多功能SAW型铁塔焊接机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种多功能SAW型铁塔焊接机器人，包括底座，底座上方安装有用于焊接工件的弯颈枪体，所述弯颈枪体通过方位调节装置可进行多方位移动和转动，该方位调节装置的一侧设置有用于驱动被焊接件多方位转动的L型伺服数控变位机，L型伺服数控变位机的输出端上固定连接有用于固定被焊接件位置的自锁式四点定位机构，具备了焊接动作稳定性好，工件定位准确快捷，焊接速度快，焊缝质量好，生产效率高等优点。

Multifunctional SAW welding robot for iron tower

The invention discloses a multi-functional SAW type welding robot for iron tower, which comprises a base and a neck bending gun body for welding workpiece is installed above the base. The neck bending gun body can move and rotate in many directions through an azimuth adjusting device. A L type is arranged on one side of the azimuth adjusting device to drive the welded parts to rotate in many directions. Servo NC positioner and L-type servo NC positioner are fixed at the output end, which is connected with a self-locking four-point positioning mechanism for fixing the position of welded parts. It has the advantages of good stability of welding action, accurate and fast positioning of workpieces, fast welding speed, good quality of welds and high production efficiency.

【技术实现步骤摘要】
多功能SAW型铁塔焊接机器人
本专利技术涉及一种多功能SAW型铁塔焊接机器人，具体的说，涉及一种具备焊接动作稳定性好，工件定位准确快捷，焊接速度快，焊缝质量好，生产效率高的多功能SAW型铁塔焊接机器人，属于工业机器人领域。
技术介绍
随着输电线路铁塔产业焊接工艺技术的发展，对角钢塔塔脚及节点等结构件的焊接质量和焊接效率要求越来越高，高标准的全熔透Ⅰ、Ⅱ级焊缝越来越多地出现在设计技术规范中。传统的手工CO2气体保护焊焊接工艺（GMAW）作为当前主流角钢塔塔脚及节点等结构件焊接工艺，由于存在焊接效率低、焊接质量差、焊接环境恶劣、工人劳动强度大以及受焊接工人个人焊接技术的影响大，已经严重制约了角钢塔塔脚的焊接生产。在此背景下，出现了焊接机器人专门用于角钢塔塔脚的焊接以替代手工焊接。然而，当前市场上铁塔焊接机器人采用的技术方案均存在不同的结构设计和焊接工艺技术缺陷，一直无法满足铁塔生产企业对角钢塔塔脚及节点等结构件高质量焊接、高效率焊接的需求，导致铁塔生产企业采购后只能够用于演示，远未到达在实际生产中推广应用的目的，具体如下：1、焊接工艺方法单一；所采用的机械手均为关节式和悬臂回转式结构，该结构的最大缺点是负载小，只能够采用单一的焊接工艺方法——GWAW焊接工艺。2、传动精度不高；部分品牌使用的变位机采用普通的蜗轮蜗杆传动减速机，这种传动结构的缺点是间隙大，导致焊接动作变形严重。3、整体设计落后；部分品牌采用的手工拖拽式示教技术及整体结构设计方案，只能够一次焊接一道焊缝，不能够连续一次性焊完单个角钢塔塔脚的所有焊缝，焊接效率低下。4、碳刨清根污染严重；所有结构形式的焊接机器人采用的焊接技术在焊接角钢塔塔脚全熔透Ⅰ、Ⅱ级焊缝过程中，均必须采用背面碳刨清根的方式，导致操作过程中产生大量的粉尘、高分贝噪音等重大污染源，且工人劳动强度大、焊接成本增加、焊接效率低。5、工件定位无基准；所有结构形式的焊接机器人采用的工件固定方式均采用手工螺栓压紧的原始固定方式，该方式最大的缺陷是无工件定位基准、效率低，导致相同型号的角钢塔塔脚不能够实现一次示教便可连续施焊多个角钢塔塔脚的最终目的，即使同一型号的角钢塔塔脚也要每个在焊接前重新示教，严重影响批量生产效率。6、焊接环境不良；所有结构形式的焊接机器人由于焊接工艺技术的原因，焊接过程中产生强烈弧光辐射、飞溅且必须严格控制焊接区域的风速，尤其在高温的夏季，焊接工人既要穿戴好厚的防护服以防止弧光灼伤和飞溅烫伤，还要在施焊区域严禁使用风扇等降温设施，工人的劳动环境恶劣，容易对焊接工人身体造成职业性损害。