CN206536447U - 一种复杂结构大型管罐件焊接磨抛机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种复杂结构大型管罐件焊接磨抛机器人，属于机械制造领域。包括底盘部件、链轮部件、机械手、工具系统及吸盘控制器，其中机械手固定连接在底盘部件上，工具系统与机械手连接，链轮部件与底盘部件连接，吸盘控制器与链轮部件连接。本实用新型分析机器人在多任务条件下的工作要求，研究相应协调控制方案，最终实现轻便行走、强力附着和智能高效加工，将为石油、化工、制药乃至航天等重要工业领域管罐件的高效率加工、产品质量保证、低成本运营提供技术支持和设备保障。

Description

一种复杂结构大型管罐件焊接磨抛机器人

技术领域

本实用新型属于机械制造领域，具体为一种自适应复杂结构大型管罐件焊接磨抛机器人。

背景技术

压力容器产品已经广泛地应用于石油、化工、制药乃至航天等重要的工业领域，提高其焊接质量和焊接自动化水平有着非常重要的意义。焊接机器人以其生产效率高、产品质量稳定、成本低等优势成为国内外一致认可的焊接自动化技术发展方向。

发明内容

本实用新型提供一种复杂结构大型管罐件焊接磨抛机器人，用于实现复杂结构大型管罐件加工表面机器人的自适应附着和行走、焊缝的自动识别与分段焊接磨抛等功能。

本实用新型采用的技术方案是：包括底盘部件、链轮部件、机械手、工具系统及吸盘控制器，其中机械手固定连接在底盘部件上，工具系统与机械手连接，链轮部件与底盘部件连接，吸盘控制器与链轮部件连接。

本实用新型所述底盘部件由底板、驱动电机Ⅲ、转向电机Ⅱ、连杆Ⅰ、连杆Ⅱ、轴Ⅰ、连杆Ⅲ、轴Ⅱ、轴向锁紧螺母Ⅰ、轴Ⅲ、联轴器、轴Ⅳ、减震器、转向节、转向臂、大链轮、小链轮、大齿轮、小齿轮、连杆Ⅶ组成，其中驱动电机Ⅲ与转向电机Ⅱ均固定底板上，在转向电机的输出轴与连杆Ⅰ通过键相连，连杆Ⅰ与连杆Ⅱ通过轴相连，连杆Ⅱ与连杆Ⅲ通过轴相连，连杆Ⅲ安装在轴Ⅱ上，轴Ⅱ固定在底板上，轴Ⅱ与连杆Ⅶ通过轴相连，连杆Ⅶ与转向臂相连，转向节与转向臂相连，小齿轮固定在驱动电机Ⅲ输出轴上，小齿轮与大齿轮啮合，大齿轮固定在轴Ⅰ上，小链轮固定在轴Ⅰ上，小链轮与大链轮通过链相连，大链轮通过键固定在轴Ⅳ上，轴Ⅳ与轴Ⅲ通过联轴器相连，使用轴向锁紧螺母Ⅰ将链轮驱动轮固定在轴Ⅲ上，减震器安装在底板上。

本实用新型所述链轮部件由轮Ⅱ、拨叉、轴Ⅴ、步进电机Ⅵ、横梁、液压缸、小滑轮、链节、吸盘部件、张紧轮、链轮驱动轮、链轮驱动轮外圈组成，其中横梁固定在底板上，横梁上固定两个被动弹性张紧轮，横梁下侧分布6个液压缸，液压缸下部铰接小滑轮，履带的链节上固定有吸盘部件，轮Ⅱ通过轴连接在拨叉上，拨叉与轴Ⅴ通过键连接在一起，轴Ⅴ与步进电机Ⅵ输出轴通过销连接在一起，步进电机Ⅵ固定在横梁上，链轮驱动轮外圈固定在链轮驱动轮上。

