[实用新型]曲面钢板水火成型机器人

说明书

一种曲面钢板水火成型机器人，其属于大型复杂曲面钢板加工自动化智能设备。

在现有的造船生产中，从前期的船舶设计，板材号料和下料，到后期的船体装配都已基本实现计算机化，机械化和自动化流水线。而船体复杂曲面钢板水火加工成型工艺仍然凭经验靠手工操作，即由人工使用氧气乙炔火焰进行局部线状加热后用水冷却的方法来完成的，作业工人直接接触火焰和水蒸气，劳动环境恶劣，劳动强度过大。由于有经验的老工人近年来急剧减少，青年工人在短时期内还难以掌握这一复杂技术，所以造成这项技术后继乏人，直接影响各造船厂的生产进度、造船质量和造船周期。

本实用新型的目的在于：设计一种曲面钢板水火成型机器人，采用现有的微机控制技术和机械传动相结合，配以相应的控制软件来自动完成行走、测量、调整、喷火和喷水等作业。该装置应结构简单，工作可靠，加工精度高，劳动强度小，能满足各种板材被加工成所要求曲面的自动化作业。

本实用新型的技术解决方案是：一种曲面钢板水火成型机器人，它由行走机构、控制器、机械手和控制软件组成，控制器按控制软件控制机器人完成自动行走和机械手的自动操作。机械手沿Y向横梁的移动靠齿形皮带传动；机械手沿Z向调高架的移动靠丝杠传动；Z₁机械手和Z₂机械手固定在旋转架上可绕X₁-X₁轴旋转：Z₁机械手可沿Z₁-Z₁轴靠丝杠移动，也可沿X₂-X₂轴靠丝杠移动；Z₂机械手只能沿Z₂-Z₂轴靠丝杠移动。本实用新型的特殊之处在于：上述的行走机构由龙门架、4个滚轮和2个X向导轨组成。龙门架由2个立柱和Y向横梁构成，每个立柱下装有座落在X向导轨上的2个滚轮，固定在立柱上的电机驱动与X向导轨侧面齿条啮合的齿轮。上述的Z₁机械手和Z₂机械手上都装有一个喷火头和4个喷水头。

上述的龙门架沿X向导轨的行程为11～16m；机械手沿Y向横梁的行程为3～6m；机械手沿Z向调高架的行程为0.5～2m；Z₁机械手在X₁-X₁轴上相对于Z₂机械手之间的可调行程为200～600mm；Z₁机械手在Z₁-Z₁轴向的可调行程为50～150mm；Z₂机械手在Z₂-Z₂轴向的可调行程也为50～150mm；旋转架可使Z₁机械手和Z₂机械手以垂直面为基准向左右的可调角度各为45°。

上述技术方案的指导思想是：这种曲面钢板水火成型机器人是模仿人工采用火烧水浇让钢板变形后定型成所要求曲面的工作过程，该机器人除了应装备微机控制器和控制软件以外，机器人应行走和操作自如。因此机器人的机械手在三维空间具有4个自由度，即X向、Y向、Z向和绕X₁-X₁轴旋转。此外，Z₁机械手可在Z₁-Z₁轴和X₂-X₂轴向微调，Z₂机械手也可在Z₂-Z₂轴向微调，以便于对作业点的精确选控。机器人的行走和机械手的传动采用传统的齿轮齿条传动、齿形皮带传动和丝杠传动，配以减速器、制动器和电机很容易由微机进行精确控制。电驱动的机械传动方式结构简单、工作可靠、造价低廉。机器人的行走行程，机械手的工作行程和微调量，能满足国内外各种型号钢板的加工要求。所以该机器人不仅可用于船舶制造，也可用于大型金属容器的制造、海上油气开发平台的大型支脚的制造和大型钢结构的制造等。

本实用新型的效果在于：这种曲面钢板水火成型机器人由于采用微机控制技术和控制软件，机器人的行走和机械手的操作采用机械传动，使其能自动完成行走、测量、调整、喷火和喷水等作业。该机器人结构简单，工作可靠，加工精度高，能满足各种板材被加工成所要求曲面的自动化作业。造船厂使用这种设备不仅能成倍增加该工序的生产量，保证了后续工作船体装配的加工质量，而且能从整体上提高造船速度，为全面实现整船建造的精度控制创造有利的条件。

附图说明：

附图1是一种曲面钢板水火成型机器人的结构示意图。