一种大型结构钢焊接铣磨一体化机器人及其加工控制方法技术

本发明专利技术涉及一种大型结构钢焊接铣磨一体化机器人及其加工控制方法，属于机械制造领域。履带行走装置水平布置，所述焊接机械臂固定安装在所述履带行走装置上方，所述铣磨工具头固定安装在所述履带行走装置左侧面。本发明专利技术结构稳定，为五轴串联多关节机器人，通过将焊接部分和铣削部分合理布置在行走装置上使得工件无需换用机床以提高生产效率，灵活性高，生产效率高，能够适用更多场合的焊接铣削，具有较好的应用价值和市场前景。

An integrated robot for welding milling of large structural steel and its machining control method

【技术实现步骤摘要】
一种大型结构钢焊接铣磨一体化机器人及其加工控制方法
本专利技术属于机械制造领域，具体为一种大型结构钢焊接铣磨一体化机器人。
技术介绍
伴随着新一轮工业革命的到来，制造业正向着大型化、微型化，两级发展。制造大型装备，离不开能够加工其的大型加工设备，然而我国对大型钢结构的加工研究起步较晚，面临诸多挑战。钢结构具有强度高、质量轻、材料均匀、塑性、韧性好、抗震性能优越、制造简单、工业化程度高等特点，其中大型钢结构在建筑、矿山机械、石油机械、船舶、舰艇等领域得到广泛应用。大型钢结构件在使用之前，首先要把牛角、斜板、檩托等支撑件固定连接到标准钢结构的确定位置，现有焊接、铆接和螺栓连接方式，但是主要以焊接为主，焊接后一般需要对焊缝进行铣磨和抛光处理。大型钢结构件往往是单件小批量生产，现场进行加工组装，一般机器人所需的轨道铺设不便，灵活度不够高。在对大型钢结构件焊接完后往往需要换用专用铣床，搬运移动不方便，经济性差。
技术实现思路
本专利技术提供一种大型结构钢焊接铣磨一体化机器人及其加工控制方法，以解决现有的大型结构钢工件加工中存在不易搬运，多为现场加工，机器人灵活性较差，且专用机床费用昂贵柔性低适应性弱等问题。本专利技术采取的技术方案是：包括焊接机械臂、铣磨工具头、履带行走装置，其中履带行走装置水平布置，所述焊接机械臂固定安装在所述履带行走装置上方，所述铣磨工具头固定安装在所述履带行走装置左侧面。所述的焊接机械臂包括小臂大端、底座组件、交流伺服电机四、腰座、大臂、小臂小端、CCD传感器、焊枪架、焊枪、防撞传感器、防撞支架，所述的小臂大端与所述小臂小端通过谐波减速器一联接，所述CCD传感器固定安装在所述小臂小端上传感器支架上，所述焊枪固定安装在所述焊枪架上，所述焊枪架通过螺钉与所述防撞传感器固定联接，所述防撞传感器通过螺钉与所述防撞支架固定联接，所述防撞支架固定安装在所述小臂小端上的谐波减速器二外壳上部。所述小臂大端通过谐波减速器三与所述大臂联接，所述大臂通过谐波减速器四与所述腰座联接，所述交流伺服电机四固定安装在所述腰座上，其输出轴通过平键与谐波减速器四联接，所述腰座通过螺钉连接固定安装在所述底座组件的底座上壳体上。所述的小臂大端包括交流伺服电机一、梅花弹性联轴器一、交流伺服电机二、梅花弹性联轴器二、空心轴光电编码器、谐波减速器一、内六角圆柱头螺钉一、开槽紧定螺钉、齿轮轴、齿轮减速器、光电编码器、连接套、五轴传动轴、空心齿轮轴、电机座，其中交流伺服电机一固定安装在所述电机座上，所述交流伺服电机二固定安装在所述电机座上，所述交流伺服电机一的输出轴通过所述梅花弹性联轴器一与齿轮轴联接，所述交流伺服电机二的输出轴通过梅花弹性联轴器二与所述五轴传动轴联接，所述空心轴光电编码器通过开槽紧定螺钉固定在所述梅花弹性联轴器二和所述齿轮减速器之间的所述五轴传动轴上，所述空心齿轮轴套在所述五轴传动轴上，并与所述齿轮轴上的小齿轮形成配合，所述光电编码器通过开槽紧定螺钉固定安装在齿轮轴最右侧的轴段上，所述连接套通过平键固定在空心齿轮轴上，所述谐波减速器一通过螺钉连接固定安装在所述小臂大端的外壳以及所述连接套上，右侧通过螺钉固定联接在所述小臂小端的外壳上，所述小臂大端外壳通过所述内六角圆柱头螺钉一与谐波减速器三固定联接，所述齿轮减速器固定安装在所述小臂大端外壳内，所述电机座固定安装在所述小臂大端外壳内。