專利名稱：單槍雙絲高速全自動氣保焊接機器人的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及焊接機器人技術領域，具體是一種單槍雙絲高速全自動氣保焊接機器人，該機器人是一種具有小型、自由移動、柔性、焊接速度快、焊接質量高、環(huán)保、智能的一種新型焊接機器人。主要用于對焊接數(shù)量非常多和要求非常高的重工業(yè)工廠，例如大型造船廠等。
背景技術：
對于像造船廠這樣焊接數(shù)量非常多和焊接質量要求非常高的場合，現(xiàn)在絕大部分工廠都是采用人工焊接，這樣焊接勞動強度大，制造周期長。也有部分是采用焊接設備，這里所說的焊接設備是采用有軌導航焊接小車，即在進行焊接之前先必須要在焊縫軌跡左右兩邊加上導軌，讓焊接小車在導軌上行走。焊接設備當中的焊槍是單槍單導電嘴的焊槍，焊接時的速度慢，焊接質量低，飛濺物多。當中也有單槍雙導電嘴的焊槍，但是其焊接速度仍然很低(根據(jù)統(tǒng)計大約在0. 5m/min)，并且其最大的弱點是不可持續(xù)工作，因為在進行焊接時焊槍槍頭部分的溫度會逐漸上升使得焊槍融化變形，所以工人們在進行焊接時需要工作一段時間，休息一段時間，以此來使得焊槍冷卻。這樣還是沒有使得工作周期得到很好的解決。

發(fā)明內容
為了在工廠當中從根本上解決針對于焊接速度慢，工人工作勞動強度大，飛濺物多，工作周期長，導航，焊接質量等相關問題，本發(fā)明提供了一種單槍雙絲高速全自動氣保焊接機器人。本發(fā)明的機器人的主要技術方案如下
一種單槍雙絲高速全自動氣保焊接機器人，包括機器人行走小車車體1和磁輪2，以及設置在機器人行走小車車體1上的小車行動系統(tǒng)、小車轉向系統(tǒng)、X軸校正裝置和Z軸校正裝置，所述小車行動系統(tǒng)連接磁輪2，Z軸校正裝置上設置有焊槍7。所述小車行動系統(tǒng)包括小車驅動電機3、小車驅動軸31、動力約束體32、花鍵軸 33、萬向軸34、底板35、旋轉架36和電機座37，所述小車驅動電機3連接小車驅動軸31，小車驅動軸31通過錐形齒輪連接花鍵軸33，花鍵軸33設置在動力約束體32內，花鍵軸33的兩端分別連接一萬向軸34，2個萬向軸34分別設置在對應的旋轉架36內，旋轉架36設置在底板35和電機座37之間。所述小車轉向系統(tǒng)包括轉向驅動電機40、轉向驅動齒輪41、齒條架42、轉向齒條 43，所述轉向驅動電機40連接轉向驅動齒輪41，轉向驅動齒輪41與設置在齒條架42上的轉向齒條43嚙合連接，齒條架42兩端分別與2個旋轉架36連接。所述X軸校正裝置包括焊槍X軸進給電機5、X軸驅動齒輪51、X軸從動齒條52、 槍架底板53和焊槍X軸運動導軌M，所述焊槍X軸進給電機5連接X軸驅動齒輪51，X軸驅動齒輪51連接X軸從動齒條52，X軸從動齒條52設置在槍架底板53上，槍架底板53與焊槍X軸運動導軌M滑動連接，焊槍X軸運動導軌M設置在機器人行走小車車體1上。所述Z軸校正裝置包括焊槍Z軸進給電機6、Z軸驅動絲杠61、槍架活動板62、槍架豎板63和焊槍Z軸進給導軌64，所述焊槍Z軸進給電機6連接Z軸驅動絲杠61，與Z軸驅動絲杠61螺紋連接的螺母設置在槍架底板53上，焊槍Z軸進給電機6設置在槍架活動板62上，槍架活動板62通過焊槍Z軸進給導軌64與槍架豎板63連接，槍架豎板63設置在槍架底板53上。