本實(shí)用新型專利技術(shù)屬于特種機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體來說是一種用于爬行式焊接機(jī)器人的操作和擺動機(jī)構(gòu)，包括相互連接的操作機(jī)構(gòu)和擺動機(jī)構(gòu)，其特征在于：所述的操作機(jī)構(gòu)通過支架安裝在爬行式機(jī)器人的移動平臺上，擺動機(jī)構(gòu)安裝在操作機(jī)構(gòu)前端；所述的操作機(jī)構(gòu)包括兩個絲杠導(dǎo)軌組合單元組合成的十字滑塊，所述十字滑塊提供兩個相互垂直方向的自由度。本實(shí)用新型專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于本機(jī)構(gòu)與爬行式機(jī)器人的移動平臺相結(jié)合，由焊縫跟蹤傳感器掃描焊縫反饋信號指導(dǎo)操作機(jī)構(gòu)協(xié)同移動平臺共同運(yùn)動調(diào)整焊槍的位置與給進(jìn)，實(shí)現(xiàn)爬行式焊接機(jī)器人對多種大型工件的高適應(yīng)性和全位置焊接。（*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)屬于特種機(jī)器人
，具體來說是一種用于爬行式焊接機(jī)器人的操作和擺動機(jī)構(gòu)。
技術(shù)介紹
對大型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，由于工作范圍大，必須進(jìn)行現(xiàn)場焊接。此類焊接作業(yè)具有現(xiàn)場條件復(fù)雜、焊接施工量大、焊縫不規(guī)則以及焊接工藝復(fù)雜等特點(diǎn)，大型鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場焊接的自動化仍處于初級階段。此類大型鋼結(jié)構(gòu)包括大型船舶、大型石化容器及壓力容器、大型水輪 機(jī)、港口機(jī)械、長距離油氣運(yùn)輸管道、海洋石油平臺、橋梁等。目前，此類大型鋼結(jié)構(gòu)的焊接以手工作業(yè)為主，勞動強(qiáng)度大且工作環(huán)境惡劣，焊接質(zhì)量無法保證，焊接生產(chǎn)率低，迫切要求實(shí)現(xiàn)此類作業(yè)的自動化。利用自動化裝備進(jìn)行大型結(jié)構(gòu)件自動跟蹤焊接需要保證焊縫檢測精度小于O. Imm,焊縫跟蹤精度小于1mm，操作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動范圍不小于70mmX90mm。為實(shí)現(xiàn)自動跟蹤焊接，目前已經(jīng)出現(xiàn)的產(chǎn)品是一種軌道小車。如申請?zhí)枮镃N200710179406,申請日為2007-12-12，名稱為“大型工件焊接智能機(jī)器人裝置”的專利技術(shù)專利，其技術(shù)方案為該裝置由機(jī)器人本體、傳感系統(tǒng)、機(jī)器人控制器和焊接輔助機(jī)構(gòu)組成。焊接機(jī)器人具有九個運(yùn)動軸，包括三個宏動平移運(yùn)動軸、三個微動平移運(yùn)動軸和三個旋轉(zhuǎn)軸。機(jī)器人本體包括機(jī)架和機(jī)頭，機(jī)頭安裝于機(jī)架橫臂上。機(jī)架由水平導(dǎo)軌、立柱和橫臂三個宏動運(yùn)動軸構(gòu)成，機(jī)頭由三個微動運(yùn)動軸、三個旋轉(zhuǎn)軸和焊槍組成。機(jī)器人由機(jī)架提供大范圍三維運(yùn)動，由機(jī)頭微動機(jī)構(gòu)對宏動運(yùn)動精度進(jìn)行補(bǔ)償，并提供旋轉(zhuǎn)自由度。本技術(shù)能夠適應(yīng)大型工件焊接操作的大范圍、精確定位的運(yùn)動要求。上述裝置具有九個運(yùn)動軸，裝置本體包括機(jī)架和機(jī)頭，機(jī)頭安裝于機(jī)架橫臂上。