WO2022257229A1 - 用于圆管焊接的焊接机器人及其焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于圆管焊接的焊接机器人及其焊接方法，由支撑滑动结构和配合滑动组件的相互配合实现焊接臂的传动，同时通过安装圆管调节结构，能够将圆管直接放置在调节机构上，能够在一定程度上对圆管的距离以及焊接的位置进行调节。所述组合滑动结构包括垂直安装在底座上方中间位置处的支撑滑动结构，以及与支撑滑动结构配合进行滑动、同时带动焊接部件进行位移的配合滑动组件；放置支撑座，以及与放置支撑座滑动连接、设置有两组的圆管调节结构，所述圆管调节结构包括多组设置在放置支撑座内部、实现圆管调节结构与放置支撑座滑动的传动组件，以及与所述圆管调节焊接、用于提供支撑性的转动支架。

Description

用于圆管焊接的焊接机器人及其焊接方法 技术领域

本发明涉及圆管焊接领域，具体涉及用于圆管焊接的焊接机器人及其焊接方法。

背景技术

焊接设备需要对多种多样的工件进行焊接，应对不同的焊接工件，焊接设备的结构、运动方式以及辅助部件都要进行一定的改进，在管道焊接过程中，焊接的精准度很容易受到焊接部件稳定性以及管道放置性能的影响。

传统的焊接设备在对管道焊接时，由于机械臂的传动采用多轴传动，传动的稳定性直接影响了后期焊接的精准度，同时在保障焊接部件运动稳定性的同时，圆管的放置稳定性也尤为重要；

另外，在保障圆管放置稳定性的同时，圆管需要根据焊接需要进行一定的调节，便于全方位焊接，因此目前需要一种既能提升部件位移稳定性，又能保障圆管放置调节性的焊接机器人。

技术问题

提供用于圆管焊接的焊接机器人，并进一步提供用于圆管焊接的焊接机器人及其焊接方法，以解决现有技术存在的上述问题。

技术解决方案

用于圆管焊接的焊接机器人，包括组合滑动结构、圆管调节机构两部分。

其中，所述组合滑动结构包括垂直安装在底座上方中间位置处的支撑滑动结构，以及与支撑滑动结构配合进行滑动、同时带动焊接部件进行位移的配合滑动组件；

圆管调节结构与所述支撑座滑动连接，且设置有两组。

通过支撑滑动结构和配合滑动组件相互配合进行滑动，带动机械臂以及机械臂上的焊接组件进行上下位移，在圆管体积较大时，避免机械臂运输的行程过大出现偏差，将竖向位移分离出来，在保障运动稳定性的同时，后期的检修更加简便，同时通过设置两组圆管调节结构，可以将需要焊接的圆管放置在圆管调节结构上进行限位，同时可以通过圆管调节结构的部件对圆管的位置进行一定的调节。

在进一步的实施例中，所述圆管调节结构包括多组设置在放置支撑座内部、实现圆管调节结构与放置支撑座滑动的传动组件，以及与所述圆管调节焊接、用于提供支撑性的转动支架，以及与所述转动支架可转动连接、可进行角度调节的配合转动架，以及与所述配合转动架可转动连接、用于转动调节圆管位置的第一转轮和第二转轮。

传动组件能够调节两组圆管调节结构之间的距离，第一转轮和第二转轮能够提供对圆管支撑限位的同时，可以转动带动圆管整体进行转动，能够更好地保障结构的调节性能，同时转动支架和转动架能够使得转动支撑性能更加稳定。

在进一步的实施例中，所述支撑滑动结构包括与基座连接、用于装卸支撑滑动结构的底板，以及与所述底板焊接连接的支撑架，以及设置在所述支撑架内侧的固定槽，以及安装在所述支撑架工作面、与配合滑动组件适配的滑轨组件，以及若干个开设在所述支撑架工作面的固定孔。

