CN109366053B - 一种管道内壁螺柱、栓钉自动焊接机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道内壁螺柱、栓钉自动焊接机器人，包括焊接装置，所述焊接装置包括第一伺服电机、第一电动伸缩杆、第二电动伸缩杆、供弹单元和焊枪以及焊接头，所述第一电动伸缩杆固定安装在所述第一伺服电机的转动轴侧面上。本发明，其可解决因钢制管道内部空间狭小，人员无法进入管道内部在管道内壁上焊接螺柱、栓钉的情况时，能够顺利在内部空间狭小的钢制管道内壁上焊接螺柱、栓钉的技术难题，运行稳定，使用寿命长，可实现自动化工作将螺柱、栓钉一圈一圈的焊接在管道的内壁上以及呈螺旋线型焊接在管道的内壁上，可有效提高工作效率，可适应不同内径的管道焊接螺柱、栓钉的工作。

Description

一种管道内壁螺柱、栓钉自动焊接机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，更具体地说，它涉及一种管道内壁螺柱、栓钉自动焊接机器人。

背景技术

现有的管道内壁螺柱、栓钉焊接装置，存在在遇到钢制管道内部空间狭小，人员无法进入管道内部在管道内壁上焊接螺柱、栓钉的情况时，则无法在内部空间狭小的钢制管道内壁上焊接螺柱、栓钉的技术难题，且运行不稳定，不能自动化将螺柱、栓钉一圈一圈的焊接在管道的内壁上以及呈螺旋线型焊接在管道的内壁上，不能连续供给多个螺柱、栓钉，需要每次焊接螺柱、栓钉时都需要加装一个螺柱、栓钉，严重影响工作效率，且不能适应不同内径的管道焊接螺柱、栓钉的工作，另外，现有的管道内壁螺柱、栓钉焊接装置，其缺少防护措施导致其使用寿命短，为此提出一种管道内壁螺柱、栓钉自动焊接机器人。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种管道内壁螺柱、栓钉自动焊接机器人，其可解决因钢制管道内部空间狭小，人员无法进入管道内部在管道内壁上焊接螺柱、栓钉的情况时，能够顺利在内部空间狭小的钢制管道内壁上焊接螺柱、栓钉的技术难题，运行稳定，可实现自动化工作将螺柱、栓钉一圈一圈的焊接在管道的内壁上以及呈螺旋线型焊接在管道的内壁上，可实现连续供给多个螺柱、栓钉，不需要每次焊接螺柱、栓钉时都需要加装一个螺柱、栓钉，可有效提高工作效率，可适应不同内径的管道焊接螺柱、栓钉的工作，制备的防护层，不仅可增加该机器人的使用寿命，尤为重要的是可防止该机器人工作时，三个主动轮与管道的内壁发生打滑的现象，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种管道内壁螺柱、栓钉自动焊接机器人，包括焊接装置，所述焊接装置包括第一伺服电机、第一电动伸缩杆、第二电动伸缩杆、供弹单元和焊枪以及焊接头，所述第一电动伸缩杆固定安装在所述第一伺服电机的转动轴侧面上，且所述第一电动伸缩杆与所述第一伺服电机的转动轴垂直设置，所述第二电动伸缩杆固定安装在所述第一电动伸缩杆的伸缩端端部；

所述供弹单元包括固定块、底部与一侧面为开口结构的壳体以及固定安装在所述壳体底部的固定座，所述固定块的底部内部开设有用于插入所述壳体的插槽，且所述固定块的上部开设有用于插入所述第二电动伸缩杆的第一通槽，所述第一通槽与所述插槽相连通设置，所述壳体可拆卸安插在所述插槽的内部，且所述壳体的上部开设有用于插入所述第二电动伸缩杆伸缩端的第二通槽，所述第一通槽的内壁与所述第二电动伸缩杆的外表面固定连接，所述固定座的上部固定竖直安装有弹簧，所述弹簧的上端固定安装有支撑块，所述弹簧和所述支撑块均位于所述壳体的内部；

所述焊枪固定安装在所述固定块远离所述第二电动伸缩杆的侧面上，所述焊接头固定安装在所述焊枪远离所述固定块的侧面上。

通过采用上述技术方案，焊接装置用于将螺柱、栓钉焊接在管道的内壁上，焊接螺柱、栓钉时，将螺柱、栓钉依次整齐装在供弹单元的内部，在弹簧的作用下，螺柱、栓钉会逐个自动上升与第二通槽的内顶壁相抵触，第一电动伸缩杆的伸缩端推动第二电动伸缩杆、供弹单元和焊枪以及焊接头共同朝向管道的内壁方向运动，第二电动伸缩杆的伸缩端将位于第二通槽内部的螺柱、栓钉推入焊枪的内部，然后通过焊接头推出，在通过焊接头推出螺柱、栓钉过程中，将螺柱、栓钉焊接在管道的内壁上，与此同时第一伺服电机带动第一电动伸缩杆、第二电动伸缩杆、供弹单元和焊枪以及焊接头共同旋转，可将螺柱、栓钉一圈一圈的焊接在管道的内壁上，克服了现有技术中难以将螺柱、栓钉焊接在管道内壁上的技术难题。