本实用新型所述机械手由底座、连杆Ⅳ、连杆Ⅴ、连杆Ⅵ、电机Ⅴ、电机Ⅵ、电机Ⅶ、锥齿轮Ⅰ、电机Ⅷ、直齿圆柱齿轮Ⅰ、锥齿轮Ⅱ、轴Ⅵ、直齿圆柱齿轮Ⅱ、直齿圆柱齿轮Ⅲ、底座电机Ⅰ组成，其中底座电机Ⅰ固定在底板上，底座固定在底座电机Ⅰ上，电机Ⅴ通过螺栓连接底座上，电机Ⅴ通过齿轮组与连杆Ⅳ相连，电机Ⅵ固定在连杆Ⅳ上，电机Ⅵ与连杆Ⅴ通过花键连接，电机Ⅶ固定在连杆Ⅴ上，电机Ⅶ输出轴上安装一个直齿圆柱齿轮，此直齿圆柱齿轮与另一直齿圆柱齿轮Ⅱ相啮合，锥齿轮Ⅰ与直齿圆柱齿轮Ⅱ安装在同一根轴Ⅵ上，锥齿轮Ⅰ与锥齿轮Ⅱ啮合，锥齿轮Ⅱ安装在连杆Ⅵ上，电机Ⅷ固定在连杆Ⅵ上，电机Ⅷ的输出轴与直齿圆柱齿轮Ⅲ相连接，直齿圆柱齿轮Ⅲ与直齿圆柱齿轮Ⅰ相啮合。

本实用新型所述工具系统由焊枪、电机Ⅸ、砂轮、轴Ⅶ组成，其中直齿圆柱齿轮Ⅰ通过键连接在轴Ⅶ上，轴Ⅶ与焊枪固定连接，砂轮固定在电机Ⅸ的输出轴上，电机Ⅸ固定在焊枪的一端。

本实用新型所述吸盘控制器由真空泵接口Ⅰ、不动盘、电源线接口、动盘、电源控制器压片、真空控制块、电源接触块、真空泵接口Ⅱ、电线、软管Ⅰ、电磁阀电源线接口、吸盘控制器电机、两位三通电磁换向阀构成，其中吸盘控制器电机固定在横梁上，吸盘控制器电机的输出轴与动盘通过键相连，不动盘固定在横梁上，真空泵接口Ⅰ与真空控制块相连，电源线接口与电源接触块连接在一起，电源接触块与不动盘之间采用橡胶垫片进行绝缘，电源控制器压片与真空泵接口Ⅱ均安装在动盘上，电源控制器压片与电磁阀电源线接口连接在一起，电磁阀电源线接口通过电线与两位三通电磁换向阀电源接口相连，真空泵接口Ⅱ通过软管Ⅰ与两位三通电磁换向阀Ⅱ口相连，两位三通电磁换向阀Ⅰ口直接与大气相通，两位三通电磁换向阀Ⅲ口通过软管Ⅲ与气道板总接口相通，两位三通电磁换向阀固定在链节上。

本实用新型所述吸盘部件由微型步进电机、工字槽、滑块、小吸盘、弹性软管Ⅱ、气道板、气道板总接口、工字块板、工字板凸台、电机固定板、软管Ⅲ组成，其中微型步进电机固定在电机固定板上，微型步进电机的输出轴上攻有螺纹，微型步进电机的输出轴与滑块上表面的内螺纹孔相连，工字板凸台在滑块内的工字槽内滑动，滑块的下表面有一螺纹孔与侧面的一光孔相通，小吸盘通过螺纹固定在下表面的螺纹孔内，小吸盘为中空结构，侧面的一光孔通过弹性软管Ⅱ与气道板相通，气道板总接口通过软管Ⅲ与两位三通电磁换向阀Ⅲ口相连。

本实用新型分析机器人在多任务条件下的工作要求，研究相应协调控制方案，最终实现轻便行走、强力附着和智能高效加工。本实用新型将为石油、化工、制药乃至航天等重要工业领域管罐件的高效率加工、产品质量保证、低成本运营提供技术支持和设备保障。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型底盘部件的结构示意图；