底板能够提升连接的稳定性能，支撑架为传动部件提供支撑，保障稳定性，通过设置固定槽，可以在保障稳定性的同时，减小材料的消耗，滑轨组件能够提供上下位移滑动的驱动力。

在进一步的实施例中，所述配合滑动组件包括配合安装板，以及与所述滑轨组件适配滑动连接、同时与配合安装板一体成型的配合滑套，以及开设在配合滑套内侧、用于滑轨组件适配的滑动槽，以及安装在所述配合滑套内侧、用于提升传动稳定性的的转动定位结构。

配合安装板与焊接臂进行安装，在保障整体装配性的同时，可以提升稳定性，配合滑套可以与滑动部件配合实现滑动，提升传动的稳定性以及精准度，滑槽能够保障滑动空间，提升传动稳定性，转动定位结构，能够在滑动的同时对中间位置进行定位以及滑动限位，避免滑动组件滑动出现偏差。

在进一步的实施例中，所述与固定孔位置相对处安装有稳定滑动结构，所述稳定滑动结构包括配合滑板，以及设置在所述配合滑板后端、与固定孔等距设置用以配合的以及与其适配的定位杆，以及与定位杆适配、用以实现安装限位的定位条。

稳定滑动结构提供转动定位结构转动所需的结构，配合滑板配合定位转动结构的转动进行定位，后端设置的其他配件用于与组件进行安装固定，便于根据实际需要进行拆装。

在进一步的实施例中，所述转动定位结构包括转动输出轴，以及安装在转动输出轴、与所述转动输出轴传动连接的转动定位轮，以及设置在转动定位轮外侧的中间位置处、设置为凸出型的限位凸块。

转动定位轮设置为中间有凸块的结构，能够在保障滑动转动限位的同时，凸块在配合滑动板的外侧限位滑动，能够避免滑动组件滑动的位置出现偏移。

在进一步的实施例中，所述配合滑板外侧的两端均开设转轮定位槽，以及设置在转轮定位槽内侧，与转轮定位槽一体结构的限位凹槽。

转轮定位槽和限位凹槽分别与转动定位轮和限位凸块进行限位滑动，能够更好的保障部件的滑动性能。

在进一步的实施例中，所述定位杆的一端设置有螺纹杆，所述定位条上均匀开设配合定位孔，所述配合定位孔的位置与定位杆延伸位置相对、对定位杆进行限位，所述配合定位孔的后端设置有螺纹套，所述螺纹套与螺纹杆转动连接。

通过螺纹杆与螺纹套配合实现固定，同时螺纹杆的一端延伸至配合定位孔的另一端，安装固定的稳定性更高。

在进一步的实施例中，沿管道放置方向的两端均设置有限位件。

可以在管道焊接的同时进行管道的限位。

用于圆管焊接的焊接机器人的焊接方法，包括以下步骤：

S1、人工进行管道的放置，将需要进行焊接的管道放置在圆管调节结构的上方，通过管道的长短，调节两组圆管调节结构之间的距离，对管道的支撑位置进行调节；

S2、根据管道的高度对焊接臂的高度进行调节，配合滑动组件在支撑滑动结构的前端上下滑动，实现高度调节，同时焊接组件在机械臂的外部滑动，进行焊接位置的调节，通过焊接头进行管道焊接；

S3、管道焊接过程中，当上端的焊接完成后，通过圆管调节结构内部的转轮转动，带动焊接完成二分之一的管道进行转动，使下端未焊接的管道位于上端，重复进行焊接操作，焊接完成后，可以通过转轮转动观察焊接全面性；

S4、焊接整体完成后，取下焊接完成的管道，重复进行管道放置，重复进行焊接即可。

有益效果

本发明涉及用于圆管焊接的焊接机器人及其焊接方法，由支撑滑动结构和配合滑动组件的相互配合实现焊接臂的传动，同时通过安装圆管调节结构，能够将圆管直接放置在调节机构上，能够在一定程度上对圆管的距离以及焊接的位置进行调节，实际焊接过程中的灵活性得到了更好的提升，解决了现有的焊接机器人位移稳定性不够好，同时进行管道焊接时，管道的调节性能不够灵活的问题。

