一种K/Y型管接头相贯线焊缝焊接机器人系统技术方案

本发明专利技术公开了一种K/Y型管接头相贯线焊缝焊接机器人系统，包括卡具、基座旋转机构、移动机构连接组件，X轴移动机构、Y轴移动机构、手腕机构和焊枪夹持机构；所述卡具顶部与基座旋转机构底部固定连接，所述基座旋转机构顶部设置有移动机构连接组件，所述X轴移动机构通过移动机构连接组件固定设置于基座旋转机构上，所述Y轴移动机构通过连接块垂直设置于X轴移动机构的一侧，所述手腕机构的一端固定设置于Y轴方向移动机构的末端，另一端设置有焊枪夹持机构。本发明专利技术能够解决K/Y型管接头相贯线焊缝左右两侧落差大，支、主管之间的空间狭小处容易发生机器本体与工件碰撞的问题，且具有工作效率高、焊接质量好、减少工人劳动强度等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于焊接设备
，具体涉及一种K/Y型管接头相贯线焊缝焊接机器人系统。该系统主要用于实现K/Y型管接头管道对接相贯线焊缝的焊接任务。
技术介绍
在现代工业生产中，海洋平台、石油管线等大型结构件的焊接组装工程中存在大量的管管相贯，多管相贯的K/Y型管接头形式。此类接头的焊缝焊接轨迹是空间曲线.此类接头在焊接过程中需实时改变焊接位置、调整焊枪姿态，长期以来，针对大管径、大厚度管道相贯接头焊缝的焊接多采用手工焊接，劳动强度大，焊接难度大，焊接质量不稳定，焊接效率低。实际生产中急需一种针对K/Y型管接头相贯线焊缝的焊接机器人来替代人工操作。
技术实现思路
本专利技术的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本专利技术而学习。针对现有技术情况，本专利技术要解决的技术问题是，提供一种能够提高大直径管道K/Y型管接头相贯线焊缝的焊接效率、焊接质量、并能有效减少工人劳动强度，改善工作环境的焊接机器人系统。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种K/Y型管接头相贯线焊缝焊接机器人系统，包括卡具、基座旋转机构、移动机构连接组件，X轴移动机构、Y轴移动机构、手腕机构和焊枪夹持机构；所述卡具顶部与基座旋转机构底部固定连接；所述基座旋转机构顶部设置有移动机构连接组件；所述X轴移动机构通过移动机构连接组件固定设置于基座旋转机构上；所述Y轴移动机构通过连接块垂直设置于X轴移动机构的一侧；所述手腕机构的一端固定设置于Y轴方向移动机构的末端位置，另一端安装有焊枪夹持机构；所述卡具包括主卡爪、支撑盘、支撑盘凸台、螺线盘和扩展卡爪；所述螺线盘套装在支撑盘的滑槽上，二者可以相对转动；所述支撑盘上设有支撑盘凸台，所述螺线盘嵌入所述支撑盘凸台的卡槽内，以防止螺线盘从支撑盘中脱出；主卡爪与螺线盘内的螺线环相配合，随着螺线盘的转动，主卡爪可以向里和向外运动，从而使卡具能够卡紧在管道上；所述主卡爪上固定安装有扩展卡爪；为了能保证扩展卡爪在管道上的装卡行程，并有效的减轻卡盘的重量，所述主卡爪的底面设有螺纹孔，并与扩展卡爪通过螺钉连接，所述扩展卡爪的外面设有卡台，从而能够从管道外卡住工件；所述基座旋转机构包括底座、行星减速器、基座伺服电机和转盘；所述转盘设置于底座顶端，所述基座伺服电机的输出轴与行星减速器的输入轴通过夹紧式柔性联轴器固定联接；所述行星减速器设置于底座的一侧，且该行星减速器的输出轴伸入到底座内部并与所述转盘之间通过一对螺旋伞齿轮实现啮合传动；所述移动机构连接组件包括过渡板、X轴支撑块和压块；所述过渡板通过螺钉固定在所述转盘上，所述X轴支撑块与过渡板之间通过压块用螺钉固定连接