CN214212718U - 一种圆弧形轨道机构及用于boss头修复的焊接机器人 - Google Patents

Abstract

本申请涉及焊接机器人领域，尤其是涉及一种圆弧形轨道机构及用于BOSS头修复的焊接机器人，其技术方案要点是：圆弧形轨道机构包括包括固定平板，固定平板的一侧设置有能够套设在支管上并与支管保持同轴的旋转轨道，旋转轨道上设置有用于对焊缝进行焊接的焊枪，固定平板上还设置有能够带动旋转轨道定轴转动的驱动组件；达到了代替人力驱动焊枪围绕支管轴线转动，进而降低BOSS头修复的劳动量并提高焊道的质量的目的。

Description

一种圆弧形轨道机构及用于BOSS头修复的焊接机器人

技术领域

本申请涉及焊接机器人领域，尤其是涉及一种圆弧形轨道机构及用于BOSS头修复的焊接机器人。

背景技术

我国目前在役在建核电站有大量的BOSS焊缝存在夹渣、气孔等缺陷，因此需要对这些BOSS头焊缝即支管与母管连接处的焊道及时修补。

相关技术中记载的一种焊接设备，参照图1，包括横向移动机构9、竖向移动机构10和焊枪旋转机构11和焊枪12，焊枪12设置在焊枪旋转机构11上且焊枪旋转机构11能够带动焊枪12在竖直平面内定轴转动；焊枪旋转机构11设置在竖向移动机构10上且竖向移动机构10能够带动焊枪旋转机构11沿竖直方向上下移动；竖向移动机构10设置在横向移动机构9上且横向移动机构9能够带动竖向移动机构10在水平方向移动；这样，实现焊枪12在竖直方向的上下移动、水平方向的移动以及竖直平面内的定轴转动，直至焊枪12的焊头对准支管和母管的焊缝处即实现对枪；对枪完成后，通过人力使横向移动机构9围绕支管的轴线定轴转动一周，即通过人力间接驱动焊枪12围绕支管旋转一周，进而完成对BOSS头焊缝一周的修复。

针对上述相关技术方案，发明人发现：通过人力使焊枪12围绕支管的轴线定轴转动不准确即易使焊枪12在转动的过程中发生沿着支管的径向抖动，进而降低了焊道的质量。

实用新型内容

为了代替人力驱动焊枪围绕支管轴线转动，进而降低BOSS头修复的劳动量并提高焊道的质量，本申请提供一种圆弧形轨道机构；

为了BOSS头修复过程不需要人工参与焊接作业，以降低劳动强度并提高了焊缝的质量，本申请提供还提供一种用于BOSS头修复的焊接机器人。

本申请提供的一种圆弧形轨道机构采用如下的技术方案：

一种圆弧形轨道机构，包括固定平板，固定平板的一侧设置有能够套设在支管上并与支管保持同轴的旋转轨道，旋转轨道上设置有用于对焊缝进行焊接的焊枪，固定平板上还设置有能够带动旋转轨道定轴转动的驱动组件。

通过采用上述技术方案，需要对待焊接的工件进行焊接时，人们可以手扶固定平板，并且使焊枪的焊接头对准支管与母管之间的焊缝，驱动组件可以带动旋转轨道围绕支管轴线定轴转动，由于焊枪设置在旋转轨道上，焊枪进而能够随着旋转轨道的转动而围绕支管轴线定轴转动；这样，焊枪的转动不需要人力操作，进而降低BOSS头修复的劳动量；且驱动组件驱动旋转轨道转动相较于人力驱动焊枪转动更加匀速且稳定，进而提高了焊道的质量。

优选的，驱动组件包括多个设置在旋转轨道一侧的齿轮，齿轮与旋转轨道位于固定平板的同一侧，旋转轨道的周面上开设有与齿轮相啮合的齿槽，固定平板上设置有能够通过齿轮带动旋转轨道做定轴转动的驱动件，固定平板上开设有供支管穿过的让位孔。

通过采用上述技术方案，驱动齿轮围绕自身轴线定轴转动，多个齿轮通过齿槽共同带动旋转轨道转动；由于支管较长，因此支管需要贯穿固定平板以使旋转轨道能够围绕支管的轴线定轴转动；让位孔能够防止固定平板与支管的位置干涉，即为固定平板围绕支管四周布置提供空间。

