CN112873246B - 一种跨座式单轨轨道梁焊接机器人工作站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种跨座式单轨轨道梁焊接机器人工作站，包括车架、设置于所述车架的驱动轮机构、导向机构、补偿微调机构和焊接机器人；导向机构包括设置于车架的两侧的导向轮装置以及设置于所述导向轮装置的压紧机构，所述压紧机构能够在释放位置和压紧位置之间运动，在所述压紧位置，所述压紧机构将导向轮装置从两侧夹持轨道梁，在所述释放位置，所述导向轮装置解除对轨道梁的夹持；所述焊接机器人通过补偿微调机构设置在所述车架上，所述补偿微调机构能够通过位移调整所述焊接机器人的位置，该跨座式单轨轨道梁焊接机器人工作站旨在解决现有人工焊效率低、安全性差、焊缝质量差的技术问题。

Description

一种跨座式单轨轨道梁焊接机器人工作站

技术领域

本发明涉及轨道梁焊接机器人技术领域，尤其涉及一种跨座式单轨轨道梁焊接机器人工作站。

背景技术

现有技术在对跨座式单轨PC轨道梁端头钢板进行焊接时，由人工进行焊接，由于焊缝形式多样化及在高空作业中进行焊接，工人在焊接过程中工作面狭窄存在安全隐患，焊接作业效率低、焊缝质量难以得到保证，一级焊缝探伤合格率，全焊缝高级焊工依赖性高，全焊缝高级焊工少、人工工资高，高架桥梁上焊接设备周转频次高而吊装费用高。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于此，本发明提出了一种跨座式单轨轨道梁焊接机器人工作站，该跨座式单轨轨道梁焊接机器人工作站旨在解决现有人工焊效率低、安全性差、焊缝质量差、全焊缝高级焊工依赖性高、焊接设备吊装费用高的技术问题。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提出了一种跨座式单轨轨道梁焊接机器人工作站，其中，所述跨座式单轨轨道梁焊接机器人工作站包括车架、设置于所述车架的驱动轮机构、导向机构、补偿微调机构和焊接机器人；

所述导向机构包括设置于所述车架的两侧的导向轮装置以及设置于所述导向轮装置的压紧机构，所述压紧机构能够在释放位置和压紧位置之间运动，在所述压紧位置，所述压紧机构将导向轮装置从两侧夹持轨道梁，在所述释放位置，所述导向轮装置解除对轨道梁的夹持；

所述焊接机器人通过补偿微调机构设置在所述车架上，所述补偿微调机构能够通过位移调整所述焊接机器人的位置。

优选地，所述驱动轮机构包括设置于所述车架的动力机构、主动轮、从动轮座和从动轮，所述动力机构与所述主动轮连接，所述从动轮座通过沿竖直方向布置的立轴可转动地安装于所述车架，所述从动轮通过沿水平方向布置的横轴可转动地安装于所述从动轮座，所述立轴与所述从动轮座之间安装有深沟球轴承和向心力轴承，且所述向心力轴承位于所述深沟球轴承上方。

优选地，所述车架上安装有限制所述从动轮座在±5°之间转动的止挡限位块。

优选地，所述动力机构包括依次传动连接的驱动电机、驱动齿轮和驱动轴，所述主动轮与所述驱动轴连接。

优选地，所述导向轮装置包括铰接于所述车架的导向轮臂和安装在所述导向轮臂的末端的导向轮，各导向轮装置中的对应的导向轮彼此面对，所述压紧机构包括连接臂和铰接于所述车架的锁臂，所述锁臂上设置有扳手，所述连接臂的第一端与所述导向轮臂铰接，所述连接臂的第二端与所述锁臂铰接。

优选地，在所述压紧位置，所述锁臂与所述连接臂处于同一直线上。

优选地，所述车架的前端和后端分别布置有所述导向机构。

优选地，所述补偿微调机构包括设置在所述车架上的基台、安装在所述基台上的滑轨以及通过所述滑轨可前后滑移地安装在所述基台上的移动台，所述焊接机器人设置在所述移动台上。

