CN114012347B - 型材焊后表面处理机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种型材焊后表面处理机器人。包括型材表面清理装置，型材表面清理装置包括：行星架、铰链调整机构、双轴驱动机构及多个铰链棒，其中多个铰链棒沿周向设置于行星架的外侧；铰链调整机构设置于行星架上，铰链棒的一端与铰链调整机构转动连接，另一端与行星架转动连接，铰链调整机构用于调整铰链棒两端的距离；双轴驱动机构具有同心设置的双输出轴，双输出端分别与行星架和各铰链棒连接，双轴驱动机构可驱动行星架转动及驱动铰链棒绕自身轴线转动。本发明具有柔性，适应变化的曲面在线清理，曲面清理的残余应力的一致性，减轻人工的劳动强度，维护方便。

Description

型材焊后表面处理机器人

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种型材焊后表面处理机器人。

背景技术

具有外凸连续切向正曲率钢结构的板壳构件的生产过程中，会产生切屑、飞边和毛刺；另外，加工过程中的油、水及其它异物也可能，影响设备的使用性能。为了清除这些异物，具有外凸连续切向正曲率钢结构板壳构件的生产过程中需要进行清理。现有技术中，通常由人工进行内腔清理，清理质量不高，且浪费大量人力，生产效率低，质量一致性不好，受人的因数影响较大，劳动强度高，因工艺要求内表面的人工操作空间受限制，工作环境差，粉尘严重。因此，急需一种腔体焊后表面处理机器人。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种型材焊后表面处理机器人，以解决人工清理质量不高，且浪费大量人力，生产效率低，质量一致性不好，受人的因数影响较大，劳动强度高的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明实施例提供的一种型材焊后表面处理机器人，包括型材表面清理装置，型材表面清理装置包括：

行星架；

多个铰链棒，沿周向设置于行星架的外侧；

铰链调整机构，设置于行星架上，铰链棒的前端与铰链调整机构转动连接，后端与行星架转动连接，铰链调整机构用于调整铰链棒两端的距离；

双轴驱动机构，具有同心设置的双输出轴，所述双输出端分别与行星架和各铰链棒连接，双轴驱动机构可驱动行星架转动及驱动铰链棒绕自身轴线转动。

在一种可能的实现方式中，所述铰链调整机构包括气缸、摆动杆、滑块杆及气缸座；

靠近行星架前端设有摆动杆座，摆动杆座上铰接有沿周向分布的多个摆动杆，摆动杆与所述铰链棒一一对应，且所述铰链棒的前端通过主动轴与相对应的摆动杆转动连接；

气缸座设置于行星架上，气缸座上铰接有与摆动杆数目相同的气缸，气缸的输出端通过滑块杆与相对应的摆动杆铰接。

在一种可能的实现方式中，所述双轴驱动机构包括太阳齿轮轴、外部电机和内部电机，其中外部电机的的输出端与所述行星架连接；内部电机嵌设于外部电机的端部，且输出端与太阳齿轮轴连接，太阳齿轮轴同轴设置于所述行星架的内部，且外侧端通过行星齿轮系及多个软轴与各所述铰链棒连接。

在一种可能的实现方式中，所述行星齿轮系包括太阳齿轮及与太阳齿轮啮合的多个行星齿轮，其中太阳齿轮安装在所述太阳齿轮轴的端部，多个行星齿轮可转动地安装在所述行星架端部的行星齿轮安装法兰上，多个行星齿轮分别与多个软轴连接。

在一种可能的实现方式中，所述外部电机包括壳体及设置于壳体内的行星架驱动定子和行星架驱动转子，行星架驱动转子通过行星架套与行星架连接。

在一种可能的实现方式中，所述壳体与所述行星架套接触的端面上同轴设有外壳内环槽和外壳外环槽，外壳内环槽和外壳外环槽的之间设有中间动密封圈，外壳外环槽的外侧设有外侧动密封圈，外壳内环槽的内侧设有内侧动密封圈；

所述壳体上设有与外壳内环槽连通的外壳回气道和与外壳外环槽连通的外壳进气道；

所述行星架套上设有与外壳内环槽连通的行星回气道和与外壳外环槽连通的行星进气道。

在一种可能的实现方式中，所述内部电机包括铰链驱动定子和设置于铰链驱动定子内侧的铰链驱动转子，铰链驱动转子与所述太阳齿轮轴连接。

在一种可能的实现方式中，所述铰链棒包括依次首尾铰接的多个杆体，杆体的外圆周上设有多个与杆体轴线平行的弹簧刮片。

在一种可能的实现方式中，所述行星架包括轴筒及设置于所述轴筒后端的底部支撑架，所述铰链棒的后端通过从动轴与底部支撑架转动连接。

在一种可能的实现方式中，所述的型材焊后表面处理机器人还包括六自由度机器人，所述型材表面清理装置的双轴驱动机构安装在六自由度机器人的执行末端。

本发明的优点及有益效果是：本发明提供的一种型材焊后表面处理机器人，保证型材焊接后，能柔性、快速的清理型材曲面，且通过不确定形状的外表面与型材表面接触，保证型材表面质量。

