錐形鋼管肋板焊接機器人的制作方法與工藝

本發明涉及錐形鋼管肋板焊接機器人，具體地說是采用了型材機架、夾持測距機構、落料機構、焊槍運動機構、焊機和控制柜組成的自動焊接機器人，屬于屬于自動化設備與機器人領域。

背景技術：
錐形鋼管廠在多邊形錐形鋼管的肋板焊接方面存在以下缺點：一、鋼管棱面數量和肋板數量不相等，造成肋板與棱面的徑向距離不等；二、鋼管滾動時會有軸向的移動，造成肋板與法蘭之間距離變化；三、鋼管的尺寸有很多種，造成自動焊接設備不能應用于肋板焊接。現在大部分的錐形鋼管廠，多邊形錐形鋼管的端部肋板焊接，大多采用人工夾持肋板焊接，這種方式肋板焊接位置尺寸精度不高，效率不高，勞動環境也比較惡劣。因此，迫切需要肋板自動焊接設備，但目前市場上沒有該類焊接設備。位移傳感器具體叫做彈簧自恢復直線位移傳感器，這種傳感器精度和行程完全滿足錐形鋼管在焊接時肋板的軸向和徑向距離變化的測量。錐形鋼管在焊接時肋板的軸向和徑向距離變化的數據采集到控制柜內，控制焊槍每次的運動軌跡路線變化，提高肋板焊接的位置精度。整個機架采用鋁型材結構，加工制作成本較低，焊接平臺高度可適當調整，適應不同尺寸類型的錐形鋼管。

技術實現要素：
針對上述的不足，本發明提供了錐形鋼管肋板焊接機器人。本發明是通過以下技術方案實現的：錐形鋼管肋板焊接機器人，是由機架、夾持測距機構、落料機構、焊槍運動機構、焊機和控制柜組成的，其特征在于：夾持測距機構固定在氣缸固定型材上，落料機構由落料槽固定型材固定在立柱上，焊槍運動機構固定在立柱上方，焊機和控制柜放置在機器人附近；落料機構上采用斜坡落料槽斜坡落料方式，肋板依靠重力落下，被阻擋軸分離，氣缸驅動下，落料齒條與落料齒輪嚙合運動，落料齒輪軸、落料連桿、阻擋軸形成曲柄滑塊機構，實現斜坡落料槽內單個肋板落料，落料彈簧拉動阻擋軸恢復分離作用。所述的錐形鋼管肋板焊接機器人，其特征在于：所述的機架是由腳輪、底板、立柱、氣缸固定型材、落料槽固定型材、焊槍徑向型材、焊槍軸向型材組成的，腳輪固定在底板下方，立柱固定在底板上，氣缸固定型材固定在立柱上，徑向滑塊連接板與徑向移動滑塊固定，焊槍軸向型材在焊槍徑向型材上移動。所述的錐形鋼管肋板焊接機器人，其特征在于：所述的夾持測距機構是由軸向推頂塊、軸向彈簧、軸向導向塊、軸向傳感器、軸向光軸、軸向連接板、軸向氣缸、徑向推頂塊、徑向彈簧、徑向導向塊、徑向傳感器、徑向氣缸、徑向連接板、徑向光軸組成的，軸向光軸一端在軸向推頂塊內沉孔固定，另一端裝在軸向導向塊內光軸導套中，軸向彈簧兩端分別與軸向推頂塊和軸向導向塊固定住，軸向光軸與軸向彈簧同軸，軸向導向塊和軸向傳感器同時固定在軸向連接板上，軸向傳感器感應頭從軸向導向塊中間孔伸出，頂在軸向推頂塊上，軸向連接板與軸向氣缸法蘭板固定，軸向氣缸固定在氣缸固定型材上，徑向光軸一端在徑向推頂塊內沉孔固定，另一端裝在徑向導向塊內導套中，徑向彈簧兩端分別與徑向推頂塊和徑向導向塊固定住，徑向光軸與徑向彈簧同軸，徑向導向塊和徑向傳感器同時固定在徑向連接板上，徑向傳感器感應頭從徑向導向塊中間孔伸出，頂在徑向推頂塊上，徑向連接板與徑向氣缸法蘭板固定，徑向氣缸固定在氣缸固定型材上。