CN111843274B - 一种压力罐的内壁精密焊接机器人与焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能自动焊接的压力罐的内壁精密焊接机器人，包括立式压力罐，所述立式压力罐从下至上依次包括半球状罐底、圆柱状罐身和半球状罐顶；所述半球状罐底与圆柱状罐身连接处的外圈和内圈分别形成环状的下外圈焊缝和下内圈焊缝；所述圆柱状罐身和半球状罐顶连接处的外圈和内圈分别形成环状的上外圈焊缝和上内圈焊缝；所述下外圈焊缝、下内圈焊缝和上外圈焊缝均由人工焊接；本发明解决了立式压力罐的上内圈焊缝无法实施人工焊接的问题。

Description

一种压力罐的内壁精密焊接机器人与焊接工艺

技术领域

本发明属于焊接领域。

背景技术

立式压力罐从下至上依次包括半球状罐底、圆柱状罐身和半球状罐顶；半球状罐底与圆柱状罐身连接处的外圈和内圈分别形成环状的下外圈焊缝和下内圈焊缝；所述圆柱状罐身和半球状罐顶连接处的外圈和内圈分别形成环状的上外圈焊缝和上内圈焊缝；

在焊接下内圈焊缝时，由于半球状罐顶没有装配上来，半球状罐顶还处于与圆柱状罐身分离状态，工作人员很容易进入圆柱状罐身的内部对下内圈焊缝进行焊接；

而，下外圈焊缝和上外圈焊缝都在罐体外部，很容易人工焊接；

最后工序是焊接上内圈焊缝，由于焊接上内圈焊缝时，半球状罐顶与圆柱状罐身已经处于连接状态，立式压力罐的整体结构已经现成了，焊接工作人员已经无法进入立式压力罐内部，从而无法人工实施对上内圈焊缝的焊接工序。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种压力罐的内壁精密焊接机器人与焊接工艺。

技术方案：为实现上述目的，本发明的一种能自动焊接的压力罐的内壁精密焊接机器人，包括立式压力罐，所述立式压力罐从下至上依次包括半球状罐底、圆柱状罐身和半球状罐顶；所述半球状罐底与圆柱状罐身连接处的外圈和内圈分别形成环状的下外圈焊缝和下内圈焊缝；所述圆柱状罐身和半球状罐顶连接处的外圈和内圈分别形成环状的上外圈焊缝和上内圈焊缝；所述下外圈焊缝、下内圈焊缝和上外圈焊缝均由人工焊接；

还包括内圈焊接机器人，所述内圈焊接机器人能对所述上内圈焊缝进行完整焊接。

进一步的，所述内圈焊接机器人包括圆心角为180°的弧形梁，所述弧形梁半围合在所述圆柱状罐身的外侧；所述弧形梁的两端通过轴承分别转动安装有第一对行走轮和第二对行走轮，所述第一对行走轮和第二对行走轮的轴线均与铅垂线平行；且第一对行走轮和第二对行走轮均与所述圆柱状罐身的外壁滚动配合；

还包括左右对称且相互平行的第一水平伸缩器和第二水平伸缩器，所述第一水平伸缩器的第一伸缩杆末端和第二水平伸缩器的第二伸缩杆末端分别固定连接所述弧形梁的两端；所述第一水平伸缩器和第二水平伸缩器通过水平连接梁固定连接，所述第一水平伸缩器和第二水平伸缩器的同步伸缩能带动所述弧形梁与水平连接梁相互靠近或相互远离；

所述水平连接梁的中部一体化安装有轮座，所述轮座内通过轴承转动安装有驱动轮，所述驱动轮的轴线与铅垂线平行；所述驱动轮与所述圆柱状罐身的外壁滚动配合。

进一步的，第一伸缩杆和第二伸缩杆处于缩回状态时，第一对行走轮、第二对行走轮和驱动轮沿所述圆柱状罐身的轴线呈圆周阵列分布；且此状态下第一对行走轮、第二对行走轮和驱动轮均与圆柱状罐身的外壁滚动配合。

