CN104526214A - 一种波纹板机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种波纹板机器人，它包括具有六自由度的机器人手臂（1）和安装在机器人手臂（1）上的焊枪（2），焊枪（2）上设置有进水口和出水口，它还包括滑台、清洗站、焊接电源（3）、控制器和冷却水箱，机器人手臂（1）和清洗站均设置在滑台上，冷却水箱设置在靠近滑台侧，焊接电源（3）固定安装在冷却水箱的顶部，焊接电源（3）与焊枪（2）连接。本发明的有益效果是：具有结构紧凑、自动化程度高、波纹板焊接效率高、直线运动平稳、极大减轻工人劳动强度、运输方便、能一次性完成长度为50m以上波纹板焊接的特点。

Description

一种波纹板机器人

技术领域

本发明涉及将波纹板与钢板焊接的技术领域，特别是一种波纹板机器人。

背景技术

波纹板是具有波浪形状的板材，将其垂直的焊接在钢板上后能极大的增大抗压强度、抗弯强度，可运用到桥梁工程等领域。

由于焊缝是呈波纹状的，因此，需要使用波纹板机器人实现波纹板与平板的焊接，波纹板机器人由六自由度的机器人手臂、滑台、清洗站、焊接电源和冷却水箱组成，机器人手臂上设置有焊枪，机器人手臂设置在滑台上，从而使焊枪能够做直线运动，又由于机器人手臂是具有六自由度的，中途又无需冷却焊枪，因此能一次性完成长度为50m以上的波纹板的焊接。现有的波纹板机器人自动化程度低、很难完成波纹板的焊接，且焊接效率和焊接精度都很低。

目前，波纹板机器人用的滑台主要有丝杆螺母副驱动机器人手臂做直线运动，由于波纹板的焊接长度一般大于40m，则需要至少等长度的丝杆螺母副，而较长的丝杆螺母副价格昂贵，制造困难，同时又给搬运带来了困难，因此，现有的滑台很难推广使用。

在波纹板的焊接过程中始终需要焊丝，焊丝装在焊枪内，当波纹板焊接结束后在焊丝的前端呈球状，需要用剪刀将球形端剪掉，剩下的焊丝才能继续投入使用，由于焊枪是被机器人手臂夹持且焊枪的位置较高，工人需要停机后人工将焊丝的球形端剪掉，此外，焊枪内残留有焊渣，工人还需用绞刀伸入焊枪内以将焊枪内的焊渣排出，增大了工人的劳动量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种结构紧凑、自动化程度高、波纹板焊接效率高、直线运动平稳、极大减轻工人劳动强度、运输方便、能一次性完成长度为50m以上波纹板焊接的波纹板机器人。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种波纹板机器人，它包括具有六自由度的机器人手臂和安装在机器人手臂上的焊枪，焊枪上设置有进水口和出水口，它还包括滑台、清洗站、焊接电源、控制器和冷却水箱，机器人手臂和清洗站均设置在滑台上，冷却水箱设置在靠近滑台侧，焊接电源固定安装在冷却水箱的顶部，焊接电源与焊枪连接；

所述的滑台由两个相互平行的导轨、减速箱、伺服电机和滑块组成，所述的两个导轨的侧壁上均设置有齿条，两个齿条对称设置且两个齿条相对立，所述的滑块安装在两个导轨之间，所述的减速箱和伺服电机均设置在滑块的顶部，滑块的底部转轴旋转安装有中心齿轮，伺服电机的输出端与减速箱的输入端连接，减速箱的输出端与中心齿轮的转轴连接，所述的中心齿轮与两个齿条啮合；

所述的清洗站由机箱、裁剪装置和清渣装置组成，裁剪装置和清渣装置分别设置在机箱的侧面和端面，机箱设置在滑块的顶部，所述的裁剪装置由气缸I、切刀、输料滑道和固定块组成，固定块设置在机箱上，气缸I水平设置且固定安装在机箱上，切刀设置在气缸I的活塞杆上且设置在固定块与气缸I之间，输料滑道设置在固定块的下方且输料滑道的开口设置在切刀的正下方，所述的清渣装置由气缸II、电机、绞刀和夹块组成，气缸II、电机和夹块均设置在机箱上，气缸II水平设置，电机垂直于气缸II设置，电机设置在气缸II和夹块之间且设置在气缸II的下方，绞刀安装在电机的输出轴上；

