CN115283792A - 一种电弧跟踪机器人埋弧焊工作站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电弧跟踪机器人技术领域，具体为一种电弧跟踪机器人埋弧焊工作站，所述电弧跟踪机器人埋弧焊工作站包括：电弧跟踪埋弧焊焊枪、控制及数据分析中心、固定支架、激光模块及双目视觉模块；有益效果为：通过对激光模块和双目视觉模块表面进行清扫清洁，防止焊渣粘附，保证了激光模块和双目视觉模块的使用寿命，通过电弧跟踪功能能精确跟踪搭接焊缝、V型和U坡口、角接焊缝、多层多道焊缝，保证了焊接的精度和焊接质量，埋弧焊功能增加了焊接熔深，提高了焊接熔敷率，同时提高焊接效率，通过双目视觉模块和电弧跟踪对焊接坡口尺寸、焊接电流、电压、焊接速度等数据采集，经过数据分析中心分析控制，进行数字化监控控制，达到智能制造。

Description

一种电弧跟踪机器人埋弧焊工作站

技术领域

本发明涉及电弧跟踪机器人技术领域，具体为一种电弧跟踪机器人埋弧焊工作站。

背景技术

随着社会的发展，科技的进步，节能降耗、提高产品品质、提高生产效率，提高自动化程度，是大势所趋，管道、压力容器生产企业同样如此。传统的管道、压力容器生产方式：管道、压力容器吊装到滚轮架上，工人移动焊接操作机寻找焊接位置，再将焊枪移动到焊缝坡口内，由于厚板焊接，坡口很深，难于观察，调整困难，启动焊接后，由于工件有窜动，焊缝和焊枪相对位置时刻在变化，工人时时要观察和调整焊枪左右位置。而且厚板焊接时是多层多道焊接，每焊接一道后需要调整左右焊道位置，每焊接一层后，焊缝高度变化了需要及时调整焊枪上下高度。

现有的人工焊接出来的焊缝并不一致，容易造成缺陷，自动化程度低下，工人劳动强度大、易疲劳、易情绪化，导致焊接质量不稳定，产品的一致性差，生产效率低，并且使用自动焊接时，需要使用激光模块进行制导，当焊接件不规则时，容易将激光模块擦伤，影响焊接效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电弧跟踪机器人埋弧焊工作站，以解决激光模块擦伤的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电弧跟踪机器人埋弧焊工作站，所述电弧跟踪机器人埋弧焊工作站包括：

电弧跟踪埋弧焊焊枪，设置在焊接机械手本体表面；

控制及数据分析中心，设置在焊接机械手本体一侧；

固定支架，固定在焊接机械手本体表面，且位于电弧跟踪埋弧焊焊枪右侧；

固定套筒，固定在固定支架表面；

活动壳体，一端插接在固定套筒内部；

激光模块，设置在活动壳体远离固定套筒一端表面居中；及

双目视觉模块，设置在固定套筒表面，且位于激光模块两侧，且激光模块与活动壳体同轴心设置，且活动壳体与固定套筒同轴心设置，且激光模块对准电弧跟踪埋弧焊焊枪焊接时移动方向的一侧。

优选的，所述活动壳体两侧表面开设有限位滑槽，固定套筒内壁两侧设置有限位滑块，且限位滑块位于限位滑槽内部，限位滑槽与限位滑块横截面均呈“T”字形结构，限位滑槽与限位滑块配合对活动壳体轴向限位，保证激光模块轴心线稳定。

优选的，所述限位滑块远离固定套筒一端表面开设有伸缩调节槽，伸缩调节槽贯穿限位滑块设置，且伸缩调节槽横截面呈“匚”字形结构，且伸缩调节槽内壁居中设置有伸缩齿牙，伸缩齿牙设置有多组，且呈线性分布。

优选的，所述活动壳体远离激光模块一端内部设置有伸缩转轴，伸缩转轴设置有多组，且多组伸缩转轴外侧分别套设有伸缩齿轮、驱动齿轮以及从动齿轮，伸缩齿轮设置有两组，且伸缩齿轮位于最外侧与伸缩齿牙配合，驱动齿轮连接的伸缩转轴一端连接有驱动电机，且驱动齿轮一侧与伸缩齿轮啮合配合，另一侧与从动齿轮啮合配合，从动齿轮远离驱动齿轮一端与伸缩齿轮啮合配合。

