一種管樁焊接機(jī)器人的制作方法

本發(fā)明屬于工業(yè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種管樁焊接機(jī)器人。

背景技術(shù)：

隨著中國(guó)工業(yè)化進(jìn)程拓展到各個(gè)行業(yè)，工業(yè)機(jī)器人正在迅速補(bǔ)充或取代傳統(tǒng)各個(gè)行業(yè)的人工操作。在傳統(tǒng)樁基設(shè)備方面，由于技術(shù)、工藝能力限制以及其他原因，自動(dòng)化程度仍然處于較低水平。根據(jù)調(diào)查，在條件相對(duì)較為惡劣的工地，目前全部采用手工焊接方式進(jìn)行管樁焊接作業(yè)，尚無(wú)一款設(shè)備能取代人工焊接管樁。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種具有可靠性、快速性、方便性的管樁焊接機(jī)器人，以滿足國(guó)內(nèi)建筑領(lǐng)域?qū)軜逗附涌焖侔l(fā)展的需求。

本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)完成的，包括小車(chē)焊接平臺(tái)、軌道機(jī)構(gòu)、支撐機(jī)構(gòu)、標(biāo)定機(jī)構(gòu)，所述的支撐機(jī)構(gòu)由三組支撐構(gòu)件組成，并呈等均120°分布固定在管樁體圓周面上，該支撐構(gòu)件由支撐軸、調(diào)整支架、緊釘螺釘、壓板、支撐板、防滑橡膠墊、垂直A尺標(biāo)和垂直B尺標(biāo)組成；所述的軌道機(jī)構(gòu)由軌道、軌道A支撐板、鉸鏈軸、插銷(xiāo)和軌道B支撐板組成，該軌道由三片圓弧狀軌道組成，每片圓弧狀軌道的兩端分別設(shè)有軌道A支撐板、軌道B支撐板，相鄰兩片圓弧狀軌道之間由軌道A支撐板、軌道B支撐板通過(guò)鉸鏈軸、插銷(xiāo)的連接固定在一起；該軌道機(jī)構(gòu)布置在支撐機(jī)構(gòu)上，并通過(guò)插銷(xiāo)與支撐構(gòu)件的緊釘螺釘固定在一起，且三組支撐構(gòu)件分別位于該相鄰兩片圓弧狀軌道之間的節(jié)點(diǎn)上；所述的小車(chē)焊接平臺(tái)由焊槍、Z軸機(jī)構(gòu)、Y軸機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)軸、搖臂、第一伺服電機(jī)、第一減速機(jī)、小車(chē)、第一搖臂螺栓、第一滾輪組成，該小車(chē)焊接平臺(tái)通過(guò)第一搖臂螺栓和搖臂，沿第一滾輪的凹槽扣緊軌道機(jī)構(gòu)內(nèi)的軌道并鎖緊螺母，通過(guò)小車(chē)焊接平臺(tái)內(nèi)的三個(gè)第一滾輪的三點(diǎn)定位方式，將整個(gè)小車(chē)焊接平臺(tái)固定到位；所述的標(biāo)定機(jī)構(gòu)由標(biāo)定輪、中心標(biāo)定桿、標(biāo)定輪端蓋、標(biāo)定輪軸、標(biāo)定桿彈簧、滾輪軸、底板、第二滾輪、搖臂軸、標(biāo)定搖臂、第二搖臂螺栓、標(biāo)定架柱、標(biāo)定桿螺母、彈簧撥銷(xiāo)組成，當(dāng)需同心度標(biāo)定時(shí)，該標(biāo)定機(jī)構(gòu)通過(guò)標(biāo)定搖臂和第二搖臂螺栓，通過(guò)第二滾輪中間的凹槽卡住軌道機(jī)構(gòu)內(nèi)的軌道并鎖緊螺母，標(biāo)定輪與管樁體圓周面相接觸并通過(guò)標(biāo)定器標(biāo)定。

作為優(yōu)選，所述的標(biāo)定機(jī)構(gòu)內(nèi)的標(biāo)定輪通過(guò)標(biāo)定輪軸安裝在中心標(biāo)定桿的一端上，并在其下方蓋上標(biāo)定輪端蓋，中心標(biāo)定桿的另一端通過(guò)標(biāo)定桿彈簧、彈簧撥銷(xiāo)固定在標(biāo)定架柱上，該標(biāo)定架柱固定在底板上，且該中心標(biāo)定桿上的末端設(shè)有標(biāo)定桿螺母，第二滾輪通過(guò)滾輪軸固定在底板上，該底板通過(guò)搖臂軸與標(biāo)定搖臂相連接。