进一步的，所述轮座上通过电机支架固定安装有第一电机，所述第一电机的第一输出轴与所述驱动轮驱动连接，第一电机能带动所述驱动轮旋转，所述驱动轮的主动旋转使驱动轮沿圆柱状罐身的外壁滚动，从而使水平连接梁和弧形梁绕所述圆柱状罐身的轴线回转。

进一步的，所述内圈焊接机器人还包括水平连接梁上方的顶梁，所述顶梁通过支撑柱与所述水平连接梁一体化支撑连接；所述顶梁上通过支架座固定连接有三角形结构的传动支架；所述传动支架远离支架座的一侧固定连接有固定柱，所述固定柱上固定连接有滚轮支架，所述滚轮支架的末端固定连接有滚轮轴，所述滚轮轴上通过轴承转动安装有高度约束滚轮，所述高度约束滚轮的轴线与所述圆柱状罐身的轴线垂直相交；所述高度约束滚轮的下端与所述半球状罐顶的外表面滚动配合。

进一步的，所述半球状罐顶的顶部为一体化同轴心的容器入口管，所述容器入口管的管内为上下贯通并连通容器腔的容器口；所述传动支架上通过轴承转动安装有两齿轮轴和一个轮轴；两所述齿轮轴分别同轴心同步连接有两焊接臂约束齿轮，所述轮轴上同轴心同步安装有焊接臂约束轮；设一个虚拟圆，所述虚拟圆的圆心记为X，将半球状罐顶的球心记为Y，设经过球心Y的铅垂线记为第一直线，经过球心Y的水平线记为，所述虚拟圆与所述第一直线和第二直线均相切；所述虚拟圆的直径与半球状罐顶的内径相同，设圆心X与球心Y的连线记记为虚拟线段，所述虚拟线段的长度记为F，半球状罐顶的内径记为2r，满足r²+r²＝F²；还包括圆弧形焊接臂，所述圆弧形焊接臂的圆弧与所述虚拟圆重合；所述圆弧形焊接臂的弧体内壁沿圆弧方向阵列设置有若干传动齿体，所述圆弧形焊接臂的弧体外壁为圆弧光滑面；两焊接臂约束齿轮均与所述圆弧形焊接臂弧体内壁上的传动齿体啮合；焊接臂约束轮与圆弧形焊接臂的弧体外壁的圆弧光滑面滚动配合；

还包括驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述传动齿体啮合，所述顶梁上还固定安装有第二电机，所述第二电机的与所述驱动齿轮驱动连接；所述驱动齿轮的旋转在啮合传动作用下带动所述圆弧形焊接臂沿虚拟圆的路径绕所述点X旋转；所述圆弧形焊接臂的顺时针端固定安装有焊接单元，所述焊接单元的焊枪末端为喷焊端，所述喷焊端在所述虚拟圆上，从而使喷焊端只能沿所述虚拟圆路径运动；所述圆弧形焊接臂的圆弧圆心角的取值范围是180°至270°，所述容器口的尺寸能足够让所述焊接单元穿过。

进一步的，所述半球状罐底的外壁一体化连接有若干根向下延伸的支撑脚，各所述支撑脚的下端均固定在设备座上。

进一步的，半球状罐底的外壁与所述支撑脚通过焊接连接。

进一步的，一种压力罐的内壁精密焊接机器人：

焊接过程包括如下步骤；

步骤一，先将半球状罐底与圆柱状罐身进行同轴心装配，然后人工焊接下内圈焊缝和下外圈焊缝，在焊接下内圈焊缝时，由于半球状罐顶还没有装配上来，半球状罐顶还处于与圆柱状罐身分离状态，工作人员很容易进入圆柱状罐身的内部对下内圈焊缝进行焊接；这时半球状罐底与圆柱状罐身已经完成了完整的焊接；

步骤二，将半球状罐顶同轴心装配到圆柱状罐身上，然后人工将上外圈焊缝，下外圈焊缝在罐体外部，很容易人工焊接，这时一个完整的立式压力罐已经初步形成；最后需要对上内圈焊缝进行焊接，由于焊接上内圈焊缝，半球状罐顶与圆柱状罐身已经处于连接状态，立式压力罐的整体结构已经现成了，焊接工作人员已经无法进入立式压力罐内部的容器腔中，从而无法人工实施对上内圈焊缝的人工焊接工序；这时需要专门设计的内圈焊接机器人来进一步完成；

