CN111571081B - 一种管道内壁焊接机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种管道内壁焊接机器人，包括上安装板、下安装板、上端行走机构、下端行走机构、T型架、减震杆，所述的下安装板为长方形钢板，下安装板的两侧的窄边侧的中间位置分别设置有T型架，T型架的下端部的左右两侧设置有铰支座，下安装板的窄边侧表面的前后两侧还设置有转动轴。本发明通过设置的上下行走机构，可以通过调节距离，在不同尺寸的管道内进行工作，适应性强，应用场景广泛。

Description

一种管道内壁焊接机器人

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种管道内壁焊接机器人。

背景技术

由于生产工艺的不同，钢管内内壁会出现一道环缝，如果在施工焊接过程中只对外部进行焊接，就不能保证钢管使用时的安全性、稳定性，因此需要将内部的环缝进行焊接，则需要人进入管道进行焊接。而人工进入管道焊接，由于管道内部空间下闸，焊接角度不容易调整，影响焊接效果，而且还具有一定危险性，因此需要一种可以代替人来完成管道内焊接的机器。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种圆形管道内壁环缝焊接机器人，通过行走机构驱动机器在管道内运动，利用焊接装置进行焊接，工作效率高，焊接效果好。

为了解决上述问题：一种管道内壁焊接机器人，包括上安装板、下安装板、上端行走机构、下端行走机构、T型架、减震杆、减震弹簧、焊接装置、其特征在于：所述的下安装板为长方形钢板，下安装板的两侧的窄边侧的中间位置分别设置有T型架，T型架的下端部的左右两侧设置有铰支座，下安装板的窄边侧表面的前后两侧还设置有转动轴。

所述的下端行走机构包括下端车轮杆、下端转动电机、主动齿轮、从动齿轮、下端转动架、下端缓冲杆、下端缓冲弹簧、下端车轮架、下端车轮、下端车轮驱动电机，所述的下端车轮杆的上端部设置有圆形轴孔，下端车轮杆通过轴孔与下安装板两侧设置的转动轴转动安装，下端车轮杆的下端部的中心位置与下端转动架设置的转动轴转动连接，下端转动架的下方设置有下端车轮架，下端转动架和下端车轮架的边缘对齐，下端转动架和下端车轮架之间设置有四根下端缓冲杆，下端缓冲杆通过下端转动架和下端车轮架表面上设置的铰支座连接，每两个下端缓冲杆为一组，两两呈120°，并且每根下端缓冲杆上套装有下端缓冲弹簧；所述的下端车轮通过车轮转动轴与下端车轮架内侧设置的转动轴转动连接，所述的下端车轮驱动电机的转动轴通过联轴器与下端车轮的转动轴连接，下端车轮驱动电机驱动下端车轮转动。

所述的上安装板设置在下安装板的正上方，上安装板与下安装板通过升降机构连接安装，并且上安装板与下安装板保持平行安装；所述的升降机构包括固定座、升降前杆、升降后杆、移动座、移动座驱动电机、齿条、滑轨，所述的固定座的下端部固定安装在下安装板的上端面上，固定座的前端设置有齿条，齿条的下端部与下安装板固定连接，所述的滑轨与齿条平行安装，并且滑动槽朝向外侧，滑轨上滑动安装有两个移动座，移动座的中间位置安装有移动座驱动电机；所述的升降后杆的下端部与移动座上端部设置的转动轴转动安装，升降后杆的上端部与上安装板上设置的铰支座的内侧进行铰接连接，所述的升降前杆的下端部与固定座的上端部设置的转动轴转动连接，升降前杆的上端部与上安装板上铰支座的外侧进行铰接。

所述的上端行走机构包括车轮上下电缸、上端电机座、转动驱动电机、转动盘、转动支架、上端缓冲弹簧、上端车轮架、上端车轮、上端车轮驱动电机，所述的车轮上下电缸的下端部与上安装板的上表面固定连接，车轮上下电缸的伸出轴的前端与上端电机座的后端部固定安装，上端电机座的内部为中空，所述的转动驱动电机设置在上端电机座的中空位置，上端电机座的电机上端面与上端电机座固定连接，上端电机座的转动轴通过与转动盘的转动轴连接，驱动转动盘转动，转动盘的上端部的上方设置有上端车轮架，所述的上端车轮通过车轮转动轴与上端车轮架转动安装，上端车轮驱动电机的前端面安装在上端车轮架的侧面上，上端车轮驱动电机通过电机轴与车轮轴固定连接。

