CN116329816A - 一种双台盖梁骨架片焊接系统及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双台盖梁骨架片焊接系统及焊接方法，包括第一焊接平台、第二焊接平台和焊接装置和机器人本体，第一焊接平台与第二焊接平台呈平行设置，在第一焊接平台与第二焊接平台之间设置有行走通道，在行走通道内且沿行走通道的延伸方向铺设有多段支撑地轨，在每段支撑地轨上可移动设置所述焊接装置和机器人本体，沿第一焊接平台的边缘四周的第二焊接平台的边缘四周分别设置有多个呈一字等距排列的工装夹持机构；焊接过程中根据盖梁骨架片焊接的长度驱动滑动底座在行走通道内的支撑地轨上往往移动，直至完成盖梁骨架片的所有焊接点位。本发明实现了自动化焊接，且焊接可涉及的区域大，大提升了桥梁盖梁骨架片焊接的质量及精度。

Description

一种双台盖梁骨架片焊接系统及焊接方法

技术领域

本发明属于焊接设备技术领域，尤其涉及一种双台盖梁骨架片焊接系统及焊接方法。

背景技术

机器人焊接是社会生产发展的必然趋势，是时代发展的要求，机器人焊接智能化是焊接发展的主要方向，通过发展机器人焊接，在一定程度上能够提升生产效率，促进制造业水平的提升，并且能够改善工业制造工人的供需不平衡问题，从而促进社会生产的发展和提高生产质量，促进制造业的发展。

在桥梁施工建设中，桥梁的钢筋骨架焊接为桥梁施工的关键性工作，其中盖梁钢筋骨架施工制约T梁架设施工进度，进而决定着全线施工进度快慢，目前，在制作盖梁结构物钢筋骨架时，多为人工操作机器人进行焊接工作的半自动化机器人，难以适用于较大工件(如钢筋盖梁骨架片)和涉及较大区域焊接，同时也不便于拆卸，更不利于对机器人的维护，而且焊接作业量大、质量缺陷问题较大、效率低，且长期焊接作业危害健康。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双台盖梁骨架片焊接系统及焊接方法，本发明可以实现自动化焊接，且操作简单，焊接可涉及的区域大，大大提升了桥梁盖梁骨架片焊接的质量及精度。为了实现上述目的，本发明采用以下技术效果：

根据本发明的一个方面，提供了一种双台盖梁骨架片焊接系统，所述焊接系统包括第一焊接平台、第二焊接平台和焊接装置和机器人本体，所述第一焊接平台与第二焊接平台呈平行设置，在第一焊接平台与第二焊接平台之间设置有行走通道，在行走通道内且沿行走通道的延伸方向铺设有多段支撑地轨，在每段支撑地轨上可移动设置所述焊接装置和机器人本体，在相邻的支撑地轨之间设置有清枪站，沿第一焊接平台的边缘四周的第二焊接平台的边缘四周分别设置有多个呈一字等距排列的工装夹持机构。

上述方案进一步优选的，所述焊接装置包括滑动底座、焊接配电柜、焊接控制柜和焊枪，在所述机器人本体的末端夹持固定所述焊枪，所述滑动底座滑动设置于支撑地轨上，在滑动底座的前端设置所述机器人本体，在所述滑动底座的后端上分别设置所述焊接配电柜和焊接控制柜，所述焊接配电柜分别与所述焊接控制柜和机器人本体电气连接，所述焊接控制柜通过数据先与所述机器人本体通信连接。

上述方案进一步优选的，在所述滑动底座的后端上设置有支撑架，在支撑架上分别设置所述焊接配电柜和焊接控制柜。

上述方案进一步优选的，在滑动底座的前端设置有可水平转动的旋转底座，所述机器人本体通过旋转底座设置在所述滑动底座的前端上。

上述方案进一步优选的，所述工装夹持机构包括固定底座、前限位板、后限位板和夹持板，所述固定底座通过螺栓分别固定于第一焊接平台和第二焊接平台，所述前限位板和后限位板分别竖直设置在固定底座的两端，所述后限位板滑动设置于前限位板与后限位板之间的固定座上，在后限位板上贯穿设置有伸向前限位板方向的夹持固定螺杆，所述夹持固定螺杆的一端穿过后限位板与所述夹持板的背面接触。