为了让内圈焊接机器人顺利工装到立式压力罐上，内圈焊接机器人在初始状态下：的传动支架位于圆弧形焊接臂的顺时针端位置；而且初始状态下，第一伸缩杆和第二伸缩杆处于伸长状态；弧形梁与水平连接梁处于相互远离的状态；

步骤三，通过外部的机械臂将内圈焊接机器人整体钳持并转移到立式压力罐正上方，然后让内圈焊接机器人整体下降，直至弧形梁与水平连接梁下降至圆柱状罐身的腰部所在高度，使圆柱状罐身卡在弧形梁与水平连接梁之间，这时高度约束滚轮的下端刚好接触到了半球状罐顶的外表面，并滚动配合；这时半球状罐顶的外表面向上托起高度约束滚轮，使高度约束滚轮不能继续下降，从而使内圈焊接机器人的整体结构不能继续下降，进而实现了对内圈焊接机器人的高度定位；这时控制第一伸缩杆和第二伸缩杆逐渐缩回，从而使弧形梁与水平连接梁逐渐靠近，做逐渐夹紧圆柱状罐身的动作，直至第一对行走轮、第二对行走轮和驱动轮沿所述圆柱状罐身的轴线呈圆周阵列分布时，第一对行走轮、第二对行走轮和驱动轮均与圆柱状罐身的外壁滚动配合；至此完成了内圈焊接机器人的工装；

步骤四，控制第二电机，让驱动齿轮旋转，进而在啮合传动作用下使圆弧形焊接臂沿虚拟圆的路径绕所述点X顺时针旋转，由于焊枪末端的喷焊端刚好虚拟圆上，从而使喷焊端会跟着圆弧形焊接臂沿虚拟圆路径绕点X顺时针运动，让焊接单元跟着圆弧形焊接臂的顺时针端穿过容器口进入到容器腔中内，随着圆弧形焊接臂持续沿虚拟圆路径绕点X顺时针运动，最终喷焊端到达立式压力罐的上内圈焊缝所在位置，这时暂停第二电机并刹车；至此内圈焊缝的焊接位置已经被内圈焊接机器人找到；

步骤五，第一电机，使驱动轮的主动旋转，使驱动轮沿圆柱状罐身的外壁主动滚动，从而使水平连接梁和弧形梁绕圆柱状罐身的轴线回转；进而使此时的圆弧形焊接臂以及焊接单元跟着沿圆柱状罐身的轴线回转；最终使上内圈焊缝所在位置的喷焊端沿圆柱状罐身的轴线回转；这时控制焊接单元，使焊枪末端喷焊端持续向上内圈焊缝连续喷出焊液，当喷焊端沿圆柱状罐身的轴线回转360°时，喷焊端的路径已经扫过了整个上内圈焊缝的圆形路径；从而实现了对上内圈焊缝的完整焊接。

有益效果：本发明解决了立式压力罐的上内圈焊缝无法实施人工焊接的问题，具体的机器人实施过程详见具体实施方式。

附图说明

附图1为内圈焊接机器人工装在立式压力罐上的正视图；

附图2为内圈焊接机器人工装在立式压力罐上的侧视图；

附图3为内圈焊接机器人工装在立式压力罐上的立体视图；

附图4为内圈焊接机器人工装在立式压力罐上的立体第二视图；

附图5为附图4的爆炸示意图；

附图6为第一对行走轮、第二对行走轮和驱动轮沿所述圆柱状罐身外壁滚动配合示意图；

附图7为附图1的正剖视图(焊接单元处于刚穿过容器口时的状态)；

附图8为步骤四结束时的示意图；

附图9为内圈焊接机器人的第一视角示意图；

附图10为内圈焊接机器人的第二视角示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1至10所示的一种压力罐的内壁精密焊接机器人，包括立式压力罐03，立式压力罐03从下至上依次包括半球状罐底32、圆柱状罐身35和半球状罐顶36；半球状罐底32与圆柱状罐身35连接处的外圈和内圈分别形成环状的下外圈焊缝31和下内圈焊缝38；圆柱状罐身35和半球状罐顶36连接处的外圈和内圈分别形成环状的上外圈焊缝30和上内圈焊缝37；下外圈焊缝31、下内圈焊缝38和上外圈焊缝30均由人工焊接；

