一种钻杆焊接机器人生产线的制作方法

本发明涉及焊接及自动控制技术领域，具体的说，是一种钻杆焊接机器人生产线。

背景技术：

钻杆生产过程是按成套生产的方式，每次生产循环中都可能是不同的工件，故要求设备能够快速换型，其中，由于现有技术中自动化程度不高，需要人工上下料，不仅增加了工人的劳动强度，不能保证工件的装配精度，同时限制了生产效率的提高。同时，由于电焊环境带来的烟尘，对环境造成了污染。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种钻杆焊接机器人生产线，用于解决现有技术中钻杆焊接生产线自动化程度不高，不能快速换型的问题，以及现有技术中电焊环境带来的烟尘问题。

本发明通过下述技术方案解决上述问题：

一种钻杆焊接机器人生产线，包括电源和水箱，还包括变位机移动轨道和安装在变位机移动轨道上的变位机，所述变位机移动轨道的一侧并行设置有机器人移动轨道，所述机器人移动轨道上滑动安装有呈倒“l”型的悬臂，所述悬臂包括互成直角的立柱和横梁，所述横梁上倒挂设置有机器人，所述变位机移动轨道的另一侧设置有两个或多个移动小车，所述变位机包括变位机头座和变位机尾座，所述变位机头座、变位机尾座均设置有电动卡盘，所述变位机头座、变位机尾座分别连接驱动装置，所述驱动装置用于驱动变位机头座、变位机尾座在变位机移动轨道上移动，所述变位机头座与变位机尾座之间设置有两个或多个接送料装置，所述接送料装置之间还设置有用于将物料升高至与所述电动卡盘同心位置的辅助支撑装置。

每条生产线上可以设置一个或者多个悬臂，每个悬臂可以倒挂设置有一个或者多个机器人。多台机器人可以同时焊接同一工件的不同位置，提高了生产效率。l型悬臂可以带动机器人随底座一起移动，完成一段焊接工作。变位机分变位机头座和变位机尾座，伺服电机带动变位机头座、变位机尾座在变位机移动轨道上自由移动，可以适应不同长度的工件。变位机头座、变位机尾座相对的内侧均安装电动卡盘，电动卡盘由伺服控制，可以精确定位卡爪位置，以适应不同直径的钻杆工件，钻杆工件到位后电动卡盘自动卡紧。

以plc为核心的控制系统，控制系统控制机器人的同步移动和协同工作、控制变位机的同步旋转或同步移动。本技术方案，结构简单，自动化程度高，效率高且安全可靠。

进一步地，还包括罩式烟尘净化装置，所述罩式烟尘净化装置包括烟尘净化器、烟尘净化管道、烟尘净罩和柔性塑料帘，所述烟尘净化管道固定在所述悬臂上，烟尘净化管道的一端连接所述烟尘净化器的抽风口，烟尘净化管道的另一端贯穿连接所述烟尘净罩，所述烟尘净罩的四周开设有固定槽，所述固定槽内固定有塑料帘，烟尘净罩的顶部开设有用于机器人密封贯穿的通孔。

机器人焊接工作时，完全处于烟尘净罩和塑料帘围成的空间内，焊接产生的烟尘，可通过与烟尘净罩连通的烟尘净化管道排出，由烟尘净化器进行净化，避免污染环境。

进一步地，所述机器人的手臂前端安装有激光跟踪器，所述激光跟踪器与机器人内部通讯连接，在机器人焊接过程中实时校正机器人的运动轨迹，满足焊接需求。

进一步地，所述辅助支撑装置包括举升机构和横移机构，所述举升机构包括固定座，所述固定座上安装有举升电机和升降丝杆，所述举升电机与所述升降丝杆驱动连接，所述升降丝杆顶端安装有用于支撑工件的托举块，所述横移机构包括横移电机和用于安装所述固定座和横移电机的底座，所述底座的底端设置有齿轮，所述齿轮由横移电机驱动。

进一步地，所述托举块为长方体或者上端开设有v型槽或者倒梯形槽的长方体。

位于变位机头座和变位机底座之间的辅助支撑装置，可以设置多个，优选的是，靠近两侧的辅助支撑装置选择上端为v型槽或者倒梯形槽的长方体的托举块，中间采用上端为平顶即长方体的托举块。

横移机构的底座安装在导轨之上，由电机驱动。电机由变频器驱动，编码器定位举升实时位置，接入plc主控系统可以控制举升机构升降的高度，适应不同直径的工件。举升机构和横移机构集成一体。移动式举升机构可以根据工件长度的变化在直线导轨上自由移动，由控制系统记忆当前位置，电机抱闸固定位置。装配过程中，辅助支撑装置顶起工件到达预定位置。焊接过程中辅助支撑装置托举工件，可以有效减少焊接过程中钻杆因自重变形和向下变形。

