[发明专利]一种钢管塔塔管自动焊接系统及其控制方法

权利要求书

1.一种钢管塔塔管自动焊接系统，其主要特征在于，自动夹取定位焊接筋板、自动焊接管法兰、筋板，实现自动上料、自动焊接、故障报警等功能。其结构组成包括筋板码放平台3、上料地轨机构2、上料机器人1、焊接地轨机构4、变位机6、升降滚轮架5、焊接机器人7和电气控制系统。

所述的筋板码放平台3，包括平台框架8、1#夹紧机构9、2#夹紧机构10。

所述上料地轨机构2，包括1#硬限位挡块18、型材底座20、1#轨道19、1#齿条17、2#硬限位挡块、上料动力小车16。

所述上料机器人1，包括纵梁15、横梁12、十字坐标机械臂11、旋转机构13、气动爪手14。

所述焊接地轨机构4，包括3#硬限位挡块21、型材底座22、2#轨道23、2#齿条24、4#硬限位挡块29、1#变位机动力小车25、2#变位机动力小车27、1#升降滚轮架动力小车26、2#升降滚轮架动力小车28。

所述变位机6，包括翻转轴30、旋转轴31、旋转四爪卡盘32。翻转轴和旋转轴都通过减速器与伺服电机连接，它们可以在伺服电机的驱动下绕各自的中心轴线转动；驱动翻转轴的伺服电机和减速器封装在翻转轴右侧的方形箱体内；驱动旋转轴的伺服电机和减速器封装在旋转轴下部的圆柱形盒体内；旋转四爪卡盘用于放置管法兰，并通过卡爪固定管法兰。

所述升降滚轮架5，包括滚轮33、滚轮支架34、剪刀撑升降机构36、伺服减速电机38、上安装板35、下安装板37。

所述电气控制系统包括工控机、PLC主站、PLC从站、伺服放大器、焊接机器人控制板。

2.如权利要求1所述的自动上料，其特征在于：将要焊接的筋板按特定位置摆放整齐，上料机械手将按照焊接的先后顺序依次夹取筋板至焊接位置，待焊接机器人点焊筋板后，上料机械手回原位待命，焊接机器人进行满焊操作后，上料机械手执行下一次自动上料程序。

3.如权利要求1所述的自动焊接，其特征在于：焊接机器人先将法兰和钢管点焊牢固，然后进行满焊操作。焊接过程中，变位机组配合焊接机器人进行位置变换，两台变位机实现同步旋转，整个焊接过程有PLC控制，确保工件运动至指定位置后，控制焊接机器人进行焊接操作。法兰和管焊接完成后，进行筋板和管得焊接操作。根据设计图纸，上料机械臂配合变位机组将筋板移动至指定位置，由焊接机器人进行电焊、满焊操作。

4.钢管塔塔管自动焊接系统的控制方法，包括以下步骤：

①准备工作：人工将法兰板料分别安装在1#变位机和2#变位机上，将两种筋板按照指定位置放置在筋板码放平台上，筋板码放平台上的夹紧机构自动夹紧筋板。选择一种规格的钢管塔规格作为参考模型，并对焊接机器人进行示教。

②上位机操作：在所述工控机的人机界面上输入钢管塔塔管的直径、法兰孔数、拼装角度和拼装顺序，以此作为生产需求数据。焊接机器人7示教时的运动轨迹保存为参考轨迹，钢管塔相关参数保存为拼装数据，气动自动模式，自动焊接系统上电，上料机械臂、变位机、升降滚轮架复位。

③法兰点焊：升降滚轮架将钢管提升至合适高度，与两侧法兰盘同心，变位机动力小车移动，将法兰盘与管端面贴紧后，匀速转动，焊接机器人配合变位机转动进行电焊，根据不同规格钢管直径，焊接6至8点，将两端法兰与钢管固定。点焊完成后，升降滚轮架复位，变位机组复位至起始旋转位，焊接机器人回待机位。

④法兰满焊：焊接机器人焊枪移动至起始焊接位，启动焊接，变位机组匀速旋转，旋转360°后完成法兰与钢管的满焊操作。变位机组复位至起始旋转位，焊接机器人回待机位。

⑤筋板焊接：上料机器人按照拼装顺序，依次抓取筋板至焊接位置，焊接机器人将筋板点焊牢固后，上料机器人回待机位等待执行下一次抓取操作，焊接机器人回待机位，在焊接过程中，PLC控制变位机，配合焊接机器人，旋转不同角度进行焊接，第一块筋板点焊完成。焊接机器人再以原路径对第一块筋板进行满焊。待执行完第一块筋板满焊操作后，执行下一块筋板点焊、满焊操作。