附图说明

图1为本发明用于圆管焊接的焊接机器人的主视图。

图2为本发明圆管调节结构的结构示意图。

图3为本发明中支撑滑动结构的结构示意图。

图4为配合滑动组件的立体图。

图5为稳定滑动结构的结构示意图。

图中各附图标记为：基座1、组合滑动结构2、支撑滑动结构3、底板301、支撑架302、固定槽303、固定孔304、滑轨组件305、配合滑动组件4、配合安装板401、配合滑套402、滑动槽403、转动定位结构404、转动输出轴404a、转动定位轮404b、限位凸块404c、圆管放置支撑座5、圆管调节结构6、滑动组件601、转动支架602、配合转动架603、第一转轮604、第二转轮605、限位件606、对中套筒606a、电动伸缩杆606b、转动定位轮606c、稳定滑动结构7、配合滑板701、转轮定位槽701a、限位凹槽701b、定位条702、配合定位孔702a、定位杆703、螺纹杆704、螺纹套705。

本发明的实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

申请人认为，传统的焊接设备在对管道焊接时，由于机械臂的传动采用多轴传动，传动的稳定性直接影响了后期焊接的精准度，同时在保障焊接部件运动稳定性的同时，圆管的放置性能还不够灵活全面。

为此，申请人设计用于圆管焊接的焊接机器人及其焊接方法，由支撑滑动结构和配合滑动组件的相互配合实现焊接臂的传动，同时通过安装圆管调节结构，能够将圆管直接放置在调节机构上，能够在一定程度上对圆管的距离以及焊接的位置进行调节，提升工作的灵活性。

本发明涉及的圆管焊接的焊接机器人主要包括组合滑动结构、圆管调节机构两部分。其中组合滑动结构2包括支撑滑动结构3和配合滑动组件4，配合滑动组件4安装在支撑滑动结构3的前端，支撑滑动结构3与下端的基座1固定连接，配合滑动组件4用于与焊接臂进行连接，通过焊接臂上的焊接组件、焊接头的工作进行焊接动作；

圆管调节结构6包括滑动组件601、转动支架602、配合转动架603、第一转轮604、第二转轮605和限位件606，滑动组件601设置有多组，滑动组件采用滑杆滑块作为传动组件，滑杆与圆管放置支撑座5进行固定，滑块位于圆管调节结构6下方，通过滑套在滑杆外部滑动，带动圆管调节结构6整体在圆管放置支撑座5的上方滑动，转动支架602与圆管调节结构6设置为固定结构，转动支架602的内侧安装有配合转动架603，配合转动架603与转动支架602可以通过定角度转轴进行传动连接，通过转动支架602的定角度转动，可以对配合转动架603的角度进行一定的调节，配合转动架603设置有两个，配合转动架603内部分别安装有第一转轮604和第二转轮605，第一转轮604和第二转轮605均与配合转动架603通过电动转轴进行传动，通过电动转轴的转动带动两个转轮转动对圆管的位置进行适当的调节，圆管调节结构6的两侧均安装有限位件606，限位件606设置为可调节结构，可以根据圆管的长度对限位的长度进行一定的调节，同时，限位件606内侧中间位置处设置有转盘，可以在圆管转动的同时转动，在保障圆管运动性能的同时，不会影响限位结构性能。

支撑滑动结构3包括底板301、支撑架302、固定槽303、固定孔304和滑轨组件305，底板301位于基座1的上方，底板301与基座1通过螺栓连接，同时底板301下端的凸块延伸至基座1内部，能够提升稳定性，底板301的上方安装有支撑架302，支撑架302的内侧设置有固定槽303，能够更好地对后期的部件进行拆装，支撑架302前端的中间位置处设置有固定孔304，安装限位的稳定性更高，底板301上方的前端安装有滑轨组件305，后期与滑动组件的配合更加完善。

