CN112518188B - 一种新型管道插接相贯线焊缝焊接机器人装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型管道插接相贯线焊缝焊接机器人装置,现阶段许多压力容器生产企业仍然采用较为传统的焊接技术,施工环节中仍然存在着许多问题,严重制约了压力容器焊接技术的革新与进步。本发明克服了现有焊接设备体积庞大、结构复杂等缺点,设计了一种相贯线焊接装置,其中:转轴的一端通过卡盘联接在第一焊接管道上,另一端通过第四转动副与驱动杆联接,焊接导向臂的杆长可跟随驱动杆同步调节,焊接臂的一端通过第三圆柱副与转轴联接,中间在通过第五转动副与传动杆联接,驱动杆转动时,会通过传动杆带动焊接导向臂沿着相贯线焊缝进行曲线平移。本发明具有结构简单、控制方便、应用范围广等优点。
Description
技术领域
本发明涉及焊接机器人技术领域,具体是一种新型管道插接相贯线焊缝焊接机器人装置。
背景技术
压力容器的插接焊接是一种常见的焊接形式,广泛存在于工业、农业、建筑、化工业等领域,特别是在石油化工领域的应用最为广泛。压力容器在工业部门也有着广泛的应用,例如工程机械中的各种储能器,各种动力机械的辅助机,城市和企业所用的各种煤气和液化汽储罐,各种大型工程用管道等。压力容器在工业生产和生活中发挥着重要作用,是国民经济的重要组成部分。
在焊接生产中,由于压力容器各个部件的空间形状较复杂,特别是圆柱管道与圆柱管道插接形成的焊缝为空间曲线,两管的插接位置多变复杂,形成的焊缝曲线也大有差异,焊接起来有一定的难度,目前此类焊缝的焊接主要由人工完成,人工焊接工作环境恶劣、生产周期长、工作效率低、难保证焊接质量,对工作人员技术要求高,实际焊接中难以保证稳定的焊接质量,因此迫切需要研制针对该类焊缝的焊接机器人。我国自动化焊接设备的研发相比发达国家起步较晚,基础比较薄弱,导致压力容器焊接机器人比较落后。目前己有部分半自动化及自动化串联焊接机器人,然而此类焊接机器人一般具有多个自由度,结构复杂,控制难度较为复杂,成本高等缺点。
发明内容
本发明的目的是克服现有相贯线焊接设备体积庞大、结构复杂且控制难度高等不足而提供一种具有结构简单、控制方便、应用范围广等优点的管道插接相贯线焊缝焊接机器人装置。
为实现上述目的,本发明所采取的技术方案为:
一种新型管道插接相贯线焊缝焊接机器人装置,包括机架、移动副、锥齿轮架、两根伸缩杆、传动杆和传动杆相连的旋转焊接机构,所述移动副套装在机架上,移动副上端固定有锥齿轮架,所述锥齿轮架上通过第一转动副和第二转动副连接有两个相互啮合的锥齿轮,两锥齿轮上分别连接有第一伸缩杆和第二伸缩杆,所述第一伸缩杆、第二伸缩杆通过第一圆柱副、第三转动副与传动杆相连构成一个空间三连杆机构;所述传动杆上与第二伸缩杆连接位置下方设有第二圆柱副,末端设置有第五转动副,所述第二圆柱副的转动副与驱动杆一端相连,所述驱动杆另一端连接有第四转动副,所述第四转动副与转轴一端相连,所述转轴另一端穿过第三圆柱副通过卡盘固定在第一焊接管道内部,所述第三圆柱副的转动副与焊接导向臂一端相连,所述焊接导向臂穿过所述第五转动副与焊枪相连构成所述旋转焊接机构,所述空间三连杆机构与旋转焊接机构通过传动杆组合在一起构成所述新型管道插接相贯线焊缝焊接机器人装置。
所述移动副移动方向的中心线始终与第一锥齿轮和第一圆柱副的轴线方向平行,与第一焊接管路和第二焊接管路轴线所形成的平面共面,所述第一锥齿轮与第二锥齿轮转动中心的轴线与移动副的移动方向的中心线始终处于同一平面。
所述第一伸缩杆和第二伸缩杆的杆长可调并且始终与第二焊接管道的半径相等,所述第一伸缩杆移动方向的中心线始终与第一圆柱副的轴线垂直并与第二锥齿轮转动中心的轴线垂直,所述第二伸缩杆的移动方向的中心线始终与第三转动副的轴线垂直并与第一锥齿轮转动中心的轴线垂直。
所述驱动杆的杆长可调并且始终与第一焊接管道的半径相等,焊接导向臂的杆长可跟随驱动杆同步调节至与第一焊接管道的半径相等。