上述方案进一步优选的，在前限位板的两侧边缘具有伸向后限位板方向的一对固定于所述固定底座上的支撑板，使前限位板通过两侧边缘的一对支撑板与后限位板在固定底座围合成收容槽，所述支撑板的水平高度低于前限位板的高度和夹持板的高度，所述支撑板的一端连接在前限位板的两侧边缘，所述后限位板的两侧分别与支撑板的另一端侧面固定连接，所述夹持板的两侧滑动设置于支撑板上，所述夹持板的下端滑动设置于固定底座上。

上述方案进一步优选的，在所述支撑板的两侧侧部水平设置有条形滑行通道，在夹持板的两侧分别设置有两个限位头，其中一个限位头插入在条形滑行通道内，另一限位头支撑限位于支撑板上侧端面。

上述方案进一步优选的，在垂直于夹持板的背面设置有用于套设夹持固定螺杆端部的支撑筒柱，在夹持板的下端设置有滑行限位缺口。

根据本发明的一个方面，本发明利用一种双台盖梁骨架片焊接系统的盖梁骨架片焊接方法，包括如下步骤：

步骤1：根据盖梁骨架片的设计图纸拆分成钢筋图样，将每个钢筋图样加工成型，将弯曲成型的钢筋通过工装夹持机构分别固定在第一焊接平台、第二焊接平台上，然后启动盖梁骨架片焊接机器系统；

步骤2：在焊接控制柜上设置焊接参数，采用20点定位法对机器人本体进行校准，其中，20点定位法进行定位校准的过程为：以机器人本体所在的最初原始位置为支撑点，以机器人本体的摆臂的末端为尖端顶点，在第一焊接平台或第二焊接平台的台面上设置一个标定点(零点)，且使摆臂末端的尖端顶点靠近或对准标定点，通过焊接控制柜的操作界面设置20个不同的焊接操作姿态，焊接摆动操作的姿态差异越大越好，设定好不同的焊接操作姿态后向机器人本体发送校准指令执行定位校准，并记录20个焊接操作姿态完成后返回标定点(零点)时的尖端顶点位置，根据记录的尖端顶点位置与标定点(零点)之间位置计算标定点与尖端顶点的误差，以便对机器人进行零点位置校正；然后通过焊接控制柜将设定好的焊接参数实时传递给机器人本体，机器人本体接受所述焊接参数开始动作，并带动焊枪对第一焊接平台1和/或第二焊接平台上固定的盖梁骨架片进行焊接；在焊接过程中，机器人本体4对所焊接的每条焊缝进行查询检查获取焊缝特征点，并根据焊缝特征点对焊枪的位置进行调整；

步骤3：根据盖梁骨架片焊接的长度驱动所述滑动底座在行走通道内的支撑地轨上往往移动，带动所述焊接配电柜、焊接控制柜和机器人本体在支撑地轨上一起移动，直至完成盖梁骨架片的所有焊接点位，焊接弯所有焊接点位后机器人停止焊接并返回原来位置。

上述方案进一步优选的，所述查询检查的内容包括焊缝的起始点、结束点和焊缝中心。

综上所述，本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下技术效果：

(1)本发明的盖梁骨架片焊接机器人可以实现自动化焊接，且操作简单，焊接可涉及的区域大，盖梁骨架片安装和拆卸容易，大大提升了桥梁盖梁骨架片焊接的质量及精度，使盖梁骨架片焊接施工的标准化、机械化、自动化程度更高。

(2)钢筋经过钢筋骨架片机器人智能化焊接加工可提高生产效率，加快了生产进度，保证焊接质量。可解决传统生产工艺造成钢筋成品质量缺陷问题，，减少了工人的数量，节省了成本，加快了施工进度，降低施工成本，在保护环境、提高社会生产力起了一定作用。

附图说明

图1是本发明的一种双台盖梁骨架片焊接系统的整体结构示意图；

图2是本发明的工装夹持机构的结构示意图；

图3是本发明的夹持板的结构示意图；

附图中，第一焊接平台1，第二焊接平台2，焊接装置3，机器人本体4，行走通道5，支撑地轨6，清枪站7，滑动底座31，焊接配电柜32，焊接控制柜33，焊枪34，支撑架35，旋转底座36，固定底座700，前限位板701，后限位板702，夹持板703，夹持固定螺杆704，支撑板705，收容槽706，条形滑行通道707，限位头708，支撑筒柱709，滑行限位缺口710。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。

