專利名稱：一種用于中厚板焊接的自主移動(dòng)式雙絲焊機(jī)器人系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于機(jī)器人焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體來說是一種用于中厚板焊接的自主移動(dòng)式雙絲焊機(jī)器人系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
對(duì)于中厚板的焊接，雙絲焊接能夠提高焊接效率和焊接質(zhì)量，但是大型中厚板的結(jié)構(gòu)不再適合焊工手工操作，需要開發(fā)用于自主移動(dòng)式的焊接的機(jī)器人系統(tǒng)。雙絲焊接適合于大型結(jié)構(gòu)厚板焊接，應(yīng)用于多層多道焊接時(shí)也能減少焊接布道。對(duì)于大型結(jié)構(gòu)，部件本身結(jié)構(gòu)、重量影響不適合旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)有專用自動(dòng)化焊接小車大多需要鋪設(shè)軌道，軌道柔性范圍有限，鋪設(shè)工序繁瑣；另一方面，大型構(gòu)件的雙絲焊接自動(dòng)化無法應(yīng)用固定式機(jī)械手，本實(shí)用新型提出一種自主移動(dòng)式雙絲焊接機(jī)器人系統(tǒng)。焊接機(jī)器人系統(tǒng)一般由焊接承載機(jī)構(gòu)、焊接系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。承載機(jī)構(gòu)又分為固定式工業(yè)機(jī)械手、軌道式小車、自主移動(dòng)式機(jī)構(gòu)；焊接系統(tǒng)由焊接電源、焊槍、保護(hù)氣、送絲機(jī)構(gòu)等組成；控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)承載機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)、跟蹤、焊接質(zhì)量控制等。目前常用于大型精密結(jié)構(gòu)焊接的是軌道式機(jī)器人焊接系統(tǒng)，該系統(tǒng)由機(jī)器人運(yùn)行軌道、機(jī)器人及焊接系統(tǒng)組成，使用時(shí)需要預(yù)先進(jìn)行軌道鋪設(shè)，僅適用于能夠鋪設(shè)軌道的直焊縫，并且軌道的柔性在一定范圍內(nèi)，無法適應(yīng)焊縫形式的變換。雙絲焊接機(jī)器人能夠適應(yīng)大型鋼結(jié)構(gòu)的全位置焊縫形式，采用吸附式爬行機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)靈活，采用激光焊縫跟蹤傳感器，具備宏觀環(huán)境監(jiān)控及熔池監(jiān)控系統(tǒng)，在大厚板全位置焊接時(shí)能夠滿足擺動(dòng)要求、控制要求及運(yùn)動(dòng)要求。如專利申請(qǐng)?zhí)枮?01010180754. 1，申請(qǐng)日為2010年5月14日，名稱為“焊接設(shè)定裝置、焊接機(jī)器人系統(tǒng)及焊接設(shè)定方法”的發(fā)明專利，其主要技術(shù)方案為一種同時(shí)多層堆焊設(shè)定裝置，具備層疊圖案確定部，其基于各輸入數(shù)據(jù)和層疊圖案數(shù)據(jù)基值，確定與對(duì)象的接頭對(duì)應(yīng)的焊道的層疊圖案；單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道確定部，其在對(duì)象的兩個(gè)接頭的層疊圖案中，表示對(duì)焊道進(jìn)行組合時(shí)的熔敷金屬量的剖面面積的差值超過預(yù)定的閾值時(shí)，將剖面面積大的一方的焊道作為單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)用焊道排除之后，確定同時(shí)焊接的組合；焊接諸條件確定部，其確定包含與基于輸入焊接條件算出的焊絲送給速度相對(duì)應(yīng)的電流值及接縫形成位置的每個(gè)焊道焊接條件；動(dòng)作程序生成部，其生成基于確定的焊接條件的機(jī)器人動(dòng)作程序，并設(shè)定在機(jī)器人控制裝置內(nèi)。上述專利的焊接機(jī)器人系統(tǒng)采用軌道式排布，無法實(shí)現(xiàn)焊縫自動(dòng)跟蹤識(shí)別及自主移動(dòng)功能，而且該焊接系統(tǒng)適合流水線形式的焊接并不適合對(duì)大型鋼結(jié)構(gòu)件實(shí)行自主焊接，焊縫類型區(qū)別較大。又如專利申請(qǐng)?zhí)枮?01019063009. 6，申請(qǐng)日為2010年2月5日，名稱為“一種用
于注塑機(jī)機(jī)架的焊接機(jī)器人工作站系統(tǒng)”的發(fā)明專利，包括焊接機(jī)器人、焊接裝置、機(jī)器人移動(dòng)滑臺(tái)、焊槍冷卻裝置、智能尋位跟蹤裝置和機(jī)器人控制箱，焊接機(jī)器人安裝在機(jī)器人移動(dòng)滑臺(tái)上；焊接裝置分別與焊接機(jī)器人和焊槍冷卻裝置連接；機(jī)器人控制箱分別與焊接機(jī)器人、機(jī)器人移動(dòng)滑臺(tái)、焊接裝置和智能尋位跟蹤裝置相連，用于控制焊接機(jī)器人的移動(dòng)和焊接。上述專利的焊接機(jī)器人系統(tǒng)采用軌道式機(jī)器人焊接系統(tǒng)，無法實(shí)現(xiàn)機(jī)器人本體自動(dòng)跟蹤焊縫自由移動(dòng)并完成焊接而且該機(jī)器人針對(duì)注塑機(jī)機(jī)架焊接，焊縫類型范圍很有限。清華大學(xué)開發(fā)了履帶式磁吸附自主移動(dòng)焊接機(jī)器人，履帶式吸附移動(dòng)機(jī)構(gòu)吸附可靠性好但轉(zhuǎn)向性能差，造成機(jī)器人運(yùn)動(dòng)靈活性差、作業(yè)位置調(diào)整困難。北京石油化工學(xué)院開發(fā)了磁輪式自主移動(dòng)焊接機(jī)器人，磁輪式吸附移動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)靈活性好但吸附能力差，機(jī)器人吸附可靠性低。所以現(xiàn)有的自主移動(dòng)式焊接機(jī)器人存在運(yùn)動(dòng)靈活性和吸附能力不能兼具的問題。
