本發(fā)明屬于焊接設備技術領域，具體涉及一種K/Y型管接頭相貫線焊縫焊接機器人系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要用于實現(xiàn)K/Y型管接頭管道對接相貫線焊縫的焊接任務。

背景技術：

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，海洋平臺、石油管線等大型結構件的焊接組裝工程中存在大量的管管相貫，多管相貫的K/Y型管接頭形式。此類接頭的焊縫焊接軌跡是空間曲線.此類接頭在焊接過程中需實時改變焊接位置、調整焊槍姿態(tài)，長期以來，針對大管徑、大厚度管道相貫接頭焊縫的焊接多采用手工焊接，勞動強度大，焊接難度大，焊接質量不穩(wěn)定，焊接效率低。實際生產(chǎn)中急需一種針對K/Y型管接頭相貫線焊縫的焊接機器人來替代人工操作。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的特征和優(yōu)點在下文的描述中部分地陳述，或者可從該描述顯而易見，或者可通過實踐本發(fā)明而學習。

針對現(xiàn)有技術情況，本發(fā)明要解決的技術問題是，提供一種能夠提高大直徑管道K/Y型管接頭相貫線焊縫的焊接效率、焊接質量、并能有效減少工人勞動強度，改善工作環(huán)境的焊接機器人系統(tǒng)。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：一種K/Y型管接頭相貫線焊縫焊接機器人系統(tǒng)，包括卡具、基座旋轉機構、移動機構連接組件，X軸移動機構、Y軸移動機構、手腕機構和焊槍夾持機構；所述卡具頂部與基座旋轉機構底部固定連接；所述基座旋轉機構頂部設置有移動機構連接組件；所述X軸移動機構通過移動機構連接組件固定設置于基座旋轉機構上；所述Y軸移動機構通過連接塊垂直設置于X軸移動機構的一側；所述手腕機構的一端固定設置于Y軸方向移動機構的末端位置，另一端安裝有焊槍夾持機構；

所述卡具包括主卡爪、支撐盤、支撐盤凸臺、螺線盤和擴展卡爪；所述螺線盤套裝在支撐盤的滑槽上，二者可以相對轉動；所述支撐盤上設有支撐盤凸臺，所述螺線盤嵌入所述支撐盤凸臺的卡槽內，以防止螺線盤從支撐盤中脫出；主卡爪與螺線盤內的螺線環(huán)相配合，隨著螺線盤的轉動，主卡爪可以向里和向外運動，從而使卡具能夠卡緊在管道上；所述主卡爪上固定安裝有擴展卡爪；為了能保證擴展卡爪在管道上的裝卡行程，并有效的減輕卡盤的重量，所述主卡爪的底面設有螺紋孔，并與擴展卡爪通過螺釘連接，所述擴展卡爪的外面設有卡臺，從而能夠從管道外卡住工件；

所述基座旋轉機構包括底座、行星減速器、基座伺服電機和轉盤；所述轉盤設置于底座頂端，所述基座伺服電機的輸出軸與行星減速器的輸入軸通過夾緊式柔性聯(lián)軸器固定聯(lián)接；所述行星減速器設置于底座的一側，且該行星減速器的輸出軸伸入到底座內部并與所述轉盤之間通過一對螺旋傘齒輪實現(xiàn)嚙合傳動；