本发明具有柔性，适应变化的曲面在线清理，曲面清理的残余应力的一致性，减轻人工的劳动强度，维护方便。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明型材焊后表面处理机器人的结构示意图；

图2为本发明中型材表面清理装置的轴测图；

图3为本发明中型材表面清理装置的主视图；

图4为图3的右视图；

图5为本发明中型材表面清理装置的剖视图；

图6为图5中Ⅰ处放大图；

图7为图5中Ⅱ处放大图；

图8为本发明中铰链棒的结构示意图；

图中：1为外壳，2为铰链驱动定子，3为铰链驱动转子，4为太阳齿轮轴，5为行星架，6为行星架套，7为行星架驱动转子，8为行星架驱动定子，9为内侧动密封圈，10为行星回气道，11为外壳内环槽，12为中间动密封圈，13为行星进气道，14为外壳外环槽，15为外壳进气道，16为外侧动密封圈，17为外壳回气道，18为从动轴，19为铰链左端，20为铰链棒，21为铰链右端，22为焊接药皮，23为型材，24为气缸，25为主动轴，26为摆动杆，27为滑块杆，28为软轴，29为弹簧刮片，30为行星齿轮，31为太阳齿轮，32为型材表面清理装置，33为六自由度机器人，34为型材输送线，35为焊缝，36为底部支撑架，37为行星齿轮安装法兰，38为气缸座，39为杆体。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的一种型材焊后表面处理机器人，适应变化的曲面在线清理，曲面清理的残余应力的一致性，减轻人工的劳动强度，维护方便。参见图1至图5所示，该型材焊后表面处理机器人，包括型材表面清理装置32，型材表面清理装置32包括：行星架5、铰链调整机构、双轴驱动机构及多个铰链棒20，其中多个铰链棒20沿周向设置于行星架5的外侧；铰链调整机构设置于行星架5上，铰链棒20的前端与铰链调整机构转动连接，后端与行星架5转动连接，铰链调整机构用于调整铰链棒20两端的距离；双轴驱动机构具有同心设置的双输出轴，双输出端分别与行星架5和各铰链棒20连接，双轴驱动机构可驱动行星架5转动及驱动铰链棒20绕自身轴线转动。

在上述实施例的基础上，参见图1所示，本发明提供的一种型材焊后表面处理机器人，还包括六自由度机器人33，型材表面清理装置32的双轴驱动机构安装在六自由度机器人33的执行末端。六自由度机器人33为型材表面清理装置32的清理作业提供六自由度的运动。

参见图2所示，本发明的实施例中，行星架5包括轴筒及设置于轴筒后端的底部支撑架36，铰链棒20的后端通过从动轴18与底部支撑架36转动连接。

参见图3所示，本发明的实施例中，铰链调整机构包括气缸24、摆动杆26、滑块杆27及气缸座38；靠近行星架5的轴筒前端设有摆动杆座，摆动杆座上铰接有沿周向分布的多个摆动杆26，摆动杆26与铰链棒20一一对应，且铰链棒20的前端通过主动轴25与相对应的摆动杆26转动连接；气缸座38设置于行星架5的轴筒上，气缸座38上铰接有与摆动杆26数目相同的气缸24，气缸24的输出端通过滑块杆27与相对应的摆动杆26铰接。气缸24通过伸缩带动摆动杆26前后摆动，从而使铰链棒20伸长或缩短。气缸24能在任意位置，使摆动杆26有在空间拉直铰链棒20的趋势。

参见图4、图5所示，本发明的实施例中，双轴驱动机构包括太阳齿轮轴4、外部电机和内部电机，其中外部电机的的输出端与行星架5连接；内部电机嵌设于外部电机的端部，且输出端与太阳齿轮轴4连接，太阳齿轮轴4同轴设置于行星架5的轴筒内部，且外侧端通过行星齿轮系及多个软轴28与各铰链棒20连接。

