[发明专利]大型钢结构机器人自动上料焊接磨抛检测系统

说明书

技术领域

本发明属于机械制造领域，尤其是指一种钢结构件加工系统。

背景技术

目前中国已成为全球最大的钢材生产和消费国，钢结构在我国的应用越来越广泛，如厂房、桥梁、住宅、仓库、体育馆、展览馆、超市等建筑都在广泛运用钢结构。钢结构延展性好、塑性、韧性好，具有优良的抗震和承受荷载能力，大大提高了钢结构建筑的安全可靠性。钢结构建筑自重轻，基础造价低，建造周期短，在劳动力价格逐渐上涨的今日具有很强的竞争优势。另外，钢结构的工业化程度高，生产制造周期较短，精度控制好，加之能够满足超高度和超跨度的要求，提高空间利用率，钢结构在建筑行业获得了长足发展。整体钢结构框架是由钢结构件通过螺栓等机械连接按一定要求组合起来，而每个钢结构件包含工字钢，牛角，斜板，底角、檩条等具体结构，其中工字钢和牛角、斜板的连接方式主要为焊接。为了实现钢结构的跨越式发展，满足钢结构件的大量需求，实现大型钢结构牛角和斜板的自动上料、焊接及后处理，以达到外观和功能上的要求，变得尤为重要。

目前钢结构的焊接方法主要是手工电弧焊和CO₂保护焊，焊接工业机器人的应用也日益普遍。在工业化过程中，随着农村富余劳动力向非农产业的逐步转移，农村富余劳动力逐渐减少。在长时间作业后工人疲劳程度加深，焊接磨抛效率降低，焊缝质量参差不齐，相比人力成本，近年来机器人的成本正在不断下降，性能也在逐步提升，并且能够保证焊机磨抛质量，机器人的性价比优势日益凸显。现在存在一种手动遥控焊接机器人,虽然也能够实现对具体固定钢结构件的焊接，但是作业范围有限，难以实现钢结构件焊接的高效快捷，更无法确切的将牛角和斜板供料在工字钢上的特定位置及实现正反焊缝的全方位焊接，焊接范围受到严重制约。在焊接结束没有后处理的情况下，焊接产生的气孔、飞溅等无法有效清理，焊缝质量无法得到保障，进而对钢结构的性能产生影响。若采用焊接和磨抛两个工序采用两种机器人，成本大，效率低，精度差不能及时有效满足建筑领域对优质钢结构的大量需求。

发明内容

本发明提供一种大型钢结构机器人自动上料焊接磨抛检测系统，目的是提供一种基于理论CAD模型的大型钢结构机器人自动上料、焊接、磨抛检测系统，该系统从整体性出发，针对不同尺寸规格的工字钢，实现牛角和斜板的自动化上料、准确定位，焊接磨抛机器人对焊缝的自动识别、焊接、后处理等。基于理论CAD模型，控制上料及焊缝的具体尺寸位置，视觉伺服，形成闭环系统，精度高，耗时少，焊接钢结构件性能优异，减少成本。

本发明采取的技术方案是：大型工字钢自定心翻转模块与工作台固定连接，焊接磨抛机器人视觉伺服模块与工作台上的导轨滑动连接，牛角精确推料模块与工作台滑动连接，斜板供料推料模块与工作台固定连接、且位于大型工字钢自定心翻转模块的一侧；

所述焊接磨抛机器人视觉伺服模块结构是：焊接机械臂和磨抛机械臂各自独立、并列连接在旋转台上，每个独立的机械臂包含四级机械臂，每两级机械臂间通过伺服电机连接，视觉传感器一固定在焊接机械臂，视觉传感器二固定在磨抛机械臂，所述焊接机械臂末端连接伺服焊枪，所述磨抛机械臂末端连接伺服磨抛机，两驱动轮与机器人本体连接，该驱动轮为齿轮，导轨为齿条，驱动轮与齿条导轨啮合连接，限位开关分布在所述齿条导轨的两端，导轨两端与固定板固定连接，电源线拖链分别与电源盒和机器人本体上伺服电机连接；

所述大型工字钢自定心翻转模块的结构是：定心夹具与旋转机床的旋转台固定连接，滚动轴承的内圈中心为方形孔，所述方形孔边缘延伸出凸缘，定位锁紧螺杆通过螺纹连接均匀分布在凸缘上，滚动轴承外圈位于轴承支架中，滚动轴承端盖与旋转机床的旋转台固定连接，所述轴承支架与导轨滑动连接；

所述定心夹具的结构是：每根双向反螺纹螺杆两侧分别为左旋和右旋螺纹，所述双向反螺纹螺杆两端连接两个夹紧块，相邻两双向反螺纹螺杆相互垂直，每个夹紧块连接两根双向反螺纹螺杆，所述双向反螺纹螺杆和夹紧块顺次组合构成空心四边形，所述双向反螺纹螺杆的两端为阶梯轴、由滚动轴承支撑，轴承座与滚动轴承固定连接，所述轴承座通过螺栓固定到滑块上，导轨通过螺栓固定到底板上，所述滑块与导轨滑动连接，所述夹紧块外侧两个相互垂直方向连接两个螺纹杆，所述螺纹杆延伸出底板限位孔，同螺纹杆配合的锁紧螺母紧密贴合在所述底板限位孔处；

所述牛角精确推料模块结构是：升降平台与升降平台车通过升降装置连接，牛角推钳前端开口和牛角外缘吻合，并具有一定的拔模斜度，牛角推钳后端连接气缸，所述牛角推钳底端有两个滑道，该滑道与升降平台中的导向槽滑动连接；