所述的錐形鋼管肋板焊接機器人，其特征在于：所述的落料機構是由斜坡落料槽、軸固定支架、斜坡架、進料板、落料齒條、落料齒輪、落料齒輪軸、落料連桿、阻擋軸、落料彈簧組成的，斜坡落料槽上端固定在斜坡固定型材上，斜坡落料槽下端由斜坡架固定在進料板上，軸固定支架固定在斜坡落料槽上，進料板固定在氣缸固定型材上，落料齒條固定在徑向連接板上，落料齒輪固定在落料齒輪軸上，落料齒輪軸與落料連桿一端連接，阻擋軸下端與落料連桿連接，落料彈簧下端與阻擋軸固定，落料彈簧上端與斜坡落料槽固定。所述的錐形鋼管肋板焊接機器人，其特征在于：所述的焊槍運動機構是由軸向滑塊連接板、軸向移動導軌、軸向移動電機、軸向移動滑塊、電機支架、焊槍旋轉電機、焊槍固定板、軸向移動齒輪、軸向移動齒條、徑向移動滑塊、徑向移動電機、徑向移動齒輪、徑向移動齒條、徑向滑塊連接板、徑向移動導軌、焊槍組成的，焊槍安裝在焊槍固定板上，焊槍固定板與焊槍旋轉電機軸連接，焊槍旋轉電機用電機支架安裝在軸向滑塊連接板上，焊槍軸向移動步進電機固定在軸向滑塊連接板上，焊槍軸向移動步進電機軸上的軸向移動齒輪與軸向移動齒條嚙合，軸向移動齒條固定在焊槍軸向型材上，軸向移動導軌固定在焊槍軸向型材上，軸向移動導軌上面的軸向移動滑塊與軸向滑塊連接板固定，焊槍軸向型材和徑向移動電機固定在徑向滑塊連接板上，徑向滑塊連接板靠徑向移動滑塊在徑向移動導軌上滑動，徑向移動導軌固定在焊槍徑向型材上，徑向移動電機軸上的徑向移動齒輪與徑向移動齒條嚙合，徑向移動齒條固定在焊槍徑向型材上。該發明的有益之處是，機架采用質量較輕的鋁型材，結構輕巧，生產成本較低；位移傳感器安裝在U型導向塊中間，結構緊湊，精準度高，提高焊槍運動路徑的與肋板焊接邊楞的貼合度；U型導向塊與推頂塊之間采用彈簧連接，保證焊接夾持力與位移傳感器的測量并且防止肋板焊接焊接變形；采用斜坡配重落料方式，靠徑向氣缸帶動實現肋板自動落料，結構巧妙，降低機構成本；擺脫人工焊接的肋板工序，提高了錐形鋼管的肋板焊接精度。附圖說明附圖1為本發明的整體結構示意圖，附圖2為本發明的機架結構圖，圖3為本發明的夾持測距機構圖，圖4為本發明的落料機構圖，圖5為落料機構圖的斜坡落料示意圖，圖6為本發明的焊槍運動機構圖，圖7為本發明的焊槍運動機構側視圖，圖8為徑向推頂塊局部剖視圖(軸向徑向是從鋼管法蘭盤來定義的)，圖9為阻擋軸和落料彈簧結構示意圖。圖中，1、機架，101、腳輪，102、底板，103、立柱，104、氣缸固定型材，105、斜坡固定型材，106、焊槍徑向型材，107、焊槍軸向型材，2、夾持測距機構，201、軸向推頂塊，202、軸向彈簧，203、軸向導向塊，204、軸向傳感器，205、軸向光軸，206、軸向連接板，207、軸向氣缸，208、徑向推頂塊，209、徑向彈簧，210、徑向導向塊，211、徑向傳感器，212、徑向氣缸，213、徑向連接板，214、徑向光軸，3、落料機構，301、斜坡落料槽，302、軸固定支架，303、斜坡架，304、進料板，305、落料齒條，306、落料齒輪，307、落料齒輪軸，308、落料連桿，309、阻擋軸，310、落料彈簧，4、焊槍運動機構，401、軸向滑塊連接板，402、軸向移動導軌，403、軸向移動電機，404、軸向移動滑塊，405、電機支架，406、焊槍旋轉電機，407、焊槍固定板，408、軸向移動齒輪，409、軸向移動齒條，410、徑向移動滑塊，411、徑向移動電機，412、徑向移動齒輪，413、徑向移動齒條，414、徑向滑塊連接板，415、徑向移動導軌，416、焊槍，5、焊機，6、控制柜。