7、整体焊接效率低下；由于所有结构形式的焊接机器人只能采用GMAW焊接工艺技术方案，这种方案主要采用Φ1.2mm焊丝，可适用于较薄板材的焊接，用于较大厚度的中厚板焊接则存在熔深小、熔敷效率低、焊接速度慢、容易产生气孔、未熔透、和夹渣焊接等多种焊接缺陷，整体焊接效率不高。多年来角钢塔塔脚焊接领域焊接机器人始终无法替代手工焊接并实现规模化生产的深层次原因是：焊接机器人生产厂家的设计人员与生产铁塔的生产企业沟通脱节、设计技术人员不了解铁塔生产企业实际生产一线的工件装配和焊接现状、设计人员的自身缺陷（零件加工技术、机械设计、模具设计、电器系统设计、焊接工艺等多种技术的综合掌握和运用能力--即跨领域、跨学科的复合型人才）、片面追求降低生产成本等。同时，我们国家近年来大力提倡工业2.0，鼓励企业积极参与机器人、智能化产业，加快实施生产加工工艺、装备升级，提高产品的国际竞争力。作为劳动力密集型的铁塔生产行业，焊接工序长期依赖焊接工人手工焊接的现状，严重限制了我国铁塔生产企业产能和产品焊接质量的全面提升。在近年来焊接人力资源日益稀缺的情况下，研发能够实用的各型焊接机器人替代人工焊接，已是一个亟需解决的课题！也是中国铁塔生产企业提高焊接质量，走出去并积极参与国际市场竞争的重要装备保证。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于克服传统多功能SAW型铁塔焊接机器人在焊接角钢塔塔脚时焊接工艺方法单一，传动精度不高，整体设计落后，碳刨清根污染严重，工件定位无基准，焊接环境不良，整体焊接效率底下等问题，提供一种具备焊接动作稳定性好，工件定位准确快捷，焊接速度快，焊缝质量好，生产效率高的多功能SAW型铁塔焊接机器人。为解决上述问题，本专利技术提供如下技术方案：多功能SAW型铁塔焊接机器人，包括底座，底座上方安装有用于焊接工件的弯颈枪体，所述弯颈枪体通过方位调节装置可进行多方位移动和转动，该方位调节装置的一侧设置有用于驱动被焊接件多方位转动的L型伺服数控变位机，L型伺服数控变位机的输出端上固定连接有用于固定被焊接件位置的自锁式四点定位机构。以下是本专利技术对上述方案的一步优化：弯颈枪体的下端弯折成一定角度并向下延伸，该弯折角度为140°≤α≤170°。进一步优化：弯颈枪体的内部设置有贯穿弯颈枪体上下两端面的通孔，该通孔可供焊丝穿过。进一步优化：弯颈枪体的下端固定连接有导电嘴，弯颈枪体的上端固定连通有用于输送焊丝的焊机送丝机构。进一步优化：方位调节装置包括滑动连接在底座上方的立柱，立柱靠近上端位置滑动连接有横梁，所述横梁的一端固定连接有用于驱动弯颈枪体在水平360°范围内旋转的焊枪旋转机构，所述立柱、横梁分别由驱动装置驱动完成多方位移动。进一步优化：自锁式四点定位机构包括塔脚固定卡盘，塔脚固定卡盘的后方同轴设置有蜗轮，蜗轮的一侧啮合传动连接有蜗杆，蜗杆的一端固定连接有用于驱动蜗杆转动的四点定位夹紧机构电机。进一步优化：塔脚固定卡盘的一侧面上开设有两个横向和两个纵向设置的滑槽，每个滑槽分别远离塔脚固定卡盘的中心位置，且其中任一滑槽与两个相邻的滑槽分别相互垂直设置。进一步优化：所述每个滑槽分别贯穿塔脚固定卡盘的左右两侧面。进一步优化：蜗轮靠近塔脚固定卡盘的一侧面上位于边缘位置绕蜗轮中心间隔均匀呈环形排列转动连接有四个连杆。进一步优化：每个连杆远离蜗轮的一端转动连接有滑块，滑块与滑槽滑动连接。本专利技术采用上述方案，具有以下有益效果：本专利技术采用上述技术方案，使焊接动作平稳，工件定位快速准确，焊接速度快，焊接质量好，焊接过程中不产生弧光和粉尘，工人工作环境好，劳动强度小，并且对于操作者的手工焊接操作技术水平要求不高，操作简单，普通的工作人员都可以轻松完成焊接，生产效率高。本专利技术通过设置底座、立柱、横梁，可以使机器人末端负载高，运行过程中动作稳定性好，完全适用于所有焊接工艺技术对机器人负载的要求；通过设置焊枪旋转机构，可以使弯颈枪体在水平360°范围内旋转，方便焊接的完成；通过设置弯颈枪体，可以在同一水平面内任意连续焊缝的一次性施焊，减少了L型伺服数控变位机的变位动作，从而大大缩短了无效焊接时间。通过设置L型伺服数控变位机，可以驱动角钢塔塔脚多方位转动，方便焊接的完成；通过设置自锁式四点定位机构，使工件定位准确快捷，对相同型号的角钢塔塔脚可以实现示教一次，便可大批量施焊，减少了无效工作时间，从而提高了生产效率；通过设置Y/Z轴传动连接板，可以实现横梁与立柱的固定连接，并且还可以带动横梁上下移动；通过设置X轴传动连接板，可以实现立柱与底座的滑动连接；通过设置X轴伺服电动机，可以用于驱动立柱的水平移动；通过设置Y轴伺服电动机，可以驱动横梁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.多功能SAW型铁塔焊接机器人，包括底座（1），其特征在于：底座（1）上方安装有用于焊接工件的弯颈枪体（5），所述弯颈枪体（5）通过方位调节装置可进行多方位移动和转动，该方位调节装置的一侧设置有用于驱动被焊接件多方位转动的L型伺服数控变位机（6），L型伺服数控变位机（6）的输出端上固定连接有用于固定被焊接件位置的自锁式四点定位机构（7）。