所述焊槍7包括風罩71、冷卻裝置72、冷卻銅管73、導電嘴74、焊槍銅管75、絕緣體76、不銹鋼管77、焊絲孔78和保護氣體出口 79，所述風罩71位于焊槍7端部，風罩71內設有導電嘴74，導電嘴74通過焊槍銅管75連接不銹鋼管77，導電嘴74上設有焊絲孔78， 導電嘴74和風罩71之間設有保護氣體出口 79，不銹鋼管77和焊槍銅管75之間設有絕緣體76，風罩71與冷卻裝置72連接，冷卻裝置72連接冷卻銅管73。所述焊槍7旁設有工業(yè)攝像頭8。本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明的單槍雙絲高速全自動氣保焊接機器人的焊槍是采用一種特殊的材料，經(jīng)過申請人自己的研發(fā)工藝過程使得焊槍的熔點和導電率大幅度的提高，又因為焊槍是單槍雙導電嘴，從而使得焊接的速度大幅度提高據(jù)實驗數(shù)據(jù)最低可達2. Om/min，持續(xù)焊接時間增長， 飛濺物減少，從而使得工作環(huán)境得到改善。本發(fā)明的單槍雙絲高速全自動氣保焊接機器人的小車具有可根據(jù)焊縫的軌跡自由尋跡移動，自主導航行走，可實現(xiàn)無軌運行，自動糾正焊接位置，具有柔性，質量輕，行走準確，速度恒定，可在傾斜面上吸附行走的優(yōu)點。本發(fā)明的單槍雙絲高速全自動氣保焊接機器人的焊槍在行走機器人上進行焊接， 其焊槍的焊接導電率高，焊接穩(wěn)定可靠，持續(xù)工作時間長，焊接效率高、質量好，二氧化碳氣體及焊絲利用度高從而使其設備具有節(jié)能的優(yōu)點。本發(fā)明系單槍雙絲高速全自動氣保焊接機器人是一種具有小型、自由移動、柔性、 焊接速度快、焊接質量高、節(jié)能環(huán)保、智能的一種新型焊接機器人。主要用于對焊接數(shù)量非常多和要求非常高的重工業(yè)工廠，例如大型造船廠。本發(fā)明系單槍雙絲高速全自動氣保焊接機器人可在工作環(huán)境非常惡劣的情況下進行工作，焊接機器人可自由的根據(jù)鋼板當中焊縫軌跡的形狀來進行尋跡焊接，不需要架導軌。本發(fā)明系單槍雙絲高速全自動氣保焊接機器人主要分為兩大部分即焊槍部分和可行走小車兩部分，其中焊槍主要是在焊接工作當中進行焊接工作，行走機器人主要是架著焊槍進行焊接尋跡。根據(jù)大量的實驗研究表明，本發(fā)明系單槍雙絲高速全自動氣保焊接機器人從根本上解決了生產(chǎn)周期長，工人勞動強度大及節(jié)能環(huán)保等相關問題。在焊接領域當中具有重要的意義和地位。


圖1是本發(fā)明系單槍雙絲高速全自動氣保焊接機器人的行走小車結構示意圖。
圖2是本發(fā)明系單槍雙絲高速全自動氣保焊接機器人的小車底盤拆解結構示意圖。圖3是本發(fā)明系單槍雙絲高速全自動氣保焊接機器人的小車整體動力及導航拆解結構示意圖。圖4是小車底盤主視圖5是本發(fā)明的小車底盤左視圖。圖6是本發(fā)明的小車底盤右視圖。圖7是本發(fā)明的小車底盤俯視圖。圖8是本發(fā)明的小車外形主視圖。圖9是本發(fā)明的小車外形俯視圖。圖10是本發(fā)明的小車外形左視圖。圖11是本發(fā)明的小車外形右視圖。圖12是本發(fā)明的小車外形仰視圖。圖13是本發(fā)明的焊槍結構說明圖。圖14是本發(fā)明的工業(yè)攝像頭安裝位置示意圖。圖15是本發(fā)明的焊槍外形主視圖。圖16是本發(fā)明的焊槍外形俯視圖。圖17是本發(fā)明的焊槍外形左視圖。圖18是本發(fā)明系單槍雙絲高速全自動氣保焊接機器人的電氣控制框圖。