图3是本实用新型链轮部件的结构示意图；、

图4是本实用新型链轮部件局部的结构示意图；

图5是本实用新型机械手部件的结构示意图；

图6是本实用新型机械手电机Ⅴ、电机Ⅵ部分的结构示意图；

图7是本实用新型机械手部分零件的结构示意图；

图8是本实用新型工具系统的结构示意图；

图9是本实用新型吸盘控制器的结构示意图；

图10是本实用新型吸盘控制器爆炸图；

图11是本实用新型吸盘控制器的结构示意图；

图12是本实用新型吸盘控制器的结构示意图，本图体现软管Ⅲ；

图13是本实用新型吸盘的结构示意图；

图14是本实用新型吸盘的爆炸图；

图15是本实用新型吸盘结构中一个单元的结构示意图。

具体实施方式

包括底盘部件1、链轮部件2、机械手3、工具系统4及吸盘控制器5，其中机械手3固定连接在底盘部件1上，工具系统4与机械手3连接，链轮部件2与底盘部件1连接，吸盘控制器5与链轮部件2连接。

本实用新型所述底盘部件1由底板100、驱动电机Ⅲ101、转向电机Ⅱ102、连杆Ⅰ103、连杆Ⅱ104、轴Ⅰ105、连杆Ⅲ106、轴Ⅱ107、轴向锁紧螺母Ⅰ108、轴Ⅲ109、联轴器110、轴Ⅳ111、减震器112、转向节113、转向臂114、大链轮115、小链轮116、大齿轮117、小齿轮118、连杆Ⅶ119组成，其中驱动电机Ⅲ101与转向电机Ⅱ102均固定底板100上，在转向电机102的输出轴与连杆Ⅰ103通过键相连，连杆Ⅰ103与连杆Ⅱ104通过轴相连，连杆Ⅱ104与连杆Ⅲ106通过轴相连，连杆Ⅲ106安装在轴Ⅱ107上，轴Ⅱ107固定在底板100上，轴Ⅱ107与连杆Ⅶ119通过轴相连，连杆Ⅶ119与转向臂114相连，转向节113与转向臂114相连，小齿轮118固定在驱动电机Ⅲ101输出轴上，小齿轮118与大齿轮117啮合，大齿轮117固定在轴Ⅰ105上，小链轮116固定在轴Ⅰ105上，小链轮116与大链轮115通过链相连，大链轮115通过键固定在轴Ⅳ111上，轴Ⅳ111与轴Ⅲ109通过联轴器110相连，使用轴向锁紧螺母Ⅰ108将链轮驱动轮210固定在轴Ⅲ109上，减震器112安装在底板100上。

本实用新型所述链轮部件2由轮Ⅱ200、拨叉201、轴Ⅴ202、步进电机Ⅵ203、横梁204、液压缸205、小滑轮206、链节207、吸盘部件208、张紧轮209、链轮驱动轮210、链轮驱动轮外圈211组成，其中横梁204固定在底板100上，横梁204上固定两个被动弹性张紧轮209，横梁204下侧分布6个液压缸205，液压缸205下部铰接小滑轮206，履带的链节207上固定有吸盘部件208，轮Ⅱ200通过轴连接在拨叉201上，拨叉201与轴Ⅴ202通过键连接在一起，轴Ⅴ202与步进电机Ⅵ203输出轴通过销连接在一起，步进电机Ⅵ203固定在横梁204上，链轮驱动轮外圈211固定在链轮驱动轮210上。

本实用新型所述机械手3由底座300、连杆Ⅳ301、连杆Ⅴ302、连杆Ⅵ303、电机Ⅴ304、电机Ⅵ305、电机Ⅶ306、锥齿轮Ⅰ307、电机Ⅷ308、直齿圆柱齿轮Ⅰ309、锥齿轮Ⅱ310、轴Ⅵ311、直齿圆柱齿轮Ⅱ312、直齿圆柱齿轮Ⅲ313、底座电机Ⅰ314组成，其中底座电机Ⅰ314固定在底板100上，底座300固定在底座电机Ⅰ314上，电机Ⅴ304通过螺栓连接底座300上，电机Ⅴ304通过齿轮组与连杆Ⅳ301相连，电机Ⅵ305固定在连杆Ⅳ301上，电机Ⅵ305与连杆Ⅴ302通过花键连接，电机Ⅶ306固定在连杆Ⅴ302上，电机Ⅶ306输出轴上安装一个直齿圆柱齿轮，此直齿圆柱齿轮与另一直齿圆柱齿轮Ⅱ312相啮合，锥齿轮Ⅰ307与直齿圆柱齿轮Ⅱ312安装在同一根轴Ⅵ311上，锥齿轮Ⅰ307与锥齿轮Ⅱ310啮合，锥齿轮Ⅱ310安装在连杆Ⅵ303上，电机Ⅷ308固定在连杆Ⅵ303上，电机Ⅷ308的输出轴与直齿圆柱齿轮Ⅲ313相连接，直齿圆柱齿轮Ⅲ313与直齿圆柱齿轮Ⅰ309相啮合。