機(jī)架由水平導(dǎo)軌、立柱和橫臂三個宏動運(yùn)動軸構(gòu)成。設(shè)備在先期鋪設(shè)的導(dǎo)軌上自動行走及擺動焊接，從而實(shí)現(xiàn)了焊件焊接的機(jī)械化生產(chǎn)。采用有軌道的焊機(jī)時首先需依著工件的形狀鋪設(shè)軌道，其次將帶著焊具的焊接小車掛在鋪設(shè)好的軌道上，沿著軌道運(yùn)動進(jìn)行焊接，但是此種方法適應(yīng)性比較差，很難保證焊接的精度，并且鋪設(shè)軌道費(fèi)時費(fèi)力、價格昂貴，又很難實(shí)現(xiàn)全位置焊接。上述專利描述的機(jī)架雖然具有轉(zhuǎn)動自由度，但其作用僅僅是對焊槍的焊接姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整，所描述的結(jié)構(gòu)決定了該機(jī)構(gòu)無法實(shí)現(xiàn)焊接過程中很重要的擺動焊接工藝。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，現(xiàn)提出一種利用爬行式焊接機(jī)器人磁吸附原理吸附在工件上實(shí)現(xiàn)自動跟蹤焊縫的全位置焊接的操作機(jī)構(gòu)和擺動機(jī)構(gòu)，具體方案如下—種用于爬行式焊接機(jī)器人的操作和擺動機(jī)構(gòu)，包括相互連接的操作機(jī)構(gòu)和擺動機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的操作機(jī)構(gòu)通過支架安裝在爬行式機(jī)器人的移動平臺上，擺動機(jī)構(gòu)安裝在操作機(jī)構(gòu)前端；所述的操作機(jī)構(gòu)包括兩個絲杠導(dǎo)軌組合單元組合成的十字滑塊，所述十字滑塊提供兩個相互垂直方向的自由度；所述的擺動機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)和蝸輪蝸桿減速器，步進(jìn)電機(jī)帶動蝸輪蝸桿減速器的結(jié)構(gòu)為擺動機(jī)構(gòu)前端連接的焊槍提供一個旋轉(zhuǎn)自由度，所述旋轉(zhuǎn)自由度正交于十字滑塊兩個軸形成的平面。所述操作機(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、擺動器連接件，十字滑塊與擺動機(jī)構(gòu)之間通過連接臂、焊縫跟蹤傳感器連接件、擺動器連接件相連接；焊縫跟蹤傳感器連接件夾持在連接臂上，擺動器連接件安裝在連接臂的端部，擺動機(jī)構(gòu)安裝在連接件上，擺動機(jī)構(gòu)前端夾持焊槍。所述焊縫跟蹤傳感器連接件的前端安裝有焊縫跟蹤傳感器。所述擺動機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)、蝸輪蝸桿減速器和焊槍夾持機(jī)構(gòu)，蝸輪蝸桿減速器由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，蝸輪蝸桿減速器輸出使焊槍擺動，焊槍夾持機(jī)構(gòu)上設(shè)有手動調(diào)節(jié)角度的圓柱關(guān)節(jié)，所述圓柱關(guān)節(jié)軸心包覆有絕緣材料，焊槍的俯仰角度通過圓柱關(guān)節(jié)進(jìn)行調(diào)整。本技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于I、本機(jī)構(gòu)與爬行式機(jī)器人的移動平臺相結(jié)合，由焊縫跟蹤傳感器掃描焊縫反饋信號指導(dǎo)操作機(jī)構(gòu)協(xié)同移動平臺共同運(yùn)動調(diào)整焊槍的位置與給進(jìn)，實(shí)現(xiàn)爬行式焊接機(jī)器人對多種大型工件的高適應(yīng)性和全位置焊接。