本實(shí)用新型專利技術(shù)屬于機(jī)器人焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體來說是一種用于中厚板焊接的自主移動式雙絲焊機(jī)器人系統(tǒng)，包括機(jī)器人本體、控制系統(tǒng)和雙絲焊接系統(tǒng)，機(jī)器人本體包括爬行機(jī)構(gòu)和操作機(jī)構(gòu)；控制系統(tǒng)包括傳感系統(tǒng)、機(jī)器人本體控制箱和機(jī)器人主控系統(tǒng)；雙絲焊接系統(tǒng)包括雙絲焊槍、雙絲焊接電源、雙絲送絲機(jī)、保護(hù)氣和焊接冷卻系統(tǒng)。本實(shí)用新型專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于可自主識別跟蹤焊縫，具備遠(yuǎn)程焊接參數(shù)設(shè)置及在線調(diào)整功能，可自主識別坡口中心點(diǎn)；采用多自由度云臺實(shí)現(xiàn)工件環(huán)境監(jiān)控，完成焊前起始點(diǎn)宏觀操作，實(shí)現(xiàn)了智能化焊接；采用熔池監(jiān)控傳感器實(shí)現(xiàn)雙絲焊槍的姿態(tài)調(diào)整，焊接過程的熔池監(jiān)控，即微觀自主。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)屬于機(jī)器人焊接
，具體來說是一種用于中厚板焊接的自主移動式雙絲焊機(jī)器人系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
對于中厚板的焊接，雙絲焊接能夠提高焊接效率和焊接質(zhì)量，但是大型中厚板的結(jié)構(gòu)不再適合焊工手工操作，需要開發(fā)用于自主移動式的焊接的機(jī)器人系統(tǒng)。雙絲焊接適合于大型結(jié)構(gòu)厚板焊接，應(yīng)用于多層多道焊接時也能減少焊接布道。對于大型結(jié)構(gòu)，部件本身結(jié)構(gòu)、重量影響不適合旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動，現(xiàn)有專用自動化焊接小車大多需要鋪設(shè)軌道，軌道柔性范圍有限，鋪設(shè)工序繁瑣；另一方面，大型構(gòu)件的雙絲焊接自動化無法應(yīng)用固定式機(jī)械手，本技術(shù)提出一種自主移動式雙絲焊接機(jī)器人系統(tǒng)。焊接機(jī)器人系統(tǒng)一般由焊接承載機(jī)構(gòu)、焊接系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。承載機(jī)構(gòu)又分為固定式工業(yè)機(jī)械手、軌道式小車、自主移動式機(jī)構(gòu)；焊接系統(tǒng)由焊接電源、焊槍、保護(hù)氣、送絲機(jī)構(gòu)等組成；控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)承載機(jī)構(gòu)的運(yùn)動、跟蹤、焊接質(zhì)量控制等。目前常用于大型精密結(jié)構(gòu)焊接的是軌道式機(jī)器人焊接系統(tǒng)，該系統(tǒng)由機(jī)器人運(yùn)行軌道、機(jī)器人及焊接系統(tǒng)組成，使用時需要預(yù)先進(jìn)行軌道鋪設(shè)，僅適用于能夠鋪設(shè)軌道的直焊縫，并且軌道的柔性在一定范圍內(nèi)，無法適應(yīng)焊縫形式的變換。