优选的，固定平板上设置有主动轮以及与齿轮同轴的从动轮；主动轮和从动轮之间设置有同步带，主动轮和驱动件相连接。

通过采用上述技术方案，通过同步带传动，进而使多个从动轮的转速相同，进而使多个齿轮的转速相同即能够使各个齿轮实现同步转动，这样，当脱离与某个齿轮啮合旋转轨道一端在与其他齿轮重新啮合时，能够使该齿轮随着旋转轨道端头的转动同步转动，进而使齿轮和齿槽啮合的瞬间更加平滑流畅，即能够为旋转轨道提供连续且平稳的驱动力，这样减少了旋转轨道与齿轮啮合瞬间的冲击力。

优选的，固定平板上设置有多个张紧轮，张紧轮与固定平板转动连接；同步带同时与多个张紧轮的周面抵接。

通过采用上述技术方案，张紧轮一方面能够为同步带提供预紧力，进而使同步带的传动更加平稳。

优选的，同步带避开让位孔设置。

通过采用上述技术方案，当需要将支管通过让位孔进入到旋转轨道中时，同步带避开让位孔设置能够防止同步带对支管造成位置干涉。

优选的，旋转轨道的内圆面和外圆面上均同轴设置有弧形的支撑条，旋转轨道与固定平板之间存在缝隙，支撑条靠近固定平板的侧面与旋转轨道相平齐，固定平板靠近旋转轨道的侧面上设置有多个支撑轮，支撑轮与固定平板转动连接；支撑轮的周面与旋转轨道的内圆面抵接；旋转轨道远离支撑轮的一侧设置有多个与旋转轨道的外周面相抵接的辅助轮；支撑轮和辅助轮的周面上均开设有与支撑条相适配的支撑槽，支撑条与支撑槽滑动连接。

通过采用上述技术方案，旋转轨道转动的过程中，旋转轨道带动支撑轮围绕自身轴线定轴转动，支撑条进而在支撑槽中滑动；支撑槽一方面为旋转轨道的转动起到支撑作用，降低旋转轨道在转动过程中从固定平板下方掉落的可能性；另一方面，为旋转轨道的转动起到导向作用。

优选的，支撑轮为正心轮且多个支撑轮围绕旋转轨道的回转中心分布；辅助轮为偏心轮，且辅助轮的偏心量与支撑轮由于加工误差导致的回转轴线和形心轴线的偏移量相同。

通过采用上述技术方案，旋转轨道的内圆面即为多个支撑轮的公切圆；由于多个支撑轮围绕旋转轨道的回转中心分布，进而使这些支撑轮的公切圆圆心与旋转轨道的回转中心重合，这样就使旋转轨道的圆心与自身的回转中心重合，进而使旋转轨道能够更加稳定地围绕自身轴线定轴转动；由于在加工过程中，支撑轮的圆心与自身回转中心存在误差，因此支撑轮在转动过程中会与旋转轨道的内圆面产生空隙；辅助轮与旋转轨道的外圆面抵接，辅助轮进而将旋转轨道压紧在支撑轮周面上，即能够使旋转轨道的内圆面时刻与支撑轮相切，进一步使旋转轨道的转动更加稳定。

本申请提供的一种用于BOSS头修复的焊接机器人采用如下的技术方案：

一种用于BOSS头修复的焊接机器人，包括横向移动机构、竖向移动机构、焊枪旋转机构和上述圆弧形轨道机构，横向移动机构设置在旋转轨道上，竖向移动机构设置在横向移动机构上，焊枪旋转机构设置在竖向移动机构上，焊枪设置在焊枪旋转机构上。

通过采用上述技术方案，当需要对支管和母管的焊缝进行修补时，启动横向移动机构和竖向移动机构以调整焊枪相对于焊缝在水平横向和竖直方向上的相对位置，直至焊枪的枪头靠近焊缝的一侧；启动焊枪旋转机构以使焊枪的焊头对准焊缝；接着启动圆弧形轨道机构以带动横向移动机构、竖向移动机构、焊枪旋转机构和焊枪共同围绕支管的轴线转动，直至焊枪围绕支管旋转一周即完成一层焊道；整个过程不需要人工参与焊接作业，一定程度上降低了劳动强度并提高了焊缝的质量。

