CN115781148A - 一种具有漏焊标记功能的焊接机器人 - Google Patents

Abstract

一种具有漏焊标记功能的焊接机器人，属于金属切割技术领域，为解决现有的管道焊接的方式难以同时做到焊接不错位和操作简便的问题；本发明通过通过固定装置将管道进行夹持固定，并进行焊接，焊接的时候伸缩气缸伸出使焊接头接触两根管道之间的缝隙处外壁，减速电机带动啮合轮啮合齿槽，使滑块在滑槽内滑动，滑动的过程中送丝组件进行送丝并通过焊接头进行焊接，在焊接头围绕管道转动的过程中送丝管逐渐展开，实现了对管道的环绕式转动焊接，管道在此过程中处于固定的状态，焊接不错位，公差小，并且在焊接过程中，焊丝入口固定，焊丝进入的路径封闭，不会发生缠绕。

Description

一种具有漏焊标记功能的焊接机器人

技术领域

本发明涉及金属切割技术领域，特别涉及一种具有漏焊标记功能的焊接机器人。

背景技术

焊接机器人是从事焊接（包括切割与喷涂）的工业机器人，焊接机器人是一种多用途的、可重复编程的自动控制操作机。

目前常见的焊接机器人可以轻松应对多种较为复杂繁琐的焊接工作，但对于金属管道的焊接的过程中，由于管道外表面为圆形，这就要求焊接机器人需要更多的轴便于沿着管道外围环绕焊接，否则就需要额外使用到辅助转动设备，即通过将两根焊接的管道进行旋转，但这种方式虽然操作较为简便，但是管道在转动的过程中，焊接部位的公差避免不了变大，造成焊接部位的错位。

为解决上述问题。为此，提出一种具有漏焊标记功能的焊接机器人。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有漏焊标记功能的焊接机器人，解决了背景技术中现有的管道焊接的方式难以同时做到焊接不错位和操作简便的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有漏焊标记功能的焊接机器人，包括托举装置和设置在托举装置上方中部的焊接装置，以及托举装置上方位于焊接装置两侧的固定装置，焊接装置包括安装在托举装置上的第二固定架，安装在第二固定架上的导向环还包括设置在导向环一侧的送丝组件和检测组件，托举装置用于对两根管道进行托举，固定装置用于对两根管道进行固定，焊接装置用于对两根管道的接触部分进行焊接；

导向环包括第一导向件、第二导向件和弹性机构，第二导向件设置有两组，第一导向件的两端均设置有一个第二导向件，第一导向件和两组所述的第二导向件组成密封的环状，弹性机构位于第二导向件与第一导向件的连接处，第一导向件和第二导向件的内侧设有滑槽，滑槽内滑动连接有滑块，滑块内侧连接有伸缩气缸，伸缩气缸的输出端固定连接有焊接头，送丝组件包括安装在焊接头一侧的外壳，外壳的两端分别固定连接有送丝套筒和柔性管，送丝组件还包括设置在第一导向件和第二导向件外缘的送丝管，送丝管是由多组的中空管道滑动连接组成的螺旋状构件，送丝管的一端与柔性管固定连接。

进一步地，两组所述的第二导向件通过转轴转动连接在第一导向件的两端，且转轴的位于第一导向件靠近内侧的位置，第一导向件和第二导向件的内部均与分布有齿槽，导向环还包括固定连接滑块内侧的减速电机，减速电机的输出端固定连接有啮合轮，啮合轮与齿槽啮合连接。

进一步地，弹性机构包括固定连接在第一导向件两端外壁上的固定筒，固定筒的内部设有定位销，固定筒和定位销之间安装有扭力弹簧，且扭力弹簧的一端与固定筒固定连接，弹性机构还包括固定连接在第二导向件外壁上的固定杆，且扭力弹簧的另一端与固定杆固定连接。

进一步地，送丝组件还包括固定连接在外壳外部的传动箱和驱动电机，输送轮的内部转动连接有输送轮，输送轮设有四组；且焊丝穿过相邻的两组的输送轮之间，驱动电机通过传动箱传动可驱动输送轮转动进行送丝。

进一步地，检测组件包括固定连接在焊接头另一侧外壁上的连接架，连接架上安装有高速摄像机，高速摄像机外缘安装有角度传感器，检测组件还包括检测系统，检测系统包括图像提取单元、角度定位单元、对比分析单元和PLC控制单元，高速摄像机用于在焊接过程中进行拍摄，图像提取单元用于提取拍摄过程中的图片，角度定位单元用于对每一张拍摄的图片进行角度定位，对比分析单元用于将拍摄的照片进行对比分析并找出漏焊或者偏焊的区域，PLC控制单元控制焊接头以及焊丝的输送进行补焊。