优选的，所述活动壳体靠近激光模块一端侧表面开设有活动转槽，活动转槽呈环状结构，且活动转槽上端表面开设有清扫固定槽，清扫固定槽横截面呈“匚”字形结构，清扫固定槽内部设置有清扫轴，清扫轴一端与清扫固定槽连接，另一端伸出活动壳体设置，且清扫轴伸出活动壳体一端外侧套接有清扫刷。

优选的，所述清扫轴位于清扫固定槽内部表面套设有清扫齿轮，且活动转槽外侧设置有活动环，活动环内径等于活动壳体外径，且活动环与活动壳体同轴心设置，活动环内壁设置有清扫齿牙，清扫齿牙设置有多组，且以活动环轴心线为圆心呈圆周分布，且清扫齿牙与清扫齿轮啮合配合，且多组清扫齿牙对应角度小于一百七十度。

优选的，所述活动转槽下端表面开设有转动限位槽，转动限位槽内部设置有转动限位块，且转动限位块固定在活动环内壁，且转动限位槽与转动限位块横截面均呈“T”字形结构，转动限位槽呈环状结构，转动限位块呈弧状结构，且弧长对应角度大于一百八十度小于二百度，且转动限位槽与转动限位块配合对活动环转动限位。

优选的，所述固定套筒内壁一侧开设有活动调节槽，活动调节槽弧长对应角度小于一百七十度，且活动壳体外侧设置有活动板，活动板呈弧形板状结构，且一端与活动环连接，另一端位于活动调节槽内部，活动板外径等于活动调节槽直径。

优选的，所述活动调节槽表面开设有调节导向槽，且调节导向槽呈多组线性分布且收尾相连的“N”字形结构，且活动板靠近活动调节槽一侧表面设置有调节导向杆，调节导向杆远离活动环设置，且调节导向杆插接在调节导向槽内部。

优选的，所述活动板靠近活动壳体一侧表面设置有滚珠，滚珠设置有多组，且均布在活动板靠近活动壳体一侧表面。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过驱动电机带动驱动齿轮转动，从而经过从动齿轮使得两组伸缩齿轮同时且逆向转动，通过伸缩齿轮与伸缩齿牙配合带动活动壳体收入或伸出固定套筒，调整激光模块与焊接件的距离，防止激光模块和双目视觉模块接触到焊接件而损坏，并且当活动壳体轴向移动时，通过活动环带动活动板移动，使得调节导向杆在调节导向槽内部来回移动，带动活动板在活动调节槽内部以活动壳体轴心线为圆心反复转动，带动活动环来回转动，并且转动限位槽与转动限位块配合对活动环轴向限位，活动环来回转动时，通过清扫齿牙与清扫齿轮配合带动清扫轴转动，从而带动清扫刷来回转动，进而对激光模块和双目视觉模块表面进行清扫清洁，防止焊渣粘附，保证了激光模块和双目视觉模块的使用寿命，增加维护间隔时间，通过电弧跟踪功能能精确跟踪搭接焊缝、V型和U坡口、角接焊缝、多层多道焊缝，从而保证了焊接的精度和焊接质量，埋弧焊功能增加了焊接熔深，提高了焊接熔敷率，提高了焊接机械性能，减少了焊接缺陷，同时提高焊接效率，通过双目视觉模块和电弧跟踪对焊接坡口尺寸、焊接电流、电压、焊接速度等数据采集，经过数据分析中心分析控制，进行数字化监控控制，达到智能制造。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明活动壳体和固定套筒的立体结构示意图；

图3为本发明活动壳体的局部剖视立体结构示意图；

图4为本发明活动壳体和固定套筒的主视局部剖视立体结构示意图；

图5为本发明活动壳体和固定套筒的俯视局部剖视立体结构示意图；

图6为本发明固定套筒的主视剖视立体结构示意图；

图7为本发明活动环和活动板的主视立体结构示意图；

图8为本发明活动环和活动板的仰视立体结构示意图；

图9为本发明限位滑块的立体结构示意图；

图10为本发明固定套筒的仰视剖视立体结构示意图。

图中：焊接机械手本体1、活动壳体2、固定套筒3、固定支架4、电弧跟踪埋弧焊焊枪5、控制及数据分析中心6、激光模块7、双目视觉模块8、清扫刷9、清扫轴10、活动环11、活动板12、限位滑槽13、限位滑块14、活动调节槽15、清扫齿轮16、清扫齿牙17、清扫固定槽18、活动转槽19、转动限位槽20、转动限位块21、伸缩调节槽22、伸缩齿牙23、伸缩齿轮24、伸缩转轴25、驱动齿轮26、从动齿轮27、调节导向槽28、调节导向杆29、滚珠30。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案进行清楚、完整地描述，及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“中”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“侧”、“竖直”、“水平”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“一”、“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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“安装”、“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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