具體實施方式錐形鋼管肋板焊接機器人，是由機架1、夾持測距機構2、落料機構3、焊槍運動機構4、焊機5和控制柜6組成的，其特征在于：夾持測距機構2固定在氣缸固定型材104上，落料機構3由落料槽固定型材105固定在立柱103上，焊槍運動機構4固定在立柱103上方，焊機5和控制柜6放置在機器人附近；落料機構3上采用斜坡落料槽301斜坡落料方式，肋板依靠重力落下，被阻擋軸309分離，氣缸驅動下，落料齒條305與落料齒輪306嚙合運動，落料齒輪軸307、落料連桿308、阻擋軸309形成曲柄滑塊機構，實現斜坡落料槽301內單個肋板落料，落料彈簧310拉動阻擋軸309恢復分離作用。所述的錐形鋼管肋板焊接機器人，其特征在于：所述的機架1是由腳輪101、底板102、立柱103、氣缸固定型材104、落料槽固定型材105、焊槍徑向型材106、焊槍軸向型材107組成的，腳輪101固定在底板102下方，立柱103固定在底板102上，氣缸固定型材105固定在立柱103上，徑向滑塊連接板414與徑向移動滑塊410固定，焊槍軸向型材107在焊槍徑向型材106上移動。所述的錐形鋼管肋板焊接機器人，其特征在于：所述的夾持測距機構2是由軸向推頂塊201、軸向彈簧202、軸向導向塊203、軸向傳感器204、軸向光軸205、軸向連接板206、軸向氣缸207、徑向推頂塊208、徑向彈簧209、徑向導向塊210、徑向傳感器211、徑向氣缸212、徑向連接板213、徑向光軸214組成的，軸向光軸205一端在軸向推頂塊201內沉孔固定，另一端裝在軸向導向塊203內光軸導套中，軸向彈簧202兩端分別與軸向推頂塊201和軸向導向塊203固定住，軸向光軸205與軸向彈簧202同軸，軸向導向塊203和軸向傳感器204同時固定在軸向連接板206上，軸向傳感器204感應頭從軸向導向塊203中間孔伸出，頂在軸向推頂塊201上，軸向連接板206與軸向氣缸207法蘭板固定，軸向氣缸207固定在氣缸固定型材104上，徑向光軸214一端在徑向推頂塊208內沉孔固定，另一端裝在徑向導向塊210內導套中，徑向彈簧209兩端分別與徑向推頂塊208和徑向導向塊210固定住，徑向光軸214與徑向彈簧209同軸，徑向導向塊210和徑向傳感器211同時固定在徑向連接板213上，徑向傳感器211感應頭從徑向導向塊210中間孔伸出，頂在徑向推頂塊208上，徑向連接板213與徑向氣缸212法蘭板固定，徑向氣缸212固定在氣缸固定型材104上。所述的錐形鋼管肋板焊接機器人，其特征在于：所述的落料機構3是由斜坡落料槽301、軸固定支架302、斜坡架303、進料板304、落料齒條305、落料齒輪306、落料齒輪軸307、落料連桿308、阻擋軸309、落料彈簧310組成的，斜坡落料槽301上端固定在斜坡固定型材105上，斜坡落料槽301下端由斜坡架303固定在進料板304上，軸固定支架302固定在斜坡落料槽301上，進料板304固定在氣缸固定型材104上，落料齒條305固定在徑向連接板213上，落料齒輪306固定在落料齒輪軸307上，落料齒輪軸307與落料連桿308一端連接，阻擋軸309下端與落料連桿308連接，落料彈簧310下端與阻擋軸309固定，落料彈簧310上端與斜坡落料槽301固定。