實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的雙絲焊機(jī)器人存在運(yùn)動(dòng)靈活性和吸附能力不能兼具的問題，現(xiàn)在特別提出能滿足中厚板焊接、兼具靈活性和吸附能力、高效高質(zhì)量智能焊接的一種用于中厚板焊接的自主移動(dòng)式雙絲焊機(jī)器人系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種用于中厚板焊接的自主移動(dòng)式雙絲焊機(jī)器人系統(tǒng)，包括機(jī)器人本體、控制系統(tǒng)和雙絲焊接系統(tǒng)，其特征在于機(jī)器人本體包括爬行機(jī)構(gòu)和操作機(jī)構(gòu)所述爬行機(jī)構(gòu)包括采用驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向一體化磁輪的前輪模塊、采用永磁間隙吸附裝置的后輪模塊、連接前后輪的車架和安裝在車架上的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器；所述的操作機(jī)構(gòu)包括十字滑塊和擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)前端夾持雙絲焊槍，水平和垂直兩個(gè)方向的自由度由兩個(gè)絲杠導(dǎo)軌組合單元組合而成的十字滑塊實(shí)現(xiàn)，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)采用步進(jìn)電機(jī)搭配蝸輪蝸桿減速器；控制系統(tǒng)包括傳感系統(tǒng)、機(jī)器人本體控制箱和機(jī)器人主控系統(tǒng)；雙絲焊接系統(tǒng)包括雙絲焊槍、雙絲焊接電源、雙絲送絲機(jī)、保護(hù)氣和焊接冷卻系統(tǒng)；雙絲焊槍、雙絲焊接電源以及雙絲焊接系統(tǒng)之間的連接關(guān)系與其他焊接系統(tǒng)的焊槍、焊接電源以及焊接系統(tǒng)的連接關(guān)系存在明顯不同，但是上述不同之處以及具體如何連接是則本領(lǐng)域技術(shù)人員所知曉的。機(jī)器人本體、控制系統(tǒng)和雙絲焊接系統(tǒng)三者通過線纜連接。所述前輪模塊和后輪模塊分別安裝在車架兩端，在后輪模塊處設(shè)置有后輪底盤，后輪底盤上設(shè)置有永磁體；前輪模塊為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向一體化磁輪，包括永磁體和車輪，前輪的永磁體采用沿厚度方向磁化的環(huán)形永磁體；后輪模塊采用永磁間隙吸附方式，包括永磁間隙吸附裝置和車輪，永磁間隙吸附裝置包括環(huán)繞車輪安裝在后輪底盤上的永磁體，永磁間隙吸附裝置環(huán)繞后輪安裝在底盤上，所述永磁間隙吸附裝置和導(dǎo)磁壁面間是非接觸的，通過調(diào)節(jié)底盤和導(dǎo)磁壁面之間的距離設(shè)定永磁吸附裝置和導(dǎo)磁壁面間的氣隙；所述爬行機(jī)構(gòu)采用三輪結(jié)構(gòu)，各車輪均為驅(qū)動(dòng)輪，依靠?jī)珊筝喌牟钏偌扒拜喌氖芸剞D(zhuǎn)向角實(shí)現(xiàn)在導(dǎo)磁壁面上的轉(zhuǎn)向和直線運(yùn)動(dòng)。所述的操作機(jī)構(gòu)包括十字滑塊橫軸、十字滑塊縱軸、連接臂、焊縫跟蹤傳感器連接件和擺動(dòng)器連接件，十字滑塊橫軸與十字滑塊縱軸是分別包括步進(jìn)電機(jī)與精密滾珠絲杠導(dǎo)軌，焊縫跟蹤傳感器安裝在連接件的前端，擺動(dòng)器連接件安裝在連接臂的端部，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在擺動(dòng)器連接件上，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)前端夾持雙絲焊槍，雙絲焊槍夾持及姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)。所述傳感系統(tǒng)包括激光跟蹤傳感器、環(huán)境監(jiān)控傳感器和熔池監(jiān)控傳感器，操作機(jī)構(gòu)及環(huán)境監(jiān)控傳感器安裝在爬行機(jī)構(gòu)上，操作機(jī)構(gòu)末端安裝激光跟蹤傳感器、熔池監(jiān)控傳感器和雙絲焊槍，機(jī)器人本體控制箱安裝在爬行機(jī)構(gòu)上，機(jī)器人控制箱與主控系統(tǒng)通過電纜相連；所述焊接系統(tǒng)雙絲焊接電源、雙絲送絲機(jī)、保護(hù)氣與機(jī)上部分的焊槍通過線纜相連。所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)的工作方式為操作者利用遙控手操盒控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到起弧位置附近，再由機(jī)器人傳感控制系統(tǒng)完成起始點(diǎn)位置的調(diào)整，最后由自主識(shí)別跟蹤焊縫實(shí)現(xiàn)焊縫坡口中心點(diǎn)位置跟蹤，機(jī)器人控制系統(tǒng)采用PCC或者工業(yè)PC作為主控系統(tǒng)，激光跟蹤傳感系統(tǒng)采集的坡口中心點(diǎn)偏差信號(hào)控制機(jī)器人本體和操作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)；雙絲焊接系統(tǒng)的控制包含開關(guān)量控制、工藝參數(shù)設(shè)置。所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)采用多自由度云臺(tái)實(shí)現(xiàn)宏觀焊接環(huán)境的監(jiān)控，完成焊前起始點(diǎn)宏觀操作；采用熔池監(jiān)控傳感器實(shí)現(xiàn)微觀雙絲焊槍的姿態(tài)調(diào)整，焊接過程的熔池監(jiān)控。所述機(jī)器人系統(tǒng)控制主機(jī)通過Device net與焊接電源進(jìn)行通訊，通過主機(jī)控制界面完成焊接參數(shù)設(shè)置及焊接參數(shù)在線調(diào)整，控制焊接啟動(dòng)和停止。