出于简明和说明的目的，实施例的原理主要通过参考例子来描述。在以下描述中，很多具体细节被提出用以提供对实施例的彻底理解。然而明显的是，对于本领域普通技术人员，这些实施例在实践中可以不限于这些具体细节。在一些实例中，没有详细地描述公知方法和结构，以避免无必要地使这些实施例变得难以理解。另外，所有实施例可以互相结合使用。

请参阅图1至图10，本发明提供一种技术方案：

一种电弧跟踪机器人埋弧焊工作站，电弧跟踪机器人埋弧焊工作站包括：电弧跟踪埋弧焊焊枪5，设置在焊接机械手本体1表面；控制及数据分析中心6，设置在焊接机械手本体1一侧；固定支架4，固定在焊接机械手本体1表面，且位于电弧跟踪埋弧焊焊枪5右侧；固定套筒3，固定在固定支架4表面；活动壳体2，一端插接在固定套筒3内部；激光模块7，设置在活动壳体2远离固定套筒3一端表面居中；及双目视觉模块8，设置在固定套筒3表面，且位于激光模块7两侧，且激光模块7与活动壳体2同轴心设置，且活动壳体2与固定套筒3同轴心设置，且激光模块7对准电弧跟踪埋弧焊焊枪5焊接时移动方向的一侧；活动壳体2两侧表面开设有限位滑槽13，固定套筒3内壁两侧设置有限位滑块14，且限位滑块14位于限位滑槽13内部，限位滑槽13与限位滑块14横截面均呈“T”字形结构，限位滑槽13与限位滑块14配合对活动壳体2轴向限位，保证激光模块7轴心线稳定。

本发明可进一步设置为，限位滑块14远离固定套筒3一端表面开设有伸缩调节槽22，伸缩调节槽22贯穿限位滑块14设置，且伸缩调节槽22横截面呈“匚”字形结构，且伸缩调节槽22内壁居中设置有伸缩齿牙23，伸缩齿牙23设置有多组，且呈线性分布；活动壳体2远离激光模块7一端内部设置有伸缩转轴25，伸缩转轴25设置有多组，且多组伸缩转轴25外侧分别套设有伸缩齿轮24、驱动齿轮26以及从动齿轮27，伸缩齿轮24设置有两组，且伸缩齿轮24位于最外侧与伸缩齿牙23配合，驱动齿轮26连接的伸缩转轴25一端连接有驱动电机，且驱动齿轮26一侧与伸缩齿轮24啮合配合，另一侧与从动齿轮27啮合配合，从动齿轮27远离驱动齿轮26一端与伸缩齿轮24啮合配合。

本发明可进一步设置为，活动壳体2靠近激光模块7一端侧表面开设有活动转槽19，活动转槽19呈环状结构，且活动转槽19上端表面开设有清扫固定槽18，清扫固定槽18横截面呈“匚”字形结构，清扫固定槽18内部设置有清扫轴10，清扫轴10一端与清扫固定槽18连接，另一端伸出活动壳体2设置，且清扫轴10伸出活动壳体2一端外侧套接有清扫刷9；清扫轴10位于清扫固定槽18内部表面套设有清扫齿轮16，且活动转槽19外侧设置有活动环11，活动环11内径等于活动壳体2外径，且活动环11与活动壳体2同轴心设置，活动环11内壁设置有清扫齿牙17，清扫齿牙17设置有多组，且以活动环11轴心线为圆心呈圆周分布，且清扫齿牙17与清扫齿轮16啮合配合，且多组清扫齿牙17对应角度小于一百七十度。

本发明可进一步设置为，活动转槽19下端表面开设有转动限位槽20，转动限位槽20内部设置有转动限位块21，且转动限位块21固定在活动环11内壁，且转动限位槽20与转动限位块21横截面均呈“T”字形结构，转动限位槽20呈环状结构，转动限位块21呈弧状结构，且弧长对应角度大于一百八十度小于二百度，且转动限位槽20与转动限位块21配合对活动环11转动限位；固定套筒3内壁一侧开设有活动调节槽15，活动调节槽15弧长对应角度小于一百七十度，且活动壳体2外侧设置有活动板12，活动板12呈弧形板状结构，且一端与活动环11连接，另一端位于活动调节槽15内部，活动板12外径等于活动调节槽15直径。