2、由操作機(jī)構(gòu)的十字滑塊提供Y軸和Z軸兩個自由度，由擺動機(jī)構(gòu)為前段夾持的焊槍提供一個繞X軸的旋轉(zhuǎn)自由度實(shí)現(xiàn)擺動功能。十字滑塊采用高精度滾珠絲杠導(dǎo)軌配合步進(jìn)電機(jī)組合而成，定位精度可以達(dá)到O. 02mm,以保證焊槍跟蹤焊縫的工藝精度要求。擺動機(jī)構(gòu)由蝸輪蝸桿搭配步進(jìn)電機(jī)為焊槍提供旋轉(zhuǎn)自由度，輸出扭矩不小于10Nm，可以使焊槍以任意旋角為中心實(shí)現(xiàn)擺動焊接。焊槍與擺動機(jī)構(gòu)之間的夾持位置設(shè)有絕緣材料，防止焊接強(qiáng)電傳遞到機(jī)器人本體上。整個機(jī)構(gòu)構(gòu)件簡單可靠，所提供的自由度配合移動平臺可以滿足焊接機(jī)器人的功能要求。機(jī)構(gòu)總重量小于IOkg (不包括焊槍)，保障爬行式焊接機(jī)器人在全位置焊接時不出現(xiàn)磁吸附力不足的現(xiàn)象。3、操作機(jī)構(gòu)的連接臂臂展可手動調(diào)節(jié)，最大臂展可達(dá)450_。焊縫跟蹤傳感器的夾持機(jī)構(gòu)夾持位置可以手動調(diào)節(jié)，X軸可調(diào)范圍120mm，Y軸最大可調(diào)范圍350mm，Z軸可調(diào)范圍100mm，較大的可調(diào)空間范圍保證多種焊接工藝下焊縫跟蹤傳感器位置可以適應(yīng)焊槍的各種姿態(tài)需求。4、本專利描述的擺動機(jī)構(gòu)，既可以對焊槍的焊接姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整，同時可以很好地實(shí)現(xiàn)擺動焊接工藝而又并不影響傳感器對焊接工作的實(shí)時監(jiān)控。附圖說明圖I是本技術(shù)安裝在移動平臺的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是擺動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中；擺動機(jī)構(gòu)1，焊槍2，操作機(jī)構(gòu)3，移動平臺4，十字滑塊橫軸5，十字滑塊縱軸6，連接臂7，焊縫跟蹤傳感器連接件8，擺動器連接件9，焊縫跟蹤傳感器10，步進(jìn)電機(jī)11、蝸輪蝸桿減速器12、焊槍夾持機(jī)構(gòu)13。具體實(shí)施方式用于爬行式焊接機(jī)器人的操作和擺動機(jī)構(gòu)包括相互連接的操作機(jī)構(gòu)和擺動機(jī)構(gòu)，所述的操作機(jī)構(gòu)通過支架安裝在爬行式機(jī)器人的移動平臺上，擺動機(jī)構(gòu)安裝在操作機(jī)構(gòu)前端；所述的操作機(jī)構(gòu)包括兩個絲杠導(dǎo)軌組合單元組合成的十字滑塊，所述十字滑塊提供兩個相互垂直方向的自由度；所述的擺動機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)和蝸輪蝸桿減速器，步進(jìn)電機(jī)帶動蝸輪蝸桿減速器的結(jié)構(gòu)為擺動機(jī)構(gòu)前端連接的焊槍提供一個旋轉(zhuǎn)自由度，所述旋轉(zhuǎn)自由度正交于十字滑塊兩個軸形成的平面。所述操作機(jī)構(gòu)包括十字滑塊橫軸5、十字滑塊縱軸6、連接臂7、焊縫跟蹤傳感器連接件8、擺動器連接件9，十字滑塊與擺動機(jī)構(gòu)之間通過連接臂7、焊縫跟蹤傳感器連接件8、擺動器連接件9相連接；焊縫跟蹤傳感器連接件8夾持在連接臂7上，擺動器連接件9安裝在連接臂7的端部，擺動機(jī)構(gòu)I安裝在連接件9上，擺動機(jī)構(gòu)I前端夾持焊槍2。所述焊縫跟蹤傳感器連接件8的前端安裝有焊縫跟蹤傳感器10。