进一步的，所述固定块远离所述第二电动伸缩杆的侧面上还开设有与所述插槽相连通的螺纹孔，所述螺纹孔的内部螺接有用于锁紧所述壳体的螺栓。

通过采用上述技术方案，可防止该机器人在工作过程中发生壳体从插槽内部脱落的情况，避免螺柱、栓钉供料不稳定，从而保证该机器人稳定的工作。

进一步的，所述支撑块的侧面与所述壳体的内侧面贴合设置，且所述支撑块的上表面上开设有弧形凹槽。

通过采用上述技术方案，可以保证支撑块能够在壳体的内部稳定的上下运动，弧形凹槽可以更好的支撑螺柱、栓钉，且弧形凹槽与第二通槽相配合，可以保证第二电动伸缩杆的伸缩端能够顺利的将位于第二通槽内部的螺柱、栓钉推入焊枪的内部。

进一步的，还包括行走机构，所述行走机构包括一端与所述第一伺服电机的一端部固定连接的圆杆、一端面上均匀开设有三个缺口的第一圆柱型安装座、一端面上均匀开设有三个缺口的第二圆柱型安装座、套筒、三个第一连杆、三个第二连杆、三个第二伺服电机和三个主动轮以及三个从动轮，所述套筒螺接所述圆杆的外部，所述第二圆柱型安装座通过滚动轴承固定套装在所述套筒的外部，所述第一圆柱型安装座固定套装在所述圆杆的外部，且所述第一圆柱型安装座端面上的缺口与第二圆柱型安装座端面上的缺口相对设置，三个所述第二连杆上均开设有第三通槽，三个所述第一连杆均通过销轴分别铰接在三个所述第三通槽的内部，且三个所述第一连杆的一端均铰接在所述第一圆柱型安装座端面上的缺口内部，三个所述第二连杆的一端均铰接在所述第二圆柱型安装座端面上的缺口内部，三个所述第二伺服电机分别固定安装在三个所述第一连杆的另一端端部，三个所述主动轮分别固定安装在三个所述第二伺服电机的转动轴端部，三个所述从动轮分别转动安装在三个所述第二连杆的另一端端部。

通过采用上述技术方案，通过旋转套筒可以移动第二圆柱型安装座靠近或者远离第一圆柱型安装座，以此调节第一连杆与第二连杆之间的夹角，进而调节三个主动轮以及三个从动轮距离圆杆的距离大小，三个第二伺服电机驱动三个主动轮以及三个从动轮转动，从而使得该行走机构可以在不同内径的管道内部行走带动焊接装置后退运动，最终完成将螺柱、栓钉焊接在管道的内壁上的工作。

进一步的，所述套筒的一端延伸至所述第二圆柱型安装座远离所述第一圆柱型安装座端面外部的端部对称焊接有两个操作手柄。

通过采用上述技术方案，便于通过两个操作手柄旋转套筒转动，从而使得行走机构调节较为方便。

进一步的，所述圆杆的外部开设有外螺纹，所述套筒的内部开设有与所述外螺纹相匹配的内螺纹。

通过采用上述技术方案，便于通过外螺纹和内螺纹相配合将套筒螺纹安装在圆杆的外部。

进一步的，所述圆杆以及三个所述第一连杆的内部均为中空结构。

通过采用上述技术方案，使得圆杆的内部便于穿插导线，便于为第一伺服电机、第一电动伸缩杆、第二电动伸缩杆和焊枪供电，同时使得三个第一连杆的内部便于穿插导线，便于为三个第二伺服电机供电。

进一步的，所述圆杆远离所述第一伺服电机的端部还固定安装有控制器，所述控制器上还设有用USB接口。

通过采用上述技术方案，控制器用于控制第一伺服电机、第一电动伸缩杆、第二电动伸缩杆和焊枪以及三个第二伺服电机的工作，USB接口用于通过数据线连接显示屏及输入设备。

进一步的，所述第一伺服电机、所述第一电动伸缩杆、所述第二电动伸缩杆和所述焊枪以及三个所述第二伺服电机的电控端均通过导线与所述控制器的控制输出端电性连接。

通过采用上述技术方案，可实现控制器控制第一伺服电机、第一电动伸缩杆、第二电动伸缩杆和焊枪以及三个第二伺服电机自动化运转。

进一步的，三个所述主动轮以及三个所述从动轮的表面还设有防护层，所述防护层由如下方法制备：

取以下原料按重量份称量：环氧树脂20-26份、碳酸钙粉末8-12份、陶瓷微珠12-16份、硅酸镁铝15-20份、聚氨酯15-20份、石蜡3-5份、醇酯十二2-4份、三乙醇胺2-4份、乳化硅油1-3份和水30-50份；

S1、将称量好的硅酸镁铝、石蜡、醇酯十二、三乙醇胺、乳化硅油和水加入搅拌机中进行搅拌15-20min，搅拌速度为500-700r/min,制得混合溶液；

S2、将环氧树脂、碳酸钙粉末、陶瓷微珠和聚氨酯加入粉碎机中进行粉碎，直至物料颗粒直径不大于100nm，制得混合粉末物料；

S3、将步骤S1中制得的混合溶液和步骤S2中制得的混合粉末物料加入反应釜中进行搅拌25-35min，所述反应釜的搅拌速度设置为700-900r/min，温度设置60-80℃，以此制得防护涂料；