圖中1為機器人行走小車車體、2為磁輪、3為小車驅動電機、31為小車驅動軸、32 為動力約束體、33為花鍵軸、34為萬向軸、35為底板、36為旋轉架、37為電機座、4為轉向驅動電機、41為轉向驅動齒輪、42為齒條架、43為轉向齒條、5為焊槍X軸進給電機、51為X軸驅動齒輪、52為X軸從動齒條、53為槍架底板、54為焊槍X軸運動導軌、6為焊槍Z軸進給電機、61為Z軸驅動絲杠、62為槍架活動板、63為槍架豎板、64為焊槍Z軸進給導軌、7為焊槍、71為風罩、72為冷卻裝置、73為冷卻銅管、74為導電嘴、75為焊槍銅管、76為絕緣體、77 為不銹鋼管、78為焊絲孔、79為保護氣體出口、8為工業(yè)攝像頭。
具體實施方案下面結合附圖對本發(fā)明作進一步描述
一種單槍雙絲高速全自動氣保焊接機器人，包括機器人行走小車車體1和磁輪2，以及設置在機器人行走小車車體1上的小車行動系統(tǒng)、小車轉向系統(tǒng)、X軸校正裝置和Z軸校正裝置，所述小車行動系統(tǒng)連接磁輪2，Z軸校正裝置上設置有焊槍7。小車行動系統(tǒng)包括小車驅動電機3、小車驅動軸31、動力約束體32、花鍵軸33、萬向軸；34、底板35、旋轉架36和電機座37，所述小車驅動電機3連接小車驅動軸31，小車驅動軸31通過錐形齒輪連接花鍵軸33，花鍵軸33設置在動力約束體32內，花鍵軸33的兩端分別連接一萬向軸34，2個萬向軸34分別設置在對應的旋轉架36內，旋轉架36設置在底板35和電機座37之間。小車轉向系統(tǒng)包括轉向驅動電機40、轉向驅動齒輪41、齒條架42、轉向齒條43，所述轉向驅動電機40連接轉向驅動齒輪41，轉向驅動齒輪41與設置在齒條架42上的轉向齒條43嚙合連接，齒條架42兩端分別與2個旋轉架36連接。X軸校正裝置包括焊槍X軸進給電機5、X軸驅動齒輪51、X軸從動齒條52、槍架底板53和焊槍X軸運動導軌M，所述焊槍X軸進給電機5連接X軸驅動齒輪51，X軸驅動齒輪51連接X軸從動齒條52，X軸從動齒條52設置在槍架底板53上，槍架底板53與焊槍X 軸運動導軌M滑動連接，焊槍X軸運動導軌M設置在機器人行走小車車體1上。Z軸校正裝置包括焊槍Z軸進給電機6、Z軸驅動絲杠61、槍架活動板62、槍架豎板63和焊槍Z軸進給導軌64，所述焊槍Z軸進給電機6連接Z軸驅動絲杠61，與Z軸驅動絲杠61螺紋連接的螺母設置在槍架底板53上，焊槍Z軸進給電機6設置在槍架活動板62 上，槍架活動板62通過焊槍Z軸進給導軌64與槍架豎板63連接，槍架豎板63設置在槍架底板53上。焊槍7包括風罩71、冷卻裝置72、冷卻銅管73、導電嘴74、焊槍銅管75、絕緣體76、 不銹鋼管77、焊絲孔78和保護氣體出口 79，所述風罩71位于焊槍7端部，風罩71內設有導電嘴74，導電嘴74通過焊槍銅管75連接不銹鋼管77，導電嘴74上設有焊絲孔78，導電嘴74和風罩71之間設有保護氣體出口 79，不銹鋼管77和焊槍銅管75之間設有絕緣體76， 風罩71與冷卻裝置72連接，冷卻裝置72連接冷卻銅管73。焊槍7旁設有工業(yè)攝像頭8。如圖1、8、14所示單槍雙絲高速全自動焊接機器人包括X方向校正裝置，Z方向校正裝置，行走機器人動力裝置，導航裝置。其中；所述的X方向校正裝置包括有電機，齒輪， 齒條，槍架，槍架，槍架，電機，導軌，絲杠及焊槍。電機連接齒輪帶動齒條，齒條由螺釘固定在槍架上，槍架作為一個整體根據(jù)工業(yè)攝像頭所產(chǎn)生的反饋信號給工控機，工控機發(fā)出脈沖帶動焊槍在導軌上進行X方向糾正焊接位置。