本發(fā)明屬于球墨鑄鐵管頂管加工領(lǐng)域,具體涉及一種球墨鑄鐵管頂管加工用筋板焊接系統(tǒng)及加工方法。
背景技術(shù):
1、通常的球墨鑄鐵管管道施工方法為將路面或施工場地開挖,再進(jìn)行管道的鋪設(shè)和填埋。在施工過程中,會造成對建筑物的破壞和道路的交通堵塞,這對于交通繁忙、人口密集、地面建筑物眾多、地下管線復(fù)雜的大中城市會造成施工成本大大增加,有時甚至無法進(jìn)行。球墨鑄鐵頂管技術(shù)是近年來在地下管道施工中廣泛應(yīng)用的一種非開挖技術(shù)。它主要應(yīng)用于城市地下管網(wǎng)的鋪設(shè)和修復(fù),特別是在需要穿越道路、建筑物、河流等障礙物時,能夠有效減少對地面交通和環(huán)境的影響。
2、通常的球墨鑄鐵頂管(不包括通過承口內(nèi)部承力環(huán)傳遞頂推力的產(chǎn)品),是在承插式球墨鑄鐵管本體的基礎(chǔ)上,在插口端焊接一周頂推承力法蘭,然后在承口和法蘭之間澆鑄帶筋網(wǎng)的混凝土,在頂推時,相鄰段的承口與法蘭配合,傳遞頂推力于球墨鑄鐵管本體上,少部分力由外部水泥傳遞,因此頂推法蘭的強度至關(guān)重要,為了提高其強度,都會在法蘭的另一面焊接用于支撐的筋板,以提高法蘭承接和傳遞頂推力的強度。
3、所以頂管生產(chǎn)工藝中,鑄管插口法蘭筋板焊接是一道核心工序,筋板的焊接質(zhì)量可直接影響頂管現(xiàn)場施工的完成情況。但目前生產(chǎn)頂管一直通過人工操作擺放焊接定位筋板,生產(chǎn)效率很低,只能通過大量的操作工來保證目標(biāo)產(chǎn)量,大大增加了人工的勞動強度,隨著近些年市場對頂管需求量不斷增加,提高頂管的生產(chǎn)效率,已迫在眉睫。
4、所以亟需一種自動化的頂管筋板焊接系統(tǒng),以輔助加工。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)中,缺少頂管筋板焊接自動化設(shè)備的技術(shù)問題,提高人工勞效和標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)水平,發(fā)明人利用兩臺工業(yè)機器人,并選在頂管頂部弧面部分完成焊接,以保證工業(yè)機器人有良好的作業(yè)姿態(tài),降低兩臺工業(yè)機器人交互作業(yè)時奇異點的異常,并創(chuàng)造性的選擇l型工藝裝備布局,設(shè)計一款球墨鑄鐵管頂管加工用筋板焊接系統(tǒng)。
2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種球墨鑄鐵管頂管加工用筋板焊接系統(tǒng),包括:
3、球墨鑄鐵管,為承插口管道;
4、頂推法蘭,為固定安裝于所述球墨鑄鐵管插口側(cè)的法蘭環(huán);
5、筋板,為矩形、三角形或梯形金屬擋板,固定于所述頂推法蘭承接頂推力相反的一側(cè),支撐所述頂推法蘭并協(xié)助傳遞頂推力于所述球墨鑄鐵管本體上;
6、所述球墨鑄鐵管進(jìn)入所述球墨鑄鐵管頂管加工用筋板焊接系統(tǒng)對應(yīng)工位時,已安裝所述頂推法蘭;
7、以及,還包括:
8、支撐裝置,承接進(jìn)入所述球墨鑄鐵管頂管加工用筋板焊接系統(tǒng)對應(yīng)工位的所述球墨鑄鐵管,且所述支撐裝置上固定安裝有托輪組,所述支撐裝置借助所述托輪組使所述球墨鑄鐵管圍繞軸心轉(zhuǎn)動;
9、夾取機械臂,為六自由度工業(yè)機器人,所述夾取機械臂末端執(zhí)行器設(shè)置有磁吸工裝,所述磁吸工裝運輸所述筋板至待焊接位置;
10、焊接機械臂,為六自由度工業(yè)機器人,焊接所述筋板,使所述筋板分別與所述球墨鑄鐵管和頂推法蘭固定連接;
11、供料組件,存放所述筋板的平臺,所述供料組件全部或一部分本體位于所述夾取機械臂作業(yè)半徑內(nèi);
12、通訊組件,通訊、控制所述球墨鑄鐵管頂管加工用筋板焊接系統(tǒng)內(nèi)部件。
13、進(jìn)一步的,
14、所述焊接機械臂位于所述球墨鑄鐵管插口端,軸向外側(cè);
15、所述夾取機械臂位于所述球墨鑄鐵管側(cè)面;
16、所述焊接機械臂、球墨鑄鐵管待焊接作業(yè)面、夾取機械臂從俯視角度為l型布置。
17、進(jìn)一步的,
18、所述支撐裝置設(shè)有驅(qū)動機構(gòu),運輸所述球墨鑄鐵管進(jìn)入所述球墨鑄鐵管頂管加工用筋板焊接系統(tǒng)對應(yīng)工位。
19、進(jìn)一步的,
20、所述支撐裝置設(shè)有調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu),調(diào)節(jié)所述托輪組之間間距,以承接不同軸向長度的所述球墨鑄鐵管。
21、進(jìn)一步的,所述供料組件包括:
22、底座;
23、供料臺,為位于所述底座上,存放所述筋板的平臺;
