一种仿伞状结构的管道焊接机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种仿伞状结构的管道焊接机器人，包括末端运动组件（1）、仿伞状车轮组合装置（2）、车轮组伸缩摇摆组件（3）、车轮组伸缩液压缸姿态调整组件（4）以及焊枪组件（5）；本发明专利技术是一种仿伞状结构的管道焊接机器人，该装置结构简单、操作灵活，能够在管道系统内全方位自如运动，快速到达指定位置，执行焊接任务；该装置能够实现拐弯、换道等复杂运动，同时可以有效防止坠落，还能适应不同尺寸、不同横截面形状的管道焊接需求；此外，该装置的车轮组还采用伞状结构，运动时打开，保护焊枪不受损坏；工作时收拢，露出焊枪进行焊接。

Pipe welding robot with umbrella like structure

The invention discloses an umbrella structure imitation pipeline welding robot, including the motion component (1), imitation umbrella wheel combined device (2), wheel group (3), telescopic swing component wheel telescopic hydraulic cylinder assembly (4) and the attitude adjustment of welding gun assembly (5); the invention of pipe welding robot an imitation of the umbrella structure, the device has the advantages of simple structure, flexible operation, within the piping system to a full range of free movement, quickly arrived at the designated location, perform welding tasks; the device can realize the change of complex motion of turning and, at the same time can effectively prevent the fall, but also to adapt to the pipeline with different sizes and different cross-sectional shapes in addition, the welding requirement; the wheel set of the device also used an umbrella structure, movement open protection welding torch is not damaged; when folded, exposed torch welding.

【技术实现步骤摘要】
一种仿伞状结构的管道焊接机器人
本专利技术涉及一种机器人，具体是一种适用于管道系统的全方位移动式仿伞状焊接机器人。
技术介绍