所述的錐形鋼管肋板焊接機器人，其特征在于：所述的焊槍運動機構4是由軸向滑塊連接板401、軸向移動導軌402、軸向移動電機403、軸向移動滑塊404、電機支架405、焊槍旋轉電機406、焊槍固定板407、軸向移動齒輪408、軸向移動齒條409、徑向移動滑塊410、徑向移動電機411、徑向移動齒輪412、徑向移動齒條413、徑向滑塊連接板414、徑向移動導軌415、焊槍416組成的，焊槍416安裝在焊槍固定板407上，焊槍固定板與焊槍旋轉電機406軸連接，焊槍旋轉電機406用電機支架405安裝在軸向滑塊連接板401上，焊槍軸向移動步進電機403固定在軸向滑塊連接板401上，焊槍軸向移動步進電機403軸上的軸向移動齒輪408與軸向移動齒條409嚙合，軸向移動齒條409固定在焊槍軸向型材107上，軸向移動導軌402固定在焊槍軸向型材107上，軸向移動導軌402上面的軸向移動滑塊404與軸向滑塊連接板401固定，焊槍軸向型材107和徑向移動電機410固定在徑向滑塊連接板414上，徑向滑塊連接板414靠徑向移動滑塊410在徑向移動導軌415上滑動，徑向移動導軌415固定在焊槍徑向型材106上，徑向移動電機411軸上的徑向移動齒輪412與徑向移動齒條413嚙合，徑向移動齒條413固定在焊槍徑向型材106上。該裝置工作時，三軸機器人移動到錐形鋼管法蘭內側，焊接肋板在夾持測距機構3夾持范圍之內，落料機構3上端面與錐形鋼管旋轉中心平齊，并通過滾輪架調節好錐形鋼管焊接的初始角度，腳輪101剎車鎖死。啟動控制柜6與焊機5電源后，設置觸摸屏工作模式，三軸機器人開始工作。首先，控制柜6控制徑向氣缸212伸出，到達最大量程后縮回，徑向連接板縮回時，落料齒條305與落料齒輪306嚙合運動，帶動落料連桿308向氣缸縮回方向擺動，阻擋軸309向下移動一定距離，落料彈簧310處于拉伸狀態，阻擋軸309上端低于斜坡落料槽301承接肋板平面，斜坡落料槽301內肋板在重力作用下下滑，徑向氣缸212縮回一定距離時，落料齒條305與落料齒輪306不再嚙合，阻擋軸309會在落料彈簧310的拉伸作用下恢復阻擋斜坡落料槽301內剩余肋板，徑向氣缸212縮回時間較短，只有一塊肋板落入進料板304上，夾持測距機構2中徑向氣缸212開始伸出，徑向推頂塊208推頂進料板304上肋板達到錐形鋼管棱體焊接表面，軸向氣缸207開始伸出，軸向推頂塊201推頂肋板到達錐形鋼管法蘭焊接表面，軸向彈簧202和徑向彈簧209處于壓縮狀態，軸向傳感器204測量軸向彈簧202壓縮距離，徑向傳感器211測量徑向彈簧209壓縮距離，并采集到控制柜6，控制柜6計算軸向氣缸207行程、軸向傳感器204數據同時依據初始肋板夾持時的軸向傳感器204數據和軸向氣缸207法蘭板、軸向導向塊203、軸向連接板206、軸向推頂塊201軸向尺寸，控制軸向移動電機403運動，使得焊槍416焊接肋板與錐形鋼管法蘭焊接表面的路徑隨每次焊接時的軸向跳動而變化，控制柜計算徑向氣缸207行程、徑向傳感器211數據同時依據初始肋板夾持時的徑向傳感器211數據和徑向氣缸212法蘭板、徑向導向塊210、徑向連接板213、徑向推頂塊208徑向尺寸，控制徑向移動電機411運動，使得焊槍416焊接肋板與錐形鋼管棱體焊接表面的路徑隨每次焊接時的徑向跳動而變化。對于本領域的普通技術人員而言，根據本發明的教導，在不脫離本發明的原理與精神的情況下，對實施方式所進行的改變、修改、替換和變型仍落入本發明的保護范圍之內。