所述擺動機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)11、蝸輪蝸桿減速器12和焊槍夾持機(jī)構(gòu)13，蝸輪蝸桿減速器12由步進(jìn)電機(jī)11驅(qū)動，蝸輪蝸桿減速器12輸出使焊槍2擺動，焊槍夾持機(jī)構(gòu)13上設(shè)有手動·調(diào)節(jié)角度的圓柱關(guān)節(jié)，所述圓柱關(guān)節(jié)軸心包覆有絕緣材料，焊槍2的俯仰角度通過圓柱關(guān)節(jié)進(jìn)行調(diào)整。以下結(jié)合附圖對本技術(shù)做進(jìn)一步說明。如圖I所示，本技術(shù)操作和擺動機(jī)構(gòu)與爬行式機(jī)器人移動平臺配合使用。擺動機(jī)構(gòu)I夾持焊槍2，通過操作機(jī)構(gòu)3安裝在移動平臺4上。如圖2所示，所述的操作機(jī)構(gòu)主要由十字滑塊橫軸5、十字滑塊縱軸6、連接臂7、焊縫跟蹤傳感器連接件8、擺動器連接件9組成。十字滑塊橫軸5與十字滑塊縱軸6是分別由步進(jìn)電機(jī)與精密滾珠絲杠導(dǎo)軌組成。橫軸5通過支架安裝在移動平臺上，縱軸6安裝在橫軸5滑塊上。橫軸5提供Y軸自由度，工作范圍90mm ;縱本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于爬行式焊接機(jī)器人的操作和擺動機(jī)構(gòu)，包括相互連接的操作機(jī)構(gòu)（3）和擺動機(jī)構(gòu)（1），其特征在于：所述的操作機(jī)構(gòu)（3）通過支架安裝在爬行式機(jī)器人的移動平臺（4）上，擺動機(jī)構(gòu)（1）安裝在操作機(jī)構(gòu)（3）前端；所述的操作機(jī)構(gòu)（3）包括兩個絲杠導(dǎo)軌組合單元組合成的十字滑塊，所述十字滑塊提供兩個相互垂直方向的自由度；所述的擺動機(jī)構(gòu)（1）包括步進(jìn)電機(jī)（11）和蝸輪蝸桿減速器（12），步進(jìn)電機(jī)（11）帶動蝸輪蝸桿減速器（12）的結(jié)構(gòu)為擺動機(jī)構(gòu)（1）前端連接的焊槍（2）提供一個旋轉(zhuǎn)自由度，所述旋轉(zhuǎn)自由度正交于十字滑塊兩個軸形成的平面。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于爬行式焊接機(jī)器人的操作和擺動機(jī)構(gòu)，包括相互連接的操作機(jī)構(gòu)(3)和擺動機(jī)構(gòu)(1)，其特征在于所述的操作機(jī)構(gòu)(3)通過支架安裝在爬行式機(jī)器人的移動平臺(4 )上，擺動機(jī)構(gòu)(I)安裝在操作機(jī)構(gòu)(3 )前端； 所述的操作機(jī)構(gòu)(3)包括兩個絲杠導(dǎo)軌組合單元組合成的十字滑塊，所述十字滑塊提供兩個相互垂直方向的自由度； 所述的擺動機(jī)構(gòu)(I)包括步進(jìn)電機(jī)(11)和蝸輪蝸桿減速器(12)，步進(jìn)電機(jī)(11)帶動蝸輪蝸桿減速器(12)的結(jié)構(gòu)為擺動機(jī)構(gòu)(I)前端連接的焊槍(2)提供一個旋轉(zhuǎn)自由度，所述旋轉(zhuǎn)自由度正交于十字滑塊兩個軸形成的平面。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于爬行式焊接機(jī)器人的操作和擺動機(jī)構(gòu)，其特征在于所述操作機(jī)構(gòu)包括十字滑塊橫軸(5)、十字滑塊縱軸(6)、連接臂(7)、焊縫跟蹤傳感器連接件(8)、擺動器連接件(9)，十字滑塊與擺動機(jī)構(gòu)之間通過...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張帆，桂仲成，官雪梅，徐立強(qiáng)，董娜，盛仲曦，陳博翁，栗園園，金之鉑，
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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