综上所述，本申请具有以下技术效果：

1.通过设置了固定平板、旋转轨道和驱动组件，驱动组件驱动旋转轨道围绕支管轴线定轴转动，由于焊枪设置在旋转轨道上，焊枪进而能够随着旋转轨道的转动而围绕支管轴线定轴转动；这样，焊枪的转动不需要人力操作，进而降低BOSS头修复的劳动量；且驱动组件驱动旋转轨道转动相较于人力驱动焊枪转动更加匀速且稳定，进而提高了焊道的质量；

2.通过设置了正心的支撑轮和偏心的辅助轮，这样就使旋转轨道的圆心与自身的回转中心重合，进而使旋转轨道能够更加稳定地围绕自身轴线定轴转动。

附图说明

图1是相关技术中焊接设备的附图；

图2是本申请实施例中的圆弧形轨道机构的整体结构示意图；

图3是本申请实施例中的焊接机器人的整体结构图；

图4是图2中A处的局部放大图；

图5是本申请实施例中的圆弧形轨道机构在另一视角的整体结构示意图。

图中，1、固定平板；2、旋转轨道；21、齿槽；22、支撑条；3、驱动组件；31、转动电机；32、齿轮；33、主动轮；34、从动轮；35、同步带；4、张紧轮；5、支撑轮；6、辅助轮；7、支撑槽；8、让位孔；9、横向移动机构；10、竖向移动机构；11、焊枪旋转机构；12、焊枪。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

参照图2和图3，本申请提供了一种圆弧形轨道机构，包括水平设置的固定平板1和设置在固定平板1下方的旋转轨道2，固定平板1上设置有用于驱动旋转轨道2定轴转动的驱动组件3；旋转轨道2在驱动组件3的驱动下能够围绕支管的轴线定轴转动；旋转轨道2下方设置有焊枪12且焊枪12能够随着旋转轨道2的转动而沿着支管的周向定轴旋转；当需要对支管和母管连接处的BOSS头进行修复时，将焊枪12的焊头对准焊缝处并启动焊枪12，驱动组件3驱动旋转轨道2转动一周，焊枪12的焊头进而沿着焊缝围绕支管周面旋转一周直至完成一层焊道；这样，焊枪12的转动不需要人力操作，进而降低BOSS头修复的劳动量；且驱动组件3驱动旋转轨道2转动相较于人力驱动焊枪12转动更加匀速且稳定，进而提高了焊道即BOSS头修复的质量。

参照图2和图4，旋转轨道2为四分之三圆弧环状结构且旋转轨道2的轴线竖直设置；驱动组件3包括设置在旋转轨道2外圆面一侧的两个转向相同的齿轮32，齿轮32与固定平板1转动连接，两个齿轮32沿着旋转轨道2外圆面的周向分布且两个齿轮32所夹旋转轨道2的圆心角大于90度；旋转轨道2的外圆面上开设有与齿轮32相啮合的齿槽21，齿槽21沿着旋转轨道2的周向分布；齿轮32与旋转轨道2的外圆面抵接并与齿槽21相啮合；驱动齿轮32转动，齿轮32进而能够通过齿槽21带动旋转轨道2围绕自身轴线定轴转动；在旋转轨道2转动的过程中，旋转轨道2的末端会脱离与两个齿轮32中的一个的啮合即此时只有一个齿轮32驱动旋转轨道2转动，当旋转轨道2的末端与两个齿轮32均脱离啮合时，旋转轨道2的始端又与两个齿轮32中的一个啮合；由于两个齿轮32所夹旋转轨道2的圆心角大于90度，进而使旋转轨道2的始端或前端中的一个总能与齿轮32啮合，即防止旋转轨道2的齿槽21同时与两个齿轮32脱离啮合而导致旋转轨道2失去驱动力。

参照图2和图5，固定平板1上开设有圆形的让位孔8，让位孔8开设在固定平板1的侧边上并与旋转轨道2的轴线同轴开设；齿轮32避开让位孔8设置；由于支管较长，因此支管需要贯穿固定平板1以使旋转轨道2能够围绕支管的轴线定轴转动；支管能够通过让位孔8到达旋转轨道2的轴线处，让位孔8能够防止固定平板1与支管的位置干涉，即为固定平板1围绕支管四周布置提供空间。