所述第三转动副、第二圆柱副和第五转动副的轴线始终同轴;所述第四转动副与第三圆柱副的轴线始终同轴,所述第四转动副与第一焊接管道的中心轴线重合且平行于第三转动副、第二圆柱副和第五转动副的轴线。
所述转轴的轴线始终与第一焊接管道的中心轴线重合。
所述焊接机器人装置可通过改变机架和转轴的固定位置实现对正贯和偏贯插接管道的焊接。
本发明的有益效果:
1、本发明机构简单、结构紧凑、占用的空间小,适用于大型管道(正贯,偏贯)插接相贯线焊缝焊接;
2、本发明只需要一个电机驱动,驱动少;相对多自由度的焊接机械臂,具有制造成本低,控制简单等优点。
附图说明
图1为本发明一种管道插接相贯线焊缝焊接机器人装置正贯管路上的安装示意图;
图2为本发明一种管道插接相贯线焊缝焊接机器人装置的结构简图;
图中:1、机架;2、移动副;3、锥齿轮架;4、第一转动副;5、第一锥齿轮;6、第二转动副;7、第二锥齿轮;8、第一伸缩杆;9、第一圆柱副;10、传动杆;11、第二伸缩杆;12、第三转动副;13、第二圆柱副二;14、驱动杆;15、第四转动副;16、第五转动副;17、焊接导向臂;18、第三圆柱副;19、转轴;20、第一焊接管道;21、第二焊接管道。
具体实施方式
为了更好地解释本发明,下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
实施例:参见图1-2。
如图1所示,一种新型管道插接相贯线焊缝焊接机器人装置,包括机架1、移动副2、锥齿轮架3、两根伸缩杆、传动杆10和传动杆10相连的旋转焊接机构,所述移动副2套装在机架1上,移动副2上端固定有锥齿轮架3,所述锥齿轮架3上通过第一转动副4和第二转动副6连接有两个相互啮合的锥齿轮,两锥齿轮上分别连接有第一伸缩杆8和第二伸缩杆11,所述第一伸缩杆8、第二伸缩杆11通过第一圆柱副9、第三转动副12与传动杆10相连构成一个空间三连杆机构;所述传动杆10上与第二伸缩杆11连接位置下方设有第二圆柱副13,末端设置有第五转动副16,所述第二圆柱副13的转动副与驱动杆14一端相连,所述驱动杆14另一端连接有第四转动副15,所述第四转动副15与转轴19一端相连,所述转轴19另一端穿过第三圆柱副18通过卡盘固定在第一焊接管道20内部,所述第三圆柱副18的转动副与焊接导向臂17一端相连,所述焊接导向臂17穿过所述第五转动副16与焊枪相连构成所述旋转焊接机构,所述空间三连杆机构与旋转焊接机构通过传动杆10组合在一起构成所述新型管道插接相贯线焊缝焊接机器人装置。
所述移动副2移动方向的中心线始终与第一锥齿轮5和第一圆柱副9的轴线方向平行,与第一焊接管路20和第二焊接管路21轴线所形成的平面共面,所述第一锥齿轮5与第二锥齿轮7转动中心的轴线与移动副2的移动方向的中心线始终处于同一平面。
所述第一伸缩杆8和第二伸缩杆11的杆长可调并且始终与第二焊接管道21的半径相等,所述第一伸缩杆8移动方向的中心线始终与第一圆柱副9的轴线垂直并与第二锥齿轮7转动中心的轴线垂直,所述第二伸缩杆11的移动方向的中心线始终与第三转动副12的轴线垂直并与第一锥齿轮5转动中心的轴线垂直。
所述驱动杆14的杆长可调并且始终与第一焊接管道20的半径相等,焊接导向臂17的杆长可跟随驱动杆14同步调节至与第一焊接管道20的半径相等。
所述第三转动副12、第二圆柱副13和第五转动副16的轴线始终同轴;所述第四转动副15与第三圆柱副18的轴线始终同轴,所述第四转动副15与第一焊接管道20的中心轴线重合且平行于第三转动副12、第二圆柱副13和第五转动副16的轴线。
所述转轴19的轴线始终与第一焊接管道20的中心轴线重合。
所述焊接机器人装置可通过改变机架1和转轴19的固定位置实现对正贯和偏贯插接管道的焊接
如图2所示,本发明一种新型管道插接相贯线焊缝焊接机器人装置的原理和工作过程为:
转轴19通过固定装置与第一焊接管道20联接在一起,转轴19的轴线与第一焊接管道20的轴线重合,移动副2移动方向的中心线始终与第一焊接管道20和第二焊接管道21轴线形成的平面平行;焊接时,将第一伸缩杆8和第二伸缩杆11的长度调节至与第二焊接管道21的半径相等,将驱动杆14的杆长调节至与第一焊接管道20的半径相等,焊接导向臂17的长度随驱动杆14调节至与第一焊接管道20的半径相等;由于整体焊接机构的自由度为一,驱动杆14转动时,传动杆10带动焊接导向臂17沿着相贯线焊缝进行曲线平移,并通过与焊接导向臂17相连的焊枪完成对焊缝的焊接。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种新型管道插接相贯线焊缝焊接机器人装置,包括机架(1)、移动副(2)、锥齿轮架(3)、两根伸缩杆、传动杆(10)和传动杆(10)相连的旋转焊接机构,其特征在于,所述移动副(2)套装在机架(1)上,移动副(2)上端固定有锥齿轮架(3),所述锥齿轮架(3)上通过第一转动副(4)和第二转动副(6)连接有两个相互啮合的锥齿轮,两锥齿轮上分别连接有第一伸缩杆(8)和第二伸缩杆(11),所述第一伸缩杆(8)、第二伸缩杆(11)通过第一圆柱副(9)、第三转动副(12)与传动杆(10)相连构成一个空间三连杆机构;所述传动杆(10)上与第二伸缩杆(11)连接位置下方设有第二圆柱副(13),末端设置有第五转动副(16),所述第二圆柱副(13)的转动副与驱动杆(14)一端相连,所述驱动杆(14)另一端连接有第四转动副(15),所述第四转动副(15)与转轴(19)一端相连,所述转轴(19)另一端穿过第三圆柱副(18)通过卡盘固定在第一焊接管道(20)内部,所述第三圆柱副(18)的转动副与焊接导向臂(17)一端相连,所述焊接导向臂(17)穿过所述第五转动副(16)与焊枪相连构成所述旋转焊接机构,所述空间三连杆机构与旋转焊接机构通过传动杆(10)组合在一起构成所述新型管道插接相贯线焊缝焊接机器人装置;
所述第一伸缩杆(8)和第二伸缩杆(11)的杆长可调并且始终与第二焊接管道(21)的半径相等,所述第一伸缩杆(8)移动方向的中心线始终与第一圆柱副(9)的轴线垂直并与第二锥齿轮(7)转动中心的轴线垂直,所述第二伸缩杆(11)的移动方向的中心线始终与第三转动副(12)的轴线垂直并与第一锥齿轮(5)转动中心的轴线垂直;
所述驱动杆(14)的杆长可调并且始终与第一焊接管道(20)的半径相等,焊接导向臂(17)的杆长可跟随驱动杆(14)同步调节至与第一焊接管道(20)的半径相等;
所述转轴(19)的轴线始终与第一焊接管道(20)的中心轴线重合。
2.根据权利要求1所述的一种新型管道插接相贯线焊缝焊接机器人装置,其特征在于,所述移动副(2)移动方向的中心线始终与第一锥齿轮(5)和第一圆柱副(9)的轴线方向平行,与第一焊接管道(20)和第二焊接管道(21)轴线所形成的平面共面,所述第一锥齿轮(5)与第二锥齿轮(7)转动中心的轴线与移动副(2)的移动方向的中心线始终处于同一平面。
3.根据权利要求1所述的一种新型管道插接相贯线焊缝焊接机器人装置,其特征在于,所述第三转动副(12)、第二圆柱副(13)和第五转动副(16)的轴线始终同轴;所述第四转动副(15)与第三圆柱副(18)的轴线始终同轴,所述第四转动副(15)与第一焊接管道(20)的中心轴线重合且平行于第三转动副(12)、第二圆柱副(13)和第五转动副(16)的轴线。
4.根据权利要求1所述的一种新型管道插接相贯线焊缝焊接机器人装置,其特征在于,所述焊接机器人装置可通过改变机架(1)和转轴(19)的固定位置实现对正贯和偏贯插接管道的焊接。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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