所述的冷却水箱由机壳、水箱、水泵和开口盒，水箱、水泵和开口盒均设置在机壳内，所述机壳的一侧壁上设置有连通机壳内部的冷水口和热水口，机壳的另一侧面上设置有通孔，通孔内设置有多个散热片，开口盒罩于通孔上，开口盒的外壁上设置有连通开口盒内部的风扇，开口盒的内部设置有U型铜管，U型铜管的入口端和出口端均设置在开口盒的外部且分别设置在开口盒的上、下两端，所述的水箱的外壁上且位于水箱的上、下两端分别设置在入水口和出水口，出水口与水泵的吸水口连接，水泵的出水口与冷水口连接，所述的入水口与出口端连接，入口端与热水口连接；

所述的控制器与机器人手臂、伺服电机、电机、气缸I和气缸II连接，所述的冷水口与焊枪的入水口连接，所述的热水口与焊枪的出水口连接。

所述的减速箱由机座、主动锥齿轮和从动锥齿轮组成，主动锥齿轮和从动锥齿轮均设置在机座内，主动锥齿轮与伺服电机连接，从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合且从动锥齿轮与中心齿轮连接。

所述的机箱的底部设置有立柱，所述的立柱的底部设置有安装座，安装座固定安装在滑块上。

所述的机箱的端面上设置有集料盒，集料盒设置在电机的正下方。

它还包括控温度传感器和液位传感器均设置在水箱内，且控温度传感器和液位传感器均与控制器连接。

所述的水泵设置在水箱与开口盒之间。

所述的夹块的侧面上设置有V形槽。

所述的每个散热片等间距间隔设置。

所述的机箱的端面上设置有支架，所述的固定块设置在支架上。

本发明具有以下优点：（1）本发明的齿条的长度可根据需要任意拼接，从而能够辅助长度为50m以上的波纹板焊接，此外，当运输时可将齿条拆分成多节，具有运输方便的特点。（2）本发明的滑块安装在两个导轨之间，滑块的底部转轴旋转安装有中心齿轮，中心齿轮与两个齿条啮合，因此，通过中心齿轮的转动带动滑块在导轨上滑动，从而使安装在滑块上的机器人手臂做平稳的直线运动，且具有承载能力大的特点。（3）本发明的裁剪装置能将焊丝的球形端直接切除掉，无需人工用剪刀裁剪，提高了波纹板的焊接效率，减轻了工人的劳动强度，此外，清渣装置能用绞刀将焊枪内的焊渣清理掉，无需人工操作，进一步提高了波纹板的焊接效率，减轻了工人的劳动强度。（4）本发明的U型铜管的材质为铜，铜的导热性效果非常好，且风扇能将U型铜管内的高温水迅速吹冷，周围的热量被散热片所抽出，从而使140℃以上的高温水迅速变成40℃以下的冷却水，具有冷却效果好的特点。（5）本发明的水泵能够将水箱内的冷却水抽到焊枪上，使焊枪能够长时间对波纹板进行焊接，焊枪不会因过度发热而损坏。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图；

图2 为本发明的滑台的俯视图；

图3 为本发明冷却水箱的结构示意图；

图4 为图3的左视图；

图5 为图3的右视图；

图6 为本发明清洗站的结构示意图；

图7 为图5的右视图；

图中，1-机器人手臂，2-焊枪，3-焊接电源，4-导轨，5-减速箱，6-伺服电机，7-滑块，8-齿条，9-中心齿轮，10-机箱，11-气缸I，12-切刀，13-输料滑道，14-固定块，15-气缸II，16-电机，17-绞刀，18-夹块，19-机壳，20-水箱，21-水泵，22-开口盒，23-冷水口，24-热水口，25-通孔，26-散热片，27-风扇，28- U型铜管，29-入口端，30-出口端，31-入水口，32-出水口，33-立柱，34-安装座，35-集料盒，36-支架。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：

