一种无轨焊接机器人的制作方法

本发明涉及焊接工具技术领域，具体涉及一种无轨焊接机器人。

背景技术：

目前，工业生产中存在大量使用焊接工艺的地方，焊接的质量决定了生产的成败。随着焊接技术与机器人技术的发展，越来越多的工业焊接机器人得到应用，减少了人力和物力的消耗。在某些特殊行业的生产中，由于工作环境及生产要求的特殊性，以及体积、质量等方面的局限性，现有的焊接机器人只能在一定的角度区域内工作，对于特殊的角度场合不能进行全方位的焊接，这就限制了焊接机器人的使用场合。因此，工业焊接机器人还未得到广泛的应用。

现有技术中，对钢制球罐、储罐、船体等大型弧面设备进行焊接，通常都是采用人工方式进行的，需要借助爬梯、吊绳等工具，通过肉眼观察，经过经验判断焊接环境，需要多名工人合作完成，且对焊接工的技术水平要求高。工人劳动强度大，工作环境危险、恶劣，且焊接精度不稳定。

现有专利文献中，一篇名称为：一种多角度自动焊接用机器人(cn201420182766)的专利文献公开的焊接机器人，可以对焊件进行全方位的转动焊接。但由于其采用工作臂和固定底座的形式来实现全方位焊接，往往需要将焊接工件进行移动、旋转，适用于体积较小的焊接工件。对于大型焊接工件，由于移动不便，该款机器人并不能很好的进行焊接作业。

现有专利文献中，另一篇名称为：一种壳体焊接生产设备(cn201510540375.1)的专利文献公开的壳体焊接生产设备，虽然能对弧面工件进行焊接，但其仍然是需要将工件进行移动传送，往往只适用于小型弧面焊接工件，无法对钢制球罐、储罐、船体等大型弧面设备进行焊接作业。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对现有技术焊接机器人无法对钢制球罐、储罐、船体等大型弧面设备进行焊接作业，而人工进行大型工件弧面焊接作业时，往往需要采用爬梯、吊绳等登高作业工具，工作量大，危险系数高，焊接精度不稳定的问题，提供一种无轨焊接机器人,通过可调节位置的柔性导轨，控制本装置在大型弧面焊接工件表面运动，进行全方位的弧面焊接作业。

本发明采用的技术方案如下：

一种无轨焊接机器人，包括用于控制焊接动作的焊接主体和用于吸附在焊接工件表面的驱动装置，所述焊接主体安装在驱动装置上；所述驱动装置包括底板和均布在底板四角的磁轮箱，所述磁轮箱内设有用于吸附在焊接工件表面的磁轮。

作为优选，所述底板与左右两侧磁轮箱通过铰链机构柔性连接，所述磁轮箱能相对底板偏转，所述磁轮均为主动轮。

作为优选，所述驱动装置还包括步进电机和减速器，所述步进电机通过减速器驱动磁轮运动。

作为优选，所述焊接主体包括焊枪、焊枪夹、高低调节机构、角度调节机构和横向调节机构；所述焊枪固定在焊枪夹上，所述焊枪夹一端与控制焊接高低位置的高低调节机构连接，所述高低调节机构一端与控制焊接角度的角度调节机构连接，所述角度调节机构与控制焊枪左右运动的横向调节机构连接。

作为优选，所述横向调节机构和高低调节机构均包括依次连接的摆动电机、丝杠和滑块导轨。

作为优选，本机器人还包括设置在焊枪上的焊缝自动跟踪机构和焊缝自动对准机构；所述焊缝自动跟踪机构包括用于检测焊缝轨迹线的激光跟踪传感器；所述焊缝自动对准机构包括弹簧、内角度调节环、外角度调节环和定位杆件，所述弹簧一端安装在焊枪夹上，另一端与定位杆件连接，定位杆件接触到焊接工件的表面上。

作为优选，本机器人还包括遥控装置和设置在机器人主体上的传感器，所述遥控装置通过传感器与机器人主体实现信息交互。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明无轨焊接机器人能在钢制球罐、储罐、船体等大型弧面设备上自动进行焊接作业，节约了人工成本，提高了焊接精度。

2、本发明的焊接主体能通过高低调节机构、角度调节机构和横向调节机构的相互配合，实现各种不同角度、不同位置的焊接作业，提高了本装置的适应性。

3、本发明的摆动电机能在机器人运行到不同方位时，将焊枪带动到相适应的位置，提高了无轨焊接机器人的摆动焊接能力。

4、本发明的焊缝自动跟踪机构可检测出传感器中心与焊缝轨迹线的偏差，并据此实时反馈给焊接主体，使焊枪精确跟踪焊缝。

5、本发明的焊缝自动对准机构，其弹簧一端安装在底板上，另一端与定位杆件连接，定位杆件接触到焊接工件的表面上，通过内外调节环保障焊枪中心与焊接点的法线方向重合，使焊接位置更加准确。