进一步的，所述的焊接装置包括焊接前臂、焊接后壁、焊接头，所述的焊接前臂的后端部安装在下安装板上表面设置的铰支座上，焊接前臂的前端部与焊接后壁的后端部转动连接，焊接后壁的前端部设置有焊接头，焊接头与焊接后壁转动连接。

进一步的，所述的下端车轮杆的下端部设置有方形凸起，所述的下端转动电机的前端面安装在方形凸起上，下端转动电机的转动轴上安装有主动齿轮，下端车轮杆下端的转动轴上安装有从动齿轮，主动齿轮与从动齿轮进行啮合安装。

进一步的，所述的减震杆的前端部与T型架上设置的铰支座铰接，减震杆的另一端部与下端车轮杆内侧设置的铰支座铰接，所述的减震弹簧套装在减震杆的前端部和后端部设置的挡板之间。

进一步的，所述的转动支架的下端部与转动盘上端部设置的连接座固定安装，转动支架的上端部与上端车轮架下端部设置的连接座固定安装，并且每个转动支架上套装有上端缓冲弹簧，上端缓冲弹簧的前后两端设置在转动支架前后的挡板之间。

进一步的，所述的焊接前臂与下安装板的铰支座连接处设置有转动驱动电机，驱动焊接前臂转动，焊接头和焊接后壁连接处设置有角度调整电机，驱动焊接头转动。

进一步的，所述的下端车轮和上端车轮的材料为耐磨橡胶材料。

进一步的，所述的移动座驱动电机通过前端面的螺丝孔位与移动座中间位置的端面固定连接，移动座驱动电机的转动轴上安装有齿轮，齿轮与齿条形成配合，驱动移动座在滑轨上运动。

进一步的，所述的移动座的下端部两侧设置有滑动槽，移动座通过滑动槽与滑轨配合滑动安装。

本发明与现有技术相比的有益效果是。

（1）本发明通过设置的上下行走机构，可以通过调节距离，在不同尺寸的管道内进行工作，适应性强，应用场景广泛；

（2）通过改变车轮角度，可以使焊接机器在钢管内纵向运动和圆周运动，进而控制焊接臂对管道的内壁环缝进行焊接，具有焊接效果好，工作效率高的特点。

附图说明

图1、图2为本发明整体结构示意图。

图3为本发明上端行走机构结构示意图。

图4为本发明下端行走机构结构示意图。

图5为本发明焊接装置的机构示意图。

图6为本发明升降机构结构示意图。

1-上安装板；2-下安装板；3-上端行走机构；4-下端行走机构；5-T型架；6-减震杆；7-减震弹簧；8-焊接装置；9-升降机构；301-车轮上下电缸；302-上端电机座；303-转动驱动电机；304-转动盘；305-转动支架；306-上端缓冲弹簧；307-上端车轮架；308-上端车轮；309-上端车轮驱动电机；401-下端车轮杆；402-下端转动电机；403-主动齿轮；404-从动齿轮；405-下端转动架；406-下端缓冲杆；407-下端缓冲弹簧；408-下端车轮架；409-下端车轮；410-下端车轮驱动电机；801-焊接前臂；802-焊接后壁；803-焊接头；901-固定座；902-升降前杆；903-升降后杆；904-移动座；905-移动座驱动电机；906-齿条；907-滑轨。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例：如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示的一种管道内壁焊接机器人。上安装板1是上端行走机构的安装平台，下安装板2是下端行走机构4的安装平台，同时也是焊接装置8和升降机构9的安装平台。