如图1所示，一种波纹板机器人，它包括具有六自由度的机器人手臂1和安装在机器人手臂1上的焊枪2，焊枪2上设置有进水口和出水口，它还包括滑台、清洗站、焊接电源3、控制器和冷却水箱，机器人手臂1和清洗站均设置在滑台上，冷却水箱设置在靠近滑台侧，焊接电源3固定安装在冷却水箱的顶部，焊接电源3与焊枪2连接。

如图1和图2所示，滑台由两个相互平行的导轨4、减速箱5、伺服电机6和滑块7组成，所述的两个导轨4的侧壁上均设置有齿条8，两个齿条8对称设置且两个齿条8相对立，所述的滑块7安装在两个导轨4之间，所述的减速箱5和伺服电机6均设置在滑块7的顶部，滑块7的底部转轴旋转安装有中心齿轮9，伺服电机6的输出端与减速箱5的输入端连接，减速箱5的输出端与中心齿轮9的转轴连接，所述的中心齿轮9与两个齿条8啮合，当中心齿轮9转动后能够驱动滑块7沿导轨4做平稳的直线运动，承载能力更大，从而使机器人手臂1做直线运动，同时使波纹板机器人具有八个自由度，此外，而齿条8的长度可根据需要任意拼接，当运输时可将齿条拆分成多节，具有运输方便的特点。

如图1、6和7所示，清洗站由机箱10、裁剪装置和清渣装置组成，裁剪装置和清渣装置分别设置在机箱10的侧面和端面，机箱10的底部设置有立柱33，所述的立柱33的底部设置有安装座34，安装座34固定安装在滑块7上，机箱10的端面上设置有集料盒35，集料盒35设置在电机16的正下方，切刀12剪掉的球头焊丝经输料滑道13进入集料盒35内被收集，工人处理废屑更方便，此外，绞刀17将焊枪2内的焊渣刮下，刮下的焊渣落入集料盒35内，工人处理焊渣更方便，这极大的减轻了工人的劳动强度。所述的裁剪装置由气缸I11、切刀12、输料滑道13和固定块14组成。如图6和图7所示，机箱10的端面上设置有支架36，所述的固定块14设置在支架36上。如图6和图7所示，气缸I11水平设置且固定安装在机箱10上，切刀12设置在气缸I11的活塞杆上且设置在固定块14与气缸I11之间，输料滑道13设置在固定块14的下方且输料滑道13的开口设置在切刀12的正下方，所述的清渣装置由气缸II15、电机16、绞刀17和夹块18组成，气缸II15、电机16和夹块18均设置在机箱10上，夹块18的侧面上设置有V形槽，气缸II15水平设置，电机16垂直于气缸II15设置，电机16设置在气缸II15和夹块18之间且设置在气缸II15的下方，绞刀17安装在电机16的输出轴上。

如图1、3、4和5所示，冷却水箱由机壳19、水箱20、水泵21和开口盒22，水箱20、水泵21和开口盒22均设置在机壳19内，水泵21设置在水箱20与开口盒22之间，所述机壳19的一侧壁上设置有连通机壳19内部的冷水口23和热水口24，机壳19的另一侧面上设置有通孔25。如图3-5所示，通孔25内设置有多个散热片26，每个散热片26等间距间隔设置，开口盒22罩于通孔25上，开口盒22的外壁上设置有连通开口盒22内部的风扇27，开口盒22的内部设置有U型铜管28，U型铜管28的入口端29和出口端30均设置在开口盒22的外部且分别设置在开口盒22的上、下两端，由于U型铜管28的材质为铜，铜的导热性效果非常好，且风扇能将U型铜管28内的高温水迅速吹冷，周围的热量被散热片26所抽出，从而使140℃以上的高温水迅速变成40℃以下的冷却水，具有冷却效果好的特点。如图3-5所示，水箱20的外壁上且位于水箱20的上、下两端分别设置在入水口31和出水口32，出水口32与水泵21的吸水口连接，水泵21的出水口与冷水口23连接，所述的入水口31与出口端30连接，入口端29与热水口24连接，它还包括控温度传感器和液位传感器均设置在水箱20内，且控温度传感器和液位传感器均与控制器连接，温度传感器用于实时检测水箱20内的温度，并将温度信号转换为电信号传递给控制器，控制器将该电信号转为数字信号并显示；液位传感器用于实时检测水箱20内的冷却水的水位，并将液位信号转换为电信号传递给控制器，控制器将该电信号转换为数字信号并显示，方便工人记录水箱20内冷却水的情况。