S4、将三个主动轮以及三个从动轮的表面利用砂纸进行抛光处理，然后利用高压水枪冲洗干净；

S5、将步骤S4清洗后的三个主动轮以及三个从动轮采用热风机吹干，然后利用高压喷雾器喷枪将步骤S3制得的防护涂料均匀的喷涂在吹干后的三个主动轮以及三个从动轮的表面；

S6、将步骤S5喷涂有防护涂料的三个主动轮以及三个从动轮放在烤箱中进行干燥固化，干燥固化温度设置为100-140℃，时间设置为20-30min，即在三个主动轮以及三个从动轮的表面制得防护层。

通过采用上述技术方案，制备防护涂料的工艺步骤简单，容易实现，制备的防护涂料粘度适中、不易分层、便于喷涂、无气泡产生、各组分充分结合，综合性能较好，使得防护涂料在喷涂后能够形成较好的涂膜，不易产生裂纹，成膜效果较好，制备的防护层具备较好的防腐、隔热、防滑、抗老化的性能，附着性较好，不易脱落，可有效增加三个主动轮以及三个从动轮的防腐、耐热、防滑、抗老化的性能，从而使得该机器人使用寿命较长，尤为重要的是可防止该机器人工作时，三个主动轮与管道的内壁发生打滑的现象。

综上所述，本发明主要具有以下有益效果：

1、本发明，可解决因钢制管道内部空间狭小，人员无法进入管道内部在管道内壁上焊接螺柱、栓钉的情况时，能够顺利在内部空间狭小的钢制管道内壁上焊接螺柱、栓钉的技术难题；

2、本发明,运行稳定，可实现自动化工作将螺柱、栓钉一圈一圈的焊接在管道的内壁上以及呈螺旋线型焊接在管道的内壁上；

3、本发明,设计的供弹单元可实现连续供给多个螺柱、栓钉，不需要每次焊接螺柱、栓钉时都需要加装一个螺柱、栓钉，可有效提高工作效率；

4、本发明,通过旋转套筒可以移动第二圆柱型安装座靠近或者远离第一圆柱型安装座，以此调节第一连杆与第二连杆之间的夹角，进而调节三个主动轮以及三个从动轮距离圆杆的距离大小，三个第二伺服电机驱动三个主动轮以及三个从动轮转动，从而使得该行走机构可以在不同内径的管道内部行走带动焊接装置后退运动，最终完成将螺柱、栓钉焊接在管道的内壁上的工作；

5、本发明,制备防护涂料的工艺步骤简单，容易实现，制备的防护涂料粘度适中、不易分层、便于喷涂、无气泡产生、各组分充分结合，综合性能较好，使得防护涂料在喷涂后能够形成较好的涂膜，不易产生裂纹，成膜效果较好，制备的防护层具备较好的防腐、隔热、防滑、抗老化的性能，附着性较好，不易脱落，可有效增加三个主动轮以及三个从动轮的防腐、耐热、防滑、抗老化的性能，从而使得该机器人使用寿命较长，尤为重要的是可防止该机器人工作时，三个主动轮与管道的内壁发生打滑的现象。

附图说明

图1为本发明一种实施方式的结构示意图；

图2为本发明一种实施方式的焊接装置的结构示意图；

图3为本发明一种实施方式的焊接装置的爆炸结构示意图；

图4为本发明一种实施方式的焊接装置的不同视角的爆炸结构示意图；

图5为本发明一种实施方式的供弹单元的结构示意图；

图6为本发明一种实施方式的供弹单元的局部分解结构示意图；

图7为本发明一种实施方式的行走机构的结构示意图；

图8为本发明一种实施方式的行走机构的不同视角的结构示意图之一；

图9为本发明一种实施方式的行走机构的不同视角的结构示意图之二；

图10为本发明一种实施方式的不同视角的结构示意图之一；

图11为图10中A处的放大结构示意图；

图12为本发明一种实施方式的行走机构的不同视角的结构示意图之三；

图13为图12中B处的放大结构示意图；

图14为本发明一种实施方式的行走机构的爆炸结构示意图。

图中：1、焊接装置；2、行走机构；3、第一伺服电机；4、第二电动伸缩杆；5、供弹单元；6、焊枪；7、焊接头；8、固定块；9、固定座；10、壳体；11、第一通槽；12、第二通槽；13、螺纹孔；14、螺栓；15、插槽；16、弹簧；17、支撑块；18、弧形凹槽；19、圆杆；20、第一圆柱型安装座；21、；22、；23、套筒；24、；25、第一连杆；26、第二连杆；27、第二伺服电机；28、主动轮；29、从动轮；30、第三通槽；31、销轴；32、控制器；33、第一电动伸缩杆。

具体实施方式

以下结合附图1-14对本发明作进一步详细说明。

实施例1

一种管道内壁螺柱、栓钉自动焊接机器人，如图1-2所示，包括焊接装置1，所述焊接装置1包括第一伺服电机3、第一电动伸缩杆33、第二电动伸缩杆4、供弹单元5和焊枪6以及焊接头7，所述第一电动伸缩杆33固定安装在所述第一伺服电机3的转动轴侧面上，且所述第一电动伸缩杆33与所述第一伺服电机3的转动轴垂直设置，所述第二电动伸缩杆4固定安装在所述第一电动伸缩杆33的伸缩端端部；