上安装板1和下安装板2都为长方形钢板，所述的上安装板1设置在下安装板2的正上方，上安装板1与下安装板2通过升降机构9连接安装，并且上安装板1与下安装板2保持平行安装。下安装板2的两侧的窄边侧的中间位置分别设置有T型架5，T型架5的下端部的左右两侧设置有铰支座，减震杆6的前端部与T型架5上设置的铰支座铰接，减震杆6的另一端部与下端车轮杆401内侧设置的铰支座铰接，所述的减震弹簧7套装在减震杆6的前端部和后端部设置的挡板之间，这样设置是为了缓冲焊接装置在管道内改变行走机构之间的间距而对行走机构的挤压力。

上端行走机构3具体如图2所示，其中车轮上下电缸301的下端部通过安装板与上安装板1的上表面固定连接，使车轮上下电缸301垂直于上安装板1安装，车轮上下电缸301的伸出轴的前端通过焊接方式与上端电机座302的后端部固定安装，保证车轮上下电缸301的上端面与上端电机座302的下端面充分接触，上端电机座302的内部设置为中空，便于安装转动驱动电机303，然后转动驱动电机303设置在上端电机座302的中空位置，转动驱动电机303的上端面通过固定螺丝与上端电机座302固定连接，转动驱动电机303的转动轴通过与转动盘304的转动轴连接，转动驱动电机303的转动驱动转动盘304进行运动，进而改变上方调节车轮结构：当焊接装置需要在管道内运动时，上端车轮308在管道内前进后退方向上转动；当需要焊接装置在管道内转圈时，则改变车轮结构为原来位置的90120°。转动支架305的下端部与转动盘304上端部设置的连接座固定安装，转动支架305的上端部与上端车轮架307下端部设置的连接座固定安装，并且每个转动支架305上套装有上端缓冲弹簧306，上端缓冲弹簧306的前后两端设置在转动支架305前后的挡板之间，当上方结构受到外力挤压是，缓冲弹簧306提供一定缓冲力，保护行走机构。所述的上端车轮308通过车轮转动轴与上端车轮架307转动安装，上端车轮驱动电机309的前端面安装在上端车轮架307的侧面上，上端车轮驱动电机309通过电机轴与车轮轴固定连接，上端车轮驱动电机309驱动上端车轮308贴在管道内壁上运动。

下端行走机构4的具体结构如图4所示，其中下端车轮杆401的上端部设置有圆形轴孔，轴孔内设置有转动轴承，下端车轮杆401通过转动轴承与下安装板2两侧设置的转动轴转动安装。下端车轮杆401的下端部设置有方形凸起，用来作为电机安装座，将下端转动电机402的前端面安装在方形凸起上，下端转动电机402的转动轴上安装有主动齿轮403，下端车轮杆401下端的转动轴上安装有从动齿轮404，主动齿轮403与从动齿轮404进行啮合安装下端车轮杆401的下端部的中心位置与下端转动架405设置的转动轴转动连接，下端转动电机402驱动下端车轮机构进行角度的调节，同上端行走机构3的工作方式是相同的。下端转动架405的下方设置有下端车轮架408，下端转动架405和下端车轮架408的边缘对齐，下端转动架405和下端车轮架408之间设置有四根下端缓冲杆406，下端缓冲杆406通过下端转动架405和下端车轮架408表面上设置的铰支座连接，每两个下端缓冲杆406为一组，两两呈120°，并且每根下端缓冲杆406上套装有下端缓冲弹簧407；所述的下端车轮409通过车轮转动轴与下端车轮架408内侧设置的转动轴转动连接，所述的下端车轮驱动电机410的转动轴通过联轴器与下端车轮409的转动轴连接，下端车轮驱动电机410驱动下端车轮409转动，使下端行走机构4贴在管道内壁上移动。