管道是流体的常用运输方式之一，具有占地空间小、成本低等优点。管道系统的焊接式组合与焊接修复通常采用人工的方式，具有成本高、危险性大、工作难度大等不足，而现有的焊接机器人又无法满足管道系统多样性的需求。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种仿伞状结构的管道焊接机器人，该装置结构简单、操作灵活，能够在管道系统内全方位自如运动，快速到达指定位置，执行焊接任务；该装置能够实现拐弯、换道等复杂运动，同时可以有效防止坠落，还能适应不同尺寸、不同横截面形状的管道焊接需求；此外，该装置的车轮组还采用伞状结构，运动时打开，保护焊枪不受损坏；工作时收拢，露出焊枪进行焊接。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种仿伞状结构的管道焊接机器人，包括末端运动组件、仿伞状车轮组合装置、车轮组伸缩摇摆组件、车轮组伸缩液压缸姿态调整组件以及焊枪组件；仿伞状车轮组合装置将四组末端运动组件有机结合起来，组合成在打开状态下可以支撑管道内壁面并沿管道轴线运动的车轮组；车轮组伸缩液压缸姿态调整组件和六组车轮组伸缩摇摆组件组合成管道焊接机器人的主体姿态变换机构，车轮组伸缩摇摆组件末端连接车轮组，从而构成能够在管道系统内全方位自如运动的运动装置，快速到达指定工作位置；该运动装置结构简单、操作灵活，能够实现拐弯、换道等复杂运动，同时可以有效防止坠落，还能适应不同尺寸、不同横截面形状的管道需求；焊枪组件固定在仿伞状车轮组合装置上，运动时机器人的所有车轮组打开，保护焊枪不受损坏；工作时，机器人的工作端车轮组收拢，露出焊枪头，其余五组车轮组展开以稳定支撑机器人机体；车轮组伸缩摇摆组件、车轮组伸缩液压缸姿态调整组件以及焊枪组件组合成位置与姿态均可灵活调整的焊接装置，高效地执行焊接式组装与焊接修复等工作；所述的末端运动组件包括车轮、车轮轴、车轮旋转从动链轮、轴套一、车轮轴旋转轴承、车轮轴旋转轴承定位件、轴套二、叉形车轮架、车轮旋转链条、车轮旋转电机固定件、车轮旋转双轴电机以及车轮旋转主动链轮；车轮与车轮轴通过花键连接，并经轴肩和轴套二轴向定位；车轮旋转从动链轮有两个，均与车轮轴键连接，其中一个经轴肩和轴套一轴向定位，另一个经轴套二和轴套一轴向定位；车轮轴旋转轴承定位件有两个，分别与叉形车轮架的两端螺栓连接；车轮轴旋转轴承有两个，其内圈与车轮轴末尾轴段紧配合，外圈与叉形车轮架和车轮轴旋转轴承定位件组合成的沉孔紧配合，并通过轴套一和叉形车轮架与车轮轴旋转轴承定位件组合成的沉孔壁面轴向定位；车轮旋转双轴电机通过叉形车轮架和车轮旋转电机固定件固定位置，两个电机输出轴均与车轮旋转主动链轮螺栓固定；车轮旋转从动链轮、车轮旋转链条、车轮旋转双轴电机以及车轮旋转主动链轮组合成齿形链同步传动装置，车轮旋转双轴电机输出轴的转动，经链传动转化为车轮轴绕其轴线的旋转运动，从而带动车轮绕其轴线转动；所述的仿伞状车轮组合装置包括车轮伸缩多级液压缸、车轮组开合连杆、车轮组开合电机固定件、车轮组开合驱动电机、车轮组合件、车轮组开合丝杠螺母、车轮组开合驱动圈、车轮组开合丝杠轴承固定件、车轮组开合丝杠单边轴承、车轮组开合滚珠丝杠以及车轮组开合联轴器；车轮伸缩多级液压缸有四组，分别位于车轮组合件的上、下、左、右四个方位；车轮伸缩多级液压缸的缸筒端与车轮组合件经销轴和开口销连接，活塞杆端与末端运动组件中的叉形车轮架焊接在一起；车轮组开合连杆两端分别与车轮伸缩多级液压缸的缸筒和车轮组开合驱动圈上的耳孔经销轴和