6、本发明的底板与左右两侧磁轮箱通过铰链机构柔性连接，使得磁轮箱能相对偏转，自动保证各个磁轮能同时接触吸附在焊件表面，提高了无轨焊接机器人行走的稳定性。

7、本发明的磁轮均为主动轮，磁轮可进行差动工作，实现左右转弯，进一步提高了无轨焊接机器人行走的稳定性。

附图说明

图1是本发明无轨焊接机器人分解图；

图2是本发明的焊接主体放大图；

图3是本发明的驱动装置局部放大图；

图4是本发明无轨焊接机器人整体图；

图中标记：1-焊接主体；1.1-焊枪；1.2-焊枪夹；1.3-高低调节机构；1.4-角度调节机构；1.5-横向调节机构；2-驱动装置；2.1-底板；2.2-磁轮箱；2.3-磁轮；3-步进电机；4-减速器；5-焊缝自动跟踪机构；6-焊缝自动对准机构；6.1-内角度调节环；6.2-外角度调节环；6.3-定位杆件；7-传感器；8-焊接工件。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1、图2、图3和图4对本发明作详细说明。

实施例1，一种无轨焊接机器人，包括用于控制焊接动作的焊接主体(1)和用于吸附在焊接工件(8)表面的驱动装置(2)，所述焊接主体(1)安装在驱动装置(2)上；所述驱动装置(2)包括底板(2.1)和均布在底板(2.1)四角的磁轮箱(2.2)，所述磁轮箱(2.2)内设有用于吸附在焊接工件(8)表面的磁轮(2.3)。所述底板(2.1)与左右两侧磁轮箱(2.2)通过铰链机构柔性连接，所述磁轮箱(2.2)能相对底板(2.1)偏转，所述磁轮(2.3)均为主动轮。所述驱动装置(2)还包括步进电机(3)和减速器(4)，所述步进电机(3)通过减速器(4)驱动磁轮(2.3)运动。

工作时，磁轮(2.3)吸附在焊接工件(8)表面上，步进电机(3)工作，通过减速器(4)驱动磁轮(2.3)转动，带动焊接主体(1)在焊接工件(8)移动；同时，磁轮箱(2.2)能相对底板(2.1)偏转，使得各个磁轮(2.3)均能充分接触焊接工件(8)，避免由于接触不良，导致焊接机器人摔落；磁轮(2.3)均为主动轮，其能进行差动运动，从而实现转弯运动。本实施例的无轨焊接机器人能在钢制球罐、储罐、船体等大型弧面设备上自动进行焊接作业，节约了人工成本，提高了焊接精度。

实施例2在实施例1的基础上作了以下优化：焊接主体(1)包括焊枪(1.1)、焊枪夹(1.2)、高低调节机构(1.3)、角度调节机构(1.4)和横向调节机构(1.5)；所述焊枪(1.1)固定在焊枪夹(1.2)上，所述焊枪夹(1.2)一端与控制焊接高低位置的高低调节机构(1.3)连接，所述高低调节机构(1.3)一端与控制焊接角度的角度调节机构(1.4)连接，所述角度调节机构(1.4)与控制焊枪(1.1)左右运动的横向调节机构(1.5)连接。

本实施例无轨焊接机器人，所述横向调节机构(1.5)和高低调节机构(1.3)均包括依次连接的摆动电机、丝杠和滑块导轨。本实施例还包括设置在焊枪(1.1)上的焊缝自动跟踪机构(5)和焊缝自动对准机构(6)；所述焊缝自动跟踪机构(5)包括用于检测焊缝轨迹线的激光跟踪传感器；所述焊缝自动对准机构(6)包括弹簧、内角度调节环(6.1)、外角度调节环(6.2)和定位杆件(6.3)，所述弹簧一端安装在焊枪夹(1.2)上，另一端与定位杆件(6.3)连接，定位杆件(6.3)接触到焊接工件的表面上。

在焊接作业过程中，本实施例的高低调节机构(1.3)、角度调节机构(1.4)和横向调节机构(1.5)能通过调节焊枪的角度、位置，来实现全方位的焊接动作；与此同时，定位杆件(6.3)与焊接工件表面接触，当焊枪中心与焊接点的法线方向不重合时，内角度调节环(6.1)、外角度调节环(6.2)就可以及时微调焊枪姿势；当一段焊缝完成后，焊缝自动跟踪机构(5)便对焊缝的质量进行自动检测。

实施例3在实施例1或2的基础上，作了以下优化：本实施例的无轨焊接机器人还包括遥控装置和设置在机器人主体(1)上的传感器(7)，所述遥控装置通过传感器(7)与机器人主体(1)实现信息交互。操作员通过遥控装置，实时控制机器人的焊接作业，实现人机互动。

如上所述即为本发明的实施例。本发明不局限于上述实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。