参见图3所示，本发明的实施例中，行星齿轮系包括太阳齿轮31及与太阳齿轮31啮合的多个行星齿轮30，其中太阳齿轮31安装在太阳齿轮轴4的前端端部，多个行星齿轮30可转动地安装在行星架5的轴筒前端端部的行星齿轮安装法兰37上，多个行星齿轮30分别与多个软轴28连接。内部电机驱动太阳齿轮轴4转动，太阳齿轮轴4带动太阳齿轮31转动，太阳齿轮31带动多个行星齿轮30转动，行星齿轮30通过软轴28带动与其连接的铰链棒20转动。

具体地，参见图5所示，外部电机包括壳体1及设置于壳体1内的行星架驱动定子8和行星架驱动转子7，行星架驱动转子7通过行星架套6与行星架5连接。外壳1通过行星架驱动转子7和行星架驱动定子8驱动行星架5和行星架套6无限回转。

进一步地，参见图6、图7所示，壳体1与行星架套6接触的端面上设有同轴的外壳内环槽11和外壳外环槽14，外壳内环槽11和外壳外环槽14的之间设有中间动密封圈12，外壳外环槽14的外侧设有外侧动密封圈16，外壳内环槽11的内侧设有内侧动密封圈9；壳体1上设有与外壳内环槽11连通的外壳回气道17和与外壳外环槽14连通的外壳进气道15；行星架套6上设有与外壳内环槽11连通的行星回气道10和与外壳外环槽14连通的行星进气道13。行星回气道10和行星进气道13可供气缸24的气路连接。

恒压空气从外壳1内的外壳进气道15接入，当外壳1和行星架5无限多圈回转，由于外壳外环槽14的外侧动密封圈16和中间动密封圈12的动密封，使行星进气道13和外壳进气道15始终联通，行星进气道13接入无限回转恒压机构的恒压空气，进气高压使滑块杆27和气缸缸24所组成的直线运动副，分离的趋势，无限回转恒压机构的恒压空气能在任意旋转位置使摆动杆26有在空间拉直行星空间铰链结构的趋势。滑块杆27的有活塞杆侧与行星回气道10联通，当外壳1和行星架5无限多圈回转，由于外壳内环槽11的内侧动密封圈9和中间动密封圈12的动密封，使外壳回气道17和行星回气道10始终联通，进气道和回气道的组合以及滑块杆27和导杆缸24所组成的直线运动副可加持的密封波纹管，可以到达行业的洁净要求，提高机构的使用寿命。

具体地，内部电机嵌设于外部电机的壳体1的后端部。内部电机包括铰链驱动定子2和设置于铰链驱动定子2内侧的铰链驱动转子3，铰链驱动转子3与太阳齿轮轴4连接。

参见图8所示，本发明的实施例中，型材表面清理装置32为行星空间铰链结构，其中铰链棒20包括依次首尾铰接的多个杆体39，杆体39的外圆周上设有多个与杆体39轴线平行的弹簧刮片29。铰链棒20转动，通过弹簧刮片29进行型材表面清理作业。

本实施例中，杆体39上对称设有两片弹簧刮片29，其中一个铰链棒20上的一个弹簧刮片29揭开并刮掉一个焊接药皮22的时刻，相邻的另一个铰链棒20上的没有弹簧刮片29的相位与型材23接触，实现空间定位和保护的目的，避免伤到型材内部，保持型材内部的金相组织。本实施例中，型材23为加工的超硬型材产品。

本发明的实施例中，外壳1内的铰链驱动定子2和铰链驱动转子3驱动太阳齿轮轴4转动，太阳齿轮轴4上固连接的太阳齿轮31驱动行星齿轮30转动，由于行星架套6和摆动杆26进行的欠驱动随机自适应关系，软轴28同步行星齿轮30和主动轴25转动，主动轴25与摆动杆26转动连接，从动轴18和行星架5转动连接。铰链棒20可以为数量大于等于六的任意整数，铰链棒20的两端为铰链左端19和铰链右端21，铰链连接副为空间轴线正交几何关系，多个摆动杆26通过交替正交的空间铰链副，从主动轴25依次铰链连接到从动轴18，铰链棒20中的杆体39的数量越多，越能够在采用欠驱动机构的原理让行星空间铰链结构紧贴型材23，直线段逼近型材23。

本发明提供的一种型材焊后表面处理机器人，适合去除外凸空间表面物型材的焊接药皮22的加工工艺，采用欠驱动机构的原理让行星空间铰链结构紧贴型材23，同时行星空间铰链结构自旋滚转，进行外凸空间表面型材的焊接药皮22的加工去除工艺。利用型材表面清理装置32可以去除型材表面的焊接药皮，以减轻制作人员的劳动强度并提高生产效率。型材表面清理装置32可以安装在六自由度机器人33上，六自由度加工机器人33可以提供型材表面清理装置32相对于焊缝35的空间六自由度的焊接药皮工艺进给，型材23固定于型材输送线34上。