所述小臂小端包括梅花弹性联轴器三、锥齿轮减速器、谐波减速器二、右侧锥齿轮轴、传感器支架、左侧锥齿轮轴，其种五轴传动轴穿过所述小臂大端外壳右侧和谐波减速器一以及小臂小端外壳左侧上的中心孔，通过梅花弹性联轴器三与左侧锥齿轮轴联接，所述锥齿轮减速器通过螺钉连接固定安装在所述小臂小端外壳内，其内部主要由所述右侧锥齿轮轴和所述左侧锥齿轮轴通过锥齿轮配合联接构成，所述右侧锥齿轮轴穿过所述小臂小端外壳上部中心孔，通过平键与所述谐波减速器二联接，所述谐波减速器二通过螺钉连接固定安装在小臂小端外壳上侧，所述传感器支架固定安装在所述小臂小端外壳的右侧上。所述大臂包括谐波减速器三、交流伺服电机五、谐波减速器四、内六角圆柱头螺钉二，其中所述谐波减速器三固定安装在所述大臂右侧，所述交流伺服电机五的输出轴通过所述大臂上的孔与所述谐波减速器三联接，并且所述交流伺服电机五通过螺钉固定安装在大臂左侧，所述谐波减速器四通过内六角圆柱头螺钉二固定安装在大臂上，同时所述谐波减速器四通过螺钉与腰座联接。所述底座组件包括交流伺服电机三、连接板、底座上壳体、防尘盖、底座、内六角圆柱头螺钉三、中心轴、小齿轮、中心大齿轮、齿轮连接短轴、内六角圆柱头长螺钉、谐波减速器五、轴承一、轴承二、立柱，其中防尘盖通过14个均等分布的内六角圆柱头螺钉三与底座上壳体固定连接，所述底座上壳体通过轴承一支撑在所述底座上，并与所述底座形成上下配合，所述中心轴下侧通过挡板固定安装在所述底座上，上侧通过轴承二与所述底座上壳体形成以中心线为基准的里外配合，其中所述轴承二通过圆螺母固定轴向运动，所述中心大齿轮与所述底座固定联接，并与所述小齿轮形成齿轮配合。所述齿轮连接短轴穿过小齿轮中心孔形成孔轴配合，并通过平键连接与小齿轮形成周向固定，同时所述齿轮连接短轴通过螺钉连接固定安装在所述谐波减速器五上，所述交流伺服电机三固定安装在所述连接板上，所述连接板与所述谐波减速器五以及立柱一起通过所述内六角圆柱头长螺钉固定安装在所述底座上壳体上，所述交流伺服电机三的输出轴通过平键与所述谐波减速器五形成周向联接，所述谐波减速器五下端穿过所述底座上壳体右侧圆孔与所述齿轮连接短轴联接。所述的铣磨工具头包括上步进电机、上线性线绕联轴器、上导轨、上底座、下丝杠、下线性线绕联轴器、下步进电机、下底座、下导轨、下滑块、下工作台、上滑块、磨抛头、上工作台、电主轴、内六角圆柱头螺钉四、上丝杠、滚珠螺母、螺母座、铣磨转台、铣刀，其中上步进电机通过内六角圆柱头螺钉四固定安装在所述上底座上，其输出轴通过所述上线性线绕联轴器与所述上丝杠联接，所述滚珠螺母通过螺钉连接固定安装在所述螺母座的左右两侧，所述滚珠螺母通过滚珠螺母副联接在所述上丝杠上，所述螺母座在两个所述滚珠螺母之间同过自身中心孔穿过所述上丝杠，所述螺母座通过螺钉与所述上工作台固定连接。所述电主轴固定安装在所述铣磨转台上，所述铣磨转台固定安装在上工作台上。所述磨抛头和所述铣刀分别安装在所述电主轴两侧。所述上滑块固定安装在所述上工作台下面前后两端，所述上滑块坐在所述上导轨上，形成导轨滑块副，所述上导轨固定安装在所述上底座上，所述下工作台固定安装在所述上底座下方，所述下滑块固定安装在所述下工作台下方，所述下滑块坐在下导轨上形成滑块导轨副，所述下导轨固定安装在所述下底座上，所述下步进电机的输出轴通过所述下线性线绕联轴器与所述下丝杠联接。所述的履带行走装置包括同轴双输入行星减速器传动组件、机器人底盘、支重轮、右限位螺钉、支重轮摆臂、左限位螺钉、履带、张紧轮组件、螺旋拉伸弹簧、底盘盖板、摆臂轴，其中同轴双输入行星减速器传动组件穿过并固定安装在所述机器人底盘上，所述张紧轮组件固定安装在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大型结构钢焊接铣磨一体化机器人，其特征在于：包括焊接机械臂、铣磨工具头、履带行走装置，其中履带行走装置水平布置，所述焊接机械臂固定安装在所述履带行走装置上方，所述铣磨工具头固定安装在所述履带行走装置左侧面。/n

