CN117245303A - 一种适应于大型钢构件的焊接机器人及其焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及大型钢构件焊接领域的一种适应于大型钢构件的焊接机器人及其焊接方法，包括控制终端、磁性爬行移动座和机械臂，机械臂上安装有环焊机构，环焊机构包括与机械臂末端固定连接的安装盘，安装盘上部嵌套有与其转动连接的转动环，转动环上安装有焊枪和摄像头，通过在机械臂前端安装有包括安装盘和转动环的环焊机构，利用转动环在安装盘上的转动带动焊枪做圆周运动，在不需要移动机器人本体的同时实现转动的贴缝焊接，避免机器人位置和机械臂角度的频繁调整，提高焊接速度和焊接质量。

Description

一种适应于大型钢构件的焊接机器人及其焊接方法

技术领域

本发明涉及一种焊接设备，特别是涉及应用于大型钢构件焊接领域的一种适应于大型钢构件的焊接机器人及其焊接方法。

背景技术

焊接机器人是从事焊接的工业机器人，根据国际标准化组织(ISO)工业机器人属于标准焊接机器人的定义，工业机器人是一种多用途的、可重复编程的自动控制操作机，具有三个或更多可编程的轴，用于工业自动化领域。

在进行大型钢构件的焊接时，由于大型钢构件体积和质量较大，不方便进行移动和翻转，因此需要采用爬行机器人携带焊枪对焊缝进行移动焊接。

传统的焊接机器人在对大型钢构件上的管状件进行焊接时，由于管状件为环形焊缝，需要频繁移动机器人的位置和频繁调节机械臂的角度，由于大型钢构件表面并不平整，这造成机器人位置移动和机械臂角度调节难度增大，影响焊接的速度和焊接质量。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是传统焊接机器人在对大型钢构件上的管状件焊接时速度慢且焊接质量不稳定。

为解决上述问题，本发明提供了一种适应于大型钢构件的焊接机器人，包括控制终端、磁性爬行移动座和机械臂；机械臂上安装有环焊机构，环焊机构包括与机械臂末端固定连接的安装盘，安装盘上部嵌套有与其转动连接的转动环，转动环上安装有焊枪和摄像头；安装盘和转动环两者均为缺口环状结构，转动环延伸至安装盘内并固定连接有齿轮环，齿轮环啮合有一组对称设置的驱动齿轮，驱动齿轮连接有固定在安装盘上的第一电机，焊枪通过第一丝杆组件与转动环连接；控制终端包括控制模块，控制模块的输入端连接有监测模块，摄像头与监测模块的输入端连接，控制模块的输出端分别连接有焊接执行模块和定位执行模块，磁性爬行移动座、机械臂和第一丝杆组件三者均与定位执行模块的输出端连接，焊枪和第一电机二者均与焊接执行模块的输出端连接。

在上述适应于大型钢构件的焊接机器人及其焊接方法中，一句话总结整体方案及效果。

作为本申请进一步的改进，转动环位于焊枪相对一侧安装有打磨机构，打磨机构包括打磨盘和驱动打磨盘转动的打磨电机，打磨盘外侧套设有防尘罩，防尘罩通过第二丝杆组件与转动环连接。

作为本申请进一步的改进，安装盘上端开设有开口朝上的环形槽。

作为本申请进一步的改进，转动环截面呈工字型，转动环下部嵌套在环形槽内。

作为本申请进一步的改进，齿轮环呈缺口环状且与转动环下端面固定连接，齿轮环和驱动齿轮均位于环形槽内，第一电机的输出轴延伸至环形槽内并与驱动齿轮固定连接，第一电机与安装盘的下端面固定连接。

作为本申请进一步的改进，控制终端还包括打磨执行模块，打磨执行模块与控制模块的输出端连接，打磨电机和第二丝杆组件二者与打磨执行模块的输出端连接。

作为本申请进一步的改进，其焊接方法包括如下步骤：

步骤一，移动到焊接位置；将磁性爬行移动座放置在大型钢构件上，通过控制终端控制磁性爬行移动座移动到待焊接的管状件附近；

步骤二，定位焊枪；利用摄像头机进行实时监测，同时通过机械臂使得安装盘套接在环形焊缝外侧，使得环形焊缝与安装盘的轴心线重合，启动第一丝杆组件驱动焊枪靠近环形焊缝；

步骤三，转动焊接作业；启动焊枪和第一电机，第一电机驱动转动环沿着安装盘做圆周运动，转动环带动焊枪对环形焊缝进行环形焊接作业；

步骤四，检查和补焊；通过随着转动环转动的摄像头对环形焊缝进行质量检查，对焊缝缺陷处进行补焊；

步骤五，脱离焊接位置；步骤四完成后，关闭焊枪，启动第一电机使得转动环与安装盘重合，然后启动机械臂使得安装盘与管状件完全脱离。

综上所述，本发明通过在机械臂前端安装有包括安装盘和转动环的环焊机构，利用转动环在安装盘上的转动带动焊枪做圆周运动，在不需要移动机器人本体的同时实现转动的贴缝焊接，避免机器人位置和机械臂角度的频繁调整，提高焊接速度和焊接质量。