所述移動機構連接組件包括過渡板、X軸支撐塊和壓塊；所述過渡板通過螺釘固定在所述轉盤上，所述X軸支撐塊與過渡板之間通過壓塊用螺釘固定連接；

所述X軸移動機構包括X軸減速器、X軸伺服電機、X軸墊板、X軸伸縮移動塊、X軸伸縮臂外蓋、X軸滾珠絲杠、X軸直線滑軌和X軸滾珠絲杠支架；所述X軸墊板與所述X軸支撐塊用角碼通過螺釘固定連接；所述X軸伺服電機通過聯(lián)軸器與X軸減速器連接，所述X軸減速器安裝于X軸伸縮臂外蓋的一端，所述X軸滾珠絲杠設置于X軸伸縮臂外蓋的內部，該X軸滾珠絲杠的一端通過角接觸球軸承安裝于X軸滾珠絲杠支架上，另一端通過聯(lián)軸器與X軸減速器的輸出軸連接，所述X軸直線滑軌安裝在X軸伸縮臂外蓋的內壁上，所述X軸滾珠絲杠上的絲杠螺母安裝于X軸伸縮移動塊上，所述X軸伸縮移動塊與X軸直線滑軌固定連接，通過X軸滾珠絲杠上的絲杠螺母驅動X軸伸縮移動塊沿著直線移動；

所述Y軸移動機構包括Y軸減速器、Y軸伺服電機、Y軸伸縮移動塊、Y軸滑塊、Y軸直線滑軌、Y軸滾珠絲杠、Y軸伸縮臂外蓋和Y軸滾珠絲杠支架；所述Y軸伺服電機通過聯(lián)軸器與Y軸減速器聯(lián)接安裝于Y軸移動機構的一端，所述Y軸滾珠絲杠的一端通過角接觸球軸承安裝于所述Y軸滾珠絲杠支架上，所述Y軸滾珠絲杠的另一端通過聯(lián)軸器與Y軸減速器的輸出軸連接，所述Y軸直線滑軌安裝在Y軸伸縮臂外蓋的內壁上，所述Y軸滾珠絲杠上的絲杠螺母安裝于Y軸伸縮移動塊上，并通過Y軸伸縮移動塊與Y軸直線滑軌上的Y軸滑塊連接；通過Y軸滾珠絲杠上的Y軸絲杠螺母驅動安裝在Y軸滑塊上的Y軸伸縮移動塊和連接塊一起沿著直線移動；

所述手腕機構包括俯仰塊、心軸、連接板、側板、腕部伺服電機、腕部減速器、腕部支撐板、大帶輪、皮帶傳動、耳環(huán)、上齒輪軸、小帶輪、上傘齒輪和下傘齒輪；所述手腕機構通過連接板與Y軸移動機構固定連接,所述腕部減速器通過螺釘固定安裝在側板上，所述腕部伺服電機與腕部減速器之間通過聯(lián)軸器連接，所述腕部減速器的輸出軸穿過側板與小帶輪通過鍵連接；所述側板的底部與腕部支撐板通過螺釘固連，所述耳環(huán)通過螺釘固定安裝在腕部支撐板的底面上，所述上齒輪軸的一端穿過耳環(huán)并與大帶輪通過鍵連接，所述上齒輪軸的另一端安裝有上傘齒輪，所述俯仰塊的兩側伸出端分別安裝在兩個上傘齒輪上；所述心軸從下傘齒輪內穿過，同時穿過俯仰塊的中心孔，心軸上部設有細牙螺紋并通過螺母將心軸與俯仰塊固定，同時使下傘齒輪分別與兩個上傘齒輪相互嚙合，以實現(xiàn)下傘齒輪繞俯仰塊的旋轉，同時也可繞心軸進行旋轉；所述耳環(huán)內部安裝有軸承，所述俯仰塊兩端伸出軸與上傘齒輪之間安裝有軸承；所述心軸的軸端和下傘齒輪端面均設有軸承孔并安裝有軸承；

所述焊槍夾持機構包括縮頸噴嘴、焊槍、焊槍壓塊、焊槍夾持件和夾持連接塊；所述夾持連接塊的一端與心軸末端的凸臺通過螺釘固定連接，另一端與焊槍夾持件通過螺釘固定連接，所述夾持連接塊中間開有長孔，以方便焊槍的彎部通過，并同時避免與手腕機構發(fā)生干涉，所述焊槍夾持件端部設有半圓孔可方便夾持焊槍；所述縮頸噴嘴安裝在焊槍末端，以利于空間狹小處焊縫的焊接，所述焊槍壓塊與焊槍夾持件的端部通過螺釘固定連接，以方便夾持焊槍。