作為優(yōu)選，所述的支撐構(gòu)件內(nèi)的壓板、支撐板、防滑橡膠墊固定相連，支撐軸通過(guò)緊釘螺釘固定在調(diào)整支架上，調(diào)整支架固定在支撐板上，垂直A尺標(biāo)和垂直B尺標(biāo)位于支撐板上，其中壓板、支撐板間通過(guò)鏈條和卡扣將三組支撐構(gòu)件固定在管樁體圓周面上，且管樁體圓周面與支撐板間設(shè)有防滑橡膠墊。

作為優(yōu)選，所述的小車(chē)焊接平臺(tái)內(nèi)的Z軸機(jī)構(gòu)裝配在Y軸機(jī)構(gòu)的終端，Y軸機(jī)構(gòu)安裝在小車(chē)上，焊槍固定在Z軸機(jī)構(gòu)上，搖臂通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸與小車(chē)連接，第一伺服電機(jī)與第一減速機(jī)相連，且該第一減速機(jī)通過(guò)同步帶與第一滾輪相連接。

作為優(yōu)選，所述的Z軸機(jī)構(gòu)由第二伺服電機(jī)、第二減速機(jī)、軸承壓套、張緊器、第一同步A帶輪、第一同步帶、第一調(diào)整輪、第一同步B帶輪、電機(jī)固定板、Z軸組模底板、第一導(dǎo)軌、第一絲桿、套筒、第一滑塊、Z軸螺母座、焊槍夾持套、焊槍固定座、第一擋塊組成，該第二伺服電機(jī)與第二減速機(jī)相連接，該第二減速機(jī)位于電機(jī)固定板的下方，并與電機(jī)固定板設(shè)有軸承壓套，第二減速機(jī)的輸出軸與第一同步A帶輪相連接，該第一同步A帶輪通過(guò)第一同步帶與第一同步B帶輪相連接，第一同步B帶輪與第一絲桿相連接，第一絲桿上設(shè)有套筒，套筒上設(shè)有焊槍固定座，該焊槍固定座與焊槍夾持套間固定有焊槍?zhuān)姍C(jī)固定板的下方固定有Z軸組模底板，在該Z軸組模底板上設(shè)有第一導(dǎo)軌，第一滑塊位于該第一導(dǎo)軌上并做上下運(yùn)動(dòng)，與該第一滑塊固定相連有Z軸螺母座，該Z軸螺母座與套筒相連接。

作為優(yōu)選，所述的Y軸機(jī)構(gòu)由第三伺服電機(jī)、過(guò)渡板、第三減速機(jī)、電機(jī)安裝板、機(jī)構(gòu)安裝板、第二同步A帶輪、第二同步帶、第二同步B帶輪、第二調(diào)整輪、鎖緊螺母、軸承端蓋、Y軸組模底板、Y軸螺母座、第二絲桿、第二擋塊、第二滑塊、第二導(dǎo)軌組成，該第三伺服電機(jī)與第三減速機(jī)相連接，并固定在過(guò)渡板上，第三減速機(jī)的輸出軸與第二同步A帶輪相連接，該第二同步A帶輪通過(guò)第二同步帶與第二同步B帶輪相連接，第二同步B帶輪與第二絲桿相連接，該第二絲桿固定在Y軸組模底板與軸承端蓋內(nèi)，該Y軸組模底板分別與Y軸螺母座和第二滑塊固定，第二滑塊位于該第二導(dǎo)軌上并做前后運(yùn)動(dòng)，所述的Y軸螺母座與Z軸機(jī)構(gòu)的Z軸螺母座相固定連接。

本發(fā)明的有益效果為：

一、本發(fā)明以軌道圓周旋轉(zhuǎn)焊接的方式，通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)，對(duì)焊縫進(jìn)行較為復(fù)雜的焊接操作；支撐機(jī)構(gòu)保證了整體的剛度滿足管樁焊接工藝的要求；多自由度的可調(diào)讓焊槍焊接的姿態(tài)有多種選擇；整體機(jī)構(gòu)的可靠性，保證了最終的焊接質(zhì)量的穩(wěn)定與可靠；

二、本發(fā)明解放了生產(chǎn)力，不再需要有專(zhuān)業(yè)技能良好的技術(shù)工種，普通工人經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單培訓(xùn)即可代替原本必須的特殊工種，另外，使用焊接機(jī)器人焊接作業(yè)，避免在焊接過(guò)程中對(duì)工人造成可能的損傷，且機(jī)器人不存在疲勞現(xiàn)象，可以進(jìn)行連續(xù)工作，大大減輕了施工方的人員成本與壓力；

