阅读说明：本技术 一种铸钢件冒口机器人自动火焰切割系统 (Automatic flame cutting system of cast steel riser robot ) 是由 李琴 施立勇 胡文广 郑德明 杨钧 杨德生 沈阳晨 于 2019-11-04 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种铸钢件冒口机器人自动火焰切割系统,包括六轴机器人和切割炬,切割炬固定在六轴机器人上,通过六轴机器人代替人工,有效的提高了切口表面的平整度,同时,减少了人工的投入。在程序正确的前提下,机器人控制不会产生误切割。可远程控制冒口切割,改善操作环境。人员远离切割部位,容易实现安全和防护要求。切割炬上还连接有气压调节装置,气压调节装置用于调节进入切割炬内气压的流速,选择较大的流速,提高表面平整度和减少切口宽度,提高了钢材的利用率,节约了成本。还包括车载平台,车载平台用于移动和升降六轴机器人,极大程度上增大了机器人的加工范围,不必一个工位上配置多个六轴机器人进行加工,降低了成本。(The invention discloses an automatic flame cutting system of a steel casting riser robot, which comprises a six-axis robot and a cutting torch, wherein the cutting torch is fixed on the six-axis robot, and the six-axis robot replaces manpower, so that the flatness of the surface of a cut is effectively improved, and meanwhile, the manpower input is reduced. On the premise of correct program, the robot control can not generate error cutting. But remote control rising head cutting improves operating environment. The personnel are far away from the cutting part, and the safety and protection requirements are easy to realize. Still be connected with air pressure adjusting device on the cutting torch, air pressure adjusting device is used for adjusting the velocity of flow that gets into the cutting torch internal gas pressure, selects great velocity of flow, improves the surface smoothness and reduces the incision width, has improved the utilization ratio of steel, has practiced thrift the cost. The six-axis robot machining system further comprises a vehicle-mounted platform, the vehicle-mounted platform is used for moving and lifting the six-axis robot, the machining range of the robot is enlarged to the greatest extent, a plurality of six-axis robots do not need to be arranged on one station for machining, and cost is reduced.)

一种铸钢件冒口机器人自动火焰切割系统

技术领域

本发明涉及冒口切割领域，具体为一种钢件冒口机器人自动火焰切割系统。

背景技术

浇冒口是金属在铸造工艺中必然产生“多余”部分，在完成金属铸造成型工艺后，浇冒口是首先要清除的部分。现有技术对铸钢件大冒口的切割，主要采用人工火焰切割，先用割炬将割口预热到金属的熔点，然后吹以高压氧气流，使金属在氧中燃烧，生成金属氧化物，被高速的氧气流吹走，人工慢慢移动割炬，就形成切口，金属的燃烧随着割炬的移动而形成切面，将冒口切割下来。缺点是：切口表面不够平整。切割时会因为人工操作水平而产生误切割，导致铸件后期的补焊甚至报废。由于切割速度和温度的控制不当，在切割时铸件易产生裂纹。在切割时，由于金属的燃烧产生大量的烟尘和热量，人工操作环境恶劣。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种铸钢件冒口机器人自动火焰切割系统，代替了现在依靠人工切割，有效控制切口表面的平整度。在程序正确的前提下，机器人控制不会产生误切割。按专用工艺控制切割的速度和温度，能有效避免切割时裂纹的产生。可远程控制冒口切割，改善操作环境。人员远离切割部位，实现了安全和防护要求。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种铸钢件冒口机器人自动火焰切割系统，包括车载平台、六轴机器人和切割炬，所述车载平台上固定有所述六轴机器人，所述六轴机器人上固定有所述切割炬；

所述车载平台包括底板、升降机构和顶板，所述升降机构设置在所述底板和顶板之间，所述升降机构用于升降所述顶板，所述底板底部的两端均设置有移动轮；

所述六轴机器人包括固定装置、固定底座、第一轴座、第二轴座、大臂、第三轴座、小臂和旋转固定座，所述固定底座固定在所述顶板的顶部，所述固定底座上转动连接有所述第一轴座，所述第一轴座的顶部固定有所述第二轴座，所述第二轴座上转动连接有所述大臂，所述大臂远离所述第二轴座的一端转动连接有所述第三轴座，所述第三轴座上固定有所述小臂，所述小臂远离所述第三轴座的一端转动连接有所述旋转固定座，所述旋转固定座上固定有所述固定装置，所述固定装置上安装有所述切割炬；