如图3-6所示，所述供弹单元5包括固定块8、底部与一侧面为开口结构的壳体10以及固定安装在所述壳体10底部的固定座9，所述固定块8的底部内部开设有用于插入所述壳体10的插槽15，且所述固定块8的上部开设有用于插入所述第二电动伸缩杆4的第一通槽11，所述第一通槽11与所述插槽15相连通设置，所述壳体10可拆卸安插在所述插槽15的内部，且所述壳体10的上部开设有用于插入所述第二电动伸缩杆4伸缩端的第二通槽12，所述第一通槽11的内壁与所述第二电动伸缩杆4的外表面固定连接，所述固定座9的上部固定竖直安装有弹簧16，所述弹簧16的上端固定安装有支撑块17，所述弹簧16和所述支撑块17均位于所述壳体10的内部；

如图3所示，所述焊枪6固定安装在所述固定块8远离所述第二电动伸缩杆4的侧面上，所述焊接头7固定安装在所述焊枪6远离所述固定块8的侧面上。

通过采用上述技术方案，焊接装置1用于将螺柱、栓钉焊接在管道的内壁上，焊接螺柱、栓钉时，将螺柱、栓钉依次整齐装在供弹单元5的内部，在弹簧16的作用下，螺柱、栓钉会逐个自动上升与第二通槽12的内顶壁相抵触，第一电动伸缩杆33的伸缩端推动第二电动伸缩杆4、供弹单元5和焊枪6以及焊接头7共同朝向管道的内壁方向运动，第二电动伸缩杆4的伸缩端将位于第二通槽12内部的螺柱、栓钉推入焊枪6的内部，然后通过焊接头7推出，在通过焊接头7推出螺柱、栓钉过程中，将螺柱、栓钉焊接在管道的内壁上，与此同时第一伺服电机3带动第一电动伸缩杆33、第二电动伸缩杆4、供弹单元5和焊枪6以及焊接头7共同旋转，可将螺柱、栓钉一圈一圈的焊接在管道的内壁上，克服了现有技术中难以将螺柱、栓钉焊接在管道内壁上的技术难题。

较佳地，如图3-4所示，所述固定块8远离所述第二电动伸缩杆4的侧面上还开设有与所述插槽15相连通的螺纹孔13，所述螺纹孔13的内部螺接有用于锁紧所述壳体10的螺栓14。

通过采用上述技术方案，可防止该机器人在工作过程中发生壳体10从插槽15内部脱落的情况，避免螺柱、栓钉供料不稳定，从而保证该机器人稳定的工作。

较佳地，如图5-6所示，所述支撑块17的侧面与所述壳体10的内侧面贴合设置，且所述支撑块17的上表面上开设有弧形凹槽18。

通过采用上述技术方案，可以保证支撑块17能够在壳体10的内部稳定的上下运动，弧形凹槽18可以更好的支撑螺柱、栓钉，且弧形凹槽18与第二通槽12相配合，可以保证第二电动伸缩杆4的伸缩端能够顺利的将位于第二通槽12内部的螺柱、栓钉推入焊枪6的内部。

较佳地，如图1、7、8、9、10、11、12、13、14所示，还包括行走机构2，所述行走机构2包括一端与所述第一伺服电机3的一端部固定连接的圆杆19、一端面上均匀开设有三个缺口的第一圆柱型安装座20、一端面上均匀开设有三个缺口的第二圆柱型安装座21、套筒23、三个第一连杆25、三个第二连杆26、三个第二伺服电机27和三个主动轮28以及三个从动轮29，所述套筒23螺接所述圆杆19的外部，所述第二圆柱型安装座21通过滚动轴承22固定套装在所述套筒23的外部，所述第一圆柱型安装座20固定套装在所述圆杆19的外部，且所述第一圆柱型安装座20端面上的缺口与第二圆柱型安装座21端面上的缺口相对设置，三个所述第二连杆26上均开设有第三通槽30，三个所述第一连杆25均通过销轴31分别铰接在三个所述第三通槽30的内部，且三个所述第一连杆25的一端均铰接在所述第一圆柱型安装座20端面上的缺口内部，三个所述第二连杆26的一端均铰接在所述第二圆柱型安装座21端面上的缺口内部，三个所述第二伺服电机27分别固定安装在三个所述第一连杆25的另一端端部，三个所述主动轮28分别固定安装在三个所述第二伺服电机27的转动轴端部，三个所述从动轮29分别转动安装在三个所述第二连杆26的另一端端部。

通过采用上述技术方案，通过旋转套筒23可以移动第二圆柱型安装座21靠近或者远离第一圆柱型安装座20，以此调节第一连杆25与第二连杆26之间的夹角，进而调节三个主动轮28以及三个从动轮29距离圆杆19的距离大小，三个第二伺服电机27驱动三个主动轮28以及三个从动轮29转动，从而使得该行走机构2可以在不同内径的管道内部行走带动焊接装置1后退运动，最终完成将螺柱、栓钉焊接在管道的内壁上的工作。