本实用新型所述工具系统4由焊枪400、电机Ⅸ401、砂轮402、轴Ⅶ403组成，其中直齿圆柱齿轮Ⅰ309通过键连接在轴Ⅶ403上，轴Ⅶ403与焊枪400固定连接，砂轮402固定在电机Ⅸ401的输出轴上，电机Ⅸ401固定在焊枪400的一端。

本实用新型所述吸盘控制器5由真空泵接口Ⅰ500、不动盘501、电源线接口502、动盘503、电源控制器压片504、真空控制块505、电源接触块506、真空泵接口Ⅱ507、电线508、软管Ⅰ509、电磁阀电源线接口510、吸盘控制器电机511、两位三通电磁换向阀512构成，其中吸盘控制器电机511固定在横梁204上，吸盘控制器电机511的输出轴与动盘503通过键相连，不动盘501固定在横梁204上，真空泵接口Ⅰ500与真空控制块505相连，电源线接口502与电源接触块506连接在一起，电源接触块506与不动盘501之间采用橡胶垫片进行绝缘，电源控制器压片504与真空泵接口Ⅱ507均安装在动盘503上，电源控制器压片504与电磁阀电源线接口510连接在一起，电磁阀电源线接口510通过电线508与两位三通电磁换向阀电源接口5124相连，真空泵接口Ⅱ507通过软管Ⅰ509与两位三通电磁换向阀Ⅱ口5122相连，两位三通电磁换向阀Ⅰ口5121直接与大气相通，两位三通电磁换向阀Ⅲ口5123通过软管Ⅲ20810与气道板总接口20806相通，两位三通电磁换向阀512固定在链节207上。

本实用新型所述吸盘部件208由微型步进电机20800、工字槽20801、滑块20802、小吸盘20803、弹性软管Ⅱ20804、气道板20805、气道板总接口20806、工字块板20807、工字板凸台20808、电机固定板20809、软管Ⅲ20810组成，其中微型步进电机20800固定在电机固定板20809上，微型步进电机20800的输出轴上攻有螺纹，微型步进电机20800的输出轴与滑块20802上表面的内螺纹孔相连，工字板凸台20808在滑块内的工字槽20801内滑动，滑块的下表面有一螺纹孔与侧面的一光孔相通，小吸盘20803通过螺纹固定在下表面的螺纹孔内，小吸盘20803为中空结构，侧面的一光孔通过弹性软管Ⅱ20804与气道板20805相通，气道板总接口20806通过软管Ⅲ20810与两位三通电磁换向阀Ⅲ口5123相连。

下面结合附图说明其工作过程。

焊接磨抛功能：本机器人焊接焊缝采用分段焊接的方式进行焊接，机械手为连续轨迹控制控制(CP)型，机器人各关节同时作受控运动，使机器人终端按照预期的轨迹和速度运动，机械手各个关节均采用交流伺服电机进行驱动。

吸附功能：链轮一周共有37个链节，吸盘控制器5上有37个真空泵接口Ⅱ507和电磁阀电源线接口510与之相对应，每一个链节207上有一个两位三通电磁换向阀512，每时每刻都会有8个真空泵接口Ⅱ507与真空控制器505上的凹槽想对应，同时这8个的电磁换向阀512断电，使吸盘部件208与真空泵接口Ⅱ507相连，保证吸盘部件208内负压。当吸盘部件208运动到即将与路面脱离时，两位三通电磁换向阀210得电，吸盘部件208通过两位三通电磁换向阀Ⅰ口5121直接与大气相连，负压条件被破环，吸盘部件208脱离吸附，当吸盘部件208旋转至即将与地面吸附时，电磁换向阀断电，吸盘部件208与真空泵接口Ⅱ507相通，由于负压，吸盘吸附路面，以此循环。

