾持架410和轉盤420組成，左夾持架410內的轉盤420與減速電機430同軸連接，右夾持架410安裝在第一直線電機次級620上，使第一直線電機600驅動右夾持架410移動，左夾持架410和右夾持架410一起用于固定鋼管1000的兩端和轉動鋼管1000，使得在環形焊接時焊接更加穩定，升降裝置830的活動端831和固定端832之間連接電子卷尺840，用于測量菱形700對角線的長度。升降裝置700為液壓油缸、氣缸、或直線電機。進一步地，第一直線電機初級610和第二直線電機初級110的旁安裝有混合式絕對值光柵尺本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種機器人管焊方法，其特征在于，將兩段鋼管的分別穿過至少兩個菱形架，各段鋼管兩端分別置于菱形架內側，四個邊長相同的菱形架同軸線的安裝在對稱布置的上下橫梁之間，菱形架的四條邊通過鉸鏈連接，讓各連接有電子卷尺兩端上下橫梁相對平行移動使菱形架夾持鋼管，使兩段鋼管同心，電子卷尺采集上下橫梁的間距；讓連接光柵讀數頭的各菱形架沿上下橫梁橫向相對移動，光柵讀數頭讀取上橫梁或下橫梁上的光柵尺確定兩段鋼管各端的位置，驅動菱形架用于使兩段鋼管的對接端保持1?3mm的間隙；將測得的距離數據和位置數據通過控制器路轉給上位機，上位機計算出鋼管的外徑、圓周長、長度、對接端位置，并通過控制器，驅動安裝在直線電機次級上的焊接機器人，沿平行于上下橫梁的直線電機初級軌道平移至兩段鋼管的對接處焊接鋼管；控制器還驅動設有轉盤的管道夾持裝置夾緊鋼管的非對接端，連接減速電機的轉盤用于沿徑向轉動鋼管,便于機器人焊接。

【技術特征摘要】
1.一種機器人管焊方法，其特征在于，將兩段鋼管的分別穿過至少兩個菱形架，各段鋼管兩端分別置于菱形架內側，四個邊長相同的菱形架同軸線的安裝在對稱布置的上下橫梁之間，菱形架的四條邊通過鉸鏈連接，讓各連接有電子卷尺兩端上下橫梁相對平行移動使菱形架夾持鋼管，使兩段鋼管同心，電子卷尺采集上下橫梁的間距；讓連接光柵讀數頭的各菱形架沿上下橫梁橫向相對移動，光柵讀數頭讀取上橫梁或下橫梁上的光柵尺確定兩段鋼管各端的位置，驅動菱形架用于使兩段鋼管的對接端保持1-3mm的間隙；將測得的距離數據和位置數據通過控制器路轉給上位機，上位機計算出鋼管的外徑、圓周長、長度、對接端位置，并通過控制器，驅動安裝在直線電機次級上的焊接機器人，沿平行于上下橫梁的直線電機初級軌道平移至兩段鋼管的對接處焊接鋼管；控制器還驅動設有轉盤的管道夾持裝置夾緊鋼管的非對接端，連接減速電機的轉盤用于沿徑向轉動鋼管,便于機器人焊接。2.根據權利要求1所述的機器人管焊方法，其特征在于：所述上位機計算出的鋼管外徑為：3.根據權利要求1所述方法的機器人管焊裝置，包括橫梁、菱形架、第一直線電機、第二直線電機、焊接機器人、管道夾持裝置、減速電機、控制器，其特征在于：所述橫梁至少為兩根，上下平行布置，橫梁上安裝有滑道或第一直線電機，上下橫梁的同側端分別連接同一升降裝置的活動端和固定端，橫向滑道及第一直線電機分別位于所述菱形架的對角線上，菱形架通過鉸軸與橫向滑道上的滑...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳騰，盧小麗，孫偉，李瀟，
申請(專利權)人：武漢延鋒時代檢測技術股份有限公司，
類型：發明
國別省市：湖北;42