如圖1、8所示，以上所述的Z方向校正裝置包括有電機，絲杠，槍架，槍架，槍架，導軌及槍架。電機連接絲杠固定在槍架上，電機根據(jù)工控機發(fā)出的脈沖使得絲杠發(fā)生旋轉帶動槍架和焊槍在導軌上進行Z方向的糾正。如圖3所示，行走機器人動力裝置包括有電機，電機座，圓錐齒輪變速器，動力約束體，花鍵軸，萬向軸，磁輪。電機連接圓錐齒輪變速器根據(jù)工控機所發(fā)出的脈沖旋轉帶動花鍵軸，花鍵軸在萬向軸當中帶動萬向軸旋轉從而使得磁輪產(chǎn)生動力使得小車前進或后退。如圖3、4所示，導航裝置包括有電機，齒輪，齒條，齒條架，旋轉架，旋轉架，磁輪。 電機連接齒輪根據(jù)工控機發(fā)出的信號旋轉帶動齒條在齒條架上運動，齒條架連接旋轉架， 旋轉架連接旋轉架帶動磁輪進行左右旋轉運動。本發(fā)明的工作原理和工作過程如下
1將機器人小車設備放置在需要進行焊接的鋼板上，焊槍要對準焊縫中間位置相當于加工中心當中的對刀，這時打開設備電源，機器開始工作，機器人下面的工業(yè)攝像頭開始自動尋跡，將信號發(fā)送給工控機，動力電機接收工控機信號開始工作使得小車沿著焊縫軌跡行走。(2)工控機在小車開始行走以后，發(fā)出信號給焊槍，焊槍進行工作。(3)在進行焊接時焊縫的軌跡會有左右轉彎的，工控機接收工業(yè)攝像頭尋跡信號，然后發(fā)出信號給導航電機進行左右轉彎，此時工業(yè)攝像頭又發(fā)出信號糾正焊槍相對于焊縫的位置，使得焊槍始終在焊縫中進行焊接。本發(fā)明的工業(yè)攝像頭具有耐高溫、耐強光、抗磁干擾等特性。(4)當焊接一次完以后，焊槍會根據(jù)人工設定的焊接速度以及送絲機送絲速度由工控機計算，使得焊槍上升一定高度(Z方向糾正)后進行返回焊接運動(第二次焊接)，如此反復直到焊縫焊滿為止。上面所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的構思和范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計構思前提下，本領域中普通工程技術人員對本發(fā)明的技術方案作出的各種變型和改進，均應落入本發(fā)明的保護范圍，本發(fā)明請求保護的技術內容已經(jīng)全部記載在權利要求書中。
權利要求
1.一種單槍雙絲高速全自動氣保焊接機器人，其特征是包括機器人行走小車車體(1) 和磁輪( ，以及設置在機器人行走小車車體(1)上的小車行動系統(tǒng)、小車轉向系統(tǒng)、X軸校正裝置和Z軸校正裝置，所述小車行動系統(tǒng)連接磁輪O)，Z軸校正裝置上設置有焊槍(7)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種單槍雙絲高速全自動氣保焊接機器人，其特征是所述小車行動系統(tǒng)包括小車驅動電機(3)、小車驅動軸(31)、動力約束體(32)、花鍵軸(33)、萬向軸(；34)、底板(35)、旋轉架(36)和電機座(37)，所述小車驅動電機( 連接小車驅動軸(31)，小車驅動軸(31)通過錐形齒輪連接花鍵軸(33)，花鍵軸(3 設置在動力約束體 (32)內，花鍵軸(3 的兩端分別連接一萬向軸(34)，2個萬向軸(34)分別設置在對應的旋轉架(36)內，旋轉架(36)設置在底板(35)和電機座(37)之間。