驱动功能：驱动电机Ⅲ101通电使固定在电机轴上的小齿轮118旋转，齿轮118旋转使大齿轮117旋转，由于大齿轮117固定在轴Ⅰ105上，大齿轮117旋转使轴Ⅰ105旋转，轴Ⅰ105旋转使固定在轴Ⅰ105上的小链轮116旋转，小链轮116通过链传动使大链轮115旋转，由于大链轮115通过键固定在轴Ⅳ111上，大链轮115旋转使轴Ⅳ111旋转，由于轴Ⅳ111与轴Ⅲ109通过联轴器110相连且轴Ⅲ109与链轮驱动轮210固连在一起，所以实现动力传递，进而实现运动。

转向功能：转向电机Ⅱ102旋转使连杆Ⅰ103旋转，连杆Ⅰ103旋转使连杆Ⅱ104运动，连杆Ⅲ106绕轴Ⅱ107旋转，通过平行四边形机构，使转向臂114旋转，进而实现链轮驱动轮210转向。

Claims (7)

1.一种复杂结构大型管罐件焊接磨抛机器人，其特征在于：包括底盘部件、链轮部件、机械手、工具系统及吸盘控制器，其中机械手固定连接在底盘部件上，工具系统与机械手连接，链轮部件与底盘部件连接，吸盘控制器与链轮部件连接。

2.根据权利要求1所述的一种复杂结构大型管罐件焊接磨抛机器人，其特征在于：所述底盘部件由底板、驱动电机Ⅲ、转向电机Ⅱ、连杆Ⅰ、连杆Ⅱ、轴Ⅰ、连杆Ⅲ、轴Ⅱ、轴向锁紧螺母Ⅰ、轴Ⅲ、联轴器、轴Ⅳ、减震器、转向节、转向臂、大链轮、小链轮、大齿轮、小齿轮、连杆Ⅶ组成，其中驱动电机Ⅲ与转向电机Ⅱ均固定底板上，在转向电机的输出轴与连杆Ⅰ通过键相连，连杆Ⅰ与连杆Ⅱ通过轴相连，连杆Ⅱ与连杆Ⅲ通过轴相连，连杆Ⅲ安装在轴Ⅱ上，轴Ⅱ固定在底板上，轴Ⅱ与连杆Ⅶ通过轴相连，连杆Ⅶ与转向臂相连，转向节与转向臂相连，小齿轮固定在驱动电机Ⅲ输出轴上，小齿轮与大齿轮啮合，大齿轮固定在轴Ⅰ上，小链轮固定在轴Ⅰ上，小链轮与大链轮通过链相连，大链轮通过键固定在轴Ⅳ上，轴Ⅳ与轴Ⅲ通过联轴器相连，使用轴向锁紧螺母Ⅰ将链轮驱动轮固定在轴Ⅲ上，减震器安装在底板上。

3.根据权利要求1所述的一种复杂结构大型管罐件焊接磨抛机器人，其特征在于：所述链轮部件由轮Ⅱ、拨叉、轴Ⅴ、步进电机Ⅵ、横梁、液压缸、小滑轮、链节、吸盘部件、张紧轮、链轮驱动轮、链轮驱动轮外圈组成，其中横梁固定在底板上，横梁上固定两个被动弹性张紧轮，横梁下侧分布6个液压缸，液压缸下部铰接小滑轮，履带的链节上固定有吸盘部件，轮Ⅱ通过轴连接在拨叉上，拨叉与轴Ⅴ通过键连接在一起，轴Ⅴ与步进电机Ⅵ输出轴通过销连接在一起，步进电机Ⅵ固定在横梁上，链轮驱动轮外圈固定在链轮驱动轮上。