升降机构9具体结构如图6所示，其中两个固定座901的下端部固定安装在下安装板2的上端面上，并且中间设置有方形开口，上端设置有转动轴，固定座901的前端设置有齿条906，齿条906的下端部与下安装板2固定连接，带齿条侧朝向内侧，所述的滑轨907与齿条906平行安装，滑轨907的贴在齿条906没有齿条的一侧安装，两条滑轨平行，与并且滑动槽朝向外侧，滑轨907上滑动安装有两个移动座904，每个移动座904的中间位置各安装有一个移动座驱动电机905，移动座驱动电机905通过前端面的螺丝孔位与移动座904中间位置的端面固定连接，移动座驱动电机905的转动轴上安装有齿轮，齿轮与齿条906形成配合，驱动移动座904在滑轨907上运动，两个移动座驱动电机905同时工作，改变移动座904的位置，从而改变升降杆的移动，改变上安装板1和下安装板2之间的距离，进而可以调节两组行走机构之间的距离。

焊接装置8的具体结构如图5所示，其中焊接前臂801的后端部安装在下安装板2上表面设置的铰支座上，焊接前臂801与下安装板2的铰支座连接处设置有转动驱动电机，驱动焊接前臂801转动，焊接头803和焊接后壁802连接处设置有角度调整电机，驱动焊接头803转动，利用行走机构改变焊接角度的同时，也可以用角度调节电机来改变焊接的角度。

在进行焊接工作时两组行走机构驱动焊接装置8在管道内前后移动，当需要对环缝进行焊接工作时，上端行走机构3驱动上端车轮308改变90°，下端行走机构4驱动下端车轮409改变90°，这时焊接机器整体再运动时就会在管道内进行圆周运动，驱动焊接装置8对管道内壁的环缝进行焊接工作，并且可以通过改变升降机构9的高度和上行走机构3的高度，适应不同粗细的管道。

Claims (8)

1.一种管道内壁焊接机器人，包括上安装板（1）、下安装板（2）、上端行走机构（3）、下端行走机构（4）、T型架（5）、减震杆（6）、减震弹簧（7）、焊接装置（8），其特征在于：所述的下安装板（2）为长方形钢板，下安装板（2）的两侧的窄边侧的中间位置分别设置有T型架（5），T型架（5）的下端部的左右两侧设置有铰支座，下安装板（2）的窄边侧表面的前后两侧还设置有转动轴；

所述的下端行走机构（4）包括下端车轮杆（401）、下端转动电机（402）、主动齿轮（403）、从动齿轮（404）、下端转动架（405）、下端缓冲杆（406）、下端缓冲弹簧（407）、下端车轮架（408）、下端车轮（409）、下端车轮驱动电机（410），所述的下端车轮杆（401）的上端部设置有圆形轴孔，下端车轮杆（401）通过轴孔与下安装板（2）两侧设置的转动轴转动安装，下端车轮杆（401）的下端部的中心位置与下端转动架（405）设置的转动轴转动连接，下端转动架（405）的下方设置有下端车轮架（408），下端转动架（405）和下端车轮架（408）的边缘对齐，下端转动架（405）和下端车轮架（408）之间设置有四根下端缓冲杆（406），下端缓冲杆（406）通过下端转动架（405）和下端车轮架（408）表面上设置的铰支座连接，每两个下端缓冲杆（406）为一组，两两呈120°，并且每根下端缓冲杆（406）上套装有下端缓冲弹簧（407）；所述的下端车轮（409）通过车轮转动轴与下端车轮架（408）内侧设置的转动轴转动连接，所述的下端车轮驱动电机（410）的转动轴通过联轴器与下端车轮（409）的转动轴连接，下端车轮驱动电机（410）驱动下端车轮（409）转动；

所述的上安装板（1）设置在下安装板（2）的正上方，上安装板（1）与下安装板（2）通过升降机构（9）连接安装，并且上安装板（1）与下安装版（2）保持平行安装；所述的升降机构（9）包括固定座（901）、升降前杆（902）、升降后杆（903）、移动座（904）、移动座驱动电机（905）、齿条（906）、滑轨（907），所述的固定座（901）的下端部固定安装在下安装板（2）的上端面上，固定座（901）的前端设置有齿条（906），齿条（906）的下端部与下安装板（2）固定连接，所述的滑轨（907）与齿条（906）平行安装，并且滑动槽朝向外侧，滑轨（907）上滑动安装有两个移动座（904），移动座（904）的中间位置安装有移动座驱动电机（905）；所述的升降后杆（903）的下端部与移动座（904）上端部设置的转动轴转动安装，升降后杆（903）的上端部与上安装板（1）上设置的铰支座的内侧进行铰接连接，所述的升降前杆（902）的下端部与固定座（901）的上端部设置的转动轴转动连接，升降前杆（902）的上端部与上安装板（1）上铰支座的外侧进行铰接；