與現(xiàn)有技術相比，針對K/Y型管接頭相貫線焊縫左右兩側落差大，支管和主管之間在焊接過程中存在空間狹小處，容易發(fā)生機器本體與工件的碰撞的問題，由于采用上述技術方案，通過調整本發(fā)明K/Y型管接頭相貫線焊縫焊接機器人系統(tǒng)中X、Y軸移動機構的工作行程，并通過本發(fā)明K/Y型管接頭相貫線焊縫焊接機器人系統(tǒng)的五軸聯(lián)動，可以避免焊接工作過程中空間狹小處的干涉，并能夠適應不同管徑、不同傾角的管道對接相貫線焊縫的焊接任務。

本發(fā)明的有益效果是，具有工作效率高、焊接質量好、能有效減少工人勞動強度等優(yōu)點。

附圖說明

下面通過參考附圖并結合實例具體地描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點和實現(xiàn)方式將會更加明顯，其中附圖所示內容僅用于對本發(fā)明的解釋說明，而不構成對本發(fā)明的任何意義上的限制，在附圖中：

圖1是本發(fā)明K/Y型管接頭相貫線焊縫焊接機器人系統(tǒng)的軸側示意圖；

圖2是本發(fā)明K/Y型管接頭相貫線焊縫焊接機器人系統(tǒng)的主視示意圖；

圖3是本發(fā)明K/Y型管接頭相貫線焊縫焊接機器人系統(tǒng)的俯視示意圖；

圖4是本發(fā)明K/Y型管接頭相貫線焊縫焊接機器人系統(tǒng)的左視示意圖；

圖5是本發(fā)明K/Y型管接頭相貫線焊縫焊接機器人系統(tǒng)中Y軸移動機構的結構示意圖；

圖6是本發(fā)明K/Y型管接頭相貫線焊縫焊接機器人系統(tǒng)中手腕機構及焊槍夾持機構的軸側示意圖；

圖7是本發(fā)明K/Y型管接頭相貫線焊縫焊接機器人系統(tǒng)中手腕機構及焊槍夾持機構的主視示意圖；

圖8是本發(fā)明K/Y型管接頭相貫線焊縫焊接機器人系統(tǒng)中手腕機構及焊槍夾持機構的左視示意圖。

具體實施方式

為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：

如圖1至圖8所示，一種K/Y型管接頭相貫線焊縫焊接機器人系統(tǒng)(以下簡稱焊接機器人系統(tǒng))，包括卡具1、基座旋轉機構2、移動機構連接組件3，X軸移動機構4、Y軸移動機構5、手腕機構6和焊槍夾持機構7；

所述卡具1的頂部與基座旋轉機構2底部固定連接；所述卡具1包括主卡爪11、支撐盤12、支撐盤凸臺13、螺線盤14和擴展卡爪15；所述螺線盤14套裝在支撐盤12的滑槽上，二者可以相對轉動；所述支撐盤12上設有支撐盤凸臺13，所述螺線盤14嵌入所述支撐盤凸臺13的卡槽內，以防止螺線盤14從支撐盤12中脫出；主卡爪11與螺線盤14內的螺線環(huán)相配合，隨著螺線盤14的轉動，主卡爪11可以向里和向外運動，從而使卡具1能夠卡緊在管道上；所述主卡爪11上固定安裝有擴展卡爪15；為了能保證擴展卡爪15在管道上的裝卡行程，所述主卡爪的11底面開設有螺紋孔，并與擴展卡爪15通過螺釘連接，所述擴展卡爪15的外面設有卡臺，從而能夠從管道外卡住工件。

所述基座旋轉機構2包括底座21、行星減速器22、基座伺服電機23和轉盤24；所述轉盤24設置于底座21頂端，所述基座伺服電機23的輸出軸與行星減速器22的輸入軸通過夾緊式柔性聯(lián)軸器固定聯(lián)接；所述行星減速器22設置于底座21的一側，且該行星減速器22的輸出軸伸入到底座21內部并與所述轉盤24之間通過一對螺旋傘齒輪實現(xiàn)嚙合傳動；