雙絲焊接機(jī)器人能夠適應(yīng)大型鋼結(jié)構(gòu)的全位置焊縫形式，采用吸附式爬行機(jī)構(gòu)，運(yùn)動靈活，采用激光焊縫跟蹤傳感器，具備宏觀環(huán)境監(jiān)控及熔池監(jiān)控系統(tǒng)，在大厚板全位置焊接時能夠滿足擺動要求、控制要求及運(yùn)動要求。如專利申請?zhí)枮?01010180754. 1，申請日為2010年5月14日，名稱為“焊接設(shè)定裝置、焊接機(jī)器人系統(tǒng)及焊接設(shè)定方法”的專利技術(shù)專利，其主要技術(shù)方案為一種同時多層堆焊設(shè)定裝置，具備層疊圖案確定部，其基于各輸入數(shù)據(jù)和層疊圖案數(shù)據(jù)基值，確定與對象的接頭對應(yīng)的焊道的層疊圖案；單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道確定部，其在對象的兩個接頭的層疊圖案中，表示對焊道進(jìn)行組合時的熔敷金屬量的剖面面積的差值超過預(yù)定的閾值時，將剖面面積大的一方的焊道作為單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道排除之后，確定同時焊接的組合；焊接諸條件確定部，其確定包含與基于輸入焊接條件算出的焊絲送給速度相對應(yīng)的電流值及接縫形成位置的每個焊道焊接條件；動作程序生成部，其生成基于確定的焊接條件的機(jī)器人動作程序，并設(shè)定在機(jī)器人控制裝置內(nèi)。上述專利的焊接機(jī)器人系統(tǒng)采用軌道式排布，無法實(shí)現(xiàn)焊縫自動跟蹤識別及自主移動功能，而且該焊接系統(tǒng)適合流水線形式的焊接并不適合對大型鋼結(jié)構(gòu)件實(shí)行自主焊接，焊縫類型區(qū)別較大。又如專利申請?zhí)枮?01019063009. 6，申請日為2010年2月5日，名稱為“一種用于注塑機(jī)機(jī)架的焊接機(jī)器人工作站系統(tǒng)”的專利技術(shù)專利，包括焊接機(jī)器人、焊接裝置、機(jī)器人移動滑臺、焊槍冷卻裝置、智能尋位跟蹤裝置和機(jī)器人控制箱，焊接機(jī)器人安裝在機(jī)器人移動滑臺上；焊接裝置分別與焊接機(jī)器人和焊槍冷卻裝置連接；機(jī)器人控制箱分別與焊接機(jī)器人、機(jī)器人移動滑臺、焊接裝置和智能尋位跟蹤裝置相連，用于控制焊接機(jī)器人的移動和焊接。上述專利的焊接機(jī)器人系統(tǒng)采用軌道式機(jī)器人焊接系統(tǒng)，無法實(shí)現(xiàn)機(jī)器人本體自動跟蹤焊縫自由移動并完成焊接而且該機(jī)器人針對注塑機(jī)機(jī)架焊接，焊縫類型范圍很有限。清華大學(xué)開發(fā)了履帶式磁吸附自主移動焊接機(jī)器人，履帶式吸附移動機(jī)構(gòu)吸附可靠性好但轉(zhuǎn)向性能差，造成機(jī)器人運(yùn)動靈活性差、作業(yè)位置調(diào)整困難。北京石油化工學(xué)院開發(fā)了磁輪式自主移動焊接機(jī)器人，磁輪式吸附移動機(jī)構(gòu)運(yùn)動靈活性好但吸附能力差，機(jī)器人吸附可靠性低。所以現(xiàn)有的自主移動式焊接機(jī)器人存在運(yùn)動靈活性和吸附能力不能兼具的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了克服現(xiàn)有的雙絲焊機(jī)器人存在運(yùn)動靈活性和吸附能力不能兼具的問題，現(xiàn)在特別提出能滿足中厚板焊接、兼具靈活性和吸附能力、高效高質(zhì)量智能焊接的一種用于中厚板焊接的自主移動式雙絲焊機(jī)器人系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)的