还包括内圈焊接机器人44，内圈焊接机器人44能对上内圈焊缝37进行完整焊接。

内圈焊接机器人44包括圆心角为180°的水平状态的弧形梁24，弧形梁24半围合在圆柱状罐身35的外侧；弧形梁24的两端通过轴承分别转动安装有第一对行走轮19和第二对行走轮23，第一对行走轮19和第二对行走轮23的轴线均与铅垂线平行；且第一对行走轮19和第二对行走轮23均与圆柱状罐身35的外壁滚动配合；

还包括左右对称且相互平行的第一水平伸缩器18和第二水平伸缩器26，第一水平伸缩器18的第一伸缩杆21末端和第二水平伸缩器26的第二伸缩杆25末端分别固定连接弧形梁24的两端；第一水平伸缩器18和第二水平伸缩器26通过水平连接梁12固定连接，第一水平伸缩器18和第二水平伸缩器26的同步伸缩能带动弧形梁24与水平连接梁12相互靠近或相互远离；

水平连接梁12的中部一体化安装有轮座22，轮座22内通过轴承转动安装有驱动轮27，驱动轮27的轴线与铅垂线平行；驱动轮27与圆柱状罐身35的外壁滚动配合。

第一伸缩杆21和第二伸缩杆25处于缩回状态时，第一对行走轮19、第二对行走轮23和驱动轮27沿圆柱状罐身35的轴线呈圆周阵列分布；且此状态下第一对行走轮19、第二对行走轮23和驱动轮27均与圆柱状罐身35的外壁滚动配合。

轮座22上通过电机支架60固定安装有第一电机9，第一电机9的第一输出轴11与驱动轮27驱动连接，第一电机9能带动驱动轮27旋转，驱动轮27的主动旋转使驱动轮27沿圆柱状罐身35的外壁滚动，从而使水平连接梁12和弧形梁24绕圆柱状罐身35的轴线回转。

内圈焊接机器人44还包括水平连接梁12上方的顶梁6，顶梁6通过支撑柱10与水平连接梁12一体化支撑连接；顶梁6上通过支架座59固定连接有三角形结构的传动支架4；传动支架4远离支架座59的一侧固定连接有固定柱8，固定柱8上固定连接有滚轮支架29，滚轮支架29的末端固定连接有滚轮轴16，滚轮轴16上通过轴承转动安装有高度约束滚轮17，高度约束滚轮17的轴线与圆柱状罐身35的轴线垂直相交；高度约束滚轮17的下端与半球状罐顶36的外表面滚动配合。

半球状罐顶36的顶部为一体化同轴心的容器入口管46，容器入口管46的管内为上下贯通并连通容器腔43的容器口45；传动支架4上通过轴承转动安装有两齿轮轴13和一个轮轴7；两齿轮轴13分别同轴心同步连接有两焊接臂约束齿轮28，轮轴7上同轴心同步安装有焊接臂约束轮5；设一个虚拟圆42，虚拟圆42的圆心记为X，将半球状罐顶36的球心记为Y，设经过球心Y的铅垂线记为第一直线39，经过球心Y的水平线记为，虚拟圆42与第一直线39和第二直线40均相切；虚拟圆42的直径与半球状罐顶36的内径相同，设圆心X与球心Y的连线记记为虚拟线段41，虚拟线段41的长度记为F，半球状罐顶36的内径记为2r，满足r²+r²＝F²；还包括圆弧形焊接臂1，圆弧形焊接臂1的圆弧与虚拟圆42重合；圆弧形焊接臂1的弧体内壁沿圆弧方向阵列设置有若干传动齿体15，圆弧形焊接臂1的弧体外壁为圆弧光滑面2；两焊接臂约束齿轮28均与圆弧形焊接臂1弧体内壁上的传动齿体15啮合；焊接臂约束轮5与圆弧形焊接臂1的弧体外壁的圆弧光滑面2滚动配合；