开口销连接，车轮组开合驱动圈又套在车轮组合件上，从而构成曲柄滑块机构；车轮组开合电机固定件和车轮组开合丝杠轴承固定件都通过螺栓固定在车轮组合件上，车轮组开合丝杠单边轴承和车轮组开合驱动电机分别通过螺栓固定在车轮组开合丝杠轴承固定件和车轮组开合电机固定件上；车轮组开合联轴器两端分别连接车轮组开合滚珠丝杠和车轮组开合驱动电机的输出轴，车轮组开合滚珠丝杠另一端又与车轮组开合丝杠单边轴承的内圈紧配合；车轮组开合丝杠螺母内侧与车轮组开合滚珠丝杠配合，外侧通过螺栓固定在车轮组开合驱动圈上；车轮组开合驱动电机输出轴的转动，经滚珠丝杠传动带动车轮组开合丝杠螺母沿其轴线移动，进而带动车轮组开合驱动圈直线运动；车轮组开合驱动圈的直线运动再经曲柄滑块机构转换为车轮伸缩多级液压缸的摇摆运动，进而带动车轮组合件四周的末端运动组件实现同步的打开与收拢运动；运动时车轮组打开，通过四组车轮伸缩多级液压缸相互独立的伸缩运动，实现支撑不同截面状况的管道内壁并沿其轴线的直线运动，同时保护焊枪组件不受损坏；工作时非工作端车轮组打开，稳定支撑机器人机体，工作端车轮组收拢，露出焊枪头进行焊接；所述的车轮组伸缩摇摆组件包括液压球铰一和车轮组伸缩多级液压缸；车轮组伸缩多级液压缸的缸筒端和活塞杆端分别与液压球铰二的活动端和液压球铰一的活动端焊接在一起，液压球铰一的支座又与仿伞状车轮组合装置的车轮组合件螺栓固定，从而构成能够带动车轮组伸缩以及绕液压球铰一球头中心点所在任意轴摇摆的车轮组伸缩摇摆组件，以协助实现机器人在拐弯、换道及工作过程中的姿态变换，同时能够有效防止机器人在运动过程中发生坠落现象；所述的车轮组伸缩液压缸姿态调整组件包括机器人主体基座和液压球铰二；液压球铰二有六个，其支座分别通过螺栓固定在机器人主体基座的前、后、左、右、上、下六个方位；液压球铰二的活动端与车轮组伸缩多级液压缸的缸筒端焊接在一起，从而构成能够带动车轮组伸缩摇摆组件及车轮组绕液压球铰二球头中心点所在任意轴线摇摆的车轮组伸缩液压缸姿态调整组件，以适应多种夹角与方位情况下的拐弯及换道需求，并协助实现焊接机器人工作过程中焊枪的位姿变换；所述的焊枪组件包括焊枪固定件和焊枪；焊枪穿过焊枪固定件的对应孔位并经螺栓组固定，焊枪固定件又与车轮组合件螺栓固定，从而构成焊枪组件；在工作时车轮组收拢露出焊枪头，并结合车轮组伸缩摇摆组件和车轮组伸缩液压缸姿态调整组件的运动灵活调整其位置与姿态，实现高效率的管道焊接。所述的液压球铰一和液压球铰二采用市面上标准的液压球铰结构，其活动端在支座内部多个液压力的驱动下能够相对于支座绕球头中心点所在的任意轴摇摆。所述的叉形车轮架、车轮组合件、车轮组开合驱动圈、车轮组开合丝杠轴承固定件、机器人主体基座以及焊枪固定件采用铸造工艺制作而成，在保证承载能力的基础上做轻量化处理。所述的车轮伸缩多级液压缸和车轮组伸缩多级液压缸采用市面上常见的多级液压缸结构，并进行相应处理以满足要求。本专利技术是一种仿伞状结构的管道焊接机器人，该装置结构简单、操作灵活，能够在管道系统内全方位自如运动，快速到达指定位置，执行焊接任务；该装置能够实现拐弯、换道等复杂运动，同时可以有效防止坠落，还能适应不同尺寸、不同横截面形状的管道焊接需求；此外，该装置的车轮组还采用伞状结构，运动时打开，保护焊枪不受损坏；工作时收拢，露出焊枪进行焊接。附图说明图1为本专利技术实施例提供的仿伞状结构的管道焊接机器人原理示意图；图中：1、末端运动组件，2、仿伞状车轮组合装置，3、车轮组伸缩摇摆组件，4、车轮组伸缩液压缸姿态调整组件，5、焊枪组件。