优选地，所述补偿微调机构还包括安装于所述车架的伺服电机、与所述伺服电机传动连接的齿轮，所述移动台上具有与所述齿轮配合的齿条结构。

优选地，所述焊接机器人的焊枪上安装有线激光焊接跟踪传感器。

(三)有益效果

本发明与现有技术对比，本发明跨座式单轨轨道梁焊接机器人工作站的有益效果包括：

本设备可实现焊接机器人工作站在非直线的跨座式单轨轨道梁上跨越障碍自行走，本设备可实现在行走过程中因轨道梁长度误差的距离补偿，本设备还可实现在行走过程中因轨道梁宽度误差的导向防倾翻压紧力补偿，本焊接机器人工作站通过线激光焊接跟踪传感器及机器人六轴同步运行解决焊缝跟踪问题，线激光焊接跟踪传感器是一款用于非接触式焊缝、工件定位及实时焊缝跟踪的高性能自动化焊接仪器，工件位置偏差和尺寸的多样性是造成焊接缺陷、生产力降低以及自动焊接设备停机的重要因素，而线激光焊接跟踪传感器能够通过对焊枪的精确定位来解决这些问题，满足焊接工件的焊缝质量工艺要求。本发明的一种跨座式单轨轨道梁焊接机器人工作站，通过可跨越障碍的行走导向机构，解决了焊接设备在窄高形的跨座式单轨轨道梁上稳定自行走问题；通过补偿微调机构，解决了设备在行走过程中因轨道梁长度误差的距离补偿问题；通过对焊接机器人精确定位，解决了工件位置偏差和尺寸的多样性所造成的焊接缺陷和生产力降低等问题。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1为本发明实施方式的跨座式单轨轨道梁焊接机器人工作站的主视图；

图2为本发明实施方式的跨座式单轨轨道梁焊接机器人工作站的俯视图；

图3为本发明实施方式的跨座式单轨轨道梁焊接机器人工作站的侧视图；

图4为本发明实施方式的跨座式单轨轨道梁焊接机器人工作站的局部放大视图；

图5为本发明实施方式的跨座式单轨轨道梁焊接机器人工作站的从动轮相关的主视图；

图6为本发明实施方式的跨座式单轨轨道梁焊接机器人工作站的从动轮相关的立体图。

附图标记说明：

1-车架，2-框架，3-安装板，4-主动轮，5-从动轮座，6-从动轮，7-立轴，8-深沟球轴承，9-向心力轴承，10-驱动电机，11-驱动齿轮，12-驱动轴，13-导向轮臂，14-导向轮，15-锁臂，16-扳手，17-连接臂，18-基台，19-滑轨，20-移动台，21-伺服电机，22-齿轮，23-机器人本体，24-焊接电源，25-焊枪，26-线激光焊接跟踪传感器，27-连接板。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是2个元件内部的连通，也可以是“传动连接”，即通过带传动、齿轮传动或链轮传动等各种合适的方式进行动力连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1至图6，本发明提供一种跨座式单轨轨道梁焊接机器人工作站，其中，跨座式单轨轨道梁焊接机器人工作站包括车架1、设置于车架1的驱动轮机构、导向机构、补偿微调机构和焊接机器人；

车架1可以包括框架2(可以是田字形或其他合适形状)、平铺于框架2上部的安装板3，框架2与安装板3均为刚性结构，是工作站主要支撑结构；

导向机构包括设置于车架1的两侧的导向轮装置以及设置于导向轮装置的压紧机构，压紧机构能够在释放位置和压紧位置之间运动，在压紧位置，压紧机构将导向轮装置从两侧夹持轨道梁，在释放位置，导向轮装置解除对轨道梁的夹持，优选地，车架1前后的两侧都设置有导向轮装置，即前后2组导向轮装置，在释放位置，前后2组导向轮装置导向轮装置依次分别解除对轨道梁的夹持达到通过轨道梁障碍位置；