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種單槍雙絲高速全自動氣保焊接機器人，其特征是所述小車轉向系統(tǒng)包括轉向驅動電機(40)、轉向驅動齒輪(41)、齒條架(42)、轉向齒條(43)，所述轉向驅動電機GO)連接轉向驅動齒輪(41)，轉向驅動齒輪與設置在齒條架0 上的轉向齒條嚙合連接，齒條架0 兩端分別與2個旋轉架(36)連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種單槍雙絲高速全自動氣保焊接機器人，其特征是所述X 軸校正裝置包括焊槍X軸進給電機( 、X軸驅動齒輪(51)、X軸從動齒條(5 、槍架底板 (53)和焊槍X軸運動導軌(M)，所述焊槍X軸進給電機(5)連接X軸驅動齒輪(51)，X軸驅動齒輪(51)連接X軸從動齒條(5 ，X軸從動齒條(5 設置在槍架底板(5 上，槍架底板(5 與焊槍X軸運動導軌(54)滑動連接，焊槍X軸運動導軌(54)設置在機器人行走小車車體⑴上。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種單槍雙絲高速全自動氣保焊接機器人，其特征是所述 Z軸校正裝置包括焊槍Z軸進給電機(6)、Z軸驅動絲杠(61)、槍架活動板(6 、槍架豎板 (63)和焊槍Z軸進給導軌(64)，所述焊槍Z軸進給電機(6)連接Z軸驅動絲杠(61)，與Z 軸驅動絲杠(61)螺紋連接的螺母設置在槍架底板(5 上，焊槍Z軸進給電機(6)設置在槍架活動板(6 上，槍架活動板(6 通過焊槍Z軸進給導軌(64)與槍架豎板(6 連接， 槍架豎板(6 設置在槍架底板(5 上。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種單槍雙絲高速全自動氣保焊接機器人，其特征是所述焊槍(7)包括風罩(71)、冷卻裝置(72)、冷卻銅管(73)、導電嘴(74)、焊槍銅管(75)、絕緣體 (76)、不銹鋼管(77)、焊絲孔(78)和保護氣體出口(79)，所述風罩(71)位于焊槍(7)端部，風罩(71)內設有導電嘴(74)，導電嘴(74)通過焊槍銅管(75)連接不銹鋼管(77)，導電嘴(74)上設有焊絲孔(78)，導電嘴(74)和風罩(71)之間設有保護氣體出口(79)，不銹鋼管(77)和焊槍銅管(7 之間設有絕緣體(76)，風罩(71)與冷卻裝置(7 連接，冷卻裝置(72)連接冷卻銅管(73)。
7.根據(jù)權利要求1至6之一所述的一種單槍雙絲高速全自動氣保焊接機器人，其特征是所述焊槍(7)旁設有工業(yè)攝像頭(8)。
全文摘要
一種單槍雙絲高速全自動氣保焊接機器人，其特征是包括機器人行走小車車體(1)和磁輪(2)，以及設置在機器人行走小車車體(1)上的小車行動系統(tǒng)、小車轉向系統(tǒng)、X軸校正裝置和Z軸校正裝置，所述小車行動系統(tǒng)連接磁輪(2)，Z軸校正裝置上設置有焊槍(7)。本發(fā)明是一種具有小型、自由移動、柔性、焊接速度快、焊接質量高、節(jié)能環(huán)保、智能的一種新型焊接機器人。主要用于對焊接數(shù)量非常多和要求非常高的重工業(yè)工廠，例如大型造船廠。
文檔編號B23K9/28GK102489839SQ20111042180
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權日2011年12月15日
發(fā)明者張立雪, 查道文, 柴忠興, 謝維云 申請人:南京奔馳焊接機械廠