结合图1所示，根据本发明的一种双台盖梁骨架片焊接系统，所述焊接系统包括第一焊接平台1、第二焊接平台2和焊接装置3和机器人本体4，机器人本体4为六轴机器人，所述第一焊接平台1与第二焊接平台2呈平行设置，在第一焊接平台1与第二焊接平台2之间设置有行走通道5，在行走通道5内且沿行走通道5的延伸方向铺设有多段支撑地轨6，在每段支撑地轨6上可移动设置所述焊接装置3和机器人本体4，在相邻的支撑地轨6之间设置有清枪站7，清枪站7用于清理焊接机器人在自动焊接作业过程中产生的粘堵在焊枪气体保护套内的飞溅物(焊渣)，确保气体长期畅通无阻，有效地阻隔空气进入焊接区域，提高焊缝质量；沿第一焊接平台1的边缘四周的第二焊接平台2的边缘四周分别设置有多个呈一字等距排列的工装夹持机构8，盖梁钢筋采用HRB400钢筋，所述第一焊接平台1、第二焊接平台2的长度不低于30m，高度为置30-50cm，根据盖梁骨架片的设计图纸，对盖梁骨架片钢筋进行拆分成下料，然将每个钢筋图样弯曲加工成型，再将弯曲成型的钢筋通过工装夹持机构8固定到焊接平台上，防止焊接过程中钢筋移位，焊接装置3和机器人本体4通过支撑地轨6安装在行走通道5内，在每段支撑地轨6上分别安装至少一个机器人本体4，焊接装置3和机器人本体4在支撑地轨6上往返移动进行调整焊接位置，机器人本体4的摆臂可以在一个焊接平台或两个焊接平台上来回摆动，对盖梁骨架片进行焊接，焊接装置3和机器人本体4可通过支撑地轨6进行往返移动，从而实现盖梁骨架片不同长度位置进行快速焊接。

在本发明中，所述焊接装置3包括滑动底座31、焊接配电柜32、焊接控制柜33和焊枪34，在所述机器人本体4的末端夹持固定所述焊枪34，所述滑动底座31滑动设置于支撑地轨6上，在滑动底座30的前端设置所述机器人本体4，在所述滑动底座30的后端上分别设置所述焊接配电柜32和焊接控制柜33，所述焊接配电柜32分别与所述焊接控制柜33和机器人本体4电气连接，所述焊接控制柜33通过数据先与所述机器人本体4通信连接，可采用现有的减速机驱动系统驱动所述滑动底座30在支撑地轨6上滑动，实现机器人本体4在支撑地轨6上移动过程中对盖梁骨架片不同长度位置进行快速焊接。

在本发明中，为了尽量将焊接配电柜32和焊接控制柜33与机器人本体4进行分隔安装，保证焊接配电柜32和焊接控制柜33尽可能与地面保持距离，在所述滑动底座30的后端上设置有支撑架35，在支撑架35上分别设置所述焊接配电柜32和焊接控制柜33，在滑动底座30的前端设置有可水平转动的旋转底座36，所述机器人本体4通过旋转底座36设置在所述滑动底座30的前端上，在旋转底座36的底部设置一个齿轮，旋转底座36固定于齿轮盘面上，齿轮的与电机输出轴上的驱动齿轮啮合为了保证机器人本体4的摆臂的摆动角度，可通过电机驱动所述旋转底座36旋转一定的角度，带动器人本体4旋转一定的角度，使器人本体4带动焊枪34进行摆动，能够确保在各个角度进行焊接。

在本发明中，所述工装夹持机构7包括固定底座700，前限位板701、后限位板702和夹持板703，所述固定底座700通过螺栓分别固定于第一焊接平台1和第二焊接平台2，所述前限位板701和后限位板702分别竖直设置在固定底座700的两端，所述后限位板702滑动设置于前限位板701与后限位板702之间的固定座上，在后限位板702上贯穿设置有伸向前限位板701方向的夹持固定螺杆704，所述夹持固定螺杆704的一端穿过后限位板702与所述夹持板703的背面接触，将盖梁钢筋放置在固定底座700上，并通过推动所述夹持板703向前限位板701一侧移动夹持盖梁钢筋，然后拧动夹持固定螺杆704将盖梁钢筋紧紧夹持在前限位板701与夹持板703之间。