所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向一體化磁輪具體結(jié)構(gòu)為側(cè)傾轉(zhuǎn)軸一端安裝在車體固定框架上，另一端轉(zhuǎn)臺(tái)下支撐板連接，轉(zhuǎn)臺(tái)上支撐板、轉(zhuǎn)臺(tái)支撐立柱和轉(zhuǎn)臺(tái)下支撐板連接，轉(zhuǎn)臺(tái)蓋板與轉(zhuǎn)臺(tái)上支撐板連接，圓錐滾子軸承安裝在兩個(gè)支撐板上，轉(zhuǎn)向軸支承在圓錐滾子軸承上，轉(zhuǎn)向軸與60齒直齒齒輪連接，角度傳感器輸入軸與轉(zhuǎn)向軸固接，角度傳感器支撐桿與轉(zhuǎn)臺(tái)上支撐板連接，角度傳感器與角度傳感器支撐桿連接，轉(zhuǎn)向電機(jī)安裝板與轉(zhuǎn)臺(tái)上支撐板連接，轉(zhuǎn)向減速電機(jī)與轉(zhuǎn)向電機(jī)安裝板連接，20齒直齒錐齒輪固接在轉(zhuǎn)向減速電機(jī)輸出軸上，與之相嚙合的40齒直齒錐齒輪連接安裝在錐齒輪軸上，錐齒輪軸由安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)上支撐板的第一深溝球軸承支承，錐齒輪軸的另一側(cè)與19齒直齒齒輪通過平鍵聯(lián)接，19齒直齒齒輪與60齒直齒齒輪嚙合，轉(zhuǎn)向軸的下端與轉(zhuǎn)向基板連接，車輪左側(cè)安裝板、車輪右側(cè)安裝板、驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝板與轉(zhuǎn)向基板連接，驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝板連接，小同步帶輪軸與驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)的輸出軸固接，小同步帶輪通過平鍵聯(lián)接安裝在小同步帶輪軸上，前輪模塊永磁體和車輪軛鐵通過平鍵聯(lián)接安裝在車輪軸上，車輪軸通過第一深溝球軸承和第二深溝球軸承支承在車輪左側(cè)安裝板和車輪右側(cè)安裝板之間，大同步帶輪通過平鍵聯(lián)接安裝在車輪軸的另一側(cè)，大同步帶輪和小同步帶輪之間由同步帶聯(lián)接，張緊輥輪與張緊輥輪支撐桿之間通過螺釘連接，張緊輥輪支撐桿通過螺釘安裝在車輪左側(cè)安裝板上，驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)與車輪軸之間通過同步帶傳動(dòng)，轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向軸下部安裝有車輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及滾輪，所述轉(zhuǎn)向軸線與車輪軸線垂直正交。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于1、本實(shí)用新型爬行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)采用接觸式磁輪吸附和非接觸式間隙吸附的復(fù)合方式以及三輪全驅(qū)動(dòng)式移動(dòng)方式，機(jī)器人可在大型鋼結(jié)構(gòu)表面全位置自主靈活移動(dòng)、可靠吸附并實(shí)施抖實(shí)施雙絲全位置焊接作業(yè)，系統(tǒng)綜合性能好。2、本實(shí)用新型采用“宏觀遙控、微觀自主”的控制方式，可自主識(shí)別跟蹤焊縫，具備遠(yuǎn)程焊接參數(shù)設(shè)置及在線調(diào)整功能，可自主識(shí)別坡口中心點(diǎn)；采用多自由度云臺(tái)實(shí)現(xiàn)工件環(huán)境監(jiān)控，完成焊前起始點(diǎn)宏觀操作，實(shí)現(xiàn)了智能化焊接；采用熔池監(jiān)控傳感器實(shí)現(xiàn)雙絲焊槍的姿態(tài)調(diào)整，焊接過程的熔池監(jiān)控，即微觀自主。3、本實(shí)用新型能夠適應(yīng)大型鋼結(jié)構(gòu)的全位置焊縫形式，采用吸附式爬行機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)靈活，采用激光焊縫跟蹤傳感器，具備宏觀環(huán)境監(jiān)控及熔池監(jiān)控系統(tǒng)，在大厚板全位置焊接時(shí)能夠滿足擺動(dòng)要求、控制要求及運(yùn)動(dòng)要求。4、本實(shí)用新型所述的操作和擺動(dòng)機(jī)構(gòu)適用于爬行式焊接機(jī)器人，由操作機(jī)構(gòu)的十字滑塊提供Y軸和Z軸兩個(gè)自由度，由擺動(dòng)機(jī)構(gòu)為前段夾持的抖動(dòng)熱絲TIG焊槍提供一個(gè)繞X軸的旋轉(zhuǎn)自由度實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)功能。十字滑塊采用高精度滾珠絲杠導(dǎo)軌配合步進(jìn)電機(jī)組合而成，定位精度可以達(dá)到O. 02mm,以保證焊槍跟蹤焊縫的工藝精度要求。擺動(dòng)機(jī)構(gòu)由蝸輪蝸桿搭配步進(jìn)電機(jī)為焊槍提供旋轉(zhuǎn)自由度，輸出扭矩不小于10Nm，可以使焊槍以任意旋角為中心實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)焊接?！?、本實(shí)用新型所述的操作機(jī)構(gòu)的連接臂臂展可手動(dòng)調(diào)節(jié)，最大臂展可達(dá)450_。焊縫跟蹤傳感器的夾持機(jī)構(gòu)夾持位置可以手動(dòng)調(diào)節(jié)，X軸可調(diào)范圍120_，Y軸最大可調(diào)范圍350mm, Z軸可調(diào)范圍100mm，較大的可調(diào)空間范圍保證多種焊接工藝下焊縫跟蹤傳感器位置可以適應(yīng)抖動(dòng)熱絲TIG焊槍的各種姿態(tài)需求。6、驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)與車輪軸之間通過同步帶傳動(dòng)，通過調(diào)節(jié)傳動(dòng)中心距可以獲得較大的安裝空間，安裝較大功率的驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)從而提高驅(qū)動(dòng)力矩。7、設(shè)置了獨(dú)立的轉(zhuǎn)向自由度且使轉(zhuǎn)向軸線與車輪軸線垂直正交，可以實(shí)現(xiàn)車輪的獨(dú)立轉(zhuǎn)向，提高爬壁機(jī)器人運(yùn)動(dòng)靈活性。8、設(shè)置了被動(dòng)的側(cè)傾自由度且通過側(cè)傾限制塊限制側(cè)傾轉(zhuǎn)角在正負(fù)10度以內(nèi)，使爬壁機(jī)器人具有了較好的曲面適應(yīng)能力。9、側(cè)傾限制塊通過機(jī)械限位實(shí)現(xiàn)限制側(cè)傾角度的功能。10、所述轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)和車輪滾動(dòng)都設(shè)置有獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。11、自主移動(dòng)式機(jī)器人與雙絲焊槍結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)在于整個(gè)焊接機(jī)器人系統(tǒng)能在自主移動(dòng)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)雙絲焊接，由于單絲焊時(shí)，如果焊接速度較高，電弧的熱量沒有充分的向母材擴(kuò)散，形成的熔池小，周圍的母材溫度梯度大，熔池凝固快，熔化金屬來不及和母材充分熔合，容易產(chǎn)生咬邊，而雙絲焊電流較大，有利于形成較大的熔深，兩根焊絲互為加熱，充分利用了電弧的能量，實(shí)現(xiàn)較大的熔敷率，使熔池里有充分的熔融金屬和母材充分熔合，焊縫成形美觀。

