一种新型适用于弧面板双焊枪剪力钉自动焊工作站的制作方法

1.本实用新型涉及剪力钉焊接技术领域，具体为一种新型适用于弧面板双焊枪剪力钉自动焊工作站。


背景技术：

2.核电防护墙建筑过程中会大量使用剪力钉，传统工作方式是人工先在弧形板上画线，然后工人将剪力钉依次焊接在划线处。其中划线工作占用了整个焊接过程中的50％的时间，效率较低；同时弧形板的高度一般在1.2m左右，高度较高，且有角度倾斜，工人上下很不方便，焊接的时候要长时间待在弧形板上，安全隐患较高；焊接过程中，工人始终处于弯腰状态，也较容易造成职业病，随着国内第四代核电技术的应用普及，核电站的建设加速，相应的剪力钉焊接的工作量也越来越大。
3.现有核电剪力钉焊接技术是将两套3d视觉和两台六轴机器人安装在行走的龙门系统上。视觉系统用来识别剪力钉料框和瓷环料框中剪力钉和瓷环的空间坐标数据，并将所获得的可抓取工件的坐标信息通过通讯系统发送给抓取的六轴机器人，六轴机器人根据获得的坐标信息，依次抓取剪力钉料框中的剪力钉和瓷环料框中的瓷环，随后通过2d视觉来判断瓷环的正反，如果是正向，则将瓷环和剪力钉按顺序放置于组合工装上；如果瓷环是反向，则需要将瓷环放置于翻转工装上，先将瓷环反向，然后六轴机器人再抓取调整好方向的瓷环按顺序放置于组合工装上。安装六轴机器人抓取组合好的剪力钉和瓷环安装在焊枪上。焊枪在龙门z轴的移动下，靠近待焊接钢板，完成焊接，随后龙门移动到下一待焊位等待焊接，依次重复上述过程，直至完成整个钢板的焊接。
4.现有技术中，3d视觉系统是近两年新兴的技术，精度和稳定性还有待调高，识别时间比较长，抓取精度较差，很容易造成抓取工装与剪力钉和瓷环的碰撞，抓取不稳定。剪力钉和瓷环的抓取由同一个机器人完成，动作繁复，时间较长，且该设备只适用于平板焊接，无法应用到弧形板的焊接中。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种新型适用于弧面板双焊枪剪力钉自动焊工作站，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种新型适用于弧面板双焊枪剪力钉自动焊工作站，包括数控龙门系统、瓷环振动盘、剪力钉排料机、剪力钉抓取机构、剪力钉瓷环组合机构、剪力钉焊接机器人、激光除锈装置、人机交互系统、瓷环顶出机构、瓷环组合装置、剪力钉组合机构、剪力钉自动焊枪和自动破碎机构，所述数控龙门系统包括导轨和龙门遛板，所述龙门遛板的表面分别固定连接有瓷环振动盘、剪力钉排料机、剪力钉抓取机构、剪力钉瓷环组合机构、激光除锈装置、瓷环顶出机构和剪力钉组合机构，所述龙门遛板的侧表面固定连接有剪力钉焊接机器人，所述剪力钉焊接机器人的一端分别固定连接有剪力钉自动焊枪和自动破碎机构，所述导轨的下表面安装有弧形防护板。
7.作为本实用新型的一种优选方案，所述导轨的两端下表面均分别固定焊接有支撑钢板，所述支撑钢板的下端固定连接有底座，所述剪力钉焊接机器人固定焊接在龙门遛板的侧表面，所述数控龙门系统与剪力钉焊接机器人电性连接。
8.作为本实用新型的一种优选方案，所述龙门遛板为c字形结构，所述龙门遛板活动连接在导轨的表面，所述导轨的上表面固定连接有齿板，所述龙门遛板的内壁固定安装有驱动电机，且驱动电机通过齿轮与齿板相啮合。
9.作为本实用新型的一种优选方案，所述剪力钉瓷环组合机构包括可更换的剪力钉定位块、可更换的瓷环定位套以及光纤传感器。
10.作为本实用新型的一种优选方案，所述瓷环组合装置包括瓷环夹紧气缸、瓷环升降气缸以及机构旋转气缸，所述剪力钉组合机构包括剪力钉夹紧气缸、剪力钉回转气缸以及剪力钉升降气缸。
11.作为本实用新型的一种优选方案，所述剪力钉焊接机器人表面安装有信号传感器和图纸扫描器，所述支撑钢板的侧表面固定连接有人机交互系统，所述人机交互系统与数控龙门系统电性连接。