本发明可进一步设置为，活动调节槽15表面开设有调节导向槽28，且调节导向槽28呈多组线性分布且收尾相连的“N”字形结构，且活动板12靠近活动调节槽15一侧表面设置有调节导向杆29，调节导向杆29远离活动环11设置，且调节导向杆29插接在调节导向槽28内部；活动板12靠近活动壳体2一侧表面设置有滚珠30，滚珠30设置有多组，且均布在活动板12靠近活动壳体2一侧表面。

双目视觉模块8可以扫描到工件和输入的工件3D模型比对，自动找到相应的焊接程序，激光模块7可以快速找到焊接起始点，通过清扫齿牙17与清扫齿轮16配合带动清扫轴10转动，从而带动清扫刷9来回转动，进而对激光模块7和双目视觉模块8表面进行清扫清洁，防止焊渣粘附，保证了激光模块7和双目视觉模块8的使用寿命，增加维护间隔时间，通过电弧跟踪功能能精确跟踪搭接焊缝、V型和U坡口、角接焊缝、多层多道焊缝，从而保证了焊接的精度和焊接质量，埋弧焊功能增加了焊接熔深，提高了焊接熔敷率，提高了焊接机械性能，减少了焊接缺陷，同时提高焊接效率，通过双目视觉模块8和电弧跟踪对焊接坡口尺寸、焊接电流、电压、焊接速度等数据采集，经过数据分析中心分析控制，进行数字化监控控制，达到智能制造。

当焊接零件不规则，需要调整激光模块7距离焊件的间距时，通过驱动电机带动驱动齿轮26转动，从而经过从动齿轮27使得两组伸缩齿轮24同时且逆向转动，通过伸缩齿轮24与伸缩齿牙23配合带动活动壳体2收入或伸出固定套筒3，调整激光模块7与焊接件的距离，防止激光模块7和双目视觉模块8接触到焊接件而损坏，并且当活动壳体2轴向移动时，通过活动环11带动活动板12移动，使得调节导向杆29在调节导向槽28内部来回移动，带动活动板12在活动调节槽15内部以活动壳体2轴心线为圆心反复转动，带动活动环11来回转动，并且转动限位槽20与转动限位块21配合对活动环11轴向限位，活动环11来回转动时，通过清扫齿牙17与清扫齿轮16配合带动清扫轴10转动，从而带动清扫刷9来回转动，进而对激光模块7和双目视觉模块8表面进行清扫清洁，防止焊渣粘附，保证了激光模块7和双目视觉模块8的使用寿命，增加维护间隔时间。

尽管上面对本申请说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本申请，但是本申请不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本申请精神和范围内，一切利用本申请构思的申请创造均在保护之列。

Claims (10)

1.一种电弧跟踪机器人埋弧焊工作站，其特征在于：所述电弧跟踪机器人埋弧焊工作站包括：

电弧跟踪埋弧焊焊枪（5），设置在焊接机械手本体（1）表面；

控制及数据分析中心（6），设置在焊接机械手本体（1）一侧；

固定支架（4），固定在焊接机械手本体（1）表面，且位于电弧跟踪埋弧焊焊枪（5）右侧；

固定套筒（3），固定在固定支架（4）表面；

活动壳体（2），一端插接在固定套筒（3）内部；

激光模块（7），设置在活动壳体（2）远离固定套筒（3）一端表面居中；及

双目视觉模块（8），设置在固定套筒（3）表面，且位于激光模块（7）两侧，且激光模块（7）与活动壳体（2）同轴心设置，且活动壳体（2）与固定套筒（3）同轴心设置，且激光模块（7）对准电弧跟踪埋弧焊焊枪（5）焊接时移动方向的一侧。

2.根据权利要求1所述的一种电弧跟踪机器人埋弧焊工作站，其特征在于：所述活动壳体（2）两侧表面开设有限位滑槽（13），固定套筒（3）内壁两侧设置有限位滑块（14），且限位滑块（14）位于限位滑槽（13）内部，限位滑槽（13）与限位滑块（14）横截面均呈“T”字形结构，限位滑槽（13）与限位滑块（14）配合对活动壳体（2）轴向限位，保证激光模块（7）轴心线稳定。