进一步地，托举装置包括工作台和设置在工作台内部上方的液压器，液压器输出端贯穿工作台并固定连接有托板。

进一步地，托举装置还包括开口组件，开口组件包括固定连接在工作台顶部两侧的固定件，固定件上转动连接有Z形轴，且Z形轴的一端固定连接有直齿轮，Z形轴的另一端与第二导向件外壁相对应。

进一步地，开口组件还包括固定连接在托板两侧的连接件，连接件的另一端活动设置有齿条，齿条内设有上下分布的限位槽，限位槽内滑动连接有限位块，限位块与连接件固定连接，且齿条与直齿轮相对应，齿条是由铁制成的构件。

进一步地，固定装置包括固定连接在工作台顶部的第一固定架，第一固定架下方设置有驱动设备，驱动设备的下方两侧设置有夹持组件。

进一步地，夹持组件包括固定连接在驱动设备下方的箱体，箱体外壁上固定连接有与齿条顶部相对应的钕铁硼磁铁，箱体的内部滑动连接有夹持部，夹持部的一侧设置有轴套，轴套上转动连接有丝杆，丝杆贯穿箱体并与箱体螺纹连接，丝杆的中间滑动连接有传动轴，传动轴由驱动设备驱动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1．本发明提供的一种具有漏焊标记功能的焊接机器人，通过固定装置将管道进行夹持固定，并进行焊接，焊接的时候伸缩气缸伸出使焊接头接触两根管道之间的缝隙处外壁，减速电机带动啮合轮啮合齿槽，使滑块在滑槽内滑动，滑动的过程中送丝组件进行送丝并通过焊接头进行焊接，在焊接头围绕管道转动的过程中送丝管逐渐展开，实现了对管道的环绕式转动焊接，管道在此过程中处于固定的状态，焊接不错位，公差小，并且在焊接过程中，焊丝入口固定，焊丝进入的路径封闭，不会发生缠绕。

2．本发明提供的一种具有漏焊标记功能的焊接机器人，通过高速摄像机用于在焊接过程中进行拍摄，图像提取单元用于提取拍摄过程中的图片，角度定位单元用于对每一张拍摄的图片进行角度定位，通过在运动初始阶段将角度传感器归零，每张拍摄照片的节点读取角度传感器数值，对比分析单元用于将拍摄的照片进行对比分析并找出漏焊或者偏焊的区域，并记录该区域的角度值，当焊接完毕后归位的过程中通过PLC控制单元控制焊接头以及焊丝的输送进行补焊，实现了在焊接的过程中对漏焊、偏焊区域准确定位并进行补焊。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的整体结构拆分图；

图3为本发明的焊接装置结构示意图；

图4为本发明的第一导向件和第二导向件结构示意图；

图5为本发明的第二导向件结构爆炸图；

图6为本发明的导向环部分结构示意图；

图7为本发明的送丝组件和检测组件结构示意图；

图8为本发明的检测系统模块示意图；

图9为本发明的送丝组件结构爆炸图；

图10为本发明的送丝管结构示意图；

图11为本发明的托举装置结构示意图；

图12为本发明的托举装置结构拆分图；

图13为本发明的开口组件结构爆炸图；

图14为本发明的固定装置结构示意图；

图15为本发明的固定装置结构爆炸图。

图中：1、托举装置；11、工作台；12、液压器；13、托板；14、开口组件；141、固定件；142、Z形轴；143、直齿轮；144、连接件；145、限位块；146、齿条；1461、限位槽；147、钕铁硼磁铁；2、固定装置；21、第一固定架；22、驱动设备；23、夹持组件；231、箱体；232、夹持部；233、轴套；234、丝杆；235、传动轴；3、焊接装置；31、第二固定架；32、导向环；321、第一导向件；3211、转轴；3212、滑槽；3213、齿槽；322、第二导向件；323、弹性机构；3231、固定筒；3232、定位销；3233、扭力弹簧；3234、固定杆；324、滑块；325、伸缩气缸；326、焊接头；327、减速电机；328、啮合轮；33、送丝组件；331、外壳；3311、输送轮；332、传动箱；333、驱动电机；334、送丝套筒；335、柔性管；336、送丝管；34、检测组件；341、连接架；342、高速摄像机；343、检测系统；3431、图像提取单元；3432、角度定位单元；3433、对比分析单元；3434、PLC控制单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。