焊接机器人通过补偿微调机构设置在车架1上，补偿微调机构能够通过位移(具体可达毫米精度的位移)调整焊接机器人的位置。

根据本发明的具体实施方式，驱动轮机构包括设置于车架1的动力机构、主动轮4、从动轮座5和从动轮6，动力机构与主动轮4连接，当然主动轮4和从动轮6都是在车架1的宽度方向的两侧成对布置的，从动轮座5通过沿竖直方向布置的立轴7可转动地安装于车架1，更具体地，立轴7可以安装在车架1下方的连接板27上，从动轮6通过沿水平方向布置的横轴可转动地安装于从动轮座5，立轴7与从动轮座5之间安装有深沟球轴承8和向心力轴承9，方便从动轮座5绕立轴7转动，且向心力轴承9位于深沟球轴承8上方，这种双轴承布置形式使得力的传导更加稳定、均匀。

作为优选实施方式，车架1上安装有限制从动轮座5在±5°之间转动的止挡限位块(未图示但很好理解)，即能够限制从动轮的转向，以保证工作站在最小转弯半径250m的轨道梁上的通过性，但作为替换方案，允许超出±5°的范围转动。

作为本发明的具体实施方式，动力机构包括依次传动连接的驱动电机10、驱动齿轮11和驱动轴12，主动轮4与驱动轴12连接，但是动力机构不限于此，采用各种合适的替换方案都是可以的。

此外，参见图4，导向轮装置包括铰接于车架1的导向轮臂13和安装在导向轮臂13的末端的导向轮14，各导向轮装置中的对应的导向轮14彼此面对，压紧机构包括连接臂17和铰接于车架1的锁臂15，锁臂15上设置有扳手16，通过扳手16扳动锁臂15运动以锁住导向轮臂13或解除对其锁定，连接臂17的第一端与导向轮臂13铰接，连接臂17的第二端与锁臂15铰接，导向轮臂13针对导向轮设置有导向轮压紧弹簧，以能够补偿轨道梁宽度方向尺寸变化的压紧力。优选地，在压紧位置，锁臂15与连接臂17处于同一直线上，从而达到自锁的目的，使得导向轮14更加稳定地贴靠所夹持的轨道梁。

根据本发明的优选实施方式，车架1的前端和后端分别布置有导向机构，起到越过障碍位置一组打开越障另一组导向防倾翻的作用，这样布置，使得导向机构受力更为稳定。

此外，补偿微调机构包括设置在车架1上的基台18、安装在基台18上的滑轨19以及通过滑轨19可前后滑移地安装在基台18上的移动台20，焊接机器人设置在移动台20上。补偿微调机构还包括安装于车架1的伺服电机21、与伺服电机21传动连接的齿轮22，移动台20上具有与齿轮22配合的齿条结构，伺服电机21通过将齿轮22驱动，进而带动移动台20在滑轨19上滑动，实现焊接机器人前后位置的微调，伺服驱动电机10可以自带检测自身移动距离和刹车定位功能，使补偿微调机构具有工作站在自行走前进过程中因轨道梁长度尺寸误差带来的停止位置的精准补偿功能，达到焊枪25起始位置的重复精准定位，当然，该微调并不限于前后微调，通过合理设置类似的机构实现焊接机器人左右、上下等任意方向运动的微调方案都将落入本发明的保护范围。

根据本发明的具体实施方式，焊接机器人包括机器人本体23、焊接电源24、焊枪25、线激光焊接跟踪传感器26、清枪剪丝机构和焊接控制系统组成。焊接机器人在焊枪25上安装了线激光焊接跟踪传感器26，线激光焊接跟踪传感器26的特点是通过电弧的跟踪实现焊枪25对焊缝位置的精确定位。