圖I為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)圖。圖2為本實(shí)用新型機(jī)器人本體圖。圖3為本實(shí)用新型爬行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實(shí)用新型爬行機(jī)構(gòu)后輪模塊示意圖。圖5為本實(shí)用新型操作機(jī)構(gòu)示意圖。圖6為永磁間隙吸附裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向一體化磁輪結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為前輪過轉(zhuǎn)向軸和錐齒輪軸的剖視圖。圖9為磁輪剖視圖。[0047]附圖中I操作機(jī)構(gòu)，2熔池傳感器，3雙絲焊槍，4激光跟蹤傳感器，5焊縫，6爬行機(jī)構(gòu)，7多自由度云臺(tái)，8機(jī)器人本體控制箱，9線纜，10焊接對(duì)象，11雙絲送絲機(jī)，12雙絲焊接電源，13保護(hù)氣，14焊接冷卻系統(tǒng)，15機(jī)器人主控系統(tǒng)，16遙控操作盒；17前輪模塊，18車架，19電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，20后輪模塊；21永磁體，22底盤，23車輪，24渦輪蝸桿減速器，25行星齒輪減速器，26電機(jī)；27同步帶，28減速器，29轉(zhuǎn)向基礎(chǔ)板，30 . 20齒直齒錐齒輪；31轉(zhuǎn)向軸，32. 60齒圓柱齒輪，33齒圓柱齒輪，34錐齒輪軸，35. 40齒直齒錐齒輪。36前輪模塊永磁體，37軛鐵。 41十字滑塊橫軸、42十字滑塊縱軸、43連接臂、44焊縫跟蹤傳感器連接件、45擺動(dòng)器連接件，46擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，47焊槍，48焊縫跟蹤傳感器。
具體實(shí)施方式
一種用于中厚板焊接的自主移動(dòng)式雙絲焊機(jī)器人系統(tǒng)，包括機(jī)器人本體、控制系統(tǒng)和雙絲焊接系統(tǒng)，其特征在于機(jī)器人本體包括爬行機(jī)構(gòu)和操作機(jī)構(gòu)所述爬行機(jī)構(gòu)包括采用驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向一體化磁輪的前輪模塊、采用永磁間隙吸附裝置的后輪模塊、連接前后輪的車架和安裝在車架上的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器；所述的操作機(jī)構(gòu)包括十字滑塊和擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)前端夾持雙絲焊槍，水平和垂直兩個(gè)方向的自由度由兩個(gè)絲杠導(dǎo)軌組合單元組合而成的十字滑塊實(shí)現(xiàn)，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)采用步進(jìn)電機(jī)搭配蝸輪蝸桿減速器；控制系統(tǒng)包括傳感系統(tǒng)、機(jī)器人本體控制箱和機(jī)器人主控系統(tǒng)；雙絲焊接系統(tǒng)包括雙絲焊槍、雙絲焊接電源、雙絲送絲機(jī)、保護(hù)氣和焊接冷卻系統(tǒng)；機(jī)器人本體、控制系統(tǒng)和雙絲焊接系統(tǒng)三者通過線纜連接。所述前輪模塊和后輪模塊分別安裝在車架兩端，在后輪模塊處設(shè)置有后輪底盤，后輪底盤上設(shè)置有永磁體；前輪模塊為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向一體化磁輪，包括永磁體和車輪，前輪的永磁體采用沿厚度方向磁化的環(huán)形永磁體；后輪模塊采用永磁間隙吸附方式，包括永磁間隙吸附裝置和車輪，永磁間隙吸附裝置包括環(huán)繞車輪安裝在后輪底盤上的永磁體，永磁間隙吸附裝置環(huán)繞后輪安裝在底盤上，所述永磁間隙吸附裝置和導(dǎo)磁壁面間是非接觸的，通過調(diào)節(jié)底盤和導(dǎo)磁壁面之間的距離設(shè)定永磁吸附裝置和導(dǎo)磁壁面間的氣隙；所述爬行機(jī)構(gòu)采用三輪結(jié)構(gòu)，各車輪均為驅(qū)動(dòng)輪，依靠?jī)珊筝喌牟钏偌扒拜喌氖芸剞D(zhuǎn)向角實(shí)現(xiàn)在導(dǎo)磁壁面上的轉(zhuǎn)向和直線運(yùn)動(dòng)。所述的操作機(jī)構(gòu)包括十字滑塊橫軸、十字滑塊縱軸、連接臂、焊縫跟蹤傳感器連接件和擺動(dòng)器連接件，十字滑塊橫軸與十字滑塊縱軸是分別包括步進(jìn)電機(jī)與精密滾珠絲杠導(dǎo)軌，焊縫跟蹤傳感器安裝在連接件的前端，擺動(dòng)器連接件安裝在連接臂的端部，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在擺動(dòng)器連接件上，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)前端夾持雙絲焊槍，雙絲焊槍夾持及姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)。所述傳感系統(tǒng)包括激光跟蹤傳感器、環(huán)境監(jiān)控傳感器和熔池監(jiān)控傳感器，操作機(jī)構(gòu)及環(huán)境監(jiān)控傳感器安裝在爬行機(jī)構(gòu)上，操作機(jī)構(gòu)末端安裝激光跟蹤傳感器、熔池監(jiān)控傳感器和雙絲焊槍，機(jī)器人本體控制箱安裝在爬行機(jī)構(gòu)上，機(jī)器人控制箱與主控系統(tǒng)通過電纜相連；所述焊接系統(tǒng)雙絲焊接電源、雙絲送絲機(jī)、保護(hù)氣與機(jī)上部分的焊槍通過線纜相連。所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)的工作方式為操作者利用遙控手操盒控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到起弧位置附近，再由機(jī)器人傳感控制系統(tǒng)完成起始點(diǎn)位置的調(diào)整，最后由自主識(shí)別跟蹤焊縫實(shí)現(xiàn)焊縫坡口中心點(diǎn)位置跟蹤，機(jī)器人控制系統(tǒng)采用PCC或者工業(yè)PC作為主控系統(tǒng)，激光跟蹤傳感系統(tǒng)采集的坡口中心點(diǎn)偏差信號(hào)控制機(jī)器人本體和操作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)；雙絲焊接系統(tǒng)的控制包含開關(guān)量控制、工藝參數(shù)設(shè)置。