为了解决管道焊接的方式难以同时做到焊接不错位和操作简便的技术问题，如图1-图15所示，提供以下优选技术方案：

一种具有漏焊标记功能的焊接机器人，包括托举装置1和设置在托举装置1上方中部的焊接装置3，以及托举装置1上方位于焊接装置3两侧的固定装置2，焊接装置3包括安装在托举装置1上的第二固定架31，安装在第二固定架31上的导向环32还包括设置在导向环32一侧的送丝组件33和检测组件34，托举装置1用于对两根管道进行托举，固定装置2用于对两根管道进行固定，焊接装置3用于对两根管道的接触部分进行焊接；

导向环32包括第一导向件321、第二导向件322和弹性机构323，第二导向件322设置有两组，第一导向件321的两端均设置有一个第二导向件322，第一导向件321和两组的第二导向件322组成密封的环状，弹性机构323位于第二导向件322与第一导向件321的连接处，第一导向件321和第二导向件322的内侧设有滑槽3212，滑槽3212内滑动连接有滑块324，滑块324内侧连接有伸缩气缸325，伸缩气缸325的输出端固定连接有焊接头326，送丝组件33包括安装在焊接头326一侧的外壳331，外壳331的两端分别固定连接有送丝套筒334和柔性管335，送丝组件33还包括设置在第一导向件321和第二导向件322外缘的送丝管336，送丝管336是由多组的中空管道滑动连接组成的螺旋状构件，送丝管336的一端与柔性管335固定连接；送丝管336展开后首尾之间的夹角大于360°，焊丝一端通过送丝管336外部穿过送丝管336、柔性管335、外壳331和送丝套筒334置于焊接头326位置。

两组的第二导向件322通过转轴3211转动连接在第一导向件321的两端，且转轴3211的位于第一导向件321靠近内侧的位置，第一导向件321和第二导向件322的内部均与分布有齿槽3213，导向环32还包括固定连接滑块324内侧的减速电机327，减速电机327的输出端固定连接有啮合轮328，啮合轮328与齿槽3213啮合连接。

弹性机构323包括固定连接在第一导向件321两端外壁上的固定筒3231，固定筒3231的内部设有定位销3232，固定筒3231和定位销3232之间安装有扭力弹簧3233，且扭力弹簧3233的一端与固定筒3231固定连接，弹性机构323还包括固定连接在第二导向件322外壁上的固定杆3234，且扭力弹簧3233的另一端与固定杆3234固定连接；在固定杆3234的作用下，第二导向件322始终处于向外扩张的状态，由于转轴3211位于第一导向件321靠近内侧的部位，所以第一导向件321和第二导向件322能保持密封环状的状态，通过启动减速电机327，减速电机327带动啮合轮328啮合齿槽3213可使滑块324、伸缩气缸325和焊接头326在第一导向件321和第二导向件322内部环绕运动，焊接头326环绕运动的时候外壳331和柔性管335带动送丝管336逐渐环绕展开，使进丝的部位固定，进而可避免焊丝发生缠绕。

送丝组件33还包括固定连接在外壳331外部的传动箱332和驱动电机333，输送轮3311的内部转动连接有输送轮3311，输送轮3311设有四组；且焊丝穿过相邻的两组的输送轮3311之间，驱动电机333通过传动箱332传动可驱动输送轮3311转动进行送丝。

检测组件34包括固定连接在焊接头326另一侧外壁上的连接架341，连接架341上安装有高速摄像机342，高速摄像机342外缘安装有角度传感器，检测组件34还包括检测系统343，检测系统343包括图像提取单元3431、角度定位单元3432、对比分析单元3433和PLC控制单元3434，高速摄像机342用于在焊接过程中进行拍摄，图像提取单元3431用于提取拍摄过程中的图片，角度定位单元3432用于对每一张拍摄的图片进行角度定位，通过在运动初始阶段将角度传感器归零，每张拍摄照片的节点读取角度传感器数值，对比分析单元3433用于将拍摄的照片进行对比分析并找出漏焊或者偏焊的区域，并记录该区域的角度值，当焊接完毕后归位的过程中通过PLC控制单元3434控制焊接头326以及焊丝的输送进行补焊。