在本发明中，在前限位板701的两侧边缘具有伸向后限位板702方向的一对固定于所述固定底座700上的支撑板705，使前限位板701通过两侧边缘的一对支撑板705与后限位板702在固定底座700围合成收容槽706，所述支撑板705的水平高度低于前限位板701的高度和夹持板703的高度，所述支撑板705的一端连接在前限位板701的两侧边缘，所述后限位板702的两侧分别与支撑板705的另一端侧面固定连接，所述夹持板703的两侧滑动设置于支撑板705上，所述夹持板703的下端滑动设置于固定底座700上；一般来说盖梁钢筋被夹持的位置为焊接点，将盖梁钢筋放置在一对支撑板705上，使盖梁钢筋与固定底座700保持一定的高度，盖梁钢筋的焊接点的下方为收容槽706，可有收集焊接时所产生的焊渣，通过推动所述夹持板703向前限位板701一侧移动，使盖梁钢筋放置在前限位板701与夹持板703之间的一对支撑板705上，然后拧动夹持固定螺杆704将盖梁钢筋紧紧夹持在前限位板701与夹持板703之间的支撑板705上。

在本发明中，在所述支撑板705的两侧侧部水平设置有条形滑行通道707，在夹持板703的两侧分别设置有两个限位头708，其中一个限位头708插入在条形滑行通道707内，该限位头708滑动限位于条形滑行通道707内，另一限位头708支撑限位于支撑板705上侧端面，从而能够使夹持板703在滑行或在夹持时不会发生移位，在垂直于夹持板703的背面设置有用于套设夹持固定螺杆704端部的支撑筒柱709，在夹持板703的下端设置有滑行限位缺口710，从而有效防止夹持板703在滑行过程中产生错位。

根据本发明的另一个方面，结合图1、图2和图3，本发明提供了利用一种双台盖梁骨架片焊接系统的盖梁骨架片焊接方法，所述焊接方法包括如下步骤：

步骤1：根据盖梁骨架片的设计图纸，对盖梁骨架片钢筋进行拆分成下料，将每个钢筋图形用数控钢筋弯曲中心加工成型，将弯曲成型的钢筋通过工装夹持机构8分别固定在第一焊接平台1、第二焊接平台2上，然后启动盖梁骨架片焊接机器人；

步骤2：在焊接控制柜33上设置焊接参数，采用20点定位法对机器人本体4进行校准，然后通过焊接控制柜33将设定好的焊接参数实时传递给机器人本体4，机器人本体4接受所述焊接参数开始动作，并带动焊枪34对第一焊接平台1和/或第二焊接平台2上固定的盖梁骨架片进行焊接；在焊接过程中，机器人本体4对所焊接的每条焊缝进行查询检查获取焊缝特征点，并根据焊缝特征点并根据焊缝特征点对焊枪的位置进行调整，本发明，通过水平移动机器人本体4移动调整焊枪34所在的水平位置旋转机器人本体4的摆臂或旋转所述旋转底座36对焊枪34的角度位置进行调整，所述查询检查的内容包括焊缝的起始点、结束点和焊缝中心，其中，所述焊接范围(直径)为Ф16mm—Ф40mm、焊接强度(d)为10d(d为钢筋直径，单位为mm)、焊接速度为60-120mm/min；焊接精度为±2mm；焊接长度误为±2cm；焊接总功率30Kw(或焊接电流、焊接电压)；对所焊接的每条焊缝进行查询检查获取焊缝特征点的过程为，通过机器人摆臂上的激光视觉传感获取的每条焊缝原始轮廓，并对每条焊缝原始轮廓进行特征提取处理，得到条焊缝条纹上的特征点，根据特征点的实际位置进行校正调整机器人本体4的位置和焊枪34的角度；从而提高了焊接的精度和减少焊接偏差，减轻了焊接工作强度。

步骤3：根据盖梁骨架片焊接的长度驱动所述滑动底座31在行走通道5内的支撑地轨6上往往移动，带动所述焊接配电柜32、焊接控制柜33和机器人本体4在支撑地轨6上一起移动进行调整焊接位置，直至完成盖梁骨架片的所有焊接点位；焊接弯所有焊接点位后机器人停止焊接并返回原来位置，松开工装夹持机构7的夹持固定螺杆704，取下焊接好的盖梁骨架片。

本发明将弯曲成型的钢筋通过工装夹持机构7分别固定到两个焊接平台上，启动焊接机器人进行焊接盖梁骨架片，机器不停地在支撑地轨6上循环焊接，大大提升了桥梁盖梁骨架片焊接的质量及功效，使盖梁骨架片焊接施工的标准化、机械化、自动化程度更高，减少了工人的数量，节省了成本，加快了施工进度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种双台盖梁骨架片焊接系统，所述焊接系统包括第一焊接平台、第二焊接平台和焊接装置和机器人本体，其特征在于，所述第一焊接平台与第二焊接平台呈平行设置，在第一焊接平台与第二焊接平台之间设置有行走通道，在行走通道内且沿行走通道的延伸方向铺设有多段支撑地轨，在每段支撑地轨上可移动设置所述焊接装置和机器人本体，在相邻的支撑地轨之间设置有清枪站，沿第一焊接平台的边缘四周的第二焊接平台的边缘四周分别设置有多个呈一字等距排列的工装夹持机构。