图2为本专利技术实施例提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿伞状结构的管道焊接机器人，包括末端运动组件（1）、仿伞状车轮组合装置（2）、车轮组伸缩摇摆组件（3）、车轮组伸缩液压缸姿态调整组件（4）以及焊枪组件（5）；仿伞状车轮组合装置（2）将四组末端运动组件（1）有机结合起来，组合成在打开状态下可以支撑管道内壁面并沿管道轴线运动的车轮组；车轮组伸缩液压缸姿态调整组件（4）和六组车轮组伸缩摇摆组件（3）组合成管道焊接机器人的主体姿态变换机构，车轮组伸缩摇摆组件（3）末端连接车轮组，从而构成能够在管道系统内全方位自如运动的运动装置，快速到达指定工作位置；焊枪组件（5）固定在仿伞状车轮组合装置（2）上，运动时机器人的所有车轮组打开，保护焊枪不受损坏；工作时，机器人的工作端车轮组收拢，露出焊枪头，其余五组车轮组展开以稳定支撑机器人机体；车轮组伸缩摇摆组件（3）、车轮组伸缩液压缸姿态调整组件（4）以及焊枪组件（5）组合成位置与姿态均可灵活调整的焊接装置，所述的仿伞状车轮组合装置（2）包括车轮伸缩多级液压缸（2.1）、车轮组开合连杆（2.2）、车轮组开合电机固定件（2.3）、车轮组开合驱动电机（2.4）、车轮组合件（2.5）、车轮组开合丝杠螺母（2.6）、车轮组开合驱动圈（2.7）、车轮组开合丝杠轴承固定件（2.8）、车轮组开合丝杠单边轴承（2.9）、车轮组开合滚珠丝杠（2.10）以及车轮组开合联轴器（2.11）；车轮伸缩多级液压缸（2.1）有四组，分别位于车轮组合件（2.5）的上、下、左、右四个方位；车轮伸缩多级液压缸（2.1）的缸筒端与车轮组合件（2.5）经销轴和开口销连接，活塞杆端与末端运动组件（1）中的叉形车轮架（1.8）焊接在一起；车轮组开合连杆（2.2）两端分别与车轮伸缩多级液压缸（2.1）的缸筒和车轮组开合驱动圈（2.7）上的耳孔经销轴和开口销连接，车轮组开合驱动圈（2.7）又套在车轮组合件（2.5）上，从而构成曲柄滑块机构；车轮组开合电机固定件（2.3）和车轮组开合丝杠轴承固定件（2.8）都通过螺栓固定在车轮组合件（2.5）上，车轮组开合丝杠单边轴承（2.9）和车轮组开合驱动电机（2.4）分别通过螺栓固定在车轮组开合丝杠轴承固定件（2.8）和车轮组开合电机固定件（2.3）上；车轮组开合联轴器（2.11）两端分别连接车轮组开合滚珠丝杠（2.10）和车轮组开合驱动电机（2.4）的输出轴，车轮组开合滚珠丝杠（2.10）另一端又与车轮组开合丝杠单边轴承（2.9）的内圈紧配合；车轮组开合丝杠螺母（2.6）内侧与车轮组开合滚珠丝杠（2.10）配合，外侧通过螺栓固定在车轮组开合驱动圈（2.7）上；车轮组开合驱动电机（2.4）输出轴的转动，经滚珠丝杠传动带动车轮组开合丝杠螺母（2.6）沿其轴线移动，进而带动车轮组开合驱动圈（2.7）直线运动；车轮组开合驱动圈（2.7）的直线运动再经曲柄滑块机构转换为车轮伸缩多级液压缸（2.1）的摇摆运动，进而带动车轮组合件（2.5）四周的末端运动组件（1）实现同步的打开与收拢运动；运动时车轮组打开，通过四组车轮伸缩多级液压缸（2.1）相互独立的伸缩运动，实现支撑不同截面状况的管道内壁并沿其轴线的直线运动，同时保护焊枪组件（5）不受损坏；工作时非工作端车轮组打开，稳定支撑机器人机体，工作端车轮组收拢，露出焊枪头进行焊接。...