参照图2和图5，固定平板1上表面上设置有两个分别与两个齿轮32中的一个同轴固定的从动轮34且固定平板1远离让位孔8的一侧固定有驱动件，驱动件采用转动电机31，转动电机31的输出轴竖直向上并向固定平板1上方延伸；转动电机31的输出轴同轴固定有主动轮33；主动轮33和两个从动轮34上共同设置有一个同步带35；固定平板1上设置有四个张紧轮4，张紧轮4与固定平板1转动连接；张紧轮4的周面与同步带35抵接即张紧轮4能够将同步带35张紧以为同步带35提供预紧力；此外，其中两个张紧轮4靠近让位孔8的边缘设置，且同步带35抵接在张紧轮4靠近转动电机31的一侧，这样能够使同步带35避开让位孔8设置，进而避免同步带35对支管位置的干涉；当需要驱动齿轮32转动时，启动转动电机31，转动电机31驱动主动轮33围绕自身轴线定轴转动，主动轮33进而通过同步带35带动从动轮34转动，从动轮34带动齿轮32定轴转动；同步带35能够使两个从动轮34的转速相同，进而使齿轮32的转速相同，这样，当脱离与其中一个齿轮32啮合的旋转轨道2一端在与另一齿轮32重新啮合时，能够使该齿轮32随着旋转轨道2端头的转动同步转动，进而使齿轮32和齿槽21啮合的瞬间更加平滑流畅，即能够为旋转轨道2提供连续且平稳的驱动力，这样减少了旋转轨道2与齿轮32啮合瞬间的冲击力。

参照图2和图4，固定平板设置有旋转轨道2的表面上设置有三个与固定平板转动连接的支撑轮5，三个支撑轮5靠近旋转轨道2的内圆面一侧设置且支撑轮5的周面与旋转轨道2的内圆面相抵接，三个支撑轮5围绕旋转轨道2的回转中心均匀分布；固定平板设置有旋转轨道2的表面上还设置有六个与固定平板转动连接的辅助轮6，六个辅助轮6靠近旋转轨道2的外圆面一侧设置并与旋转轨道2的外圆面相抵接；六个辅助轮6分为三组，三组辅助轮6分别靠近三个支撑轮5中的一个设置且每组中的两个辅助轮6分别设置在支撑轮5的两侧；旋转轨道2的内圆面和外圆面上均同轴固定有弧形的支撑条22，旋转轨道2与固定平板之间存在缝隙，支撑条22靠近固定平板的侧面设置并与旋转轨道2相平齐；支撑轮5和辅助轮6的周面上均开设有与支撑条22相适配的支撑槽7，支撑条22与支撑槽7滑动连接。

参照图2和图5，旋转轨道2转动的过程中，旋转轨道2带动支撑轮55围绕自身轴线定轴转动，支撑条22进而在支撑槽7中滑动；支撑槽7一方面为旋转轨道2的转动起到支撑作用，降低旋转轨道2在转动过程中从固定平板1下方掉落的可能性；另一方面，为旋转轨道2的转动起到导向作用。

参照图2和图5，支撑轮5为正心轮，而正心的支撑轮5在加工过程中会使自身的形心轴线与回转轴线产生径向偏差；辅助轮6为偏心轮，且辅助轮6的偏心量与支撑轮5的加工偏差相等即辅助轮6的偏心量与支撑轮5的回转中心相对于支撑轮5轴心的偏移量相同。

参照图2和图5，当支撑轮5的周面与旋转轨道2的内圆面抵接时，旋转轨道2的内圆面即为多个支撑轮5的公切圆；由于这些支撑轮5围绕旋转轨道2的回转中心分布，进而使这些支撑轮5的公切圆圆心与旋转轨道2的回转中心重合，这样就使旋转轨道2的圆心与自身的回转中心重合，进而使旋转轨道2能够更加稳定地围绕自身轴线定轴转动；由于支撑轮5的形心轴线与自身回转中心存在误差，因此当没有偏心的辅助轮6时支撑轮5在转动过程中会与旋转轨道2的内圆面产生空隙；由于辅助轮6与旋转轨道2的外圆面抵接且辅助轮6的回转中心与形心轴线本身存在距离，辅助轮6进而将旋转轨道2压紧在支撑轮5周面上，即能够使旋转轨道2的内圆面时刻与支撑轮5相切，进一步使旋转轨道2的转动更加稳定。