；所述X轴移动机构包括X轴减速器、X轴伺服电机、X轴垫板、X轴伸缩移动块、X轴伸缩臂外盖、X轴滚珠丝杠、X轴直线滑轨和X轴滚珠丝杠支架；所述X轴垫板与所述X轴支撑块用角码通过螺钉固定连接；所述X轴伺服电机通过联轴器与X轴减速器连接，所述X轴减速器安装于X轴伸缩臂外盖的一端，所述X轴滚珠丝杠设置于X轴伸缩臂外盖的内部，该X轴滚珠丝杠的一端通过角接触球轴承安装于X轴滚珠丝杠支架上，另一端通过联轴器与X轴减速器的输出轴连接，所述X轴直线滑轨安装在X轴伸缩臂外盖的内壁上，所述X轴滚珠丝杠上的丝杠螺母安装于X轴伸缩移动块上，所述X轴伸缩移动块与X轴直线滑轨固定连接，通过X轴滚珠丝杠上的丝杠螺母驱动X轴伸缩移动块沿着直线移动；所述Y轴移动机构包括Y轴减速器、Y轴伺服电机、Y轴伸缩移动块、Y轴滑块、Y轴直线滑轨、Y轴滚珠丝杠、Y轴伸缩臂外盖和Y轴滚珠丝杠支架；所述Y轴伺服电机通过联轴器与Y轴减速器联接安装于Y轴移动机构的一端，所述Y轴滚珠丝杠的一端通过角接触球轴承安装于所述Y轴滚珠丝杠支架上，所述Y轴滚珠丝杠的另一端通过联轴器与Y轴减速器的输出轴连接，所述Y轴直线滑轨安装在Y轴伸缩臂外盖的内壁上，所述Y轴滚珠丝杠上的丝杠螺母安装于Y轴伸缩移动块上，并通过Y轴伸缩移动块与Y轴直线滑轨上的Y轴滑块连接；通过Y轴滚珠丝杠上的Y轴丝杠螺母驱动安装在Y轴滑块上的Y轴伸缩移动块和连接块一起沿着直线移动；所述手腕机构包括俯仰块、心轴、连接板、侧板、腕部伺服电机、腕部减速器、腕部支撑板、大带轮、皮带传动、耳环、上齿轮轴、小带轮、上伞齿轮和下伞齿轮；所述手腕机构通过连接板与Y轴移动机构固定连接,所述腕部减速器通过螺钉固定安装在侧板上，所述腕部伺服电机与腕部减速器之间通过联轴器连接，所述腕部减速器的输出轴穿过侧板与小带轮通过键连接；所述侧板的底部与腕部支撑板通过螺钉固连，所述耳环通过螺钉固定安装在腕部支撑板的底面上，所述上齿轮轴的一端穿过耳环并与大带轮通过键连接，所述上齿轮轴的另一端安装有上伞齿轮，所述俯仰块的两侧伸出端分别安装在两个上伞齿轮上；所述心轴从下伞齿轮内穿过，同时穿过俯仰块的中心孔，心轴上部设有细牙螺纹并通过螺母将心轴与俯仰块固定，同时使下伞齿轮分别与两个上伞齿轮相互啮合，以实现下伞齿轮绕俯仰块的旋转，同时也可绕心轴进行旋转；所述耳环内部安装有轴承，所述俯仰块两端伸出轴与上伞齿轮之间安装有轴承；所述心轴的轴端和下伞齿轮端面均设有轴承孔并安装有轴承；所述焊枪夹持机构包括缩颈喷嘴、焊枪、焊枪压块、焊枪夹持件和夹持连接块；所述夹持连接块的一端与心轴末端的凸台通过螺钉固定连接，另一端与焊枪夹持件通过螺钉固定连接，所述夹持连接块中间开有长孔，以方便焊枪的弯部通过，并同时避免与手腕机构发生干涉，所述焊枪夹持件端部设有半圆孔可方便夹持焊枪；所述缩颈喷嘴安装在焊枪末端，以利于空间狭小处焊缝的焊接，所述焊枪压块与焊枪夹持件的端部通过螺钉固定连接，以方便夹持焊枪。与现有技术相比，针对K/Y型管接头相贯线焊缝左右两侧落差大，支管和主管之间在焊接过程中存在空间狭小处，容易发生机器本体与工件的碰撞的问题，由于采用上述技术方案，通过调整本专利技术K/Y型管接头相贯线焊缝焊接机器人系统中X、Y轴移动机构的工作行程，并通过本专利技术K/Y型管接头相贯线焊缝焊接机器人系统的五轴联动，可以避免焊接工作过程中空间狭小处的干涉，并能够适应不同管径、不同倾角的管道对接相贯线焊缝的焊接任务。本专利技术的有益效果是，具有工作效率高、焊接质量好、能有效减少工人劳动强度等优点。