进一步地，所述移动小车包括小车本体、行走装置和升降装置，所述行走装置包括设置在所述小车本体的底端的车轮、安装在小车本体上并与所述车轮驱动连接的第一横移电机，所述升降装置安装在小车本体内部并贯穿小车本体的顶部与用于支撑工件的支撑定位机构驱动连接；所述支撑定位机构为上端开设有v型槽或倒梯形槽的长方体；还包括与所述第一横移电机和升降电机通信连接的主控plc、用于收发无线信号的无线通信模块和用于检测移动小车位置的传感器，所述传感器、无线通信模块分别与所述主控plc电连接。

一种钻杆焊接机器人生产线自动焊接方法，包括：

步骤s100：将钻杆工件放置在同步移动的两个或多个移动小车上，移动小车移动至靠近接送料装置区域；

步骤s200：移动小车同步举升钻杆工件，接送料装置自动伸长至钻杆工件下方，接送料装置为同步伸缩的两个或者多个；

步骤s300：接送料装置自动缩回，将钻杆工件放置于辅助支撑上面；

步骤s400：辅助支撑自动调节高度，使钻杆工件与变位机的电动卡盘同心；

步骤s500：调控变位机的电动卡盘的卡爪直径，在变位机移动轨道上移动变位机头座、变位机尾座的位置，使卡爪固定钻杆工件；

步骤s600：机器人寻点、定位初始焊接位置，开始焊接，自动完成每段焊接工作；在每一个方位焊接完成时，变位机自动旋转120°，对下一个方位的焊缝进行焊接，重新寻点、定位初始位置，直至焊接完成；

步骤s700：辅助支撑托住钻杆工件，松开变位机的卡爪，变位机向两端移开，辅助支撑下降，将钻杆工件放置于接送料装置上面，接送料装置推出钻杆工件，并由移动小车运走完成下料。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明以plc控制系统及组态软件进行集成，控制机器人同时焊接工作、同步移动，可同时焊接同一工件的不同位置，极大了提高了生产效率；焊接过程中可以调整变位机的移动缩短了机器人移动的距离；自动控制变位机的移动、旋转和卡紧，能够实现工件的快速换型；激光跟踪系统能够实时校正机器人的运动轨迹，满足焊接需求；配备了移动小车，完成自动接送料，联通前后工序，提高了自动化程度。

(2)本发明配置烟尘净化，解决车间的焊接烟尘污染问题，能够与机器人联动，机器人给出信号控制烟尘净化装置启停。

(3)本发明中的支撑辅助装置在装配过程中，举升机构支撑顶起工件到达预定位置。焊接过程中辅助支撑装置托举工件，可以有效减少焊接过程中钻杆因自重变形和向下变形。

附图说明

图1为本发明的示意图；

图2为移动小车与接送料装置的配合示意图；

图3为变位机头座的结构示意图；

图4为辅助支撑装置的第一种实施方式的结构示意图；

图5为辅助支撑装置的第二种实施方式的结构示意图；

图6为移动小车的结构示意图；

图7为移动小车的内部结构示意图；

其中，1-悬臂；2-罩式烟尘净化装置；3-围栏；4-机器人移动轨道；5-变位机移动轨道；6-移动小车；7-接送料装置；8-支撑辅助装置；9-钻杆工件；11-安全光栅；12-电源和水箱；13-变位机头座；14-变位机尾座；61-小车本体；62-车轮；63-辅助支撑机构；64-升降导向柱；65-升降电机；66-第一横移电机；81-举升电机；82-升降丝杆；83-托举块；84-固定座；85-底座；86-齿轮；87-横移电机；88-导向柱。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

结合附图1-3所示，一种钻杆焊接机器人生产线，包括电源和水箱12，还包括变位机移动轨道5和安装在变位机移动轨道5上的变位机，所述变位机移动轨道5的一侧并行设置有机器人移动轨道4，所述机器人移动轨道4上滑动安装有呈倒“l”型的悬臂1，所述悬臂1包括互成直角的立柱和横梁，所述横梁上倒挂设置有机器人，所述变位机移动轨道5的另一侧设置有两个或多个移动小车6，所述变位机包括变位机头座13和变位机尾座14，所述变位机头座13、变位机尾座14均设置有电动卡盘，所述变位机头座13、变位机尾座14分别连接驱动装置，所述驱动装置用于驱动变位机头座13、变位机尾座14在变位机移动轨道5上移动，所述变位机头座13与变位机尾座14之间设置有两个或多个接送料装置7，所述接送料装置7之间还设置有用于将物料升高至与所述电动卡盘同心位置的辅助支撑装置8。

每条生产线上可以设置一个或者多个悬臂1，每个悬臂1可以倒挂设置有一个或者多个机器人。多台机器人可以同时焊接同一工件的不同位置，提高了生产效率。l型悬臂1可以带动机器人随底座一起移动，完成一段焊接工作。变位机分变位机头座13和变位机尾座14，伺服电机带动变位机头座13、变位机尾座14在变位机移动轨道5上自由移动，可以适应不同长度的工件。变位机头座13、变位机尾座14相对的内侧均安装电动卡盘，电动卡盘由伺服控制，可以精确定位卡爪位置，以适应不同直径的钻杆工件9，钻杆工件9到位后电动卡盘自动卡紧。生产线的外围设置有围栏3和安全光栅11，起到安全防护作用。