所述顶板上还固定有气压调节装置，所述气压调节装置与所述切割炬相连，所述气压调节装置用于调节流入所述切割炬内气压的流速。

进一步地，所述升降机构包括X形剪式机构和液压缸，所述X形剪式机构顶部的一端与所述顶板铰接，顶部的另一端与所述顶板滑动连接，所述X形剪式机构底部的一端与所述底板铰接，底部的另一端与所述底板滑动连接，所述液压缸的伸长端与所述X形剪式机构的底部铰接，所述液压缸的底部与所述底板铰接。

进一步地，所述X形剪式机构包括升降杆a和升降杆b，所述升降杆a和升降杆b通过销轴连接成X形。

进一步地，所述顶板上固定有滑动导轨座a，所述底板上固定有滑动导轨座b，所述滑动导轨座a和滑动导轨座b上均开设有滑槽，所述升降杆a的一端固定有轴承a，所述轴承a可滑动的设置在所述滑动导轨座a的滑槽内，所述升降杆b的一端固定有轴承b，所述轴承b可滑动的设置在所述滑动导轨座b的滑槽内。

进一步地，所述切割炬包括手柄、主体和割炬头，所述主体的两端分别连接有所述手柄和割炬头，所述手柄远离所述主体的一端设有氧气口和丙烷口，所述氧气口和丙烷口均与所述气压调节装置连通。

进一步地，所述气压调节装置包括气压泵、气管a和气管b,所述气压泵由氧气泵和丙烷泵组成，所述氧气泵通过所述气管a与所述氧气口连接，所述丙烷泵通过所述气管b与所述丙烷口连接，所述气管a和气管b上均设置有二通电磁阀和调速阀。

进一步地，所述固定装置包括连杆、固定座和两个固定环，所述连杆固定在所述旋转固定座上，所述连杆上固定有所述固定座，两个所述固定环对称固定在所述固定座上，所述切割炬固定穿设在所述固定环内，所述固定环由固定环a和固定环b组成，所述固定环a和固定环b均为半圆环，所述固定环b固定在所述固定座上，所述固定环a的一侧与所述固定环b活动连接，另一侧通过螺栓固定，所述固定环a和固定环b内壁均呈圆周均布有若干弹性钉。

本发明的有益效果是：

1.一种铸钢件冒口机器人自动火焰切割系统，包括六轴机器人和切割炬，切割炬固定在六轴机器人上，通过六轴机器人代替人工，大大减少了人工的投入，减低了人工成本，减少了操作者的劳动强度。同时，提高了切口表面的平整度。在程序正确的前提下，机器人控制不会产生误切割。可远程控制冒口切割，改善操作环境。人员远离切割部位，容易实现了安全和防护要求。

2.切割炬上还连接有气压调节装置，气压调节装置用于调节进入切割炬内气压的流速，使切割炬的流速可调节，在不对铸钢件造成损坏的前提下，增大气压流速，流速增加可以提高表面平整度减少切口宽度，避免了后期补焊造成铸钢件的报废，提高了铸钢件的利用率，降低了成本。

3.一种铸钢件冒口机器人自动火焰切割系统，还包括车载平台，车载平台用于移动和升降六轴机器人，极大程度上增大了六轴机器人的加工范围，不必一个工位上配置多个六轴机器人进行加工，降低了成本。