附图说明下面通过参考附图并结合实例具体地描述本专利技术，本专利技术的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本专利技术的解释说明，而不构成对本专利技术的任何意义上的限制，在附图中：图1是本专利技术K/Y型管接头相贯线焊缝焊接机器人系统的轴侧示意图；图2是本专利技术K/Y型管接头相贯线焊缝焊接机器人系统的主视示意图；图3是本专利技术K/Y型管接头相贯线焊缝焊接机器人系统的俯视示意图；图4是本专利技术K/Y型管接头相贯线焊缝焊接机器人系统的左视示意图；图5是本专利技术K/Y型管接头相贯线焊缝焊接机器人系统中Y轴移动机构的结构示意图；图6是本专利技术K/Y型管接头相贯线焊缝焊接机器人系统中手腕机构及焊枪夹持机构的轴侧示意图；图7是本专利技术K/Y型管接头相贯线焊缝焊接机器人系统中手腕机构及焊枪夹持机构的主视示意图；图8是本专利技术K/Y型管接头相贯线焊缝焊接机器人系统中手腕机构及焊枪夹持机构的左视示意图。具体实施方式为能进一步了解本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种K/Y型管接头相贯线焊缝焊接机器人系统，其特征在于，包括卡具、基座旋转机构、移动机构连接组件、X轴移动机构、Y轴移动机构、手腕机构和焊枪夹持机构；所述卡具顶部与基座旋转机构底部固定连接；所述基座旋转机构顶部设置有移动机构连接组件；所述X轴移动机构通过移动机构连接组件固定设置于基座旋转机构上；所述Y轴移动机构通过连接块垂直设置于X轴移动机构的一侧；所述手腕机构的一端固定设置于Y轴方向移动机构的末端位置，另一端安装有焊枪夹持机构；所述卡具包括主卡爪、支撑盘、支撑盘凸台、螺线盘和扩展卡爪；所述螺线盘套装在支撑盘的滑槽上，二者可以相对转动；所述支撑盘上设有支撑盘凸台，所述螺线盘嵌入所述支撑盘凸台的卡槽内；所述主卡爪与螺线盘内的螺线环相配合；所述主卡爪上固定安装有扩展卡爪；所述基座旋转机构包括底座、行星减速器、基座伺服电机和转盘；所述转盘设置于底座顶端，所述基座伺服电机的输出轴与行星减速器的输入轴通过联轴器固定联接；所述行星减速器设置于底座的一侧，且该行星减速器的输出轴伸入到底座内部并与所述转盘之间通过一对螺旋伞齿轮实现啮合传动；所述移动机构连接组件包括过渡板、X轴支撑块和压块；所述过渡板通过螺钉固定在所述转盘上；所述X轴支撑块与过渡板之间通过压块用螺钉固定连接；所述X轴移动机构包括X轴减速器、X轴伺服电机、X轴垫板、X轴伸缩移动块、X轴伸缩臂外盖、X轴滚珠丝杠、X轴直线滑轨和X轴滚珠丝杠支架；所述X轴垫板与所述X轴支撑块用角码通过螺钉固定连接；所述X轴伺服电机通过联轴器与X轴减速器连接；所述X轴减速器安装于X轴伸缩臂外盖的一端；所述X轴滚珠丝杠设置于X轴伸缩臂外盖的内部，该X轴滚珠丝杠的一端通过角接触球轴承安装于X轴滚珠丝杠支架上，另一端通过联轴器与X轴减速器的输出轴连接；所述X轴直线滑轨安装在X轴伸缩臂外盖的内壁上；所述X轴滚珠丝杠上的丝杠螺母安装于X轴伸缩移动块上；所述X轴伸缩移动块与X轴直线滑轨固定连接，通过X轴滚珠丝杠上的丝杠螺母驱动X轴伸缩移动块沿着直线移动；所述Y轴移动机构包括Y轴减速器、Y轴伺服电机、Y轴伸缩移动块、Y轴滑块、Y轴直线滑轨、Y轴滚珠丝杠、Y轴伸缩臂外盖和Y轴滚珠丝杠支架；所述Y轴伺服电机通过联轴器与Y轴减速器联接安装于Y轴移动机构的一端；所述Y轴滚珠丝杠的一端通过角接触球轴承安装于所述Y轴滚珠丝杠支架上；所述Y轴滚珠丝杠的另一端通过联轴器与Y轴减速器的输出轴连接；所述Y轴直线滑轨安装在Y轴伸缩臂外盖的内壁上；所述Y轴滚珠丝杠上的丝杠螺母安装于Y轴伸缩移动块上，并通过Y轴伸缩移动块与Y轴直线滑轨上的Y轴滑