较佳地，如图7和14所示，所述套筒23的一端延伸至所述第二圆柱型安装座21远离所述第一圆柱型安装座20端面外部的端部对称焊接有两个操作手柄24。

通过采用上述技术方案，便于通过两个操作手柄24旋转套筒23转动，从而使得行走机构2调节较为方便。

较佳地，如图14所示，所述圆杆19的外部开设有外螺纹，所述套筒23的内部开设有与所述外螺纹相匹配的内螺纹。

通过采用上述技术方案，便于通过外螺纹和内螺纹相配合将套筒23螺纹安装在圆杆19的外部。

较佳地，所述圆杆19以及三个所述第一连杆25的内部均为中空结构。

通过采用上述技术方案，使得圆杆19的内部便于穿插导线，便于为第一伺服电机3、第一电动伸缩杆33、第二电动伸缩杆4和焊枪6供电，同时使得三个第一连杆25的内部便于穿插导线，便于为三个第二伺服电机27供电。

较佳地，如图1和8所示，所述圆杆19远离所述第一伺服电机3的端部还固定安装有控制器32，所述控制器32上还设有用USB接口。

通过采用上述技术方案，控制器32用于控制第一伺服电机3、第一电动伸缩杆33、第二电动伸缩杆4和焊枪6以及三个第二伺服电机27的工作，USB接口用于通过数据线连接显示屏及输入设备。

较佳地，所述第一伺服电机3、所述第一电动伸缩杆33、所述第二电动伸缩杆4和所述焊枪6以及三个所述第二伺服电机27的电控端均通过导线与所述控制器32的控制输出端电性连接。

通过采用上述技术方案，可实现控制器32控制第一伺服电机3、第一电动伸缩杆33、第二电动伸缩杆4和焊枪6以及三个第二伺服电机27自动化运转。

本实施例中，所述控制器32可选用型号为STC89C51的单片机，所述第一电动伸缩杆33和所述第二电动伸缩杆4均可选用东莞市基诺克机电制品厂生产的型号为GRA-L36的直线推拉电动伸缩杆，所述第一伺服电机3可选用台州市路桥邦宝机电有限公司生产的型号为60SY-M00630的伺服电机，三个所述第二伺服电机27均可选用型号为SM80T-251的三洋伺服电机，所述焊枪6可选用佩森螺柱焊接系统(上海)有限公司生产的型号为PS-8的电弧螺柱焊枪。

实施例2

与实施例1的不同之处在于三个所述主动轮28以及三个所述从动轮29的表面还设有防护层，所述防护层由如下方法制备：

取以下原料按重量份称量：环氧树脂20-26份、碳酸钙粉末8-12份、陶瓷微珠12-16份、硅酸镁铝15-20份、聚氨酯15-20份、石蜡3-5份、醇酯十二2-4份、三乙醇胺2-4份、乳化硅油1-3份和水30-50份；

S1、将称量好的硅酸镁铝、石蜡、醇酯十二、三乙醇胺、乳化硅油和水加入搅拌机中进行搅拌15-20min，搅拌速度为500-700r/min,制得混合溶液；

S2、将环氧树脂、碳酸钙粉末、陶瓷微珠和聚氨酯加入粉碎机中进行粉碎，直至物料颗粒直径不大于100nm，制得混合粉末物料；

S3、将步骤S1中制得的混合溶液和步骤S2中制得的混合粉末物料加入反应釜中进行搅拌25-35min，所述反应釜的搅拌速度设置为700-900r/min，温度设置60-80℃，以此制得防护涂料；

S4、将三个主动轮28以及三个从动轮29的表面利用砂纸进行抛光处理，然后利用高压水枪冲洗干净；

S5、将步骤S4清洗后的三个主动轮28以及三个从动轮29采用热风机吹干，然后利用高压喷雾器喷枪将步骤S3制得的防护涂料均匀的喷涂在吹干后的三个主动轮28以及三个从动轮29的表面；

S6、将步骤S5喷涂有防护涂料的三个主动轮28以及三个从动轮29放在烤箱中进行干燥固化，干燥固化温度设置为100-140℃，时间设置为20-30min，即在三个主动轮28以及三个从动轮29的表面制得防护层。

实施例3

与实施例2的不同之处在于防护层的制备，其具体制备方法如下：

取以下原料按重量份称量：环氧树脂20-26份、碳酸钙粉末8-12份、陶瓷微珠12-16份、硅酸镁铝15-20份、聚氨酯15-20份、石蜡3-5份、醇酯十二2-4份、三乙醇胺2-4份、乳化硅油1-3份和水30-50份；

S1、将称量好的硅酸镁铝、石蜡、醇酯十二、三乙醇胺、乳化硅油和水加入搅拌机中进行搅拌15-20min，搅拌速度为500-700r/min,制得混合溶液；

S2、将环氧树脂、碳酸钙粉末、陶瓷微珠和聚氨酯加入粉碎机中进行粉碎，直至物料颗粒直径不大于100nm，制得混合粉末物料；

S3、将步骤S1中制得的混合溶液和步骤S2中制得的混合粉末物料加入反应釜中进行搅拌25-35min，所述反应釜的搅拌速度设置为700-900r/min，温度设置60-80℃，以此制得防护涂料；