托举装置1包括工作台11和设置在工作台11内部上方的液压器12，液压器12输出端贯穿工作台11并固定连接有托板13，液压器12和托板13用于对管道进行托举。

托举装置1还包括开口组件14，开口组件14包括固定连接在工作台11顶部两侧的固定件141，固定件141上转动连接有Z形轴142，且Z形轴142的一端固定连接有直齿轮143，Z形轴142的另一端与第二导向件322外壁相对应，用于拨动第二导向件322，使其围绕转轴3211向内转动。

开口组件14还包括固定连接在托板13两侧的连接件144，连接件144的另一端活动设置有齿条146，齿条146内设有上下分布的限位槽1461，限位槽1461内滑动连接有限位块145，限位块145与连接件144固定连接，且齿条146与直齿轮143相对应，齿条146是由铁制成的构件。

固定装置2包括固定连接在工作台11顶部的第一固定架21，第一固定架21下方设置有驱动设备22，驱动设备22的下方两侧设置有夹持组件23。

夹持组件23包括固定连接在驱动设备22下方的箱体231，箱体231外壁上固定连接有与齿条146顶部相对应的钕铁硼磁铁147，箱体231的内部滑动连接有夹持部232，夹持部232的一侧设置有轴套233，轴套233上转动连接有丝杆234，丝杆234贯穿箱体231并与箱体231螺纹连接，丝杆234的中间滑动连接有传动轴235，传动轴235由驱动设备22驱动，通过驱动设备22使传动轴235转动并带动丝杆234转动，由于传动轴235与丝杆234滑动连接，所以丝杆234向箱体231内部延伸使两组的夹持部232相互靠近，最终对管道进行夹持固定。

具体的，将两根待焊接的管道放置在托板13上，预留好两根管道之间的缝隙，随后启动液压器12将管道推送至夹持部232之间，在此过程中管道使第二导向件322围绕第一导向件321转动，并最终进入第二导向件322和第一导向件321的中心区域，随后通过固定装置2将管道进行夹持固定，并进行焊接，焊接的时候伸缩气缸325伸出使焊接头326接触两根管道之间的缝隙处外壁，减速电机327带动啮合轮328啮合齿槽3213，使滑块324在滑槽3212内滑动，滑动的过程中送丝组件33进行送丝并通过焊接头326进行焊接，在焊接头326围绕管道转动的过程中送丝管336逐渐展开，待焊接一圈完毕后减速电机327反向转动使滑块324以及送丝管336复位，液压器12伸出使托板13接触管道下方，托板13向上移动的过程中连接件144带动齿条146向上移动，此时齿条146啮合直齿轮143使Z形轴142转动，Z形轴142转动使第二导向件322围绕第一导向件321转动，随后齿条146顶部被钕铁硼磁铁147吸附，此时第二导向件322处于锁定状态，随后托板13托举管道下降的过程中，限位块145在齿条146内向下滑动，不会使直齿轮143转动，当管道快要离开第一导向件321下方的缺口的时候，连接件144使齿条146脱离钕铁硼磁铁147，第二导向件322解锁并在弹性机构323作用下闭合与第一导向件321形成密封环状。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有漏焊标记功能的焊接机器人，包括托举装置（1）和设置在托举装置（1）上方中部的焊接装置（3），以及托举装置（1）上方位于焊接装置（3）两侧的固定装置（2），其特征在于：焊接装置（3）包括安装在托举装置（1）上的第二固定架（31），安装在第二固定架（31）上的导向环（32）还包括设置在导向环（32）一侧的送丝组件（33）和检测组件（34），托举装置（1）用于对两根管道进行托举，固定装置（2）用于对两根管道进行固定，焊接装置（3）用于对两根管道的接触部分进行焊接；

导向环（32）包括第一导向件（321）、第二导向件（322）和弹性机构（323），第二导向件（322）设置有两组，第一导向件（321）的两端均设置有一个第二导向件（322），第一导向件（321）和两组所述的第二导向件（322）组成密封的环状，弹性机构（323）位于第二导向件（322）与第一导向件（321）的连接处，第一导向件（321）和第二导向件（322）的内侧设有滑槽（3212），滑槽（3212）内滑动连接有滑块（324），滑块（324）内侧连接有伸缩气缸（325），伸缩气缸（325）的输出端固定连接有焊接头（326），送丝组件（33）包括安装在焊接头（326）一侧的外壳（331），外壳（331）的两端分别固定连接有送丝套筒（334）和柔性管（335），送丝组件（33）还包括设置在第一导向件（321）和第二导向件（322）外缘的送丝管（336），送丝管（336）是由多组的中空管道滑动连接组成的螺旋状构件，送丝管（336）的一端与柔性管（335）固定连接。