綜上，本發(fā)明加快了我國(guó)建筑自動(dòng)化的步伐，減輕了對(duì)日益緊缺的技術(shù)性工種需求，提高了管樁的焊接質(zhì)量。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的小車(chē)焊接平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明的標(biāo)定機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明的Z軸機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明的Y軸機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明的標(biāo)定機(jī)構(gòu)、支撐機(jī)構(gòu)和軌道機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)關(guān)系圖。

圖7是本發(fā)明的支撐機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是本發(fā)明的軌道機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中的標(biāo)號(hào)分別為：1、管樁體；2、軌道機(jī)構(gòu)；3、小車(chē)焊接平臺(tái)；4、鈑金箱體；5、防風(fēng)罩；6、支撐機(jī)構(gòu)；7、標(biāo)定機(jī)構(gòu)；8、鏈條；9、卡扣；2-1、軌道；2-2、軌道A支撐板；2-3、鉸鏈軸；2-4、插銷(xiāo)；2-5、軌道B支撐板；2-11、圓弧狀軌道；3-0、焊槍?zhuān)?-1、Z軸機(jī)構(gòu)；3-2、Y軸機(jī)構(gòu)；3-3、旋轉(zhuǎn)軸；3-4、搖臂；3-5、第一伺服電機(jī)；3-6、第一減速機(jī)；3-7、小車(chē)；3-8、第一搖臂螺栓；3-9、第一滾輪；6-1、支撐軸；6-2、調(diào)整支架；6-3、緊釘螺釘；6-4、壓板；6-5、支撐板；6-6、防滑橡膠墊；6-7、垂直A尺標(biāo)；6-8、垂直B尺標(biāo)；7-0、標(biāo)定輪；7-1、中心標(biāo)定桿；7-2、標(biāo)定輪端蓋；7-3、標(biāo)定輪軸；7-4、標(biāo)定桿彈簧；7-5、滾輪軸；7-6、底板；7-7、第二滾輪；7-8、搖臂軸；7-9、標(biāo)定搖臂；7-10、第二搖臂螺栓；7-11、標(biāo)定架柱；7-12、標(biāo)定桿螺母；7-13、彈簧撥銷(xiāo)；3-1-1、第二伺服電機(jī)；3-1-2、第二減速機(jī)；3-1-3、軸承壓套；3-1-4、張緊器；3-1-5、第一同步A帶輪；3-1-6、第一同步帶；3-1-7、第一調(diào)整輪；3-1-8、第一同步B帶輪；3-1-9、電機(jī)固定板；3-1-10、Z軸組模底板；3-1-11、第一導(dǎo)軌；3-1-12、第一絲桿；3-1-13、套筒；3-1-14、第一滑塊；3-1-15、Z軸螺母座；3-1-16、焊槍夾持套；3-1-17、焊槍固定座；3-1-18、第一擋塊；3-2-1、第三伺服電機(jī)；3-2-2、過(guò)渡板；3-2-3、第三減速機(jī)；3-2-4、電機(jī)安裝板；3-2-5、機(jī)構(gòu)安裝板；3-2-6、第二同步A帶輪；3-2-7、第二同步帶；3-2-8、第二同步B帶輪；3-2-9、第二調(diào)整輪；3-2-10、鎖緊螺母；3-2-11、軸承端蓋；3-2-12、Y軸組模底板；3-2-13、Y軸螺母座；3-2-14、第二絲桿；3-2-15、第二擋塊；3-2-16、第二滑塊；3-2-17、第二導(dǎo)軌。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖1至8對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)的介紹：本發(fā)明包括小車(chē)焊接平臺(tái)3、軌道機(jī)構(gòu)2、支撐機(jī)構(gòu)6、標(biāo)定機(jī)構(gòu)7，所述的支撐機(jī)構(gòu)6總共有三組支撐構(gòu)件組成，大致呈120°分布，并由鏈條8和卡扣9固定在管樁體1圓周面上。鏈條8和卡扣9通過(guò)壓板6-4與支撐板6-5與支撐機(jī)構(gòu)6配合。軌道機(jī)構(gòu)2布置在支撐機(jī)構(gòu)6上，通過(guò)緊釘螺釘6-3、插銷(xiāo)2-4等方式固定限制自由度，在最后標(biāo)定完同心度與高度之后再進(jìn)行固定扭緊。通過(guò)垂直A尺標(biāo)6-7和垂直B尺標(biāo)6-8 標(biāo)定軌道2-1和焊接工位的高度，使軌道距離焊接點(diǎn)的距離變化量滿足工藝要求。使用標(biāo)定器，打開(kāi)第二搖臂螺栓7-10，釋放圖3標(biāo)定搖臂7-9，用第二滾輪7-7中間的凹槽卡住軌道2-1，然后卡上標(biāo)定搖臂7-9，把第二搖臂螺栓7-10卡進(jìn)標(biāo)定搖臂7-9的凹槽內(nèi)，鎖緊螺母，然后使用標(biāo)定器進(jìn)行標(biāo)定。通過(guò)不斷調(diào)整標(biāo)定輪3-0與管樁體1鐵片的距離，最后得到符合工藝要求的同心度。標(biāo)定完成后，擰開(kāi)螺母，打開(kāi)第二搖臂螺栓7-10、標(biāo)定搖臂10，取下標(biāo)定器放置。準(zhǔn)備將小車(chē)焊接平臺(tái)3安裝上軌道2-1。小車(chē)焊接平臺(tái)3以及軌道2-1部分均采用高強(qiáng)度鋁，保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的同時(shí)，盡可能的降低質(zhì)量，讓使用者用起來(lái)更加輕便，也一定程度降低了焊接工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)慣量。