【技术特征摘要】
1.一种大型结构钢焊接铣磨一体化机器人，其特征在于：包括焊接机械臂、铣磨工具头、履带行走装置，其中履带行走装置水平布置，所述焊接机械臂固定安装在所述履带行走装置上方，所述铣磨工具头固定安装在所述履带行走装置左侧面。


2.根据权利要求1所述的一种大型结构钢焊接铣磨一体化机器人，其特征在于：所述的焊接机械臂包括小臂大端、底座组件、交流伺服电机四、腰座、大臂、小臂小端、CCD传感器、焊枪架、焊枪、防撞传感器、防撞支架，所述的小臂大端与所述小臂小端通过谐波减速器一联接，所述CCD传感器固定安装在所述小臂小端上传感器支架上，所述焊枪固定安装在所述焊枪架上，所述焊枪架通过螺钉与所述防撞传感器固定联接，所述防撞传感器通过螺钉与所述防撞支架固定联接，所述防撞支架固定安装在所述小臂小端上的谐波减速器二外壳上部，所述小臂大端通过谐波减速器三与所述大臂联接，所述大臂通过谐波减速器四与所述腰座联接，所述交流伺服电机四固定安装在所述腰座上，其输出轴通过平键与谐波减速器四联接，所述腰座通过螺钉连接固定安装在所述底座组件的底座上壳体上。


3.根据权利要求2所述的一种大型结构钢焊接铣磨一体化机器人，其特征在于：所述的小臂大端包括交流伺服电机一、梅花弹性联轴器一、交流伺服电机二、梅花弹性联轴器二、空心轴光电编码器、谐波减速器一、内六角圆柱头螺钉一、开槽紧定螺钉、齿轮轴、齿轮减速器、光电编码器、连接套、五轴传动轴、空心齿轮轴、电机座，其中交流伺服电机一固定安装在所述电机座上，所述交流伺服电机二固定安装在所述电机座上，所述交流伺服电机一的输出轴通过所述梅花弹性联轴器一与齿轮轴联接，所述交流伺服电机二的输出轴通过梅花弹性联轴器二与所述五轴传动轴联接，所述空心轴光电编码器通过开槽紧定螺钉固定在所述梅花弹性联轴器二和所述齿轮减速器之间的所述五轴传动轴上，所述空心齿轮轴套在所述五轴传动轴上，并与所述齿轮轴上的小齿轮形成配合，所述光电编码器通过开槽紧定螺钉固定安装在齿轮轴最右侧的轴段上，所述连接套通过平键固定在空心齿轮轴上，所述谐波减速器一通过螺钉连接固定安装在所述小臂大端的外壳以及所述连接套上，右侧通过螺钉固定联接在所述小臂小端的外壳上，所述小臂大端外壳通过所述内六角圆柱头螺钉一与谐波减速器三固定联接，所述齿轮减速器固定安装在所述小臂大端外壳内，所述电机座固定安装在所述小臂大端外壳内。