本发明提供的一种型材焊后表面处理机器人，保证型材焊接后，能柔性、快速的清理型材曲面，且通过不确定形状的外表面与型材表面接触，保证型材表面质量。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种型材焊后表面处理机器人，其特征在于，包括型材表面清理装置(32)，型材表面清理装置(32)包括：

行星架(5)；

多个铰链棒(20)，沿周向设置于行星架(5)的外侧；

铰链调整机构，设置于行星架(5)上，铰链棒(20)的前端与铰链调整机构转动连接，后端与行星架(5)转动连接，铰链调整机构用于调整铰链棒(20)两端的距离；

双轴驱动机构，具有同心设置的双输出轴，所述双输出轴分别与行星架(5)和各铰链棒(20)连接，双轴驱动机构可驱动行星架(5)转动及驱动铰链棒(20)绕自身轴线转动；

所述铰链调整机构包括气缸(24)、摆动杆(26)、滑块杆(27)及气缸座(38)；靠近行星架(5)前端设有摆动杆座，摆动杆座上铰接有沿周向分布的多个摆动杆(26)，摆动杆(26)与所述铰链棒(20)一一对应，且所述铰链棒(20)的前端通过主动轴(25)与相对应的摆动杆(26)转动连接；气缸座(38)设置于行星架(5)上，气缸座(38)上铰接有与摆动杆(26)数目相同的气缸(24)，气缸(24)的输出端通过滑块杆(27)与相对应的摆动杆(26)铰接；

所述铰链棒(20)包括依次首尾铰接的多个杆体(39)，杆体(39)的外圆周上设有多个与杆体(39)轴线平行的弹簧刮片(29)。

2.根据权利要求1所述的型材焊后表面处理机器人，其特征在于，所述双轴驱动机构包括太阳齿轮轴(4)、外部电机和内部电机，其中外部电机的的输出端与所述行星架(5)连接；内部电机嵌设于外部电机的端部，且输出端与太阳齿轮轴(4)连接，太阳齿轮轴(4)同轴设置于所述行星架(5)的内部，且外侧端通过行星齿轮系及多个软轴(28)与各所述铰链棒(20)连接。

3.根据权利要求2所述的型材焊后表面处理机器人，其特征在于，所述行星齿轮系包括太阳齿轮(31)及与太阳齿轮(31)啮合的多个行星齿轮(30)，其中太阳齿轮(31)安装在所述太阳齿轮轴(4)的端部，多个行星齿轮(30)可转动地安装在所述行星架(5)端部的行星齿轮安装法兰(37)上，多个行星齿轮(30)分别与多个软轴(28)连接。

4.根据权利要求2所述的型材焊后表面处理机器人，其特征在于，所述外部电机包括壳体(1)及设置于壳体(1)内的行星架驱动定子(8)和行星架驱动转子(7)，行星架驱动转子(7)通过行星架套(6)与行星架(5)连接。

5.根据权利要求4所述的型材焊后表面处理机器人，其特征在于，所述壳体(1)与所述行星架套(6)接触的端面上同轴设有外壳内环槽(11)和外壳外环槽(14)，外壳内环槽(11)和外壳外环槽(14)的之间设有中间动密封圈(12)，外壳外环槽(14)的外侧设有外侧动密封圈(16)，外壳内环槽(11)的内侧设有内侧动密封圈(9)；

所述壳体(1)上设有与外壳内环槽(11)连通的外壳回气道(17)和与外壳外环槽(14)连通的外壳进气道(15)；

所述行星架套(6)上设有与外壳内环槽(11)连通的行星回气道(10)和与外壳外环槽(14)连通的行星进气道(13)。

6.根据权利要求2所述的型材焊后表面处理机器人，其特征在于，所述内部电机包括铰链驱动定子(2)和设置于铰链驱动定子(2)内侧的铰链驱动转子(3)，铰链驱动转子(3)与所述太阳齿轮轴(4)连接。

7.根据权利要求1所述的型材焊后表面处理机器人，其特征在于，所述行星架(5)包括轴筒及设置于所述轴筒后端的底部支撑架(36)，所述铰链棒(20)的后端通过从动轴(18)与底部支撑架(36)转动连接。

8.根据权利要求1-7任一项所述的型材焊后表面处理机器人，其特征在于，还包括六自由度机器人(33)，所述型材表面清理装置(32)的双轴驱动机构安装在六自由度机器人(33)的执行末端。