2.根据权利要求1所述的一种双台盖梁骨架片焊接系统，其特征在于：所述焊接装置包括滑动底座、焊接配电柜、焊接控制柜和焊枪，在所述机器人本体的末端夹持固定所述焊枪，所述滑动底座滑动设置于支撑地轨上，在滑动底座的前端设置所述机器人本体，在所述滑动底座的后端上分别设置所述焊接配电柜和焊接控制柜，所述焊接配电柜分别与所述焊接控制柜和机器人本体电气连接，所述焊接控制柜通过数据先与所述机器人本体通信连接。

3.根据权利要求2所述的一种双台盖梁骨架片焊接系统，其特征在于：在所述滑动底座的后端上设置有支撑架，在支撑架上分别设置所述焊接配电柜和焊接控制柜。

4.根据权利要求3所述的一种双台盖梁骨架片焊接系统，其特征在于：在滑动底座的前端设置有可水平转动的旋转底座，所述机器人本体通过旋转底座设置在所述滑动底座的前端上。

5.根据权利要求1所述的一种双台盖梁骨架片焊接系统，其特征在于：所述工装夹持机构包括固定底座、前限位板、后限位板和夹持板，所述固定底座通过螺栓分别固定于第一焊接平台和第二焊接平台，所述前限位板和后限位板分别竖直设置在固定底座的两端，所述后限位板滑动设置于前限位板与后限位板之间的固定座上，在后限位板上贯穿设置有伸向前限位板方向的夹持固定螺杆，所述夹持固定螺杆的一端穿过后限位板与所述夹持板的背面接触。

6.根据权利要求5所述的一种双台盖梁骨架片焊接系统，其特征在于：在前限位板的两侧边缘具有伸向后限位板方向的一对固定于所述固定底座上的支撑板，使前限位板通过两侧边缘的一对支撑板与后限位板在固定底座围合成收容槽，所述支撑板的水平高度低于前限位板的高度和夹持板的高度，所述支撑板的一端连接在前限位板的两侧边缘，所述后限位板的两侧分别与支撑板的另一端侧面固定连接，所述夹持板的两侧滑动设置于支撑板上，所述夹持板的下端滑动设置于固定底座上。

7.根据权利要求6所述的一种双台盖梁骨架片焊接系统，其特征在于：在所述支撑板的两侧侧部水平设置有条形滑行通道，在夹持板的两侧分别设置有两个限位头，其中一个限位头插入在条形滑行通道内，另一限位头支撑限位于支撑板上侧端面。

8.根据权利要求5所述的一种双台盖梁骨架片焊接系统，其特征在于：在垂直于夹持板的背面设置有用于套设夹持固定螺杆端部的支撑筒柱，在夹持板的下端设置有滑行限位缺口。

9.一种利用权利要求1至8任一所述的一种双台盖梁骨架片焊接系统的盖梁骨架片焊接方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：根据盖梁骨架片的设计图纸拆分成钢筋图样，将每个钢筋图样加工成型，将弯曲成型的钢筋通过工装夹持机构分别固定在第一焊接平台、第二焊接平台上，然后启动盖梁骨架片焊接机器系统；

步骤2：在焊接控制柜上设置焊接参数，采用20点定位法对机器人本体进行校准，然后通过焊接控制柜将设定好的焊接参数实时传递给机器人本体，机器人本体接受所述焊接参数开始动作，并带动焊枪对第一焊接平台和/或第二焊接平台上固定的盖梁骨架片进行焊接；在焊接过程中，机器人本体4对所焊接的每条焊缝进行查询检查获取焊缝特征点，并根据焊缝特征点对焊枪的位置进行调整；

步骤3：根据盖梁骨架片焊接的长度驱动所述滑动底座在行走通道内的支撑地轨上往往移动，带动所述焊接配电柜、焊接控制柜和机器人本体在支撑地轨上一起移动，直至完成盖梁骨架片的所有焊接点位，焊接弯所有焊接点位后机器人停止焊接并返回原来位置。

10.根据权利要求9所述的盖梁骨架片焊接方法，其特征在于：所述查询检查的内容包括焊缝的起始点、结束点和焊缝中心。

Images