还包括驱动齿轮14，驱动齿轮14与传动齿体15啮合，顶梁6上还固定安装有第二电机3，第二电机3的与驱动齿轮14驱动连接；驱动齿轮14的旋转在啮合传动作用下带动圆弧形焊接臂1沿虚拟圆42的路径绕点X旋转；圆弧形焊接臂1的顺时针端固定安装有焊接单元20，焊接单元20的焊枪48末端为喷焊端48，喷焊端48在虚拟圆42上，从而使喷焊端48只能沿虚拟圆42路径运动；圆弧形焊接臂1的圆弧圆心角的取值范围是180°至270°，容器口45的尺寸能足够让焊接单元20穿过。

半球状罐底32的外壁一体化连接有若干根向下延伸的支撑脚33，各支撑脚33的下端均固定在设备座34上。

半球状罐底32的外壁与支撑脚33通过焊接连接。

一种压力罐的内壁精密焊接机器人的焊接过程与技术原理如下：

焊接过程包括如下步骤；

步骤一，先将半球状罐底32与圆柱状罐身35进行同轴心装配，然后人工焊接下内圈焊缝38和下外圈焊缝31，在焊接下内圈焊缝38时，由于半球状罐顶36还没有装配上来，半球状罐顶36还处于与圆柱状罐身35分离状态，工作人员很容易进入圆柱状罐身35的内部对下内圈焊缝38进行焊接；这时半球状罐底32与圆柱状罐身35已经完成了完整的焊接；

步骤二，将半球状罐顶36同轴心装配到圆柱状罐身35上，然后人工将上外圈焊缝30，下外圈焊缝30在罐体外部，很容易人工焊接，这时一个完整的立式压力罐03已经初步形成；最后需要对上内圈焊缝37进行焊接，由于焊接上内圈焊缝37，半球状罐顶36与圆柱状罐身35已经处于连接状态，立式压力罐03的整体结构已经现成了，焊接工作人员已经无法进入立式压力罐内部的容器腔43中，从而无法人工实施对上内圈焊缝37的人工焊接工序；这时需要专门设计的内圈焊接机器人44来进一步完成；

为了让内圈焊接机器人44顺利工装到立式压力罐03上，内圈焊接机器人44在初始状态下：的传动支架4位于圆弧形焊接臂1的顺时针端位置；而且初始状态下，第一伸缩杆21和第二伸缩杆25处于伸长状态；弧形梁24与水平连接梁12处于相互远离的状态；

步骤三，通过外部的机械臂将内圈焊接机器人44整体钳持并转移到立式压力罐03正上方，然后让内圈焊接机器人44整体下降，直至弧形梁24与水平连接梁12下降至圆柱状罐身35的腰部所在高度，使圆柱状罐身35卡在弧形梁24与水平连接梁12之间，这时高度约束滚轮17的下端刚好接触到了半球状罐顶36的外表面，并滚动配合；这时半球状罐顶36的外表面向上托起高度约束滚轮17，使高度约束滚轮17不能继续下降，从而使内圈焊接机器人44的整体结构不能继续下降，进而实现了对内圈焊接机器人44的高度定位；这时控制第一伸缩杆21和第二伸缩杆25逐渐缩回，从而使弧形梁24与水平连接梁12逐渐靠近，做逐渐夹紧圆柱状罐身35的动作，直至第一对行走轮19、第二对行走轮23和驱动轮27沿圆柱状罐身35的轴线呈圆周阵列分布时，第一对行走轮19、第二对行走轮23和驱动轮27均与圆柱状罐身35的外壁滚动配合；至此完成了内圈焊接机器人44的工装；

步骤四，控制第二电机3，让驱动齿轮14旋转，进而在啮合传动作用下使圆弧形焊接臂1沿虚拟圆42的路径绕点X顺时针旋转，由于焊枪48末端的喷焊端48刚好虚拟圆42上，从而使喷焊端48会跟着圆弧形焊接臂1沿虚拟圆42路径绕点X顺时针运动，让焊接单元11跟着圆弧形焊接臂1的顺时针端穿过容器口45进入到容器腔43中内，随着圆弧形焊接臂1持续沿虚拟圆42路径绕点X顺时针运动，最终喷焊端48到达立式压力罐03的上内圈焊缝37所在位置，这时暂停第二电机3并刹车；至此内圈焊缝37的焊接位置已经被内圈焊接机器人44找到；