技術(shù)方案如下一種用于中厚板焊接的自主移動式雙絲焊機(jī)器人系統(tǒng)，包括機(jī)器人本體、控制系統(tǒng)和雙絲焊接系統(tǒng)，其特征在于機(jī)器人本體包括爬行機(jī)構(gòu)和操作機(jī)構(gòu)所述爬行機(jī)構(gòu)包括采用驅(qū)動轉(zhuǎn)向一體化磁輪的前輪模塊、采用永磁間隙吸附裝置的后輪模塊、連接前后輪的車架和安裝在車架上的電機(jī)驅(qū)動控制器；所述的操作機(jī)構(gòu)包括十字滑塊和擺動機(jī)構(gòu)，擺動機(jī)構(gòu)前端夾持雙絲焊槍，水平和垂直兩個方向的自由度由兩個絲杠導(dǎo)軌組合單元組合而成的十字滑塊實(shí)現(xiàn)，擺動機(jī)構(gòu)采用步進(jìn)電機(jī)搭配蝸輪蝸桿減速器；控制系統(tǒng)包括傳感系統(tǒng)、機(jī)器人本體控制箱和機(jī)器人主控系統(tǒng)；雙絲焊接系統(tǒng)包括雙絲焊槍、雙絲焊接電源、雙絲送絲機(jī)、保護(hù)氣和焊接冷卻系統(tǒng)；雙絲焊槍、雙絲焊接電源以及雙絲焊接系統(tǒng)之間的連接關(guān)系與其他焊接系統(tǒng)的焊槍、焊接電源以及焊接系統(tǒng)的連接關(guān)系存在明顯不同，但是上述不同之處以及具體如何連接是則本領(lǐng)域技術(shù)人員所知曉的。機(jī)器人本體、控制系統(tǒng)和雙絲焊接系統(tǒng)三者通過線纜連接。所述前輪模塊和后輪模塊分別安裝在車架兩端，在后輪模塊處設(shè)置有后輪底盤，后輪底盤上設(shè)置有永磁體；前輪模塊為驅(qū)動轉(zhuǎn)向一體化磁輪，包括永磁體和車輪，前輪的永磁體采用沿厚度方向磁化的環(huán)形永磁體；后輪模塊采用永磁間隙吸附方式，包括永磁間隙吸附裝置和車輪，永磁間隙吸附裝置包括環(huán)繞車輪安裝在后輪底盤上的永磁體，永磁間隙吸附裝置環(huán)繞后輪安裝在底盤上，所述永磁間隙吸附裝置和導(dǎo)磁壁面間是非接觸的，通過調(diào)節(jié)底盤和導(dǎo)磁壁面之間的距離設(shè)定永磁吸附裝置和導(dǎo)磁壁面間的氣隙；所述爬行機(jī)構(gòu)采用三輪結(jié)構(gòu)，各車輪均為驅(qū)動輪，依靠兩后輪的差速及前輪的受控轉(zhuǎn)向角實(shí)現(xiàn)在導(dǎo)磁壁面上的轉(zhuǎn)向和直線運(yùn)動。所述的操作機(jī)構(gòu)包括十字滑塊橫軸、十字滑塊縱軸、連接臂、焊縫跟蹤傳感器連接件和擺動器連接件，十字滑塊橫軸與十字滑塊縱軸是分別包括步進(jìn)電機(jī)與精密滾珠絲杠導(dǎo)軌，焊縫跟蹤傳感器安裝在連接件的前端，擺動器連接件安裝在連接臂的端部，擺動機(jī)構(gòu)安裝在擺動器連接件上，擺動機(jī)構(gòu)前端夾持雙絲焊槍，雙絲焊槍夾持及姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)。所述傳感系統(tǒng)包括激光跟蹤傳感器、環(huán)境監(jiān)控傳感器和熔池監(jiān)控傳感器，操作機(jī)構(gòu)及環(huán)境監(jiān)控傳感器安裝在爬行機(jī)構(gòu)上，操作機(jī)構(gòu)末端安裝激光跟蹤傳感器、熔池監(jiān)控傳感器和雙絲焊槍，機(jī)器人本體控制箱安裝在爬行機(jī)構(gòu)上，機(jī)器人控制箱與主控系統(tǒng)通過電纜相連；所述焊接系統(tǒng)雙絲焊接電源、雙絲送絲機(jī)、保護(hù)氣與機(jī)上部分的焊槍通過線纜相連。