S4、将三个主动轮28以及三个从动轮29的表面利用砂纸进行抛光处理，然后利用高压水枪冲洗干净；

S5、将步骤S4清洗后的三个主动轮28以及三个从动轮29采用热风机吹干，然后利用高压喷雾器喷枪将步骤S3制得的防护涂料均匀的喷涂在吹干后的三个主动轮28以及三个从动轮29的表面；

S6、将步骤S5喷涂有防护涂料的三个主动轮28以及三个从动轮29放在烤箱中进行干燥固化，干燥固化温度设置为100-140℃，时间设置为20-30min，即在三个主动轮28以及三个从动轮29的表面制得防护层。

实施例4

与实施例2的不同之处在于防护层的制备，其具体制备方法如下：

取以下原料按重量份称量：环氧树脂20-26份、碳酸钙粉末8-12份、陶瓷微珠12-16份、硅酸镁铝15-20份、聚氨酯15-20份、石蜡3-5份、醇酯十二2-4份、三乙醇胺2-4份、乳化硅油1-3份和水30-50份；

S1、将称量好的硅酸镁铝、石蜡、醇酯十二、三乙醇胺、乳化硅油和水加入搅拌机中进行搅拌15-20min，搅拌速度为500-700r/min,制得混合溶液；

S2、将环氧树脂、碳酸钙粉末、陶瓷微珠和聚氨酯加入粉碎机中进行粉碎，直至物料颗粒直径不大于100nm，制得混合粉末物料；

S3、将步骤S1中制得的混合溶液和步骤S2中制得的混合粉末物料加入反应釜中进行搅拌25-35min，所述反应釜的搅拌速度设置为700-900r/min，温度设置60-80℃，以此制得防护涂料；

S4、将三个主动轮28以及三个从动轮29的表面利用砂纸进行抛光处理，然后利用高压水枪冲洗干净；

S5、将步骤S4清洗后的三个主动轮28以及三个从动轮29采用热风机吹干，然后利用高压喷雾器喷枪将步骤S3制得的防护涂料均匀的喷涂在吹干后的三个主动轮28以及三个从动轮29的表面；

S6、将步骤S5喷涂有防护涂料的三个主动轮28以及三个从动轮29放在烤箱中进行干燥固化，干燥固化温度设置为100-140℃，时间设置为20-30min，即在三个主动轮28以及三个从动轮29的表面制得防护层。

对实施例1-4中的三个主动轮28以及三个从动轮29在实验室中在相同的条件下对其表面的静摩擦系数采用动静摩擦系数测定仪测试结果如下表：

从上表测试结果比较分析可知实施例3为最优实施例，通过采用上述技术方案，制备防护涂料的工艺步骤简单，容易实现，制备的防护涂料粘度适中、不易分层、便于喷涂、无气泡产生、各组分充分结合，综合性能较好，使得防护涂料在喷涂后能够形成较好的涂膜，不易产生裂纹，成膜效果较好，制备的防护层具备较好的防腐、隔热、防滑、抗老化的性能，附着性较好，不易脱落，可有效增加三个主动轮28以及三个从动轮29的防腐、耐热、防滑、抗老化的性能，从而使得该机器人使用寿命较长，尤为重要的是可防止该机器人工作时，三个主动轮28与管道的内壁发生打滑的现象。

工作原理：该管道内壁螺柱、栓钉自动焊接机器人，焊接装置1用于将螺柱、栓钉焊接在管道的内壁上，焊接螺柱、栓钉时，将螺柱、栓钉依次整齐装在供弹单元5的内部，在弹簧16的作用下，螺柱、栓钉会逐个自动上升与第二通槽12的内顶壁相抵触，第一电动伸缩杆33的伸缩端推动第二电动伸缩杆4、供弹单元5和焊枪6以及焊接头7共同朝向管道的内壁方向运动，第二电动伸缩杆4的伸缩端将位于第二通槽12内部的螺柱、栓钉推入焊枪6的内部，然后通过焊接头7推出，在通过焊接头7推出螺柱、栓钉过程中，将螺柱、栓钉焊接在管道的内壁上，与此同时第一伺服电机3带动第一电动伸缩杆33、第二电动伸缩杆4、供弹单元5和焊枪6以及焊接头7共同旋转，可将螺柱、栓钉一圈一圈的焊接在管道的内壁上，克服了现有技术中难以将螺柱、栓钉焊接在管道内壁上的技术难题，通过旋转套筒23可以移动第二圆柱型安装座21靠近或者远离第一圆柱型安装座20，以此调节第一连杆25与第二连杆26之间的夹角，进而调节三个主动轮28以及三个从动轮29距离圆杆19的距离大小，三个第二伺服电机27驱动三个主动轮28以及三个从动轮29转动，从而使得该行走机构2可以在不同内径的管道内部行走带动焊接装置1后退运动，最终完成将螺柱、栓钉焊接在管道的内壁上的工作。