步骤五，第一电机9，使驱动轮27的主动旋转，使驱动轮27沿圆柱状罐身35的外壁主动滚动，从而使水平连接梁12和弧形梁24绕圆柱状罐身35的轴线回转；进而使此时的圆弧形焊接臂1以及焊接单元11跟着沿圆柱状罐身35的轴线回转；最终使上内圈焊缝37所在位置的喷焊端48沿圆柱状罐身35的轴线回转；这时控制焊接单元11，使焊枪48末端喷焊端48持续向上内圈焊缝37连续喷出焊液，当喷焊端48沿圆柱状罐身35的轴线回转360°时，喷焊端48的路径已经扫过了整个上内圈焊缝37的圆形路径；从而实现了对上内圈焊缝37的完整焊接。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种压力罐的内壁精密焊接机器人，包括立式压力罐（03），所述立式压力罐（03）从下至上依次包括半球状罐底（32）、圆柱状罐身（35）和半球状罐顶（36）；所述半球状罐底（32）与圆柱状罐身（35）连接处的外圈和内圈分别形成环状的下外圈焊缝（31）和下内圈焊缝（38）；所述圆柱状罐身（35）和半球状罐顶（36）连接处的外圈和内圈分别形成环状的上外圈焊缝（30）和上内圈焊缝（37）；所述下外圈焊缝（31）、下内圈焊缝（38）和上外圈焊缝（30）均由人工焊接；

其特征在于：还包括内圈焊接机器人（44），所述内圈焊接机器人（44）能对所述上内圈焊缝（37）进行完整焊接；

所述内圈焊接机器人（44）包括圆心角为180°的弧形梁（24），所述弧形梁（24）半围合在所述圆柱状罐身（35）的外侧；所述弧形梁（24）的两端通过轴承分别转动安装有第一对行走轮（19）和第二对行走轮（23），所述第一对行走轮（19）和第二对行走轮（23）的轴线均与铅垂线平行；且第一对行走轮（19）和第二对行走轮（23）均与所述圆柱状罐身（35）的外壁滚动配合；

还包括左右对称且相互平行的第一水平伸缩器（18）和第二水平伸缩器（26），所述第一水平伸缩器（18）的第一伸缩杆（21）末端和第二水平伸缩器（26）的第二伸缩杆（25）末端分别固定连接所述弧形梁（24）的两端；所述第一水平伸缩器（18）和第二水平伸缩器（26）通过水平连接梁（12）固定连接，所述第一水平伸缩器（18）和第二水平伸缩器（26）的同步伸缩能带动所述弧形梁（24）与水平连接梁（12）相互靠近或相互远离；

所述水平连接梁（12）的中部一体化安装有轮座（22），所述轮座（22）内通过轴承转动安装有驱动轮（27），所述驱动轮（27）的轴线与铅垂线平行；所述驱动轮（27）与所述圆柱状罐身（35）的外壁滚动配合；

所述内圈焊接机器人（44）还包括水平连接梁（12）上方的顶梁（6），所述顶梁（6）通过支撑柱（10）与所述水平连接梁（12）一体化支撑连接；所述顶梁（6）上通过支架座（59）固定连接有三角形结构的传动支架（4）；所述传动支架（4）远离支架座（59）的一侧固定连接有固定柱（8），所述固定柱（8）上固定连接有滚轮支架（29），所述滚轮支架（29）的末端固定连接有滚轮轴（16），所述滚轮轴（16）上通过轴承转动安装有高度约束滚轮（17），所述高度约束滚轮（17）的轴线与所述圆柱状罐身（35）的轴线垂直相交；所述高度约束滚轮（17）的下端与所述半球状罐顶（36）的外表面滚动配合；