所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)采用多自由度云臺(tái)實(shí)現(xiàn)宏觀焊接環(huán)境的監(jiān)控，完成焊前起始點(diǎn)宏觀操作；采用熔池監(jiān)控傳感器實(shí)現(xiàn)微觀雙絲焊槍的姿態(tài)調(diào)整，焊接過程的熔池監(jiān)控。所述機(jī)器人系統(tǒng)控制主機(jī)通過Device net與焊接電源進(jìn)行通訊，通過主機(jī)控制界面完成焊接參數(shù)設(shè)置及焊接參數(shù)在線調(diào)整，控制焊接啟動(dòng)和停止。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
·[0068]如圖I所示，自主移動(dòng)式雙絲焊接機(jī)器人系統(tǒng)由機(jī)器人本體、控制系統(tǒng)、雙絲焊接系統(tǒng)組成。機(jī)器人本體包括操作機(jī)構(gòu)和爬行機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)包括傳感系統(tǒng)(多自由度云臺(tái)、激光跟蹤傳感器和熔池監(jiān)控傳感器)、機(jī)器人本體控制箱和機(jī)器人主控系統(tǒng)，雙絲焊接系統(tǒng)包括雙絲焊槍、雙絲焊接電源、送絲機(jī)、保護(hù)氣。器人系統(tǒng)從空間上可分為行走在作業(yè)工件上的“機(jī)上部分”和安裝于作業(yè)工件之外的“機(jī)下部分”。機(jī)上部分包括機(jī)器人本體、機(jī)器人本體控制箱、傳感系統(tǒng)、雙絲焊專用焊槍，末端安裝焊槍、焊槍擺動(dòng)器及傳感裝置的操作機(jī)構(gòu)安裝在爬行機(jī)構(gòu)上，機(jī)器人本體控制箱、宏觀監(jiān)控裝置安裝在爬行機(jī)構(gòu)上，焊槍擺動(dòng)器用于實(shí)現(xiàn)焊接過程中月牙式擺動(dòng)；機(jī)下部分把包括控制主機(jī)、遙控操作輸入設(shè)備、雙絲焊接電源、雙絲送絲機(jī)構(gòu)和雙絲專用焊槍；機(jī)上部分焊槍、機(jī)器人本體控制箱與機(jī)下部分焊接電源系統(tǒng)、機(jī)器人主機(jī)控制系統(tǒng)通過線纜相連，線纜包括強(qiáng)電、弱電、氣管。機(jī)上部分包括機(jī)器人本體(操作機(jī)構(gòu)、爬行機(jī)構(gòu))、機(jī)器人本體控制箱、傳感系統(tǒng)(多自由度云臺(tái)、激光跟蹤傳感器和熔池監(jiān)控傳感器)、雙絲焊槍。操作機(jī)構(gòu)及多自由度云臺(tái)安裝在爬行機(jī)構(gòu)上，操作機(jī)構(gòu)末端安裝激光跟蹤傳感器、熔池監(jiān)控傳感器、焊槍，機(jī)器人本體控制箱安裝在爬行機(jī)構(gòu)上。其中爬行機(jī)構(gòu)和安裝在爬行機(jī)構(gòu)上的操作機(jī)構(gòu)合稱為機(jī)器人本體。機(jī)下部分包括機(jī)器人主控系統(tǒng)、遙控操作盒、雙絲焊接電源、等離子焊接電源、雙絲送絲機(jī)、保護(hù)氣。機(jī)上部分的機(jī)器人本體控制箱與機(jī)下部分的機(jī)器人主控系統(tǒng)通過電纜相連，雙絲焊接電源、雙絲送絲機(jī)、保護(hù)氣與機(jī)上部分的焊槍通過線纜相連。線纜包含電管、水管、氣管和信號(hào)線。如圖2所示，機(jī)器人本體包括爬行機(jī)構(gòu)和操作機(jī)構(gòu)。如圖3和圖4所示，爬行機(jī)構(gòu)包括采用驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向一體化磁輪的前輪模塊、采用永磁間隙吸附裝置的后輪模塊、連接前后輪的車架和安裝在車架上的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器。其中，后輪底盤采用低碳鋼(如Q235)制造，除作為支撐后輪結(jié)構(gòu)的功能外，還作為軛鐵與環(huán)繞車輪安裝在后輪底盤上的永磁體一起構(gòu)成磁路的一部分。電機(jī)后接二級(jí)減速器帶動(dòng)車輪，第一級(jí)為行星齒輪減速器，第二級(jí)為渦輪蝸桿減速器，渦輪蝸桿減速器通過螺釘連接安裝在后輪底盤上。磁輪由I塊永磁體和2塊軛鐵構(gòu)成。所述永磁體采用沿厚度方向磁化的環(huán)形永磁體，永磁體可采用高性能永磁材料如NdFeB等制造,軛鐵采用低碳鋼(如Q235等)制造。如圖5所示，操作機(jī)構(gòu)主要由十字滑塊橫軸、十字滑塊縱軸、連接臂、焊縫跟蹤傳感器連接件、擺動(dòng)器連接件組成。十字滑塊橫軸與十字滑塊縱軸是分別由步進(jìn)電機(jī)與精密滾珠絲杠導(dǎo)軌組成。橫軸4-1通過支架安裝在移動(dòng)平臺(tái)上，縱軸安裝在橫軸滑塊上。橫軸提供Y軸自由度，工作范圍90mm ;縱軸提供Z軸自由度，工作范圍75mm。十字滑塊單軸定位精度O. 02mm。連接臂通過夾塊安裝在縱軸滑塊上，連接臂最大臂展450mm，并可通過調(diào)節(jié)夾塊夾持位置進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)。焊縫跟蹤傳感器連接件夾持在連接臂上，手動(dòng)調(diào)節(jié)連接件的夾持位置可以為焊縫跟蹤傳感器提供350_的位置范圍。焊縫跟蹤傳感器安裝在連接件的前端，工作時(shí)向焊縫發(fā)射激光束并掃描焊縫，指導(dǎo)十字滑塊與移動(dòng)平臺(tái)的動(dòng)作。擺動(dòng)器連接件安裝在連接臂的端部，連接件的高度可以手動(dòng)調(diào)節(jié)，為擺動(dòng)機(jī)構(gòu)提供Z軸向80_的調(diào)整范圍。擺動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在連接件上，前端夾持焊槍。機(jī)器人控制系統(tǒng)時(shí)序控制系統(tǒng)采用PCC或工業(yè)PC作為主控系統(tǒng)，各功能板塊為模塊化設(shè)計(jì)。利用激光跟蹤傳感器的反饋控制機(jī)器人本體爬行機(jī)構(gòu)和操作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)；利用開關(guān)量控制焊接啟動(dòng)、停止等動(dòng)作；具備遠(yuǎn)程焊接參數(shù)設(shè)置及在線調(diào)整功能；具采用多·自由度云臺(tái)實(shí)現(xiàn)宏觀焊接環(huán)境的監(jiān)控，采用熔池監(jiān)控傳感器實(shí)現(xiàn)微觀焊接熔池的監(jiān)控；運(yùn)行時(shí)，啟動(dòng)雙絲焊接電源，并且開啟機(jī)器人進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；收弧過程中，將雙絲焊接電源和機(jī)器人系統(tǒng)同時(shí)關(guān)閉。