[发明专利]单面焊双面成型焊接机器人

说明书

本发明公开了一种单面焊双面成型焊接机器人，其包括底座组件、三维移动机构、激光视觉跟踪传感器、焊枪夹持机构、焊枪摆动机构和控制器，三维移动机构设置在底座组件上，三维移动机构包括X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴移动机构，焊枪夹持机构与焊枪摆动机构固定连接，激光视觉跟踪传感器设置在焊枪摆动机构旁，激光视觉跟踪传感器实时扫描焊道，得到焊道的轨迹、坡口间隙、坡口宽度、坡口深度的焊道数据，并实时传送给控制器，控制器根据当前的焊道数据调用适合当前工况的焊接速度、焊枪摆动参数、焊接电流、电压、多层多道焊接工艺参数，并自动调整Y轴移动机构、Z轴移动机构，使焊枪自动对正焊道中心进行焊接。

技术领域

本发明涉及自动化焊接设备领域，特别是涉及一种单面焊双面成型焊接机器人。

背景技术

目前核电站施工中，核岛安全壳开始大量使用，SC钢-混凝土复合结构，大型钢结构件现场施工时，存在大量长距离焊缝，短则10米，长焊道可达120米以上。大型构件时常因为构件背面焊钉，预埋钢筋等障碍物的存在，同时焊接时为满足RT检测I级，人员无法进入背面进行焊接或清根作业，必须使用人工进行单面焊双面成型作业，焊接效率差，一次合格率低。现有焊接施工方式，工作效率低，质量一致性差，尤其人工单面焊双面成型焊接，对焊接技术人员要求比较高，同时人工单面焊双面成型作业RT/UT射线检测合格率低，同一位置一旦发生两次及以上次数焊接不合格即意味该构件报废，无法返工。且现有施工使用的自动、半自动焊接设备均未搭载焊缝跟踪设备，无法实现对目标焊道的跟踪与识别，因而需要对其进行改进。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的焊接机器人，无法实现对目标焊道的跟踪和识别，人工实施单面焊双面成型时，对工人的技术要求高，合格率低等问题，提供一种焊接机器人。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种单面焊双面成型焊接机器人，其特点是：其包括底座组件、三维移动机构、激光视觉跟踪传感器、焊枪夹持机构、焊枪摆动机构和控制器，三维移动机构设置在底座组件上，三维移动机构包括X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴移动机构，X轴移动机构带动底座组件沿着机器人轨道移动，Y轴移动机构带动升降座的升降移动，Z轴移动机构设置在升降座上，Z轴移动机构带动激光视觉跟踪传感器和焊枪摆动机构沿着与机器人轨道垂直的方向水平移动，焊枪夹持机构与焊枪摆动机构固定连接，激光视觉跟踪传感器设置在焊枪摆动机构旁，激光视觉跟踪传感器实时扫描焊道，得到焊道的轨迹、坡口间隙、坡口宽度、坡口深度的焊道数据，并实时传送给控制器，控制器根据当前的焊道数据调用适合当前工况的焊接速度、焊枪摆动参数、焊接电流、电压、多层多道焊接工艺参数，并自动调整Y轴移动机构、Z轴移动机构，使焊枪自动对正焊道中心进行焊接。

进一步的方案是，所述的底座组件包括底座、固定侧轮和可调侧轮，在底座的下方设有大于轨道宽度的底槽，固定侧轮装配在底槽的一侧侧壁上，可调侧轮装配在底槽的另一侧侧壁上，固定侧轮和可调侧轮都能沿着轨道的侧壁滚动，并对底座组件进行限位。

进一步的方案是，所述的X轴移动机构包括电机、减速箱、主动齿轮、从动齿轮、传动轴及滚轮，电机和减速箱分别与底座固定连接，电机的输出轴与减速箱连接，减速箱的输出轴与主动齿轮连接，主动齿轮和从动齿轮为45°螺旋齿轮组，从动齿轮与传动轴固定连接，滚轮与传动轴固定连接，滚轮能沿着机器人轨道滚动。

进一步的方案是，所述的Y轴移动机构包括电机、同步带轮传动机构、丝杆、导轨和升降座，电机通过一组同步带轮传动机构带动丝杆转动，导轨与丝杆同方向设置，升降座与导轨滑动配合，升降座与丝杆组成丝杆机构，丝杆转动时，升降座沿着导轨升降活动。

进一步的方案是，所述的Z轴移动机构包括壳体、固定座、驱动电机、齿轮齿条机构和滑动臂，固定座与壳体固定连接，驱动电机固定在固定座上，驱动电机的输出轴与齿轮齿条机构的齿轮固定连接，齿条与齿轮啮合，齿条固定在滑动臂的上表面上，在固定座上设有滑槽，滑动臂与滑槽滑动配合，滑动臂的端部与焊枪摆动机构固定连接，在齿条的末端设有齿轮限位块。