配合滑动组件4包括配合安装板401、配合滑套402、滑动槽403和转动定位结构404，配合安装板401前端的两侧均设置有配合滑套402，配合滑套402的内部设置有滑动槽403，配合滑套402与滑轨组件305相互配合实现滑动，两个配合滑套402的内侧均安装有转动定位结构404，转动定位结构404设置有多个，转动定位结构404能够在滑套与滑轨配合上下滑动的同时，对中间的运动轨迹进行定位，对两侧的滑动力进行辅助限位。

在上述转动定位结构中，转动定位结构包括转动输出轴404a、转动定位轮404b、限位凸块404c，转动输出轴404a与配合安装板401通过螺栓固定，同时与转动定位轮404b转动连接，转动定位轮404b中间位置处的外侧设置有限位凸块404c。

稳定滑动结构7包括配合滑板701、定位条702、定位杆703、螺纹杆704和螺纹套705，配合滑板701后端的中间位置处安装有定位杆703，定位杆703的内侧安装有定位条702，定位杆703的一端贯穿固定孔304延伸至滑动槽403内部，与定位条702连接进行定位，定位杆703的后端设置有螺纹杆704，定位条702的后端安装有螺纹套705，螺纹套705与螺纹杆704通过螺纹转动进行固定限位。

在上述稳定滑动结构中，配合滑板701两侧的外部均设置有转轮定位槽701a，转轮定位槽701a内侧的中间位置处设置有限位凹槽701b，转轮定位槽701a、限位凹槽701b与转动定位轮404b和限位凸块404c的位置相对，能够提升转动定位结构转动定位的稳定性，不会出现位移脱轨的情况。

在上述稳定滑动结构中，定位条702上设置有配合定位孔702a，能够提升整体稳定滑动结构的安装定位性能，整体的位置安装更加精准，不会出现偏差。

限位件606包括对中套筒606a、电动伸缩杆606b和转动定位轮606c，限位件606内侧的中间位置处安装有对中套筒606a，对中套筒606a的外侧安装有电动伸缩杆606b，电动伸缩杆606b设置有四个，电动伸缩杆606b的外侧安装有转动定位轮606c，转动定位轮606c与电动伸缩杆606b转动连接，为了解决圆管在焊接过程中管道不能很好的对中，因此设置有对中套筒606a、电动伸缩杆606b和转动定位轮606c，通过电动伸缩杆的伸缩带动转动定位轮606c向管道内壁运动，能够与管道内壁贴合，同时在转动的同时保障转动灵活性，能够提升管道的对中性能。

在上述圆管焊接的焊接机器人的基础之上，本发明提出用于圆管焊接的焊接机器人的焊接方法，具体步骤如下：

首先，人工把需要进行焊接的两节管道分别放置在圆管调节结构6的上方，通过滑动组件601的工作，使得两个管道之间的距离发生变化，通过限位件606的运动对管道进行限位，限位件606与管道的外端面贴合，从而使得管道的内侧焊接面在同一水平线上，通过两组圆管调节结构6的相对运动，带动管道焊接面相对运动贴合，便于后期焊接部件进行焊接操作。

接着，根据管道的高度对焊接臂的高度进行调节，配合滑动组件4在支撑滑动结构3的前端上下滑动，实现高度调节，高度调节的同时，配合滑套402在滑轨组件305的外侧滑动，同时转动定位结构404与稳定滑动结构7接触，进一步保障滑动稳定性，转动定位轮404b和限位凸块404c与转轮定位槽701a和限位凹槽701b相互配合进行滑动限位，避免出现倾斜滑动，机械臂的上下位移稳定性更高，通过焊接部件在机械部的外侧滑动，带动焊接头向管道焊接位置运动，进行焊接工作。

随后，在管道焊接的过程中，焊接头先对管道的上端进行焊接，在上端外径焊接完成后，圆管调节结构6带动管道转动，进行下端外径的焊接，通过两组第一转轮604和第二转轮605同向转动，带动圆管进行转动，圆管转动的同时，管道外端面与限位件接触，限位件606内侧的转盘同步转动，实现圆管的调节，转动调节完成后，通过焊接头进行焊接，整体焊接完成后，可以通过圆管调节结构6带动圆管转动进行焊接精度的检验，灵活性更高。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。