使用方法：使用时，拧松螺栓14，手指捏住固定座9将壳体10从插槽15的内部取出，然后通过壳体10侧面上的开口将螺柱、栓钉依次整齐装在壳体10的内部，或者采用胶水将螺柱、栓钉黏粘成成排的整体放入壳体10的内部，然后将壳体10插入插槽15的内部并拧紧螺栓14将壳体10锁紧，然后通过旋转套筒23可以移动第二圆柱型安装座21靠近或者远离第一圆柱型安装座20，以此调节第一连杆25与第二连杆26之间的夹角，进而调节三个主动轮28以及三个从动轮29距离圆杆19的距离大小，使得三个主动轮28以及三个从动轮29的轮面贴合需要在内壁上焊接螺柱、栓钉的管道的内壁上，给该机器人通电，利用数据线将控制器32和显示屏或者输入设备相连接，将自动化运转的程序录入控制器32的内部，控制器32第一电动伸缩杆33、第二电动伸缩杆4和焊枪6以及三个第二伺服电机27自动化运转，三个第二伺服电机27驱动三个主动轮28带动三个从动轮29转动，从而使得该机器人在管道内部后退运动，同时第一电动伸缩杆33的伸缩端推动第二电动伸缩杆4、供弹单元5和焊枪6以及焊接头7共同朝向管道的内壁方向运动，第二电动伸缩杆4的伸缩端将位于第二通槽12内部的螺柱、栓钉推入焊枪6的内部，然后通过焊接头7推出，在通过焊接头7推出螺柱、栓钉过程中，将螺柱、栓钉焊接在管道的内壁上，与此同时第一伺服电机3带动第一电动伸缩杆33、第二电动伸缩杆4、供弹单元5和焊枪6以及焊接头7共同旋转，可将螺柱、栓钉一圈一圈的焊接在管道的内壁上，三个第二伺服电机27只控制其中一个运转，可实现将螺柱、栓钉呈螺旋线型焊接在管道的内壁上，最终完成将螺柱、栓钉焊接在管道的内壁上的工作。

安装方法：

第一步、组装行走机构2，按照图8和图14将行走机构2组装起来，组装时，先将三个第一连杆25均通过销轴31分别铰接在三个第三通槽30的内部，再将三个第一连杆25的一端均铰接在第一圆柱型安装座20端面上的缺口内部，再将三个第二连杆26的一端均铰接在第二圆柱型安装座21端面上的缺口内部，再将三个第二伺服电机27分别固定安装在三个第一连杆25的另一端端部，再将三个主动轮28分别固定安装在三个第二伺服电机27的转动轴端部，再将三个从动轮29分别转动安装在三个第二连杆26的另一端端部，再将第二圆柱型安装座21通过滚动轴承22固定套装在套筒23的外部，第一圆柱型安装座20固定套装在圆杆19的外部，再将套筒23螺接在圆杆19的外部；

第二步、组装供弹单元5，参照附图3-6所示，将弹簧16竖直固定安装在固定座9的上部，然后将支撑块17固定安装在弹簧16的上端，再将壳体10固定安装在固定座9的上部，且保持支撑块17贴合在壳体10的内部，然后将壳体10通过螺栓14固定在插槽15的内部；

第三步、组装焊接装置1，参照附图1-6所示，将第一电动伸缩杆33垂直焊接在第一伺服电机3的转动轴，将第二电动伸缩杆4焊接在第一电动伸缩杆33的伸缩端端部，将第一通槽11的内壁与所述第二电动伸缩杆4的外表面固定焊接，将焊枪6固定安装在固定块8远离第二电动伸缩杆4的侧面上，焊接头7固定安装在焊枪6远离固定块8的侧面上，然后将圆杆19的一端焊接在第一伺服电机3的一端部；

第四步、安装控制器32，然后进行接线调试即安装完毕。

本发明中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种管道内壁螺柱、栓钉自动焊接机器人，其特征在于：包括焊接装置（1），所述焊接装置（1）包括第一伺服电机（3）、第一电动伸缩杆（33）、第二电动伸缩杆（4）、供弹单元（5）和焊枪（6）以及焊接头（7），所述第一电动伸缩杆（33）固定安装在所述第一伺服电机（3）的转动轴侧面上，且所述第一电动伸缩杆（33）与所述第一伺服电机（3）的转动轴垂直设置，所述第二电动伸缩杆（4）固定安装在所述第一电动伸缩杆（33）的伸缩端端部；

所述供弹单元（5）包括固定块（8）、壳体（10）以及固定安装在所述壳体（10）底部的固定座（9），所述壳体（10）的底部一侧面为开口结构，所述固定块（8）的底部内部开设有用于插入所述壳体（10）的插槽（15），且所述固定块（8）的上部开设有用于插入所述第二电动伸缩杆（4）的第一通槽（11），所述第一通槽（11）与所述插槽（15）相连通设置，所述壳体（10）可拆卸安插在所述插槽（15）的内部，且所述壳体（10）的上部开设有用于插入所述第二电动伸缩杆（4）伸缩端的第二通槽（12），所述第一通槽（11）的内壁与所述第二电动伸缩杆（4）的外表面固定连接，所述固定座（9）的上部固定竖直安装有弹簧（16），所述弹簧（16）的上端固定安装有支撑块（17），所述弹簧（16）和所述支撑块（17）均位于所述壳体（10）的内部；