采用標(biāo)定器標(biāo)定的方法，能較為準(zhǔn)確的控制實(shí)際焊接點(diǎn)位與軌道的距離，在工地復(fù)雜的工況下，使誤差得到有效的控制，直接保證了最后焊接焊縫的質(zhì)量。

小車(chē)焊接平臺(tái)3與標(biāo)定器的安裝方式一樣，打開(kāi)第一搖臂螺栓3-8和搖臂3-4，沿第一滾輪3-9的凹槽扣緊導(dǎo)軌2-1，鎖緊螺母，通過(guò)小車(chē)三個(gè)第一滾輪3-9的三點(diǎn)定位方式，將整個(gè)小車(chē)焊接平臺(tái)3固定到位。

第一伺服電機(jī)3-5，通過(guò)第一減速機(jī)3-6將動(dòng)力輸送給同步帶輪，通過(guò)同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將動(dòng)力輸出到第一滾輪3-9的其中一個(gè)主動(dòng)輪，主動(dòng)輪沿著軌道做圓周運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行圓周焊接作業(yè)。小車(chē)焊接平臺(tái)3的Y軸機(jī)構(gòu)3-2，通過(guò)對(duì)過(guò)渡板3-2-2螺絲的調(diào)整，整個(gè)Y軸機(jī)構(gòu)3-2能沿著靠山往外平移，可以同時(shí)滿足了400mm直徑管樁、500mm直徑管樁和600mm直徑管樁的焊接要求。通過(guò)動(dòng)力的傳遞，Y軸機(jī)構(gòu)3-2能滿足實(shí)際焊接中，第二圈焊接時(shí)，焊接工藝對(duì)焊槍3-0在前后方向上的位移調(diào)整要求。小車(chē)焊接平臺(tái)3的Z軸機(jī)構(gòu)3-1中的焊槍固定座3-1-17，通過(guò)拆卸螺釘，可沿著圓周進(jìn)行60°角的上下旋轉(zhuǎn)，滿足焊接時(shí)，工藝上對(duì)焊槍3-0角度的調(diào)整需求。通過(guò)動(dòng)力的傳遞，Z軸機(jī)構(gòu)3-1能滿足焊槍3-0在垂直方向上的擺弧調(diào)整工藝需求。

焊接實(shí)施過(guò)程中，考慮到風(fēng)雨等復(fù)雜環(huán)境因素的可能性，在小車(chē)焊接平臺(tái)3和支撐機(jī)構(gòu)6上安裝了防風(fēng)罩5和鈑金箱體4，防止機(jī)械傷害并保護(hù)本發(fā)明的核心機(jī)構(gòu)組件。

本發(fā)明的工作原理為：當(dāng)前期的準(zhǔn)備工作完成后，小車(chē)焊接平臺(tái)3的第一伺服電機(jī)3-5工作時(shí)，通過(guò)同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將動(dòng)力輸出到主動(dòng)輪，主動(dòng)輪沿著軌道進(jìn)行焊接作業(yè)。按照工藝要求，圖5的第三伺服電機(jī)3-2-1工作，通過(guò)第三減速機(jī)3-2-3驅(qū)動(dòng)第二同步A帶輪3-2-6，第二同步帶3-2-7將力傳遞到第二絲桿3-2-14，Y軸螺母座3-2-13沿著第二導(dǎo)軌3-2-17作前后運(yùn)動(dòng)。圖4的第二伺服電機(jī)3-1-1工作，通過(guò)第二減速機(jī)3-1-2驅(qū)動(dòng)第一同步A帶輪3-1-5，第一同步帶3-1-6將力傳遞到第一絲桿3-1-12，Z軸螺母座3-1-15沿著第一導(dǎo)軌3-1-11作上下運(yùn)動(dòng)。

可以理解的是，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案及發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。