2.如权利要求1所述的一种具有漏焊标记功能的焊接机器人，其特征在于：两组所述的第二导向件（322）通过转轴（3211）转动连接在第一导向件（321）的两端，且转轴（3211）的位于第一导向件（321）靠近内侧的位置，第一导向件（321）和第二导向件（322）的内部均与分布有齿槽（3213），导向环（32）还包括固定连接滑块（324）内侧的减速电机（327），减速电机（327）的输出端固定连接有啮合轮（328），啮合轮（328）与齿槽（3213）啮合连接。

3.如权利要求2所述的一种具有漏焊标记功能的焊接机器人，其特征在于：弹性机构（323）包括固定连接在第一导向件（321）两端外壁上的固定筒（3231），固定筒（3231）的内部设有定位销（3232），固定筒（3231）和定位销（3232）之间安装有扭力弹簧（3233），且扭力弹簧（3233）的一端与固定筒（3231）固定连接，弹性机构（323）还包括固定连接在第二导向件（322）外壁上的固定杆（3234），且扭力弹簧（3233）的另一端与固定杆（3234）固定连接。

4.如权利要求3所述的一种具有漏焊标记功能的焊接机器人，其特征在于：送丝组件（33）还包括固定连接在外壳（331）外部的传动箱（332）和驱动电机（333），输送轮（3311）的内部转动连接有输送轮（3311），输送轮（3311）设有四组；且焊丝穿过相邻的两组的输送轮（3311）之间，驱动电机（333）通过传动箱（332）传动可驱动输送轮（3311）转动进行送丝。

5.如权利要求1所述的一种具有漏焊标记功能的焊接机器人，其特征在于：检测组件（34）包括固定连接在焊接头（326）另一侧外壁上的连接架（341），连接架（341）上安装有高速摄像机（342），高速摄像机（342）外缘安装有角度传感器，检测组件（34）还包括检测系统（343），检测系统（343）包括图像提取单元（3431）、角度定位单元（3432）、对比分析单元（3433）和PLC控制单元（3434），高速摄像机（342）用于在焊接过程中进行拍摄，图像提取单元（3431）用于提取拍摄过程中的图片，角度定位单元（3432）用于对每一张拍摄的图片进行角度定位，对比分析单元（3433）用于将拍摄的照片进行对比分析并找出漏焊或者偏焊的区域，PLC控制单元（3434）控制焊接头（326）以及焊丝的输送进行补焊。

6.如权利要求5所述的一种具有漏焊标记功能的焊接机器人，其特征在于：托举装置（1）包括工作台（11）和设置在工作台（11）内部上方的液压器（12），液压器（12）输出端贯穿工作台（11）并固定连接有托板（13）。

7.如权利要求6所述的一种具有漏焊标记功能的焊接机器人，其特征在于：托举装置（1）还包括开口组件（14），开口组件（14）包括固定连接在工作台（11）顶部两侧的固定件（141），固定件（141）上转动连接有Z形轴（142），且Z形轴（142）的一端固定连接有直齿轮（143），Z形轴（142）的另一端与第二导向件（322）外壁相对应。

8.如权利要求7所述的一种具有漏焊标记功能的焊接机器人，其特征在于：开口组件（14）还包括固定连接在托板（13）两侧的连接件（144），连接件（144）的另一端活动设置有齿条（146），齿条（146）内设有上下分布的限位槽（1461），限位槽（1461）内滑动连接有限位块（145），限位块（145）与连接件（144）固定连接，且齿条（146）与直齿轮（143）相对应，齿条（146）是由铁制成的构件。

9.如权利要求8所述的一种具有漏焊标记功能的焊接机器人，其特征在于：固定装置（2）包括固定连接在工作台（11）顶部的第一固定架（21），第一固定架（21）下方设置有驱动设备（22），驱动设备（22）的下方两侧设置有夹持组件（23）。

10.如权利要求9所述的一种具有漏焊标记功能的焊接机器人，其特征在于：夹持组件（23）包括固定连接在驱动设备（22）下方的箱体（231），箱体（231）外壁上固定连接有与齿条（146）顶部相对应的钕铁硼磁铁（147），箱体（231）的内部滑动连接有夹持部（232），夹持部（232）的一侧设置有轴套（233），轴套（233）上转动连接有丝杆（234），丝杆（234）贯穿箱体（231）并与箱体（231）螺纹连接，丝杆（234）的中间滑动连接有传动轴（235），传动轴（235）由驱动设备（22）驱动。

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