附图说明

图1为本申请中本发明的立体结构示意图；

图2为本申请中焊枪和转动环的装配结构示意图；

图3为本申请中转动环的转动示意图；

图4为图2的剖视结构示意图；

图5为图4中A处的放大结构示意图；

图6为本申请中安装盘和转动环的装配结构示意图；

图7为本申请中转动环的仰视结构示意图；

图8为本申请中安装盘的立体结构示意图；

图9为本申请中第一丝杆组件的结构示意图；

图10为本申请中焊接方法的流程图；

图11为本申请第2种实施方式中本发明的模块图。

图中标号说明：

1、磁性爬行移动座；2、机械臂；3、安装盘；301、环形槽；4、转动环；5、焊枪；6、摄像头；7、齿轮环；8、驱动齿轮；9、第一电机；10、第一丝杆组件；1001、移动块；1002、固定架；1003、丝杆；1004、丝杆电机；11、打磨盘；12、防尘罩；13、打磨电机；14、第二丝杆组件。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的2种实施方式作详细说明。

第1种实施方式：

图1-10示出一种适应于大型钢构件的焊接机器人，包括控制终端、磁性爬行移动座1和机械臂2；机械臂2上安装有环焊机构，环焊机构包括与机械臂2末端固定连接的安装盘3，安装盘3上部嵌套有与其转动连接的转动环4，转动环4上安装有焊枪5和摄像头6；安装盘3和转动环4两者均为缺口环状结构，转动环4延伸至安装盘3内并固定连接有齿轮环7，齿轮环7啮合有一组对称设置的驱动齿轮8，驱动齿轮8连接有固定在安装盘3上的第一电机9，焊枪5通过第一丝杆组件10与转动环4连接；控制终端包括控制模块，控制模块的输入端连接有监测模块，摄像头6与监测模块的输入端连接，控制模块的输出端分别连接有焊接执行模块和定位执行模块，磁性爬行移动座1、机械臂2和第一丝杆组件10三者均与定位执行模块的输出端连接，焊枪5和第一电机9二者均与焊接执行模块的输出端连接。

具体的，在进行大型钢构件上的管状件的焊接时，其焊接方法包括如下步骤：

步骤一，移动到焊接位置；将磁性爬行移动座1放置在大型钢构件上，通过控制终端控制磁性爬行移动座1移动到待焊接的管状件附近；

步骤二，定位焊枪5；利用摄像头6进行实时监测，同时通过机械臂2使得安装盘3套接在环形焊缝外侧，使得环形焊缝与安装盘3的轴心线重合，启动第一丝杆组件10驱动焊枪5靠近环形焊缝；

步骤三，转动焊接作业；启动焊枪5和第一电机9，第一电机9驱动转动环4沿着安装盘3做圆周运动，转动环4带动焊枪5对环形焊缝进行环形焊接作业；

步骤四，检查和补焊；通过随着转动环4转动的摄像头6对环形焊缝进行质量检查，对焊缝缺陷处进行补焊；

步骤五，脱离焊接位置；步骤四完成后，关闭焊枪5，启动第一电机9使得转动环4与安装盘3重合，然后启动机械臂2使得安装盘3与管状件完全脱离。

相比传统的大型钢构件的管状件的人工焊接，本发明采用磁性爬行移动座1以及包括转动环4和第一丝杆组件10的环焊机构，实现对管状件的快速定位和转动焊接，提高了作业的安全性和焊接的速度，并利用摄像头6进行质量检查，同时进行补焊作业，提高焊接质量。

请参阅图1，磁性爬行移动座1包括承载台、安装在承载台下部的一组磁性轮以及一个转向轮。

具体的，通过间歇控制磁性轮的磁性，实现磁性爬行移动座1在钢构件上的移动，具体控制方法为现有技术，本申请不再赘述。

请参阅图8，安装盘3上端开设有开口朝上的环形槽301。

请参阅图7和图8，转动环4截面呈工字型，转动环4下部嵌套在环形槽301内。

具体的，使得转动环4与安装盘3具有稳定的滑动结构。

请参阅图4和图5，齿轮环7呈缺口环状且与转动环4下端面固定连接，齿轮环7和驱动齿轮8均位于环形槽301内，第一电机9的输出轴延伸至环形槽301内并与驱动齿轮8固定连接，第一电机9与安装盘3的下端面固定连接。

具体的，利用存在缺口的安装盘3、转动环4以及齿轮环7，实现转动环4的圆周转动，不影响管状件的套接和脱离的同时，实现焊枪5的圆周运动，实现环形焊接。

请参阅图9，第一丝杆组件10包括与焊枪5固定连接的移动块1001以及与转动环4固定连接的固定架1002，固定架1002内嵌套有与移动块1001固定连接的丝杆1003，丝杆1003连接有丝杆电机1004。