12.作为本实用新型的一种优选方案，所述龙门遛板的数量为两个，且两个龙门遛板均活动连接在导轨的上表面。
13.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
14.1、本实用新型采用剪力钉排料机和瓷环振动盘取代3d视觉相机，速度快，效率高，可以连续不断地将剪力钉和瓷环依次排列出来，避免了机械手抓取时容易发生机械手碰撞等问题，同时极大地降低了成本，剪力钉和瓷环的抓取采用坐标机械手的形式实现，机构简单可靠，优化了整个流程的工作时间，剪力钉和瓷环的组合采用单独的机构来完成，优化了机器人的工作流程，节拍更短，效率更高，机器人和多机构连续工作的流程，可以有效地利用机器人的节拍，不会造成机器人时间的冗余，极大地提高了生产效率，实现了性价比的最优化，采用了机器人携带自动焊枪直接完成焊接，节省了剪力钉和瓷环的安装时间，效率更高；
15.2、本实用新型同时还增加了自动碎环机构，完成焊接后自动击碎瓷环，节省后焊接完成后工人再依次碎环的时间，采用双溜板结构，同时进行两套自动焊枪的焊接作业，极大地提高了焊接效率。
附图说明
16.图1为本实用新型一种新型适用于弧面板双焊枪剪力钉自动焊工作站整体结构示意图；
17.图2为本实用新型一种新型适用于弧面板双焊枪剪力钉自动焊工作站瓷环组合机构和剪力钉组合机构结构示意图；
18.图3为本实用新型一种新型适用于弧面板双焊枪剪力钉自动焊工作站剪力钉自动焊枪和自动破碎机构结构示意图。
19.图中：1、数控龙门系统；2、瓷环振动盘；3、剪力钉排料机；4、剪力钉抓取机构；5、剪力钉瓷环组合机构；6、剪力钉焊接机器人；7、激光除锈装置；8、人机交互系统；9、瓷环顶出机构；10、瓷环组合装置；11、剪力钉组合机构；12、剪力钉自动焊枪；13、自动破碎机构；14、
底座；15、支撑钢板；16、弧形防护板；17、导轨；18、龙门遛板。
具体实施方式
20.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：一种新型适用于弧面板双焊枪剪力钉自动焊工作站，包括数控龙门系统1、瓷环振动盘2、剪力钉排料机3、剪力钉抓取机构4、剪力钉瓷环组合机构5、剪力钉焊接机器人6、激光除锈装置7、人机交互系统8、瓷环顶出机构9、瓷环组合装置10、剪力钉组合机构11、剪力钉自动焊枪12和自动破碎机构13，数控龙门系统1包括导轨17和龙门遛板18，龙门遛板18的表面分别固定安装有瓷环振动盘2、剪力钉排料机3、剪力钉抓取机构4、剪力钉瓷环组合机构5、激光除锈装置 7、瓷环顶出机构9和剪力钉组合机构11，龙门遛板18的侧表面固定安装有剪力钉焊接机器人6，剪力钉焊接机器人6可进行多维度自由旋转和角度调整，剪力钉焊接机器人6的一端分别固定安装有剪力钉自动焊枪12和自动破碎机构13，自动破碎机构13包括液压推杆和破碎杆，可将瓷环进行挤压破碎，导轨17的下表面安装有弧形防护板16，当数控龙门系统1控制龙门遛板18移动时带动剪力钉焊接机器人6进行移动对弧形防护板16不同的位置进行剪力钉焊接操作。
22.具体的，导轨17的两端下表面均分别固定焊接有支撑钢板15，支撑钢板 15的下端固定安装有底座14，剪力钉焊接机器人6固定焊接在龙门遛板18 的侧表面，数控龙门系统1与剪力钉焊接机器人6电性连接，数控龙门系统1 中安装有控制总成，通过电性连接使得控制总成能够控制剪力钉焊接机器人6 进行焊接弯曲等操作。
23.具体的，龙门遛板18为c字形结构，龙门遛板18活动连接在导轨17的表面，导轨17的上表面固定安装有齿板，龙门遛板18的内壁固定安装有驱动电机，且驱动电机通过齿轮与齿板相啮合，数控龙门系统1总成控制驱动电机转动，通过啮合作用带动龙门遛板18在导轨17表面滑动，便于对弧形防护板16不同的位置进行焊接剪力钉。