所述的上端行走机构（3）包括车轮上下电缸（301）、上端电机座（302）、转动驱动电机（303）、转动盘（304）、转动支架（305）、上端缓冲弹簧（306）、上端车轮架（307）、上端车轮（308）、上端车轮驱动电机（309），所述的车轮上下电缸（301）的下端部与上安装板（1）的上表面固定连接，车轮上下电缸（301）的伸出轴的前端与上端电机座（302）的后端部固定安装，上端电机座（302）的内部为中空，所述的转动驱动电机（303）设置在上端电机座（302）的中空位置，上端电机座（302）的电机上端面与上端电机座（302）固定连接，上端电机座（302）的转动轴通过与转动盘（304）的转动轴连接，驱动转动盘（304）转动，转动盘（304）的上端部的上方设置有上端车轮架（307），所述的上端车轮（308）通过车轮转动轴与上端车轮架（307）转动安装，上端车轮驱动电机（309）的前端面安装在上端车轮架（307）的侧面上，上端车轮驱动电机（309）通过电机轴与车轮轴固定连接；

所述的焊接装置（8）包括焊接前臂（801）、焊接后臂（802）、焊接头（803），所述的焊接前臂（801）的后端部安装在下安装板（2）上表面设置的铰支座上，焊接前臂（801）的前端部与焊接后臂（802）的后端部转动连接，焊接后臂（802）的前端部设置有焊接头（803），焊接头（803）与焊接后臂（802）转动连接。

2.如权利要求1所述的一种管道内壁焊接机器人，其特征在于：所述的下端车轮杆（401）的下端部设置有方形凸起，所述的下端转动电机（402）的前端面安装在方形凸起上，下端转动电机（402）的转动轴上安装有主动齿轮（403），下端车轮杆（401）下端的转动轴上安装有从动齿轮（404），主动齿轮（403）与从动齿轮（404）进行啮合安装。

3.如权利要求1所述的一种管道内壁焊接机器人，其特征在于：所述的减震杆（6）的前端部与T型架（5）上设置的铰支座铰接，减震杆（6）的另一端部与下端车轮杆（401）内侧设置的铰支座铰接，所述的减震弹簧（7）套装在减震杆（6）的前端部和后端部设置的挡板之间。

4.如权利要求1所述的一种管道内壁焊接机器人，其特征在于：所述的转动支架（305）的下端部与转动盘（304）上端部设置的连接座固定安装，转动支架（305）的上端部与上端车轮架（307）下端部设置的连接座固定安装，并且每个转动支架（305）上套装有上端缓冲弹簧（306），上端缓冲弹簧（306）的前后两端设置在转动支架（305）前后的挡板之间。

5.如权利要求1所述的一种管道内壁焊接机器人，其特征在于：所述的焊接前臂（801）与下安装板（2）的铰支座连接处设置有转动驱动电机，驱动焊接前臂（801）转动，焊接头（803）和焊接后臂（802）连接处设置有角度调整电机，驱动焊接头（803）转动。

6.如权利要求1所述的一种管道内壁焊接机器人，其特征在于：所述的下端车轮（409）和上端车轮（308）的材料为耐磨橡胶材料。

7.如权利要求1所述的一种管道内壁焊接机器人，其特征在于：所述的移动座驱动电机（905）通过前端面的螺丝孔位与移动座（904）中间位置的端面固定连接，移动座驱动电机（905）的转动轴上安装有齿轮，齿轮与齿条（906）形成配合，驱动移动座（904）在滑轨（907）上运动。

8.如权利要求1所述的一种管道内壁焊接机器人，其特征在于：所述的移动座（904）的下端部两侧设置有滑动槽，移动座（904）通过滑动槽与滑轨（907）配合滑动安装。

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