附图说明

图1为本发明一种铸钢件冒口机器人自动火焰切割系统工作过程示意图；

图2为本发明一种铸钢件冒口机器人自动火焰切割系统中六轴机器人结构示意图；

图3为本发明一种铸钢件冒口机器人自动火焰切割系统中车载平台结构示意图；

图4为本发明一种铸钢件冒口机器人自动火焰切割系统中X形剪式机构结构示意图；

图5为本发明一种铸钢件冒口机器人自动火焰切割系统中切割炬结构示意图；

图6为本发明一种铸钢件冒口机器人自动火焰切割系统中固定装置结构示意图；

图7为本发明一种铸钢件冒口机器人自动火焰切割系统中气压调节装置结构示意图；

图中，1-车载平台，2-六轴机器人，3-切割炬，4-固定装置，5-第一轴座，6-大臂，7-旋转固定座，8-底板，9-升降机构，10-顶板，11-移动轮，12-第二轴座，13-小臂，14-固定底座， 15-第三轴座，16-气压调节装置，17-X形剪式机构，18-液压缸，19-升降杆a，20-升降杆b， 21-滑动导轨座a，22-滑动导轨座b，23-手柄，24-主体，25-割炬头，26-氧气口，27-丙烷口，28-气压泵，29-二通电磁阀，30-调速阀，31-连杆，32-固定座，33-固定环，34-弹性钉。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1至图7所示，一种铸钢件冒口机器人自动火焰切割系统，包括车载平台1、六轴机器人2和切割炬3，车载平台1上固定有六轴机器人2，六轴机器人2上固定有切割炬3；

车载平台1包括底板8、升降机构9和顶板10，升降机构9设置在底板8和顶板10之间，升降机构9用于升降顶板10，底板8底部的两端均设置有移动轮11；

如图2所示，六轴机器人2包括固定装置4、固定底座14、第一轴座5、第二轴座12、大臂6、第三轴座15、小臂13和旋转固定座7，固定底座14固定在顶板10的顶部，固定底座14上转动连接有第一轴座5，第一轴座5的顶部固定有第二轴座12，第二轴座12上转动连接有大臂6，大臂6远离第二轴座12的一端转动连接有第三轴座15，第三轴座15上固定有小臂13，小臂13远离第三轴座15的一端转动连接有旋转固定座7，旋转固定座7上固定有固定装置4，固定装置4上安装有切割炬3；

顶板10上还固定有气压调节装置16，气压调节装置16与切割炬3相连，气压调节装置 16用于调节流入切割炬3内气压的流速。

通过六轴机器人2代替人工对铸钢件的冒口进行切割，大大减少了人工的投入，减低了人工成本，减少了操作者的劳动强度。同时，提高了切口表面的平整度。在程序正确的前提下，机器人控制不会产生误切割。可远程控制冒口切割，改善操作环境。人员远离切割部位，容易实现了安全和防护要求。切割炬上还连接有气压调节装置16，气压调节装置16用于调节进入切割炬3内气压的流速。在使用较大的气压流速进行切割时，可以有效的提高铸钢件切割表面的平整度和切口宽度，由于铸钢件的材料不同，适应的切割流速不同，如果超过承受的流速，则会在切割时产生裂纹。因此，在具体实施时，应根据铸钢件材料的流速范围，尽量选择较大的气压流速，有效的提高表面平整度减少切口宽度，避免了后期补焊造成铸钢件的报废，提高了铸钢件的利用率，降低了成本。

在具体实施时，第一轴座5、大臂6、小臂13和旋转固定座7均通过电机驱动，六轴机器人的运动轨迹由计算机编写导入到六轴机器人内，同时，车载平台1的运动轨迹也可由计算机编写导入，上述六轴机器人2的具体实施过程为：电机驱动第一轴座5在固定底座14上转动，使六轴机器人2实现大范围的偏转，电机带动大臂6和小臂13转动，用以改变六轴机器人2的加工高度和加工角度，电机带动旋转固定座7的转动，由于旋转固定座7上固定有切割炬3，因此旋转固定座7转动直接带动切割炬3进行偏转，实现对铸钢件冒口小范围的加工。使加工更加精确和快捷。

在实际对铸钢件冒口进行加工时，由于六轴机器人2的加工范围有限，当铸钢件的体积较大或者工位较长时，超出了六轴机器人2的加工范围，此时就需要配置多个六轴机器人2 同时对铸钢件进行加工，导致成本的增加，同时，不同的机器人加工精度有一定的偏差，会导致一个铸钢件上的冒口切割的精度不同，为解决这一问题，本发明设计车载平台1，车载平台1用于移动和升降六轴机器人2，极大程度上增大了六轴机器人2的加工范围，不必一个工位上配置多个六轴机器人2进行加工，降低了成本。具体设计如下：