所述的控制器与机器人手臂1、伺服电机6、电机16、气缸I11和气缸II15连接，控制器能够控制气缸I11和气缸II15的活塞杆的伸出或缩回，同时能够控制伺服电机6和电机16的启动或关闭，控制器还能控制机器人手臂1上的焊枪2焊接波纹板。如图1所示，冷水口23与焊枪2的入水口连接，所述的热水口24与焊枪2的出水口连接，焊枪2在焊接波纹板的过程中所产生的140℃以上的高温水经热水口24流入U型铜管28内，经冷却后变成40℃以下的冷却水进入水箱20内，冷却水又被水泵21经冷水口23抽到焊枪2内，从而降低焊枪上的表面温度，保证焊枪2能一次性完成长达50m以上的波纹焊接。

所述的减速箱5由机座、主动锥齿轮和从动锥齿轮组成，主动锥齿轮和从动锥齿轮均设置在机座内，主动锥齿轮与伺服电机6连接，从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合且从动锥齿轮与中心齿轮9连接。

本发明的工作过程如下：

步骤一：控制器控制伺服电机6启动并打开焊接电源3，焊接电源3给焊枪供电，伺服电机6的转矩经减速箱5减速后带动中心齿轮9转动，中心齿轮9在两个齿条8之间移动，从而带动滑块在导轨4上平稳的移动；

步骤二：控制机器人手臂1使焊枪2焊接钢板与波纹板，在焊接过程中，启动水泵21，水泵21将水箱20内的冷却水依次经出水口32、水泵21、冷水口23和焊枪进水口进入焊枪2内，从而实现降低焊枪表面温度防止焊枪损坏，随后低温水变成140℃以上的高温水，高温水依次经焊枪出水口、热水口24和入口端29进入U型铜管28内，高温水被冷却后变成40℃以下的冷却水，冷却水依次经出口端30、入水口31进入水箱20内，从而将冷却水重复利用，从而实现了波纹板的连续焊接；

步骤三：当波纹板焊接结束后，首先控制机器人手臂1使焊枪内的球形焊丝穿过固定块14和切刀12之间的区域，再控制气缸I11的活塞杆快速伸出，切刀12将焊丝的球形端切除掉，球形焊丝经输料滑道13进入集料盒35内，从而实现了焊丝球形端的切除；随后控制气缸I11的活塞杆缩回，同时控制机器人手臂1运动使焊枪2套在绞刀17上，再控制气缸II15的活塞杆伸出将焊枪2固定在气缸II15和夹块18之间，然后启动电机16，绞刀17将焊枪2内的焊渣刮下，刮下的焊渣落入集料盒35内，从而实现了焊枪内焊渣的清理。

Claims (9)

1.一种波纹板机器人，它包括具有六自由度的机器人手臂（1）和安装在机器人手臂（1）上的焊枪（2），焊枪（2）上设置有进水口和出水口，其特征在于：它还包括滑台、清洗站、焊接电源（3）、控制器和冷却水箱，机器人手臂（1）和清洗站均设置在滑台上，冷却水箱设置在靠近滑台侧，焊接电源（3）固定安装在冷却水箱的顶部，焊接电源（3）与焊枪（2）连接；

所述的滑台由两个相互平行的导轨（4）、减速箱（5）、伺服电机（6）和滑块（7）组成，所述的两个导轨（4）的侧壁上均设置有齿条（8），两个齿条（8）对称设置且两个齿条（8）相对立，所述的滑块（7）安装在两个导轨（4）之间，所述的减速箱（5）和伺服电机（6）均设置在滑块（7）的顶部，滑块（7）的底部转轴旋转安装有中心齿轮（9），伺服电机（6）的输出端与减速箱（5）的输入端连接，减速箱（5）的输出端与中心齿轮（9）的转轴连接，所述的中心齿轮（9）与两个齿条（8）啮合；