块连接，通过Y轴滚珠丝杠上的Y轴丝杠螺母驱动安装在Y轴滑块上的Y轴伸缩移动块和连接块一起沿着直线移动；所述手腕机构包括俯仰块、心轴、连接板、侧板、腕部伺服电机、腕部减速器、腕部支撑板、大带轮、皮带传动、耳环、上齿轮轴、小带轮、上伞齿轮和下伞齿轮；所述手腕机构通过连接板与Y轴移动机构固定连接；所述腕部减速器通过螺钉固定安装在侧板上；所述腕部伺服电机与腕部减速器之间通过联轴器连接；所述腕部减速器的输出轴穿过侧板与小带轮通过键连接；所述侧板的底部与腕部支撑板通过螺钉固连；所述耳环通过螺钉固定安装在腕部支撑板的底面上；所述上齿轮轴的一端穿过耳环并与大带轮通过键连接，所述上齿轮轴的另一端安装有上伞齿轮，所述俯仰块的两侧伸出端分别安装在两个上伞齿轮上；所述心轴从下伞齿轮内穿过，同时穿过俯仰块的中心孔，所述心轴上部设有细牙螺纹并通过螺母将心轴与俯仰块固定，同时使下伞齿轮分别与两个上伞齿轮相互啮合；所述焊枪夹持机构包括缩颈喷嘴、焊枪、焊枪压块、焊枪夹持件和夹持连接块；所述夹持连接块的一端与心轴末端的凸台通过螺钉固定连接，另一端与焊枪夹持件通过螺钉固定连接；所述夹持连接块中间开设有长孔；所述缩颈喷嘴安装在焊枪末端；所述焊枪压块与焊枪夹持件的端部通过螺钉固定连接。...

【技术特征摘要】
1.一种K/Y型管接头相贯线焊缝焊接机器人系统，其特征在于，包括卡具、基座旋转机构、移动机构连接组件、X轴移动机构、Y轴移动机构、手腕机构和焊枪夹持机构；所述卡具顶部与基座旋转机构底部固定连接；所述基座旋转机构顶部设置有移动机构连接组件；所述X轴移动机构通过移动机构连接组件固定设置于基座旋转机构上；所述Y轴移动机构通过连接块垂直设置于X轴移动机构的一侧；所述手腕机构的一端固定设置于Y轴方向移动机构的末端位置，另一端安装有焊枪夹持机构；所述卡具包括主卡爪、支撑盘、支撑盘凸台、螺线盘和扩展卡爪；所述螺线盘套装在支撑盘的滑槽上，二者可以相对转动；所述支撑盘上设有支撑盘凸台，所述螺线盘嵌入所述支撑盘凸台的卡槽内；所述主卡爪与螺线盘内的螺线环相配合；所述主卡爪上固定安装有扩展卡爪；所述基座旋转机构包括底座、行星减速器、基座伺服电机和转盘；所述转盘设置于底座顶端，所述基座伺服电机的输出轴与行星减速器的输入轴通过联轴器固定联接；所述行星减速器设置于底座的一侧，且该行星减速器的输出轴伸入到底座内部并与所述转盘之间通过一对螺旋伞齿轮实现啮合传动；所述移动机构连接组件包括过渡板、X轴支撑块和压块；所述过渡板通过螺钉固定在所述转盘上；所述X轴支撑块与过渡板之间通过压块用螺钉固定连接；所述X轴移动机构包括X轴减速器、X轴伺服电机、X轴垫板、X轴伸缩移动块、X轴伸缩臂外盖、X轴滚珠丝杠、X轴直线滑轨和X轴滚珠丝杠支架；所述X轴垫板与所述X轴支撑块用角码通过螺钉固定连接；所述X轴伺服电机通过联轴器与X轴减速器连接；所述X轴减速器安装于X轴伸缩臂外盖的一端；所述X轴滚珠丝杠设置于X轴伸缩臂外盖的内部，该X轴滚珠丝杠的一端通过角接触球轴承安装于X轴滚珠丝杠支架上，另一端通过联轴器与X轴减速器的输出轴连接；所述X轴直线滑轨安装在X轴伸缩臂外盖的内壁上；所述X轴滚珠丝杠上的丝杠螺母安装于X轴伸缩移动块上；所述X轴伸缩移动块与X轴直线滑轨固定连接，通过X轴滚珠丝杠上的丝杠螺母驱动X轴伸缩移动块沿着直线移动；所述Y轴移动机...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳建锋，张海勇，杨伟国，李亮玉，孙光亚，钟蒲，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12