以plc为核心的控制系统，控制系统控制机器人的同步移动和协同工作、控制变位机的同步旋转或同步移动。本技术方案，结构简单，自动化程度高，效率高且安全可靠。

实施例2：

在实施例1的基础上，还包括罩式烟尘净化装置2，所述罩式烟尘净化装置2包括烟尘净化器、烟尘净化管道、烟尘净罩和柔性塑料帘，所述烟尘净化管道固定在所述悬臂1上，烟尘净化管道的一端连接所述烟尘净化器的抽风口，烟尘净化管道的另一端贯穿连接所述烟尘净罩，所述烟尘净罩的四周开设有固定槽，所述固定槽内固定有塑料帘，烟尘净罩的顶部开设有用于机器人密封贯穿的通孔。

机器人焊接工作时，完全处于烟尘净罩和塑料帘围成的空间内，焊接产生的烟尘，可通过与烟尘净罩连通的烟尘净化管道排出，由烟尘净化器进行净化，避免污染环境。

进一步地，所述机器人的手臂前端安装有激光跟踪器，所述激光跟踪器与机器人内部通讯连接，在机器人焊接过程中实时校正机器人的运动轨迹，满足焊接需求。

实施例3：

在实施例1的基础上，结合附图4和图5所示，所述辅助支撑装置8包括举升机构和横移机构，所述举升机构包括固定座84，所述固定座84上安装有举升电机81和升降丝杆82，所述举升电机81与所述升降丝杆82驱动连接，所述升降丝杆82顶端安装有用于支撑工件的托举块83，所述横移机构包括横移电机87和用于安装所述固定座84和横移电机87的底座85，所述底座85的底端设置有齿轮86，所述齿轮86由横移电机87驱动，底座85上位于升降丝杆82的两侧设置有导向柱88。

进一步地，所述托举块83为长方体或者上端开设有v型槽或者倒梯形槽的长方体。

位于变位机头座13和变位机底座85之间的辅助支撑装置8，可以设置多个，优选的是，靠近两侧的辅助支撑装置8选择上端为v型槽或者倒梯形槽的长方体的托举块83，中间采用上端为平顶即长方体的托举块83。

横移机构的底座85安装在导轨之上，由电机驱动。电机由变频器驱动，编码器定位举升实时位置，接入plc主控系统可以控制举升机构升降的高度，适应不同直径的工件。举升机构和横移机构集成一体。移动式举升机构可以根据工件长度的变化在直线导轨上自由移动，由控制系统记忆当前位置，电机抱闸固定位置。装配过程中，辅助支撑装置8顶起工件到达预定位置。焊接过程中辅助支撑装置8托举工件，可以有效减少焊接过程中钻杆因自重变形和向下变形。

实施例4：

在实施例1的基础上，结合附图6和图7所示，所述移动小车6包括小车本体61、行走装置和升降装置，所述行走装置包括设置在所述小车本体61的底端的车轮62、安装在小车本体61上并与所述车轮62驱动连接的第一横移电机66，所述升降装置安装在小车本体61内部并贯穿小车本体61的顶部与用于支撑工件的支撑定位机构63驱动连接；所述支撑定位机构63为上端开设有v型槽或倒梯形槽的长方体；还包括与所述第一横移电机66和升降电机通信连接的主控plc、用于收发无线信号的无线通信模块和用于检测移动小车位置的传感器，所述传感器、无线通信模块分别与所述主控plc电连接。

实施例5：

一种钻杆焊接机器人生产线自动焊接方法，包括：

步骤s100：将钻杆工件9放置在同步移动的两个或多个移动小车6上，移动小车6移动至靠近接送料装置7区域；

步骤s200：移动小车6同步举升钻杆工件9，接送料装置7自动伸长至钻杆工件9下方，接送料装置7为同步伸缩的两个或者多个；

步骤s300：接送料装置7自动缩回，将钻杆工件9放置于辅助支撑上面；

步骤s400：辅助支撑自动调节高度，使钻杆工件9与变位机的电动卡盘同心；

步骤s500：调控变位机的电动卡盘的卡爪直径，在变位机移动轨道5上移动变位机头座13、变位机尾座14的位置，使卡爪固定钻杆工件9；

步骤s600：机器人寻点、定位初始焊接位置，开始焊接，自动完成每段焊接工作；在每一个方位焊接完成时，变位机自动旋转120°，对下一个方位的焊缝进行焊接，重新寻点、定位初始位置，直至焊接完成；

步骤s700：辅助支撑托住钻杆工件9，松开变位机的卡爪，变位机向两端移开，辅助支撑下降，将钻杆工件9放置于接送料装置7上面，接送料装置7推出钻杆工件9，并由移动小车6运走完成下料。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。