【技术特征摘要】
1.多功能SAW型铁塔焊接机器人，包括底座（1），其特征在于：底座（1）上方安装有用于焊接工件的弯颈枪体（5），所述弯颈枪体（5）通过方位调节装置可进行多方位移动和转动，该方位调节装置的一侧设置有用于驱动被焊接件多方位转动的L型伺服数控变位机（6），L型伺服数控变位机（6）的输出端上固定连接有用于固定被焊接件位置的自锁式四点定位机构（7）。2.根据权利要求1所述的多功能SAW型铁塔焊接机器人，其特征在于：弯颈枪体（5）的下端弯折成一定角度并向下延伸，该弯折角度为140°≤α≤170°。3.根据权利要求2所述的多功能SAW型铁塔焊接机器人，其特征在于：弯颈枪体（5）的内部设置有贯穿弯颈枪体（5）上下两端面的通孔，该通孔可供焊丝（28）穿过。4.根据权利要求3所述的多功能SAW型铁塔焊接机器人，其特征在于：弯颈枪体（5）的下端固定连接有导电嘴（29），弯颈枪体（5）的上端固定连通有用于输送焊丝（28）的焊机送丝机构（22）。5.根据权利要求4所述的多功能SAW型铁塔焊接机器人，其特征在于：方位调节装置包括滑动连接在底座（1）上方的立柱（2），立柱（2）靠近上端位置滑动连接有横梁（3），所述横梁（3）的一端固定连接有用于驱动弯颈枪体（5）在水平360°范围内旋转的焊枪旋转机构（4），所...

【专利技术属性】
技术研发人员：于涛，
申请(专利权)人：于涛，
类型：发明
国别省市：山东,37