所述半球状罐顶（36）的顶部为一体化同轴心的容器入口管（46），所述容器入口管（46）的管内为上下贯通并连通容器腔（43）的容器口（45）；所述传动支架（4）上通过轴承转动安装有两齿轮轴（13）和一个轮轴（7）；两所述齿轮轴（13）分别同轴心同步连接有两焊接臂约束齿轮（28），所述轮轴（7）上同轴心同步安装有焊接臂约束轮（5）；设一个虚拟圆（42），所述虚拟圆（42）的圆心记为X，将半球状罐顶（36）的球心记为Y，设经过球心Y的铅垂线记为第一直线（39），经过球心Y的水平线记为，所述虚拟圆（42）与所述第一直线（39）和第二直线（40）均相切；所述虚拟圆（42）的直径与半球状罐顶（36）的内径相同，设圆心X与球心Y的连线记为虚拟线段（41），所述虚拟线段（41）的长度记为F，半球状罐顶（36）的内径记为2r，满足r ²+r ²=F²；还包括圆弧形焊接臂（1），所述圆弧形焊接臂（1）的圆弧与所述虚拟圆（42）重合；所述圆弧形焊接臂（1）的弧体内壁沿圆弧方向阵列设置有若干传动齿体（15），所述圆弧形焊接臂（1）的弧体外壁为圆弧光滑面（2）；两焊接臂约束齿轮（28）均与所述圆弧形焊接臂（1）弧体内壁上的传动齿体（15）啮合；焊接臂约束轮（5）与圆弧形焊接臂（1）的弧体外壁的圆弧光滑面（2）滚动配合；

还包括驱动齿轮（14），所述驱动齿轮（14）与所述传动齿体（15）啮合，所述顶梁（6）上还固定安装有第二电机（3），所述第二电机（3）的与所述驱动齿轮（14）驱动连接；所述驱动齿轮（14）的旋转在啮合传动作用下带动所述圆弧形焊接臂（1）沿虚拟圆（42）的路径绕所述圆心X旋转；所述圆弧形焊接臂（1）的顺时针端固定安装有焊接单元（20），所述焊接单元（20）的焊枪（47）末端为喷焊端（48），所述喷焊端（48）在所述虚拟圆（42）上，从而使喷焊端（48）只能沿所述虚拟圆（42）路径运动；所述圆弧形焊接臂（1）的圆弧圆心角的取值范围是180°至270°，所述容器口（45）的尺寸能足够让所述焊接单元（20）穿过。

2.根据权利要求1所述的一种压力罐的内壁精密焊接机器人，其特征在于：第一伸缩杆（21）和第二伸缩杆（25）处于缩回状态时，第一对行走轮（19）、第二对行走轮（23）和驱动轮（27）沿所述圆柱状罐身（35）的轴线呈圆周阵列分布；且此状态下第一对行走轮（19）、第二对行走轮（23）和驱动轮（27）均与圆柱状罐身（35）的外壁滚动配合。

3.根据权利要求2所述的一种压力罐的内壁精密焊接机器人，其特征在于：所述轮座（22）上通过电机支架（60）固定安装有第一电机（9），所述第一电机（9）的第一输出轴（11）与所述驱动轮（27）驱动连接，第一电机（9）能带动所述驱动轮（27）旋转，所述驱动轮（27）的主动旋转使驱动轮（27）沿圆柱状罐身（35）的外壁滚动，从而使水平连接梁（12）和弧形梁（24）绕所述圆柱状罐身（35）的轴线回转。

4.根据权利要求1所述的一种压力罐的内壁精密焊接机器人，其特征在于：所述半球状罐底（32）的外壁一体化连接有若干根向下延伸的支撑脚（33），各所述支撑脚（33）的下端均固定在设备座（34）上。

5.根据权利要求4所述的一种压力罐的内壁精密焊接机器人，其特征在于：半球状罐底（32）的外壁与所述支撑脚（33）通过焊接连接。

6.根据权利要求5所述的一种压力罐的内壁精密焊接机器人的焊接工艺，其特征在于：

焊接过程包括如下步骤；

步骤一，先将半球状罐底（32）与圆柱状罐身（35）进行同轴心装配，然后人工焊接下内圈焊缝（38）和下外圈焊缝（31），在焊接下内圈焊缝（38）时，由于半球状罐顶（36）还没有装配上来，半球状罐顶（36）还处于与圆柱状罐身（35）分离状态，工作人员很容易进入圆柱状罐身（35）的内部对下内圈焊缝（38）进行焊接；这时半球状罐底（32）与圆柱状罐身（35）已经完成了完整的焊接；