4.根据权利要求1所述的一种复杂结构大型管罐件焊接磨抛机器人，其特征在于：所述机械手由底座、连杆Ⅳ、连杆Ⅴ、连杆Ⅵ、电机Ⅴ、电机Ⅵ、电机Ⅶ、锥齿轮Ⅰ、电机Ⅷ、直齿圆柱齿轮Ⅰ、锥齿轮Ⅱ、轴Ⅵ、直齿圆柱齿轮Ⅱ、直齿圆柱齿轮Ⅲ、底座电机Ⅰ组成，其中底座电机Ⅰ固定在底板上，底座固定在底座电机Ⅰ上，电机Ⅴ通过螺栓连接底座上，电机Ⅴ通过齿轮组与连杆Ⅳ相连，电机Ⅵ固定在连杆Ⅳ上，电机Ⅵ与连杆Ⅴ通过花键连接，电机Ⅶ固定在连杆Ⅴ上，电机Ⅶ输出轴上安装一个直齿圆柱齿轮，此直齿圆柱齿轮与另一直齿圆柱齿轮Ⅱ相啮合，锥齿轮Ⅰ与直齿圆柱齿轮Ⅱ安装在同一根轴Ⅵ上，锥齿轮Ⅰ与锥齿轮Ⅱ啮合，锥齿轮Ⅱ安装在连杆Ⅵ上，电机Ⅷ固定在连杆Ⅵ上，电机Ⅷ的输出轴与直齿圆柱齿轮Ⅲ相连接，直齿圆柱齿轮Ⅲ与直齿圆柱齿轮Ⅰ相啮合。

5.根据权利要求1所述的一种复杂结构大型管罐件焊接磨抛机器人，其特征在于：所述工具系统由焊枪、电机Ⅸ、砂轮、轴Ⅶ组成，其中直齿圆柱齿轮Ⅰ通过键连接在轴Ⅶ上，轴Ⅶ与焊枪固定连接，砂轮固定在电机Ⅸ的输出轴上，电机Ⅸ固定在焊枪的一端。

6.根据权利要求1所述的一种复杂结构大型管罐件焊接磨抛机器人，其特征在于：所述吸盘控制器由真空泵接口Ⅰ、不动盘、电源线接口、动盘、电源控制器压片、真空控制块、电源接触块、真空泵接口Ⅱ、电线、软管Ⅰ、电磁阀电源线接口、吸盘控制器电机、两位三通电磁换向阀构成，其中吸盘控制器电机固定在横梁上，吸盘控制器电机的输出轴与动盘通过键相连，不动盘固定在横梁上，真空泵接口Ⅰ与真空控制块相连，电源线接口与电源接触块连接在一起，电源接触块与不动盘之间采用橡胶垫片进行绝缘，电源控制器压片与真空泵接口Ⅱ均安装在动盘上，电源控制器压片与电磁阀电源线接口连接在一起，电磁阀电源线接口通过电线与两位三通电磁换向阀电源接口相连，真空泵接口Ⅱ通过软管Ⅰ与两位三通电磁换向阀Ⅱ口相连，两位三通电磁换向阀Ⅰ口直接与大气相通，两位三通电磁换向阀Ⅲ口通过软管Ⅲ与气道板总接口相通，两位三通电磁换向阀固定在链节上。

7.根据权利要求3所述的一种复杂结构大型管罐件焊接磨抛机器人，其特征在于：所述吸盘部件由微型步进电机、工字槽、滑块、小吸盘、弹性软管Ⅱ、气道板、气道板总接口、工字块板、工字板凸台、电机固定板、软管Ⅲ组成，其中微型步进电机固定在电机固定板上，微型步进电机的输出轴上攻有螺纹，微型步进电机的输出轴与滑块上表面的内螺纹孔相连，工字板凸台在滑块内的工字槽内滑动，滑块的下表面有一螺纹孔与侧面的一光孔相通，小吸盘通过螺纹固定在下表面的螺纹孔内，小吸盘为中空结构，侧面的一光孔通过弹性软管Ⅱ与气道板相通，气道板总接口通过软管Ⅲ与两位三通电磁换向阀Ⅲ口相连。