4.根据权利要求2所述的一种大型结构钢焊接铣磨一体化机器人，其特征在于：所述小臂小端包括梅花弹性联轴器三、锥齿轮减速器、谐波减速器二、右侧锥齿轮轴、传感器支架、左侧锥齿轮轴，其种五轴传动轴穿过所述小臂大端外壳右侧和谐波减速器一以及小臂小端外壳左侧上的中心孔，通过梅花弹性联轴器三与左侧锥齿轮轴联接，所述锥齿轮减速器通过螺钉连接固定安装在所述小臂小端外壳内，其内部主要由所述右侧锥齿轮轴和所述左侧锥齿轮轴通过锥齿轮配合联接构成，所述右侧锥齿轮轴穿过所述小臂小端外壳上部中心孔，通过平键与所述谐波减速器二联接，所述谐波减速器二通过螺钉连接固定安装在小臂小端外壳上侧，所述传感器支架固定安装在所述小臂小端外壳的右侧上。


5.根据权利要求2所述的一种大型结构钢焊接铣磨一体化机器人，其特征在于：所述大臂包括谐波减速器三、交流伺服电机五、谐波减速器四、内六角圆柱头螺钉二，其中所述谐波减速器三固定安装在所述大臂右侧，所述交流伺服电机五的输出轴通过所述大臂上的孔与所述谐波减速器三联接，并且所述交流伺服电机五通过螺钉固定安装在大臂左侧，所述谐波减速器四通过内六角圆柱头螺钉二固定安装在大臂上，同时所述谐波减速器四通过螺钉与腰座联接。


6.根据权利要求1所述的一种大型结构钢焊接铣磨一体化机器人，其特征在于：所述底座组件包括交流伺服电机三、连接板、底座上壳体、防尘盖、底座、内六角圆柱头螺钉三、中心轴、小齿轮、中心大齿轮、齿轮连接短轴、内六角圆柱头长螺钉、谐波减速器五、轴承一、轴承二、立柱，其中防尘盖通过14个均等分布的内六角圆柱头螺钉三与底座上壳体固定连接，所述底座上壳体通过轴承一支撑在所述底座上，并与所述底座形成上下配合，所述中心轴下侧通过挡板固定安装在所述底座上，上侧通过轴承二与所述底座上壳体形成以中心线为基准的里外配合，其中所述轴承二通过圆螺母固定轴向运动，所述中心大齿轮与所述底座固定联接，并与所述小齿轮形成齿轮配合，所述齿轮连接短轴穿过小齿轮中心孔形成孔轴配合，并通过平键连接与小齿轮形成周向固定，同时所述齿轮连接短轴通过螺钉连接固定安装在所述谐波减速器五上，所述交流伺服电机三固定安装在所述连接板上，所述连接板与所述谐波减速器五以及立柱一起通过所述内六角圆柱头长螺钉固定安装在所述底座上壳体上，所述交流伺服电机三的输出轴通过平键与所述谐波减速器五形成周向联接，所述谐波减速器五下端穿过所述底座上壳体右侧圆孔与所述齿轮连接短轴联接。


7.根据权利要求1所述的一种大型结构钢焊接铣磨一体化机器人，其特征在于：所述的铣磨工具头包括上步进电机、上线性线绕联轴器、上导轨、上底座、下丝杠、下线性线绕联轴器、下步进电机、下底座、下导轨、下滑块、下工作台、上滑块、磨抛头、上工作台、电主轴、内六角圆柱头螺钉四、上丝杠、滚珠螺母、螺母座、铣磨转台、铣刀，其中上步进电机通过内六角圆柱头螺钉四固定安装在所述上底座上，其输出轴通过所述上线性线绕联轴器与所述上丝杠联接，所述滚珠螺母通过螺钉连接固定安装在所述螺母座的左右两侧，所述滚珠螺母通过滚珠螺母副联接在所述上丝杠上，所述螺母座在两个所述滚珠螺母之间同过自身中心孔穿过所述上丝杠，所述螺母座通过螺钉与所述上工作台固定连接，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：冀世军，李京瑾，赵继，李镇耀，胡志清，代汉达，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22