3.根据权利要求2所述的一种电弧跟踪机器人埋弧焊工作站，其特征在于：所述限位滑块（14）远离固定套筒（3）一端表面开设有伸缩调节槽（22），伸缩调节槽（22）贯穿限位滑块（14）设置，且伸缩调节槽（22）横截面呈“匚”字形结构，且伸缩调节槽（22）内壁居中设置有伸缩齿牙（23），伸缩齿牙（23）设置有多组，且呈线性分布。

4.根据权利要求3所述的一种电弧跟踪机器人埋弧焊工作站，其特征在于：所述活动壳体（2）远离激光模块（7）一端内部设置有伸缩转轴（25），伸缩转轴（25）设置有多组，且多组伸缩转轴（25）外侧分别套设有伸缩齿轮（24）、驱动齿轮（26）以及从动齿轮（27），伸缩齿轮（24）设置有两组，且伸缩齿轮（24）位于最外侧与伸缩齿牙（23）配合，驱动齿轮（26）连接的伸缩转轴（25）一端连接有驱动电机，且驱动齿轮（26）一侧与伸缩齿轮（24）啮合配合，另一侧与从动齿轮（27）啮合配合，从动齿轮（27）远离驱动齿轮（26）一端与伸缩齿轮（24）啮合配合。

5.根据权利要求4所述的一种电弧跟踪机器人埋弧焊工作站，其特征在于：所述活动壳体（2）靠近激光模块（7）一端侧表面开设有活动转槽（19），活动转槽（19）呈环状结构，且活动转槽（19）上端表面开设有清扫固定槽（18），清扫固定槽（18）横截面呈“匚”字形结构，清扫固定槽（18）内部设置有清扫轴（10），清扫轴（10）一端与清扫固定槽（18）连接，另一端伸出活动壳体（2）设置，且清扫轴（10）伸出活动壳体（2）一端外侧套接有清扫刷（9）。

6.根据权利要求5所述的一种电弧跟踪机器人埋弧焊工作站，其特征在于：所述清扫轴（10）位于清扫固定槽（18）内部表面套设有清扫齿轮（16），且活动转槽（19）外侧设置有活动环（11），活动环（11）内径等于活动壳体（2）外径，且活动环（11）与活动壳体（2）同轴心设置，活动环（11）内壁设置有清扫齿牙（17），清扫齿牙（17）设置有多组，且以活动环（11）轴心线为圆心呈圆周分布，且清扫齿牙（17）与清扫齿轮（16）啮合配合，且多组清扫齿牙（17）对应角度小于一百七十度。

7.根据权利要求6所述的一种电弧跟踪机器人埋弧焊工作站，其特征在于：所述活动转槽（19）下端表面开设有转动限位槽（20），转动限位槽（20）内部设置有转动限位块（21），且转动限位块（21）固定在活动环（11）内壁，且转动限位槽（20）与转动限位块（21）横截面均呈“T”字形结构，转动限位槽（20）呈环状结构，转动限位块（21）呈弧状结构，且弧长对应角度大于一百八十度小于二百度，且转动限位槽（20）与转动限位块（21）配合对活动环（11）转动限位。

8.根据权利要求7所述的一种电弧跟踪机器人埋弧焊工作站，其特征在于：所述固定套筒（3）内壁一侧开设有活动调节槽（15），活动调节槽（15）弧长对应角度小于一百七十度，且活动壳体（2）外侧设置有活动板（12），活动板（12）呈弧形板状结构，且一端与活动环（11）连接，另一端位于活动调节槽（15）内部，活动板（12）外径等于活动调节槽（15）直径。

9.根据权利要求8所述的一种电弧跟踪机器人埋弧焊工作站，其特征在于：所述活动调节槽（15）表面开设有调节导向槽（28），且调节导向槽（28）呈多组线性分布且收尾相连的“N”字形结构，且活动板（12）靠近活动调节槽（15）一侧表面设置有调节导向杆（29），调节导向杆（29）远离活动环（11）设置，且调节导向杆（29）插接在调节导向槽（28）内部。

10.根据权利要求9所述的一种电弧跟踪机器人埋弧焊工作站，其特征在于：所述活动板（12）靠近活动壳体（2）一侧表面设置有滚珠（30），滚珠（30）设置有多组，且均布在活动板（12）靠近活动壳体（2）一侧表面。

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