所述的清洗站由机箱（10）、裁剪装置和清渣装置组成，裁剪装置和清渣装置分别设置在机箱（10）的侧面和端面，机箱（10）设置在滑块（7）的顶部，所述的裁剪装置由气缸I（11）、切刀（12）、输料滑道（13）和固定块（14）组成，固定块（14）设置在机箱（10）上，气缸I（11）水平设置且固定安装在机箱（10）上，切刀（12）设置在气缸I（11）的活塞杆上且设置在固定块（14）与气缸I（11）之间，输料滑道（13）设置在固定块（14）的下方且输料滑道（13）的开口设置在切刀（12）的正下方，所述的清渣装置由气缸II（15）、电机（16）、绞刀（17）和夹块（18）组成，气缸II（15）、电机（16）和夹块（18）均设置在机箱（10）上，气缸II（15）水平设置，电机（16）垂直于气缸II（15）设置，电机（16）设置在气缸II（15）和夹块（18）之间且设置在气缸II（15）的下方，绞刀（17）安装在电机（16）的输出轴上；

所述的冷却水箱由机壳（19）、水箱（20）、水泵（21）和开口盒（22），水箱（20）、水泵（21）和开口盒（22）均设置在机壳（19）内，所述机壳（19）的一侧壁上设置有连通机壳（19）内部的冷水口（23）和热水口（24），机壳（19）的另一侧面上设置有通孔（25），通孔（25）内设置有多个散热片（26），开口盒（22）罩于通孔（25）上，开口盒（22）的外壁上设置有连通开口盒（22）内部的风扇（27），开口盒（22）的内部设置有U型铜管（28），U型铜管（28）的入口端（29）和出口端（30）均设置在开口盒（22）的外部且分别设置在开口盒（22）的上、下两端，所述的水箱（20）的外壁上且位于水箱（20）的上、下两端分别设置在入水口（31）和出水口（32），出水口（32）与水泵（21）的吸水口连接，水泵（21）的出水口与冷水口（23）连接，所述的入水口（31）与出口端（30）连接，入口端（29）与热水口（24）连接；

所述的控制器与机器人手臂（1）、伺服电机（6）、电机（16）、气缸I（11）和气缸II（15）连接，所述的冷水口（23）与焊枪（2）的入水口连接，所述的热水口（24）与焊枪（2）的出水口连接。

2.根据权利要求1所述的一种波纹板机器人，其特征在于：所述的减速箱（5）由机座、主动锥齿轮和从动锥齿轮组成，主动锥齿轮和从动锥齿轮均设置在机座内，主动锥齿轮与伺服电机（6）连接，从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合且从动锥齿轮与中心齿轮（9）连接。

3.根据权利要求1所述的一种波纹板机器人，其特征在于：所述的机箱（10）的底部设置有立柱（33），所述的立柱（33）的底部设置有安装座（34），安装座（34）固定安装在滑块（7）上。

4.根据权利要求1所述的一种波纹板机器人，其特征在于：所述的机箱（10）的端面上设置有集料盒（35），集料盒（35）设置在电机（16）的正下方。

5.根据权利要求1所述的一种波纹板机器人，其特征在于：它还包括控温度传感器和液位传感器均设置在水箱（20）内，且控温度传感器和液位传感器均与控制器连接。

6.根据权利要求1所述的一种波纹板机器人，其特征在于：所述的水泵（21）设置在水箱（20）与开口盒（22）之间。

7.根据权利要求1所述的一种波纹板机器人，其特征在于：所述的夹块（18）的侧面上设置有V形槽。

8.根据权利要求1所述的一种波纹板机器人，其特征在于：所述的每个散热片（26）等间距间隔设置。

9.根据权利要求1或4所述的一种波纹板机器人，其特征在于：所述的机箱（10）的端面上设置有支架（36），所述的固定块（14）设置在支架（36）上。