本设备可实现六轴同步运行，线激光焊接跟踪传感器26是一款用于非接触式焊缝定位及实时焊缝跟踪的高性能自动化焊接仪器，工件位置偏差和尺寸的多样性是造成焊接缺陷、生产力降低以及自动焊接设备停机的重要因素，而线激光焊接跟踪传感器26能够通过对焊枪25的精确定位来解决这些问题，线激光焊接跟踪传感器26采集焊接机器人工作时的焊缝数据，通过中央处理器进行数据分析并精确计算出焊缝的位置、焊接的深度、焊接的距离以及行走数据进行比对，焊接控制系统对机器人六轴进行自动调整，以控制各轴的运行速度，合理调整焊接机器人的焊枪25对准焊缝位置，满足焊接工件的焊缝质量工艺要求。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (7)

1.一种跨座式单轨轨道梁焊接机器人工作站，其特征在于，所述跨座式单轨轨道梁焊接机器人工作站包括车架、设置于所述车架的驱动轮机构、导向机构、补偿微调机构和焊接机器人；

所述导向机构包括设置于所述车架的两侧的导向轮装置以及设置于所述导向轮装置的压紧机构，所述压紧机构能够在释放位置和压紧位置之间运动，在所述压紧位置，所述压紧机构将导向轮装置从两侧夹持轨道梁，在所述释放位置，所述导向轮装置解除对轨道梁的夹持；

所述焊接机器人通过补偿微调机构设置在所述车架上，所述补偿微调机构能够通过位移调整所述焊接机器人的位置；

所述驱动轮机构包括设置于所述车架的动力机构、主动轮、从动轮座和从动轮，所述动力机构与所述主动轮连接，所述从动轮座通过沿竖直方向布置的立轴可转动地安装于所述车架，所述从动轮通过沿水平方向布置的横轴可转动地安装于所述从动轮座，所述立轴与所述从动轮座之间安装有深沟球轴承和向心力轴承，且所述向心力轴承位于所述深沟球轴承上方；

所述导向轮装置包括铰接于所述车架的导向轮臂和安装在所述导向轮臂的末端的导向轮，各导向轮装置中的对应的导向轮彼此面对，所述压紧机构包括连接臂和铰接于所述车架的锁臂，所述锁臂上设置有扳手，所述连接臂的第一端与所述导向轮臂铰接，所述连接臂的第二端与所述锁臂铰接；

所述导向轮臂针对所述导向轮设置有用于补偿轨道梁宽度方向尺寸变化的压紧力的导向轮压紧弹簧；

所述车架的前端和后端分别布置有所述导向机构。

2.根据权利要求1所述的跨座式单轨轨道梁焊接机器人工作站，其特征在于，所述车架上安装有限制所述从动轮座在±5°之间转动的止挡限位块。

3.根据权利要求1所述的跨座式单轨轨道梁焊接机器人工作站，其特征在于，所述动力机构包括依次传动连接的驱动电机、驱动齿轮和驱动轴，所述主动轮与所述驱动轴连接。

4.根据权利要求3所述的跨座式单轨轨道梁焊接机器人工作站，其特征在于，在所述压紧位置，所述锁臂与所述连接臂处于同一直线上。

5.根据权利要求1所述的跨座式单轨轨道梁焊接机器人工作站，其特征在于，所述补偿微调机构包括设置在所述车架上的基台、安装在所述基台上的滑轨以及通过所述滑轨可前后滑移地安装在所述基台上的移动台，所述焊接机器人设置在所述移动台上。

6.根据权利要求5所述的跨座式单轨轨道梁焊接机器人工作站，其特征在于，所述补偿微调机构还包括安装于所述车架的伺服电机、与所述伺服电机传动连接的齿轮，所述移动台上具有与所述齿轮配合的齿条结构。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的跨座式单轨轨道梁焊接机器人工作站，其特征在于，所述焊接机器人的焊枪上安装有线激光焊接跟踪传感器。

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