所述基座旋轉機構2的頂部設置有移動機構連接組件3；所述移動機構連接組件3包括過渡板31、X軸支撐塊32和壓塊33；所述過渡板31通過螺釘固定在所述轉盤24上，所述X軸支撐塊32與過渡板31之間通過壓塊33用螺釘固定連接；

所述X軸移動機構4通過移動機構連接組件3固定設置于基座旋轉機構2的上；所述X軸移動機構4包括X軸減速器41、X軸伺服電機42、X軸墊板43、X軸伸縮移動塊44、X軸伸縮臂外蓋45、X軸滾珠絲杠46、X軸直線滑軌47和X軸滾珠絲杠支架48；所述X軸墊板43與所述X軸支撐塊32用角碼49通過螺釘固定連接；所述X軸伺服電機42通過聯(lián)軸器與X軸減速器41連接，所述X軸減速器41安裝于X軸伸縮臂外蓋45的一端，所述X軸滾珠絲杠46設置于X軸伸縮臂外蓋45的內部，該X軸滾珠絲杠46的一端通過角接觸球軸承安裝于X軸滾珠絲杠支架48上，另一端通過聯(lián)軸器與X軸減速器41的輸出軸連接，所述X軸直線滑軌47安裝在X軸伸縮臂外蓋45的內壁上，所述X軸滾珠絲杠46上的絲杠螺母安裝于X軸伸縮移動塊44上，所述X軸伸縮移動塊44與X軸直線滑軌47固定連接，通過X軸滾珠絲杠46上的絲杠螺母驅動X軸伸縮移動塊44沿著直線移動；

所述Y軸移動機構5通過連接塊510垂直設置于X軸移動機構4的一側；所述Y軸移動機構5包括Y軸減速器51、Y軸伺服電機52、Y軸伸縮移動塊53、Y軸滑塊54、Y軸直線滑軌55、Y軸滾珠絲杠56、Y軸伸縮臂外蓋57和Y軸滾珠絲杠支架58；所述Y軸伺服電機52通過聯(lián)軸器與Y軸減速器51聯(lián)接安裝于Y軸移動機構5的一端，所述Y軸滾珠絲杠56的一端通過角接觸球軸承安裝于所述Y軸滾珠絲杠支架58上，所述Y軸滾珠絲杠56的另一端通過聯(lián)軸器59與Y軸減速器51的輸出軸連接，所述Y軸直線滑軌55安裝在Y軸伸縮臂外蓋57的內壁上，所述Y軸滾珠絲杠56上的絲杠螺母安裝于Y軸伸縮移動塊53上，并通過Y軸伸縮移動塊53與Y軸直線滑軌55上的Y軸滑塊54連接；通過Y軸滾珠絲杠56上的Y軸絲杠螺母59驅動安裝在Y軸滑塊54上的Y軸伸縮移動塊53和連接塊510一起沿著直線移動；

所述手腕機構6的頂端與Y軸移動機構5的末端位置固定連接；所述手腕機構6包括俯仰塊61、心軸62、連接板63、側板64、腕部伺服電機65、腕部減速器66、腕部支撐板67、大帶輪68、皮帶傳動69、耳環(huán)610、上齒輪軸611、小帶輪612、上傘齒輪613和下傘齒輪614；所述手腕機構6通過連接板63與Y軸移動機構5固定連接,所述腕部減速器66通過螺釘618固定安裝在側板64上，所述腕部伺服電機65與腕部減速器66之間通過聯(lián)軸器連接，所述腕部減速器66輸出軸的一端用卡簧擋圈固定軸向移動，另一端穿過側板64上的通孔與小帶輪612通過鍵連接；所述通孔為長橢圓形，以便于調節(jié)皮帶傳動69的中心距；所述側板64的底部與腕部支撐板67通過螺釘固連，所述耳環(huán)610通過螺釘固定安裝在腕部支撐板67的底面上，所述上齒輪軸611的一端穿過耳環(huán)610并與大帶輪68通過鍵連接，所述上齒輪軸611的另一端安裝有上傘齒輪613，所述俯仰塊61的兩側伸出端分別安裝在兩個上傘齒輪613上；所述心軸62從下傘齒輪614內穿過，同時穿過俯仰塊61的中心孔，心軸62上部設有細牙螺紋并通過螺母將心軸62與俯仰塊61固定，同時使下傘齒輪614分別與兩個上傘齒輪613相互嚙合，以實現(xiàn)下傘齒輪614繞俯仰塊61的旋轉，同時也可繞心軸62進行旋轉；所述耳環(huán)610內部安裝有軸承615，所述俯仰塊61兩端伸出軸與上傘齒輪613之間安裝有軸承616；所述心軸62的軸端和下傘齒輪614端面均設有軸承孔并安裝有軸承617；