如图3和图4所示，升降机构9包括X形剪式机构17和液压缸18，X形剪式机构17顶部的一端与顶板10铰接，顶部的另一端与顶板10滑动连接，X形剪式机构17底部的一端与底板8铰接，底部的另一端与底板8滑动连接，液压缸18的伸长端与X形剪式机构17的底部铰接，液压缸18的底部与底板8铰接；

X形剪式机构17包括升降杆a19和升降杆b20，升降杆a19和升降杆b20通过销轴连接成X形，顶板10上固定有滑动导轨座a21，底板8上固定有滑动导轨座b22，滑动导轨座a21和滑动导轨座b22上均开设有滑槽，升降杆a19的一端固定有轴承a，轴承a可滑动的设置在滑动导轨座a21的滑槽内，升降杆b20的一端固定有轴承b，轴承b可滑动的设置在滑动导轨座b22的滑槽内。

上述车载平台1的工作工程为：液压缸18伸长，轴承a在滑动导轨座a21内滑动，轴承 b在滑动导轨座b22X内滑动，此时X形剪式机构17收缩，使顶板10上升，实现对六轴机器人2的上升，当液压缸18缩短时，X形剪式机构17张开，使顶板10下降，实现对六轴机器人2的下降。顶板8上设置有移动轮11，实现对六轴机器人2的移动，极大程度上增大了六轴机器人2的加工范围。

如图5所示，切割炬3包括手柄23、主体24和割炬头25，主体24的两端分别连接有手柄23和割炬头25，手柄23远离主体24的一端设有氧气口26和丙烷口27，氧气口26和丙烷口27均与气压调节装置16连通；

如图7所示，气压调节装置16包括气压泵28、气管a和气管b,气压泵28由氧气泵和丙烷泵组成，氧气泵通过气管a与氧气口26连接，丙烷泵通过气管b与丙烷口27连接，气管 a和气管b上均设置有二通电磁阀29和调速阀30。

上述气压调节装置16的工作过程为：打开气管a和气管b上的二通电磁阀29，使气压泵28中的氧气和丙烷进入到切割炬3内，经过点火，喷出火焰对铸钢件的冒口进行切割，调节气管a和气管b上的调速阀30，改变氧气和丙烷进入到切割炬3内的流速，可以调节氧气和丙烷的含量比，同时，也可以调节火焰的大小，根据铸钢件材料的流速范围，尽量选择较大的气压流速，有效的提高表面平整度减少切口宽度，避免了后期补焊造成铸钢件的报废，提高了铸钢件的利用率，降低了成本。

现有的技术中对切割炬的固定不稳固，容易在切割的时候发生一定的偏转，影响切割的精度，严重时容易导致铸钢件被损坏，因此，本发明做了以下改进：

如图6所示，固定装置4包括连杆31、固定座32和两个固定环33，连杆31固定在旋转固定座7上，连杆31上固定有固定座32，两个固定环33对称固定在固定座32上，切割炬3 固定穿设在固定环33内，固定环33由固定环a和固定环b组成，固定环a和固定环b均为半圆环，固定环b固定在固定座32上，固定环a的一侧与固定环b活动连接，另一侧通过螺栓固定，固定环a和固定环b内壁均呈圆周均布有若干弹性钉34。

将切割炬3穿设在固定环33内，通过螺栓紧固，两个固定环33同时作用，有效的避免了切割炬3的偏转，同时固定环33内均布有若干弹性钉34，有效的避免紧固时对切割炬3造成一定程度上的损坏。

本发明还提供了一种铸钢件冒口机器人自动火焰切割系统的检测方法，包括以下步骤：

步骤1：对铸钢件冒口位置进行清理；

步骤2：将铸钢件放置在工位上，并使用支撑件使气割角度小于45°，然后在切割部位粘贴定位标记；

步骤3：利用车载平台1将六轴机器人2移动到工位处；

步骤4：根据铸件的不同材质、冒口形状和大小在工艺库中自动选择相应的切割工艺；

步骤5：规划切割路径，编好切割路径的程序导入到六轴机器人中；

步骤6：专用切割炬按工艺进行点火并进行有序切割；

步骤7：切割完成一个工件，移动至下一个工件，重复调用气割程序进行切割作业；

步骤8：工作人员或者检测机器对切割完成的工件进行质量检测。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。