24.具体的，剪力钉瓷环组合机构5包括可更换的剪力钉定位块、可更换的瓷环定位套以及光纤传感器，首先瓷环组合机构将瓷环放置于组合工装上，下方光纤传感器有信号输出，然后剪力钉瓷环组合机构5将剪力钉套入瓷环中，上方光纤传感器有信号输出，当剪力钉焊接机器人总成收到光纤传感器的信号，并保证其余机构都在安全位时，剪力钉焊接机器人总成6抓取剪力钉瓷环组合机构5中的剪力钉和瓷环。
25.具体的，瓷环组合装置10包括瓷环夹紧气缸、瓷环升降气缸以及机构旋转气缸和瓷环定位套，首先瓷环夹紧气缸夹紧来自瓷环顶出机构9的瓷环，然后机构旋转气缸旋转，将瓷环放入剪力钉瓷环组合机构5中，最后瓷环升降气缸下降，将瓷环放置于瓷环定位套上，后瓷环夹紧气缸松开，瓷环落下，瓷环升降气缸升起，机构旋转气缸反转回退至原位，瓷环翻转气缸逆时针旋转180
°
并等待下一步指令，剪力钉组合机构11主要功能是将剪力钉准确的套入剪力钉瓷环组合机构5中的瓷环中，剪力钉组合机构11包括剪力钉夹紧气缸、剪力钉回转气缸以及剪力钉升降气缸，首先剪力钉夹紧气缸夹紧来自剪力钉抓取机构4中的剪力钉，然后剪力钉回转气缸逆时针旋转180
°
，将剪力钉送入剪力钉瓷环组合机构5中，最后
剪力钉升降气缸下降，将剪力钉套入瓷环中，完成剪力钉和瓷环的组合，之后剪力钉夹紧气缸松开，剪力钉升降气缸升起，剪力钉回转气缸顺时针旋转180
°
回位并等待下一步指令。
26.具体的，剪力钉焊接机器人6表面安装有信号传感器和图纸扫描器，可识别需要焊接的弧形板的工程图纸，剪力钉焊接机器人6内部设置有坐标系统，通过坐标系统实现对剪力钉和瓷环精准抓取，自动将焊枪移动至待焊接的工位，支撑钢板15的侧表面固定安装有人机交互系统8，人机交互系统8 与数控龙门系统1电性连接，通过人机交互系统8可向数控龙门系统1输入指令，剪力钉焊接机器人6主要功能是通过剪力钉自动焊枪12抓取剪力钉瓷环组合机构5中的剪力钉和瓷环，根据龙门系统的坐标信息，带动焊枪移动至待焊接位，完成剪力钉的自动焊接，自动破碎机构13安装于剪力钉焊机机器人6上，当焊接完成后，机器人提起一段距离，自动破碎机构13的液压推杆控制破碎杆击碎瓷环完成焊接操作。
27.具体的，龙门遛板18的数量为两个，且两个龙门遛板18均活动连接在导轨17的上表面，通过两个龙门遛板18组成双溜板结构，同时进行两套自动焊枪的焊接作业，极大地提高了焊接效率。
28.工作原理：在使用时，该实用新型工人将剪力钉和瓷环分别加入剪力钉排料机3和瓷环振动盘2中，剪力钉排料机3依次将剪力钉按需要整齐排列出来运送至待抓取位，瓷环振动盘2依次将瓷环按所需求的方向依次排列至待抓取位，瓷环顶出机构9将瓷环从瓷环振动盘2中顶出方便瓷环组合装置 10进行抓取，剪力钉抓取机构4抓取从剪力钉排料机3排列定位的剪力钉放置于剪力钉组合机构11中，瓷环组合装置10将瓷环放置在剪力钉瓷环组合机构5上，瓷环安放完成后，剪力钉组合机构11将剪力钉放置于剪力钉瓷环组合机构5上，完成剪力钉和瓷环的组合，剪力钉焊接机器人6直接将组合完成的剪力钉和瓷环安装在剪力钉自动焊枪12上，安装完成后，剪力钉焊接机器人6向下移动靠近弧形防护板16，待传感器有信号反馈后，启动剪力钉自动焊枪12完成焊接，焊接完成后，剪力钉焊接机器人6抬起一定距离，自动破碎机构13工作击碎瓷环完成剪力钉焊接操作，随后剪力钉焊接机器人6 移动至安全位，数控龙门系统1控制龙门遛板18移动至下一焊接位，激光除锈装置7在剪力钉焊接机器人6工作时，完成待焊接位的钢板除锈工作，如此重复抓取、安装的过程，完成整个弧形防护板16的剪力钉焊接工作。
29.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
30.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。