所述焊槍夾持機構7設置于手腕機構6的底端；所述焊槍夾持機構7包括縮頸噴嘴71、焊槍72、焊槍壓塊73、焊槍夾持件74和夾持連接塊75；所述夾持連接塊75的一端與心軸62末端的凸臺76通過螺釘固定連接，另一端與焊槍夾持件74通過螺釘固定連接，所述夾持連接塊75中間開有長孔77，以方便焊槍72的彎部通過，并同時避免與手腕機構6發(fā)生干涉，所述焊槍夾持件74端部設有半圓孔可方便夾持焊槍72；所述縮頸噴嘴71安裝在焊槍72末端，以滿足空間狹小處焊縫的焊接，所述焊槍壓塊73與焊槍夾持件74的端部通過螺釘固定連接，以方便夾持焊槍72。

本實施例的工作原理是，將卡具1裝卡在待焊接管道的上，在焊接加工過程中，通過控制基座伺服電機23驅動基座旋轉機構2使轉盤24發(fā)生旋轉，從而實現(xiàn)本實施例焊接機器人系統(tǒng)末端位置的焊槍72繞待焊接管道沿Z軸方向的轉動；通過控制X軸伺服電機42驅動X軸滾珠絲杠46運動，從而實現(xiàn)對本實施例焊接機器人系統(tǒng)末端位置的焊槍72沿X軸方向的移動；通過控制Y軸伺服電機52驅動Y軸滾珠絲杠56運動，從而實現(xiàn)對本實施例焊接機器人系統(tǒng)末端位置的焊槍72沿Y軸方向的移動；通過控制腕部伺服電機65驅動皮帶傳動69，進而驅動相互嚙合的上傘齒輪613和下傘齒輪614發(fā)生相對轉動，從而實現(xiàn)本實施例焊接機器人系統(tǒng)末端位置的焊槍72在一定范圍內的左右擺動及俯仰角度調節(jié)；

在本實施例的基座旋轉機構2中，行星減速器22采用行星減速的方式增大輸出力矩；基座伺服電機23與轉盤24之間通過設置于底座21內部的一對螺旋傘齒輪嚙合傳動，螺旋傘齒輪與交叉滾子軸承配合，轉盤24由交叉滾子軸承支撐，由于交叉滾子軸承中的滾子呈90°交錯排列，滾子直徑略大于軸承內圈與外圈間的滾道尺寸，因此使交叉滾子軸承的內外圈及滾子間存在預緊力，從而使轉盤24能夠承受較大的徑向、軸向、傾覆力矩。

以上參照附圖說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，本領域技術人員不脫離本發(fā)明的范圍和實質，可以有多種變型方案實現(xiàn)本發(fā)明。舉例而言，作為一個實施例的部分示出或描述的特征可用于另一實施例以得到又一實施例。以上僅為本發(fā)明較佳可行的實施例而已，并非因此局限本發(fā)明的權利范圍，凡運用本發(fā)明說明書及附圖內容所作的等效變化，均包含于本發(fā)明權利范圍之內。