監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過以太網(wǎng)①②的連接設(shè)置編程計(jì)算機(jī)控制器的參數(shù)，并且接受視頻服務(wù)器的視頻數(shù)據(jù)?？删幊逃?jì)算機(jī)控制器通過CAN總線③與手操盒、驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行連接。驅(qū)動(dòng)器控制著爬行執(zhí)行機(jī)構(gòu)、操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)可編程計(jì)算機(jī)控制器通過RS485總線④進(jìn)行焊機(jī)適配器的設(shè)置，通過RS232總線⑨和IO⑦讀取激光跟著傳感器和位置開關(guān)的狀態(tài)信息。視頻服務(wù)器通過視頻接口⑧⑩接受環(huán)境監(jiān)控云臺(tái)、環(huán)境監(jiān)控?cái)z像機(jī)、熔池監(jiān)控?cái)z像機(jī)的視頻信息。雙絲焊接電源通過Devicenet同控制系統(tǒng)進(jìn)行連接,利用特有的雙絲送絲機(jī)和雙絲焊槍進(jìn)行焊接。監(jiān)控計(jì)算機(jī)采用PC104工控機(jī)實(shí)現(xiàn)，其中有2個(gè)以太網(wǎng)接口 一個(gè)用于和可編程計(jì)算機(jī)控制器進(jìn)行連接、一個(gè)用于和視頻服務(wù)器進(jìn)行連接。環(huán)境監(jiān)控?cái)z像機(jī)采用SONY云臺(tái)監(jiān)控?cái)z像機(jī)，可以對(duì)工件的外形，機(jī)器人周圍環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控。作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控?cái)z像機(jī)配備了特質(zhì)的濾光片完成焊接過程中，熔池的監(jiān)控。機(jī)器人的爬行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用了兩個(gè)MAXON直流電機(jī)，操作結(jié)構(gòu)為十字滑塊，驅(qū)動(dòng)電機(jī)選用步進(jìn)電機(jī)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器采用ELMO驅(qū)動(dòng)器。機(jī)器人定位傳感器采用激光焊縫跟蹤傳感器，進(jìn)行焊縫位置信息的確定。作業(yè)適配器為焊接電源適配器，通過適配器可以控制焊接的電流、電壓、啟動(dòng)、停止。限位開關(guān)安裝在十子滑塊上，完成限位功能。進(jìn)行焊接時(shí)，激光焊縫跟蹤傳感器將焊縫位置信息實(shí)時(shí)傳遞給可編程計(jì)算機(jī)控制器，可編程計(jì)算機(jī)控制器先進(jìn)行信號(hào)濾波，根據(jù)位置偏差，十字滑塊會(huì)進(jìn)行精確的跟蹤。并且可編程計(jì)算機(jī)控制器利用濾波后的位置信息進(jìn)行機(jī)器人爬行機(jī)構(gòu)的位置估計(jì)，根據(jù)位置偏差，爬行機(jī)構(gòu)進(jìn)行粗略的跟蹤。永磁間隙吸附裝置如圖6所示，由12塊厚度方向充磁的釹鐵硼永磁體組成，每個(gè)后輪各布置6塊永磁體，N極和S極交錯(cuò)排列構(gòu)成磁路，環(huán)繞后輪安裝在底盤上，所述永磁間隙吸附裝置和導(dǎo)磁壁面間是非接觸的，通過調(diào)節(jié)底盤和導(dǎo)磁壁面之間的距離設(shè)定所述永磁吸附裝置和導(dǎo)磁壁面間的氣隙。圖7是前輪的三維模型圖，圖8是前輪過轉(zhuǎn)向軸和錐齒輪軸的剖視圖，圖9是過前輪車輪軸的剖視圖。其中，直流無刷電機(jī)及行星齒輪減速器經(jīng)過20齒直齒錐齒輪和40齒直齒錐齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)錐齒輪軸旋轉(zhuǎn)，錐齒輪軸再通過19齒圓柱齒輪和60齒圓柱齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)向軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向基礎(chǔ)板通過螺釘聯(lián)接固定。前輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)及減速器采用直流有刷電機(jī)和行星齒輪減速器，通過同步帶傳動(dòng)帶動(dòng)前輪。前輪為磁輪，結(jié)構(gòu)見圖9。磁輪由I塊前輪模塊永磁體和2塊軛鐵構(gòu)成。所述永磁體采用沿厚度方向磁化的環(huán)形永磁體，永磁體可采用高性能永磁材料如NdFeB等制造,軛鐵采用低碳鋼(如Q235等)制造。驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向一體化磁輪的一種實(shí)施方式為，側(cè)傾轉(zhuǎn)軸一端由安裝在車體固定框架上的滑動(dòng)軸承支承，另一端與轉(zhuǎn)臺(tái)下支撐板通過螺紋聯(lián)接固接，轉(zhuǎn)臺(tái)上支撐板、轉(zhuǎn)臺(tái)支撐立柱和轉(zhuǎn)臺(tái)下支撐板通過螺釘連接，轉(zhuǎn)臺(tái)蓋板與轉(zhuǎn)臺(tái)上支撐板通過螺釘連接，兩個(gè)圓錐滾子軸承面對(duì)面安裝在兩個(gè)支撐板上，轉(zhuǎn)向軸支承在這兩個(gè)圓錐滾子軸承上，轉(zhuǎn)向軸與60齒直齒 