Claims (10)

1. 用于管道焊接的焊接机器人，其特征是包括：

   组合滑动结构，所述组合滑动结构包括垂直安装在底座上方中间位置处的支撑滑动结构，以及与支撑滑动结构配合进行滑动、同时带动焊接部件进行位移的配合滑动组件；

   放置支撑座，以及与放置支撑座滑动连接、设置有两组的圆管调节结构。
2. 根据权利要求1所述的用于管道焊接的焊接机器人，其特征在于：所述圆管调节结构包括多组设置在放置支撑座内部、实现圆管调节结构与放置支撑座滑动的传动组件，以及与所述圆管调节焊接、用于提供支撑性的转动支架，以及与所述转动支架可转动连接、可进行角度调节的配合转动架，以及与所述配合转动架可转动连接、用于转动调节圆管位置的第一转轮和第二转轮。
3. 根据权利要求1所述的用于管道焊接的焊接机器人，其特征在于：所述支撑滑动结构包括与基座连接、用于装卸支撑滑动结构的底板，以及与所述底板焊接连接的支撑架，以及设置在所述支撑架内侧的固定槽，以及安装在所述支撑架工作面、与配合滑动组件适配的滑轨组件，以及若干个开设在所述支撑架工作面的固定孔。
4. 根据权利要求3的用于管道焊接的焊接机器人，其特征在于：所述配合滑动组件包括配合安装板，以及与所述滑轨组件适配滑动连接、同时与配合安装板一体成型的配合滑套，以及开设在配合滑套内侧、用于滑轨组件适配的滑动槽，以及安装在所述配合滑套内侧、用于提升传动稳定性的的转动定位结构。
5. 根据权利要求3的用于管道焊接的焊接机器人，其特征在于：所述与固定孔位置相对处安装有稳定滑动结构，所述稳定滑动结构包括配合滑板，以及设置在所述配合滑板后端、与固定孔等距设置用以配合的以及与其适配的定位杆，以及与定位杆适配、用以实现安装限位的定位条。
6. 根据权利要求4所述的用于管道焊接的焊接机器人，其特征在于：所述转动定位结构包括转动输出轴，以及安装在转动输出轴、与所述转动输出轴传动连接的转动定位轮，以及设置在转动定位轮外侧的中间位置处、设置为凸出型的限位凸块。
7. 根据权利要求5所述的用于管道焊接的焊接机器人，其特征在于：所述配合滑板外侧的两端均开设转轮定位槽，以及设置在转轮定位槽内侧，与转轮定位槽一体结构的限位凹槽。
8. 根据权利要求5所述的用于管道焊接的焊接机器人，其特征在于：所述定位杆的一端设置有螺纹杆，所述定位条上均匀开设配合定位孔，所述配合定位孔的位置与定位杆延伸位置相对、对定位杆进行限位，所述配合定位孔的后端设置有螺纹套，所述螺纹套与螺纹杆转动连接。
9. 根据权利要求5所述的用于管道焊接的焊接机器人，其特征在于：沿管道放置方向的两端均设置有限位件。
10. 根据权利要求1至9中任一项所述的用于管道焊接的焊接机器人的焊接方法，其特征在于包括以下步骤：

    S1、人工进行管道的放置，将需要进行焊接的管道放置在圆管调节结构的上方，通过管道的长短，调节两组圆管调节结构之间的距离，对管道的支撑位置进行调节；

    S2、根据管道的高度对焊接臂的高度进行调节，配合滑动组件在支撑滑动结构的前端上下滑动，实现高度调节，同时焊接组件在机械臂的外部滑动，进行焊接位置的调节，通过焊接头进行管道焊接；

    S3、管道焊接过程中，当上端的焊接完成后，通过圆管调节结构内部的转轮转动，带动焊接完成二分之一的管道进行转动，使下端未焊接的管道位于上端，重复进行焊接操作，焊接完成后，可以通过转轮转动观察焊接全面性；

    S4、焊接整体完成后，取下焊接完成的管道，重复进行管道放置，重复进行焊接即可。