参照图3和图5，本申请还提供了一种用于BOSS头修复的焊接机器人，包括横向移动机构9、竖向移动机构10、焊枪旋转机构11和上述圆弧形轨道机构，横向移动机构9固定在旋转轨道2上，竖向移动机构10设置在横向移动机构9上，焊枪旋转机构11设置在竖向移动机构10上，焊枪12设置在焊枪旋转机构11上；当需要对支管和母管的焊缝进行修补时，启动横向移动机构9和竖向移动机构10以调整焊枪12相对于焊缝在水平横向和竖直方向上的相对位置，直至焊枪12的枪头靠近焊缝的一侧；启动焊枪旋转机构11以使焊枪12的焊头对准焊缝；接着启动转动电机31，转动电机31驱动主动轮33围绕自身轴线定轴转动，主动轮33通过同步带35带动从动轮34围绕自身轴线定轴转动，从动轮34进而带动齿轮32转动，齿轮32通过齿槽21带动旋转轨道2围绕支管轴线定轴转动，由于横向移动机构9固定在旋转轨道2上，旋转轨道2进而带动横向移动机构9、竖向移动机构10、焊枪旋转机构11和焊枪12共同围绕支管的轴线转动，直至焊枪12围绕支管旋转一周即完成一层焊道；整个过程不需要人工参与焊接作业，一定程度上降低了劳动强度并提高了焊缝的质量。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种圆弧形轨道机构，其特征在于：包括固定平板(1)，固定平板(1)的一侧设置有能够套设在支管上并与支管保持同轴的旋转轨道(2)，旋转轨道(2)上设置有用于对焊缝进行焊接的焊枪(12)，固定平板(1)上还设置有能够带动旋转轨道(2)定轴转动的驱动组件(3)。

2.根据权利要求1所述的一种圆弧形轨道机构，其特征在于：驱动组件(3)包括多个设置在旋转轨道(2)一侧的齿轮(32)，齿轮(32)与旋转轨道(2)位于固定平板(1)的同一侧，旋转轨道(2)的周面上开设有与齿轮(32)相啮合的齿槽(21)，固定平板(1)上设置有能够通过齿轮(32)带动旋转轨道(2)做定轴转动的驱动件，固定平板(1)上开设有供支管穿过的让位孔(8)。

3.根据权利要求2所述的一种圆弧形轨道机构，其特征在于：固定平板(1)上设置有主动轮(33)以及与齿轮(32)同轴的从动轮(34)；主动轮(33)和从动轮(34)之间设置有同步带(35)，主动轮(33)和驱动件相连接。

4.根据权利要求3所述的一种圆弧形轨道机构，其特征在于：固定平板(1)上设置有多个张紧轮(4)，张紧轮(4)与固定平板(1)转动连接；同步带(35)同时与多个张紧轮(4)的周面抵接。

5.根据权利要求4所述的一种圆弧形轨道机构，其特征在于：同步带(35)避开让位孔(8)设置。

6.根据权利要求5所述的一种圆弧形轨道机构，其特征在于：旋转轨道(2)的内圆面和外圆面上均同轴设置有弧形的支撑条(22)，旋转轨道(2)与固定平板(1)之间存在缝隙，支撑条(22)靠近固定平板(1)的侧面与旋转轨道(2)相平齐，固定平板(1)靠近旋转轨道(2)的侧面上设置有多个支撑轮(5)，支撑轮(5)与固定平板(1)转动连接；支撑轮(5)的周面与旋转轨道(2)的内圆面抵接；旋转轨道(2)远离支撑轮(5)的一侧设置有多个与旋转轨道(2)的外周面相抵接的辅助轮(6)；支撑轮(5)和辅助轮(6)的周面上均开设有与支撑条(22)相适配的支撑槽(7)，支撑条(22)与支撑槽(7)滑动连接。

7.根据权利要求6所述的一种圆弧形轨道机构，其特征在于：支撑轮(5)为正心轮且多个支撑轮(5)围绕旋转轨道的回转中心分布；辅助轮(6)为偏心轮，且辅助轮(6)的偏心量与支撑轮(5)由于加工误差导致的回转轴线和形心轴线的偏移量相同。

8.一种用于BOSS头修复的焊接机器人，其特征在于：包括横向移动机构(9)、竖向移动机构(10)、焊枪旋转机构(11)和权利要求1-7任一项所述的圆弧形轨道机构，横向移动机构(9)设置在旋转轨道(2)上，竖向移动机构(10)设置在横向移动机构(9)上，焊枪旋转机构(11)设置在竖向移动机构(10)上，焊枪(12)设置在焊枪旋转机构(11)上。

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