24、供料臺驅(qū)動裝置,為位于所述底座上的驅(qū)動機構(gòu),驅(qū)動所述供料臺由所述夾取機械臂作業(yè)半徑以外進(jìn)入作業(yè)半徑內(nèi)。
25、進(jìn)一步的,所述供料組件還包括:
26、固定卡,為l型檔卡,兩個所述固定卡卡合所述筋板于所述供料臺上;
27、且兩兩所述固定卡成組,多行多列布置于所述供料臺上。
28、進(jìn)一步的,所述磁吸工裝包括:
29、支撐板,為平面板狀體,一側(cè)平面與所述夾取機械臂t軸固定連接;
30、電磁器,為柱狀電磁鐵,一端固定于所述支撐板相對于所述t軸固定的另一面,另一端與所述筋板配合,磁吸所述筋板并運輸;
31、進(jìn)一步的,所述電磁器數(shù)量為三個,且相鄰兩個所述電磁器的距離均小于所述筋板最長邊長度。
32、進(jìn)一步的,
33、所述球墨鑄鐵管公稱直徑范圍為dn800至dn3000;
34、所述夾取機械臂、焊接機械臂底部均設(shè)置有舉升機構(gòu)。
35、一種球墨鑄鐵管頂管筋板焊接加工方法,包括以下步驟:
36、在所述球墨鑄鐵管插口端事先焊接所述頂推法蘭;
37、運輸已焊接所述頂推法蘭的球墨鑄鐵管至所述筋板焊接工位;
38、所述供料組件輸送所述筋板至所述夾取機械臂作業(yè)半徑內(nèi);
39、所述夾取機械臂夾取所述筋板;
40、根據(jù)所述球墨鑄鐵管公稱直徑,判斷是否在所述夾取機械臂或所述焊接機械臂作業(yè)半徑內(nèi);
41、如在所述夾取機械臂或所述焊接機械臂作業(yè)半徑內(nèi)繼續(xù)下一步作業(yè);
42、如不再所述夾取機械臂或所述焊接機械臂作業(yè)半徑內(nèi),所述夾取機械臂或所述焊接機械臂下側(cè)的舉升機構(gòu),抬升所述夾取機械臂或所述焊接機械臂高度,以適用所述夾取機械臂或所述焊接機械臂作業(yè)半徑覆蓋所述球墨鑄鐵管垂直方向頂部范圍。
43、所述夾取機械臂運輸所述筋板至待焊接處,并分別與所述球墨鑄鐵管和頂推法蘭接觸;
44、所述焊接機械臂在所述夾取機械臂與所述筋板接觸的另一側(cè),開始點焊;
45、所述筋板與所述球墨鑄鐵管和頂推法蘭固定后,所述夾取機械臂與所述筋板分離;
46、所述焊接機械臂點焊所述筋板未焊接的另一側(cè);
47、所述筋板與所述球墨鑄鐵管和頂推法蘭接觸面點焊完畢后,所述支撐裝置驅(qū)動所述球墨鑄鐵管圍繞軸心旋轉(zhuǎn),至所述球墨鑄鐵管周向另一所述筋板待焊接位置;
48、重復(fù)執(zhí)行上述所述夾取機械臂運輸和所述焊接機械臂點焊工作;
49、重復(fù)執(zhí)行上述工作直至所述球墨鑄鐵管周向布滿按照頂推承力要求所需的所述筋板;
50、運輸所述球墨鑄鐵管至滿焊工位,由下一工位設(shè)置的焊接機械臂,在所述筋板與所述球墨鑄鐵管和頂推法蘭接觸面點焊的基礎(chǔ)上完成接觸面的滿焊。
51、本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果為:
52、1、利用夾取機械臂、支撐裝置、焊接機械臂的配合實現(xiàn)對球墨鑄鐵管筋板的焊接工作;
53、2、將焊接機械臂、球墨鑄鐵管待焊接作業(yè)面、夾取機械臂從俯視角度為l型布置,將巨型工件模擬為在微型狀態(tài)下的人工操作方式,以“一手”抓舉,“一手”點焊的方式,在最佳工作狀態(tài)下操作利用工業(yè)機器人完成焊接操作;
54、3、利用支撐裝置設(shè)有調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu),以實現(xiàn)在大跨度規(guī)格尺寸下,柔性操作的方案;借助供料臺驅(qū)動裝置實現(xiàn)人工擺放或另外自動化設(shè)備擺放之間的作業(yè)空間的交叉,以提供系統(tǒng)安全性;
55、4、固定卡固定筋板于供料臺上,方便夾取機械臂的抓取定位;
56、5、電磁器的設(shè)置與數(shù)量布局,以實現(xiàn)抓取的穩(wěn)定性,保證在機器人抓取姿態(tài)或供料臺出現(xiàn)小幅度偏差的時候,仍可以準(zhǔn)確穩(wěn)定的抓取筋板;
57、6、利用舉升機構(gòu)實現(xiàn)在大口徑球墨鑄鐵管操作時,工業(yè)機器人作業(yè)半徑無法滿足時,類“第七軸”的空間補償,滿足在筋板的焊接在球墨鑄鐵管頂部操作,避免奇異點的出現(xiàn),影響工業(yè)機器人的操作路徑;
58、7、在本系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,提出一種焊接方法,系統(tǒng)化工業(yè)機器人的操作步驟,另根據(jù)點焊和滿焊流水節(jié)拍的不同,將點焊工作在本系統(tǒng)中完成,將后續(xù)滿焊工作,另由下一工位,多臺的滿焊設(shè)備完成,以整體提高作業(yè)效率,節(jié)約夾取機械臂的布置數(shù)量和占用時間。