所述焊枪（6）固定安装在所述固定块（8）远离所述第二电动伸缩杆（4）的侧面上，所述焊接头（7）固定安装在所述焊枪（6）远离所述固定块（8）的侧面上；

还包括行走机构（2），所述行走机构（2）包括一端与所述第一伺服电机（3）的一端部固定连接的圆杆（19）、一端面上均匀开设有三个缺口的第一圆柱型安装座（20）、一端面上均匀开设有三个缺口的第二圆柱型安装座（21）、套筒（23）、三个第一连杆（25）、三个第二连杆（26）、三个第二伺服电机（27）和三个主动轮（28）以及三个从动轮（29），所述套筒（23）螺接所述圆杆（19）的外部，所述第二圆柱型安装座（21）通过滚动轴承（22）固定套装在所述套筒（23）的外部，所述第一圆柱型安装座（20）固定套装在所述圆杆（19）的外部，且所述第一圆柱型安装座（20）端面上的缺口与第二圆柱型安装座（21）端面上的缺口相对设置，三个所述第二连杆（26）上均开设有第三通槽（30），三个所述第一连杆（25）均通过销轴（31）分别铰接在三个所述第三通槽（30）的内部，且三个所述第一连杆（25）的一端均铰接在所述第一圆柱型安装座（20）端面上的缺口内部，三个所述第二连杆（26）的一端均铰接在所述第二圆柱型安装座（21）端面上的缺口内部，三个所述第二伺服电机（27）分别固定安装在三个所述第一连杆（25）的另一端端部，三个所述主动轮（28）分别固定安装在三个所述第二伺服电机（27）的转动轴端部，三个所述从动轮（29）分别转动安装在三个所述第二连杆（26）的另一端端部。

2.根据权利要求1所述的一种管道内壁螺柱、栓钉自动焊接机器人，其特征在于：所述固定块（8）远离所述第二电动伸缩杆（4）的侧面上还开设有与所述插槽（15）相连通的螺纹孔（13），所述螺纹孔（13）的内部螺接有用于锁紧所述壳体（10）的螺栓（14）。

3.根据权利要求1所述的一种管道内壁螺柱、栓钉自动焊接机器人，其特征在于：所述支撑块（17）的侧面与所述壳体（10）的内侧面贴合设置，且所述支撑块（17）的上表面上开设有弧形凹槽（18）。

4.根据权利要求1所述的一种管道内壁螺柱、栓钉自动焊接机器人，其特征在于：所述套筒（23）的一端延伸至所述第二圆柱型安装座（21）远离所述第一圆柱型安装座（20）端面外部的端部对称焊接有两个操作手柄（24）。

5.根据权利要求1所述的一种管道内壁螺柱、栓钉自动焊接机器人，其特征在于：所述圆杆（19）的外部开设有外螺纹，所述套筒（23）的内部开设有与所述外螺纹相匹配的内螺纹。

6.根据权利要求1所述的一种管道内壁螺柱、栓钉自动焊接机器人，其特征在于：所述圆杆（19）以及三个所述第一连杆（25）的内部均为中空结构。

7.根据权利要求1所述的一种管道内壁螺柱、栓钉自动焊接机器人，其特征在于：所述圆杆（19）远离所述第一伺服电机（3）的端部还固定安装有控制器（32），所述控制器（32）上还设有用USB接口。

8.根据权利要求7所述的一种管道内壁螺柱、栓钉自动焊接机器人，其特征在于：所述第一伺服电机（3）、所述第一电动伸缩杆（33）、所述第二电动伸缩杆（4）和所述焊枪（6）以及三个所述第二伺服电机（27）的电控端均通过导线与所述控制器（32）的控制输出端电性连接。

9.根据权利要求1所述的一种管道内壁螺柱、栓钉自动焊接机器人，其特征在于：三个所述主动轮（28）以及三个所述从动轮（29）的表面还设有防护层，所述防护层由如下方法制备：

取以下原料按重量份称量：环氧树脂20-26份、碳酸钙粉末8-12份、陶瓷微珠12-16份、硅酸镁铝15-20份、聚氨酯15-20份、石蜡3-5份、醇酯十二2-4份、三乙醇胺2-4份、乳化硅油1-3份和水30-50份；

S1、将称量好的硅酸镁铝、石蜡、醇酯十二、三乙醇胺、乳化硅油和水加入搅拌机中进行搅拌15-20min，搅拌速度为500-700r/min,制得混合溶液；

S2、将环氧树脂、碳酸钙粉末、陶瓷微珠和聚氨酯加入粉碎机中进行粉碎，直至物料颗粒直径不大于100nm，制得混合粉末物料；

S3、将步骤S1中制得的混合溶液和步骤S2中制得的混合粉末物料加入反应釜中进行搅拌25-35min，所述反应釜的搅拌速度设置为700-900r/min，温度设置60-80℃，以此制得防护涂料；

S4、将三个主动轮（28）以及三个从动轮（29）的表面利用砂纸进行抛光处理，然后利用高压水枪冲洗干净；

S5、将步骤S4清洗后的三个主动轮（28）以及三个从动轮（29）采用热风机吹干，然后利用高压喷雾器喷枪将步骤S3制得的防护涂料均匀的喷涂在吹干后的三个主动轮（28）以及三个从动轮（29）的表面；

S6、将步骤S5喷涂有防护涂料的三个主动轮（28）以及三个从动轮（29）放在烤箱中进行干燥固化，干燥固化温度设置为100-140℃，时间设置为20-30min，即在三个主动轮（28）以及三个从动轮（29）的表面制得防护层。

Images