第2种实施方式：

图1-4示出一种适应于大型钢构件的焊接机器人，在第1种实施方式基础上，转动环4位于焊枪5相对一侧安装有打磨机构，打磨机构包括打磨盘11和驱动打磨盘11转动的打磨电机13，打磨盘11外侧套设有防尘罩12，防尘罩12通过第二丝杆组件14与转动环4连接。

具体的，通过打磨盘11对环形焊缝进行环形打磨，提高焊缝的平整度；另外，通过第二丝杆组件14调节打磨盘11与环形焊缝之间的距离。

请参阅图11，控制终端还包括打磨执行模块，打磨执行模块与控制模块的输出端连接，打磨电机13和第二丝杆组件14二者与打磨执行模块的输出端连接。

具体的，在进行补焊作业后，对环形焊缝进行转动打磨并环形检查打磨效果，提高打磨质量。

结合当前实际需求，本申请采用的上述实施方式，保护范围并不局限于此，在本领域技术人员所具备的知识范围内，不脱离本申请构思作出的各种变化，仍落在本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种适应于大型钢构件的焊接机器人，其特征在于，包括控制终端、磁性爬行移动座(1)和机械臂(2)；所述机械臂(2)上安装有环焊机构，环焊机构包括与机械臂(2)末端固定连接的安装盘(3)，安装盘(3)上部嵌套有与其转动连接的转动环(4)，转动环(4)上安装有焊枪(5)和摄像头(6)；所述安装盘(3)和转动环(4)两者均为缺口环状结构，转动环(4)延伸至安装盘(3)内并固定连接有齿轮环(7)，齿轮环(7)啮合有一组对称设置的驱动齿轮(8)，驱动齿轮(8)连接有固定在安装盘(3)上的第一电机(9)，焊枪(5)通过第一丝杆组件(10)与转动环(4)连接；

控制终端包括控制模块，控制模块的输入端连接有监测模块，摄像头(6)与监测模块的输入端连接，控制模块的输出端分别连接有焊接执行模块和定位执行模块，磁性爬行移动座(1)、机械臂(2)和第一丝杆组件(10)三者均与定位执行模块的输出端连接，焊枪(5)和第一电机(9)二者均与焊接执行模块的输出端连接。

2.根据权利要求1所述的一种适应于大型钢构件的焊接机器人，其特征在于，所述转动环(4)位于焊枪(5)相对一侧安装有打磨机构，打磨机构包括打磨盘(11)和驱动打磨盘(11)转动的打磨电机(13)，打磨盘(11)外侧套设有防尘罩(12)，防尘罩(12)通过第二丝杆组件(14)与转动环(4)连接。

3.根据权利要求1所述的一种适应于大型钢构件的焊接机器人，其特征在于，所述安装盘(3)上端开设有开口朝上的环形槽(301)。

4.根据权利要求3所述的一种适应于大型钢构件的焊接机器人，其特征在于，所述转动环(4)截面呈工字型，转动环(4)下部嵌套在所述环形槽(301)内。

5.根据权利要求4所述的一种适应于大型钢构件的焊接机器人，其特征在于，所述齿轮环(7)呈缺口环状且与转动环(4)下端面固定连接，齿轮环(7)和驱动齿轮(8)均位于环形槽(301)内，第一电机(9)的输出轴延伸至环形槽(301)内并与驱动齿轮(8)固定连接，第一电机(9)与安装盘(3)的下端面固定连接。

6.根据权利要求2所述的一种适应于大型钢构件的焊接机器人，其特征在于，所述控制终端还包括打磨执行模块，打磨执行模块与控制模块的输出端连接，打磨电机(13)和第二丝杆组件(14)二者与打磨执行模块的输出端连接。

7.根据权利要求1所述的一种适应于大型钢构件的焊接机器人，其特征在于，其焊接方法包括如下步骤：

步骤一，移动到焊接位置；将磁性爬行移动座(1)放置在大型钢构件上，通过控制终端控制磁性爬行移动座(1)移动到待焊接的管状件附近；

步骤二，定位焊枪(5)；利用摄像头(6)机进行实时监测，同时通过机械臂(2)使得安装盘(3)套接在环形焊缝外侧，使得环形焊缝与安装盘(3)的轴心线重合，启动第一丝杆组件(10)驱动焊枪(5)靠近环形焊缝；

步骤三，转动焊接作业；启动焊枪(5)和第一电机(9)，第一电机(9)驱动转动环(4)沿着安装盘(3)做圆周运动，转动环(4)带动焊枪(5)对环形焊缝进行环形焊接作业；

步骤四，检查和补焊；通过随着转动环(4)转动的摄像头(6)对环形焊缝进行质量检查，对焊缝缺陷处进行补焊；

步骤五，脱离焊接位置；步骤四完成后，关闭焊枪(5)，启动第一电机(9)使得转动环(4)与安装盘(3)重合，然后启动机械臂(2)使得安装盘(3)与管状件完全脱离。