步骤二，将半球状罐顶（36）同轴心装配到圆柱状罐身（35）上，然后人工将上外圈焊缝（30），下外圈焊缝（31）在罐体外部，很容易人工焊接，这时一个完整的立式压力罐（03）已经初步形成；最后需要对上内圈焊缝（37）进行焊接，由于焊接上内圈焊缝（37），半球状罐顶（36）与圆柱状罐身（35）已经处于连接状态，立式压力罐（03）的整体结构已经现成了，焊接工作人员已经无法进入立式压力罐内部的容器腔（43）中，从而无法人工实施对上内圈焊缝（37）的人工焊接工序；这时需要专门设计的内圈焊接机器人（44）来进一步完成；

为了让内圈焊接机器人（44）顺利工装到立式压力罐（03）上，内圈焊接机器人（44）在初始状态下：传动支架（4）位于圆弧形焊接臂（1）的顺时针端位置；而且初始状态下，第一伸缩杆（21）和第二伸缩杆（25）处于伸长状态；弧形梁（24）与水平连接梁（12）处于相互远离的状态；

步骤三，通过外部的机械臂将内圈焊接机器人（44）整体钳持并转移到立式压力罐（03）正上方，然后让内圈焊接机器人（44）整体下降，直至弧形梁（24）与水平连接梁（12）下降至圆柱状罐身（35）的腰部所在高度，使圆柱状罐身（35）卡在弧形梁（24）与水平连接梁（12）之间，这时高度约束滚轮（17）的下端刚好接触到了半球状罐顶（36）的外表面，并滚动配合；这时半球状罐顶（36）的外表面向上托起高度约束滚轮（17），使高度约束滚轮（17）不能继续下降，从而使内圈焊接机器人（44）的整体结构不能继续下降，进而实现了对内圈焊接机器人（44）的高度定位；这时控制第一伸缩杆（21）和第二伸缩杆（25）逐渐缩回，从而使弧形梁（24）与水平连接梁（12）逐渐靠近，做逐渐夹紧圆柱状罐身（35）的动作，直至第一对行走轮（19）、第二对行走轮（23）和驱动轮（27）沿所述圆柱状罐身（35）的轴线呈圆周阵列分布时，第一对行走轮（19）、第二对行走轮（23）和驱动轮（27）均与圆柱状罐身（35）的外壁滚动配合；至此完成了内圈焊接机器人（44）的工装；

步骤四，控制第二电机（3），让驱动齿轮（14）旋转，进而在啮合传动作用下使圆弧形焊接臂（1）沿虚拟圆（42）的路径绕所述圆心X顺时针旋转，由于焊枪（47）末端的喷焊端（48）刚好虚拟圆（42）上，从而使喷焊端（48）会跟着圆弧形焊接臂（1）沿虚拟圆（42）路径绕圆心X顺时针运动，让焊接单元（11）跟着圆弧形焊接臂（1）的顺时针端穿过容器口（45）进入到容器腔（43）中内，随着圆弧形焊接臂（1）持续沿虚拟圆（42）路径绕圆心X顺时针运动，最终喷焊端（48）到达立式压力罐（03）的上内圈焊缝（37）所在位置，这时暂停第二电机（3）并刹车；至此内圈焊缝（37）的焊接位置已经被内圈焊接机器人（44）找到；

步骤五，第一电机（9），使驱动轮（27）的主动旋转，使驱动轮（27）沿圆柱状罐身（35）的外壁主动滚动，从而使水平连接梁（12）和弧形梁（24）绕圆柱状罐身（35）的轴线回转；进而使此时的圆弧形焊接臂（1）以及焊接单元（11）跟着沿圆柱状罐身（35）的轴线回转；最终使上内圈焊缝（37）所在位置的喷焊端（48）沿圆柱状罐身（35）的轴线回转；这时控制焊接单元（11），使焊枪（47）末端喷焊端（48）持续向上内圈焊缝（37）连续喷出焊液，当喷焊端（48）沿圆柱状罐身（35）的轴线回转360°时，喷焊端（48）的路径已经扫过了整个上内圈焊缝（37）的圆形路径；从而实现了对上内圈焊缝（37）的完整焊接。

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