齒輪通過平鍵連接，角度傳感器輸入軸與轉(zhuǎn)向軸固接，角度傳感器支撐桿與轉(zhuǎn)臺(tái)上支撐板通過螺釘連接，角度傳感器與角度傳感器支撐桿通過螺釘連接，轉(zhuǎn)向電機(jī)安裝板與轉(zhuǎn)臺(tái)上支撐板通過螺釘連接，轉(zhuǎn)向減速電機(jī)與轉(zhuǎn)向電機(jī)安裝板通過螺釘連接，20齒直齒錐齒輪固接在轉(zhuǎn)向減速電機(jī)輸出軸上，與之相嚙合的40齒直齒錐齒輪通過平鍵聯(lián)接安裝在錐齒輪軸上，錐齒輪軸由安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)上支撐板的第一深溝球軸承支承，錐齒輪軸的另一側(cè)與19齒直齒齒輪通過平鍵聯(lián)接，19齒直齒齒輪與60齒直齒齒輪嚙合,轉(zhuǎn)向軸的下端與轉(zhuǎn)向基板通過螺釘連接，車輪左側(cè)安裝板、車輪右側(cè)安裝板、驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝板與轉(zhuǎn)向基板通過螺釘連接，驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝板通過螺釘連接，小同步帶輪軸與驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)的輸出軸固接，小同步帶輪通過平鍵聯(lián)接安裝在小同步帶輪軸上，前輪模塊永磁體和車輪軛鐵通過平鍵聯(lián)接安裝在車輪軸上，車輪軸通過第一深溝球軸承和第二深溝球軸承支承在車輪左側(cè)安裝板和車輪右側(cè)安裝板之間，大同步帶輪通過平鍵聯(lián)接安裝在車輪軸的另一側(cè)，大同步帶輪和小同步帶輪之間由同步帶聯(lián)接，張緊輥輪與張緊輥輪支撐桿之間通過螺釘連接，張緊輥輪支撐桿通過螺釘安裝在車輪左側(cè)安裝板上。磁輪包括前輪模塊永磁體和車輪軛鐵?？删幊逃?jì)算機(jī)控制器,簡(jiǎn)稱PCC(programmable computer controller),是一種新一代可編程計(jì)算機(jī)控制器。Devicenet 是 90 年代中期發(fā)展起來的一種基于 CAN (Controller Area Network)技術(shù)的開放型、符合全球工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的低成本、高性能的通信網(wǎng)絡(luò)，最初由美國(guó)Rockwell公司開發(fā)應(yīng)用。Devicenet現(xiàn)已成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC62026-3《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備控制器設(shè)備接口》，并已被列為歐洲標(biāo)準(zhǔn)，也是實(shí)際上的亞洲和美洲的設(shè)備網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。本申請(qǐng)中的雙絲焊槍是指在現(xiàn)有技術(shù)中，本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉的、適用于雙絲焊接的焊槍。
權(quán)利要求1.一種用于中厚板焊接的自主移動(dòng)式雙絲焊機(jī)器人系統(tǒng)，包括機(jī)器人本體、控制系統(tǒng)和雙絲焊接系統(tǒng)，其特征在于 機(jī)器人本體包括爬行機(jī)構(gòu)(6)和操作機(jī)構(gòu)(I):所述爬行機(jī)構(gòu)(6)包括采用驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向一體化磁輪的前輪模塊(17)、采用永磁間隙吸附裝置的后輪模塊(20)、連接前后輪的車架(18)和安裝在車架(18)上的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器(19);所述的操作機(jī)構(gòu)(I)包括十字滑塊和擺動(dòng)機(jī)構(gòu)(46 )，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)(46 )前端夾持雙絲焊槍(3 )，水平和垂直兩個(gè)方向的自由度由兩個(gè)絲杠導(dǎo)軌組合單元組合而成的十字滑塊實(shí)現(xiàn)，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)(46)采用步進(jìn)電機(jī)搭配蝸輪蝸桿減速器(28)； 控制系統(tǒng)包括傳感系統(tǒng)、機(jī)器人本體控制箱(8)和機(jī)器人主控系統(tǒng)(15)； 雙絲焊接系統(tǒng)包括雙絲焊槍(3 )、雙絲焊接電源(12 )、雙絲送絲機(jī)(11)、保護(hù)氣(13 )和焊接冷卻系統(tǒng)(14)； 機(jī)器人本體、控制系統(tǒng)和雙絲焊接系統(tǒng)三者通過線纜(9)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于中厚板焊接的自主移動(dòng)式雙絲焊機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于所述前輪模塊(17)和后輪模塊(20)分別安裝在車架(18)兩端，在后輪模塊(20)處設(shè)置有后輪底盤(22),后輪底盤(22)上設(shè)置有永磁體(21)； 前輪模塊(17)為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向一體化磁輪，包括永磁體(21)和車輪(23)，前輪的永磁體(21)采用沿厚度方向磁化的環(huán)形永磁體(21);后輪模塊(20)采用永磁間隙吸附方式，包括永磁間隙吸附裝置和車輪(23)，永磁間隙吸附裝置包括環(huán)繞車輪(23)安裝在后輪底盤(22)上的永磁體(21)，永磁間隙吸附裝置環(huán)繞后輪安裝在底盤(22)上，所述永磁間隙吸附裝置和導(dǎo)磁壁面間是非接觸的，通過調(diào)節(jié)底盤(22)和導(dǎo)磁壁面之間的距離設(shè)定永磁吸附裝置和導(dǎo)磁壁面間的氣隙； 所述爬行機(jī)構(gòu)(6)采用三輪結(jié)構(gòu)，各車輪(23)均為驅(qū)動(dòng)輪，依靠?jī)珊筝喌牟钏偌扒拜喌氖芸剞D(zhuǎn)向角實(shí)現(xiàn)在導(dǎo)磁壁面上的轉(zhuǎn)向和直線運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于中厚板焊接的自主移動(dòng)式雙絲焊機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于所述的操作機(jī)構(gòu)(I)包括十字滑塊橫軸(41)、十字滑塊縱軸(42)、連接臂(43)、焊縫跟蹤傳感器(48)連接件(44)和擺動(dòng)器連接件(45)，十字滑塊橫軸(41)與十字滑塊縱軸(42)是分別包括步進(jìn)電機(jī)與精密滾珠絲杠導(dǎo)軌，焊縫跟蹤傳感器(48)安裝在連接件的前端，擺動(dòng)器連接件(45 )安裝在連接臂(43 )的端部，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)(46 )安裝在擺動(dòng)器連接件(45 )上，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)(46 )前端夾持雙絲焊槍(3 )，雙絲焊槍(3 )夾持及姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于中厚板焊接的自主移動(dòng)式雙絲焊機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于所述傳感系統(tǒng)包括激光跟蹤傳感器(4)、環(huán)境監(jiān)控傳感器和熔池監(jiān)控傳感器(2)，操作機(jī)構(gòu)(I)及環(huán)境監(jiān)控傳感器安裝在爬行機(jī)構(gòu)(6)上，操作機(jī)構(gòu)(I)末端安裝激光跟蹤傳感器(4)、熔池監(jiān)控傳感器(2)和雙絲焊槍(3)，機(jī)器人本體控制箱(8)安裝在爬行機(jī)構(gòu)(6)上，機(jī)器人控制箱與主控系統(tǒng)通過電纜相連；所述焊接系統(tǒng)雙絲焊接電源(12)、送絲機(jī)(11 )、保護(hù)氣(13)與機(jī)上部分的焊槍通過線纜(9)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于中厚板焊接的自主移動(dòng)式雙絲焊機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于所述的機(jī)器人控制系統(tǒng)采用多自由度云臺(tái)(7)實(shí)現(xiàn)宏觀焊接環(huán)境的監(jiān)控，完成焊前起始點(diǎn)宏觀操作；采用熔池監(jiān)控傳感器(2)實(shí)現(xiàn)微觀雙絲焊槍的姿態(tài)調(diào)整，焊接過程的熔池監(jiān)控。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于中厚板焊接的自主移動(dòng)式雙絲焊機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向一體化磁輪具體結(jié)構(gòu)為側(cè)傾轉(zhuǎn)軸一端安裝在車體固定框架上，另一端轉(zhuǎn)臺(tái)下支撐板連接，轉(zhuǎn)臺(tái)上支撐板、轉(zhuǎn)臺(tái)支撐立柱和轉(zhuǎn)臺(tái)下支撐板連接，轉(zhuǎn)臺(tái)蓋板與轉(zhuǎn)臺(tái)上支撐板連接，圓錐滾子軸承安裝在兩個(gè)支撐板上，轉(zhuǎn)向軸(31)支承在圓錐滾子軸承上，轉(zhuǎn)向軸(31)與60齒直齒齒輪連接，角度傳感器輸入軸與轉(zhuǎn)向軸(31)固接，角度傳感器支撐桿與轉(zhuǎn)臺(tái)上支撐板連接，角度傳感器與角度傳感器支撐桿連接，轉(zhuǎn)向電機(jī)安裝板與轉(zhuǎn)臺(tái)上支撐板連接，轉(zhuǎn)向減速電機(jī)(26 )與轉(zhuǎn)向電機(jī)安裝板連接，20齒直齒錐齒輪(30 )固接在轉(zhuǎn)向減速電機(jī)(26 )輸出軸上，與之相嚙合的40齒直齒錐齒輪(35 )連接安裝在錐齒輪軸(34)上，錐齒輪軸(34)由安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)上支撐板的第一深溝球軸承支承，錐齒輪軸(34)的另一側(cè)與19齒直齒齒輪通過平鍵聯(lián)接，19齒直齒齒輪與60齒直齒齒輪嚙合，轉(zhuǎn)向軸(31)的下端與轉(zhuǎn)向基板連接，車輪左側(cè)安裝板、車輪右側(cè)安裝板、驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝板與轉(zhuǎn)向基板連接，驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)(26)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝板連接，小同步帶(27)輪軸與驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)(26)的輸出軸固接，小同步帶(27)輪通過平鍵聯(lián)接安裝在小同步帶(27)輪軸上，前輪模塊永磁體(21)和車輪軛鐵(37)通過平鍵聯(lián)接安裝在車輪軸上，車輪軸通過第一深溝球軸承和第二深溝球軸承支承在車輪左側(cè)安裝板和車輪右側(cè)安裝板之間，大同步帶(27)輪通過平鍵聯(lián)接安裝在車輪軸的另一側(cè)，大同步帶(27)輪和小同步帶(27)輪之間由同步帶(27)聯(lián)接，張緊輥輪與張緊輥輪支撐桿之間通過螺釘連接，張緊輥輪支撐桿通過螺釘安裝在車輪左側(cè)安裝板上，驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)(26 )與車輪軸之間通過同步帶(27 )傳動(dòng)，轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括轉(zhuǎn)向軸(31)，轉(zhuǎn)向軸(31)下部安裝有車輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及滾輪，所述轉(zhuǎn)向軸(31)線與車輪軸線垂直正交。
專利摘要本實(shí)用新型屬于機(jī)器人焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體來說是一種用于中厚板焊接的自主移動(dòng)式雙絲焊機(jī)器人系統(tǒng)，包括機(jī)器人本體、控制系統(tǒng)和雙絲焊接系統(tǒng)，機(jī)器人本體包括爬行機(jī)構(gòu)和操作機(jī)構(gòu)；控制系統(tǒng)包括傳感系統(tǒng)、機(jī)器人本體控制箱和機(jī)器人主控系統(tǒng)；雙絲焊接系統(tǒng)包括雙絲焊槍、雙絲焊接電源、雙絲送絲機(jī)、保護(hù)氣和焊接冷卻系統(tǒng)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于可自主識(shí)別跟蹤焊縫，具備遠(yuǎn)程焊接參數(shù)設(shè)置及在線調(diào)整功能，可自主識(shí)別坡口中心點(diǎn)；采用多自由度云臺(tái)實(shí)現(xiàn)工件環(huán)境監(jiān)控，完成焊前起始點(diǎn)宏觀操作，實(shí)現(xiàn)了智能化焊接；采用熔池監(jiān)控傳感器實(shí)現(xiàn)雙絲焊槍的姿態(tài)調(diào)整，焊接過程的熔池監(jiān)控，即微觀自主。
文檔編號(hào)B23K9/127GK202684290SQ20122026598
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月7日
發(fā)明者盛仲曦, 桂仲成, 董娜, 李永龍, 肖唐杰, 范傳康, 姜周, 張帆, 馮濤, 吳建東 申請(qǐng)人:中國(guó)東方電氣集團(tuán)有限公司