所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)的工作方式為操作者利用遙控手操盒控制機(jī)器人運(yùn)動到起弧位置附近，再由機(jī)器人傳感控制系統(tǒng)完成起始點(diǎn)位置的調(diào)整，最后由自主識別跟蹤焊縫實(shí)現(xiàn)焊縫坡口中心點(diǎn)位置跟蹤，機(jī)器人控制系統(tǒng)采用PCC或者工業(yè)PC作為主控系統(tǒng)，激光跟蹤傳感系統(tǒng)采集的坡口中心點(diǎn)偏差信號控制機(jī)器人本體和操作機(jī)構(gòu)運(yùn)動；雙絲焊接系統(tǒng)的控制包含開關(guān)量控制、工藝參數(shù)設(shè)置。所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)采用多自由度云臺實(shí)現(xiàn)宏觀焊接環(huán)境的監(jiān)控，完成焊前起始點(diǎn)宏觀操作；采用熔池監(jiān)控傳感器實(shí)現(xiàn)微觀雙絲焊槍的姿態(tài)調(diào)整，焊接過程的熔池監(jiān)控。所述機(jī)器人系統(tǒng)控制主機(jī)通過Device net與焊接電源進(jìn)行通訊，通過主機(jī)控制界面完成焊接參數(shù)設(shè)置及焊接參數(shù)在線調(diào)整，控制焊接啟動和停止。所述驅(qū)動轉(zhuǎn)向一體化磁輪具體結(jié)構(gòu)為側(cè)傾轉(zhuǎn)軸一端安裝在車體固定框架上，另一端轉(zhuǎn)臺下支撐板連接，轉(zhuǎn)臺上支撐板、轉(zhuǎn)臺支撐立柱和轉(zhuǎn)臺下支撐板連接，轉(zhuǎn)臺蓋板與轉(zhuǎn)臺上支撐板連接，圓錐滾子軸承安裝在兩個支撐板上，轉(zhuǎn)向軸支承在圓錐滾子軸承上，轉(zhuǎn)向軸與60齒直齒齒輪連接，角度傳感器輸入軸與轉(zhuǎn)向軸固接，角本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于中厚板焊接的自主移動式雙絲焊機(jī)器人系統(tǒng)，包括機(jī)器人本體、控制系統(tǒng)和雙絲焊接系統(tǒng)，其特征在于：機(jī)器人本體包括爬行機(jī)構(gòu)（6）和操作機(jī)構(gòu)（1）：所述爬行機(jī)構(gòu)（6）包括采用驅(qū)動轉(zhuǎn)向一體化磁輪的前輪模塊（17）、采用永磁間隙吸附裝置的后輪模塊（20）、連接前后輪的車架（18）和安裝在車架（18）上的電機(jī)驅(qū)動控制器（19）；所述的操作機(jī)構(gòu)（1）包括十字滑塊和擺動機(jī)構(gòu)（46），擺動機(jī)構(gòu)（46）前端夾持雙絲焊槍（3），水平和垂直兩個方向的自由度由兩個絲杠導(dǎo)軌組合單元組合而成的十字滑塊實(shí)現(xiàn)，擺動機(jī)構(gòu)（46）采用步進(jìn)電機(jī)搭配蝸輪蝸桿減速器（28）；控制系統(tǒng)包括傳感系統(tǒng)、機(jī)器人本體控制箱（8）和機(jī)器人主控系統(tǒng)（15）；雙絲焊接系統(tǒng)包括雙絲焊槍（3）、雙絲焊接電源（12）、雙絲送絲機(jī)（11）、保護(hù)氣（13）和焊接冷卻系統(tǒng)（14）；機(jī)器人本體、控制系統(tǒng)和雙絲焊接系統(tǒng)三者通過線纜（9）連接。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：盛仲曦，桂仲成，董娜，李永龍，肖唐杰，范傳康，姜周，張帆，馮濤，吳建東，
申請(專利權(quán))人：中國東方電氣集團(tuán)有限公司，
類型：實(shí)用新型
國別省市：
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