【技术特征摘要】
1.一种仿伞状结构的管道焊接机器人，包括末端运动组件（1）、仿伞状车轮组合装置（2）、车轮组伸缩摇摆组件（3）、车轮组伸缩液压缸姿态调整组件（4）以及焊枪组件（5）；仿伞状车轮组合装置（2）将四组末端运动组件（1）有机结合起来，组合成在打开状态下可以支撑管道内壁面并沿管道轴线运动的车轮组；车轮组伸缩液压缸姿态调整组件（4）和六组车轮组伸缩摇摆组件（3）组合成管道焊接机器人的主体姿态变换机构，车轮组伸缩摇摆组件（3）末端连接车轮组，从而构成能够在管道系统内全方位自如运动的运动装置，快速到达指定工作位置；焊枪组件（5）固定在仿伞状车轮组合装置（2）上，运动时机器人的所有车轮组打开，保护焊枪不受损坏；工作时，机器人的工作端车轮组收拢，露出焊枪头，其余五组车轮组展开以稳定支撑机器人机体；车轮组伸缩摇摆组件（3）、车轮组伸缩液压缸姿态调整组件（4）以及焊枪组件（5）组合成位置与姿态均可灵活调整的焊接装置，所述的仿伞状车轮组合装置（2）包括车轮伸缩多级液压缸（2.1）、车轮组开合连杆（2.2）、车轮组开合电机固定件（2.3）、车轮组开合驱动电机（2.4）、车轮组合件（2.5）、车轮组开合丝杠螺母（2.6）、车轮组开合驱动圈（2.7）、车轮组开合丝杠轴承固定件（2.8）、车轮组开合丝杠单边轴承（2.9）、车轮组开合滚珠丝杠（2.10）以及车轮组开合联轴器（2.11）；车轮伸缩多级液压缸（2.1）有四组，分别位于车轮组合件（2.5）的上、下、左、右四个方位；车轮伸缩多级液压缸（2.1）的缸筒端与车轮组合件（2.5）经销轴和开口销连接，活塞杆端与末端运动组件（1）中的叉形车轮架（1.8）焊接在一起；车轮组开合连杆（2.2）两端分别与车轮伸缩多级液压缸（2.1）的缸筒和车轮组开合驱动圈（2.7）上的耳孔经销轴和开口销连接，车轮组开合驱动圈（2.7）又套在车轮组合件（2.5）上，从而构成曲柄滑块机构；车轮组开合电机固定件（2.3）和车轮组开合丝杠轴承固定件（2.8）都通过螺栓固定在车轮组合件（2.5）上，车轮组开合丝杠单边轴承（2.9）和车轮组开合驱动电机（2.4）分别通过螺栓固定在车轮组开合丝杠轴承固定件（2.8）和车轮组开合电机固定件（2.3）上；车轮组开合联轴器（2.11）两端分别连接车轮组开合滚珠丝杠（2.10）和车轮组开合驱动电机（2.4）的输出轴，车轮组开合滚珠丝杠（2.10）另一端又与车轮组开合丝杠单边轴承（2.9）的内圈紧配合；车轮组开合丝杠螺母（2.6）内侧与车轮组开合滚珠丝杠（2.10）配合，外侧通过螺栓固定在车轮组开合驱动圈（2.7）上；车轮组开合驱动电机（2.4）输出轴的转动，经滚珠丝杠传动带动车轮组开合丝杠螺母（2.6）沿其轴线移动，进而带动车轮组开合驱动圈（2.7）直线运动；车轮组开合驱动圈（2.7）的直线运动再经曲柄滑块机构转换为车轮伸缩多级液压缸（2.1）的摇摆运动，进而带动车轮组合件（2.5）四周的末端运动组件（1）实现同步的打开与收拢运动；运动时车轮组打开，通过四组车轮伸缩多级液压缸（2.1）相互独立的伸缩运动，实现支撑不同截面状况的管道内壁并沿其轴线的直线运动，同时保护焊枪组件（5）不受损坏；工作时非工作端车轮组打开，稳定支撑机器人机体，工作端车轮组收拢，露出焊枪头进行焊接。2.根据权利要求1所述的一种仿伞状结构的管道焊接机器人，其特征在于，所述的末端运动组件（1）包括车轮（1.1）、车轮轴（1.2）、车轮旋转从动链轮（1.3）、轴套一（1.4）、车轮轴旋转轴承（1.5）、车轮轴旋转轴承定位件（1.6）、轴套二（1.7）、叉形车轮架（1.8）、车轮旋转链条（1.9...

【专利技术属性】
技术研发人员：沙世康，
申请(专利权)人：徐州乐泰机电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32