一种用于盾构刀盘焊接的工业机器人旋转倒挂装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于盾构刀盘焊接的工业机器人旋转倒挂装置，包括立柱、机架横臂、垂直升降臂、焊接辅助装置、旋转运动机构、水平运动机构、垂直运动机构、倒挂固定装置、供电回路机构及供丝回路机构。本实用新型专利技术解决了工业机器人用于焊接盾构刀盘时倒挂安装的总装高度不足、垂直方向高度变化较小、难以寻找最佳焊接角度和最优焊接姿态等问题。该装置能够在焊接的恶劣环境下长期工作，具有很高的可靠性、速度和精度且方便安装与维修。

【技术实现步骤摘要】
一种用于盾构刀盘焊接的工业机器人旋转倒挂装置
本技术涉及一种用于盾构刀盘焊接的工业机器人旋转倒挂装置。涉及机器人

技术介绍
地下和隧道工程、地铁建设、海洋石油工业、大型钢结构、大型工程机械等行业的发展，致使大型钢结构件的应用日益增多。盾构机是隧道工程、地铁建设的重要大型设备，其关键部件刀盘直径为7m、质量约为60吨，是通过80-100mm厚的超厚板焊接而成的大型结构件。目前国内对其多采用手工焊接，生产效率低，焊接质量一致性差，这是生产环节的一个重要瓶颈。工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器，目前工业机器人多用于焊接、喷涂、搬运、装配等工业场景以代替人工作业。工业机器人常见有正装、倒挂和侧壁安装三种安装方式。当用于盾构刀盘这类重型大结构件的焊接时，由于其臂展有限，较多的采取倒挂安装方式，使其可以拥有最大的水平面焊接工作范围，但这要求总安装高度较大，而机器人在垂直方向的运动范围较小，并且不能够保证每次焊接都可以寻找到最佳的角度和最优的姿态。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种用于盾构刀盘焊接的工业机器人旋转倒挂装置。为解决这一技术问题，本技术提供了一种用于盾构刀盘焊接的工业机器人旋转倒挂装置，包括立柱、机架横臂、垂直升降臂、焊接辅助装置、旋转运动机构、水平运动机构、垂直运动机构、倒挂固定装置、供电回路机构及供丝回路机构，所述立柱位于旋转运动机构上，立柱一侧顶部固定有机架横臂，水平运动机构设置在机架横臂上；所述水平运动机构设有水平滑动板，水平滑动板上固定有垂直升降臂，垂直运动结构设置在垂直升降臂上；所述垂直升降臂底部通过工业机器人倒挂固定装置连接工业机器人；供电线四条回路中的其中一条由旋转运动机构引出至立柱底部开口连接至旋转运动机构的旋转驱动伺服电机上，其余三条自旋转运动机构开始由下至上经过立柱内部、机架横臂内部后，从机架横臂上侧引出，经由水平拖链和垂直拖链及垂直升降臂连至水平运动机构的水平驱动伺服电机、垂直运动机构的垂直驱动伺服电机和工业机器人上。所述旋转运动机构为四层式结构、包括圆形调整底板、齿轮型旋转驱动底板、交叉滚柱式回转支承、旋转平台和旋转驱动伺服电机；所述位于圆形调整底板位于最下一层；向上一层为齿轮型旋转驱动底板，第二层为交叉滚柱式回转支承，其外圈有齿且固定于齿轮型旋转驱动底板上、与旋转驱动伺服电机轴的齿轮啮合，其内圈旋转；最上一层为旋转平台；所述旋转平台上固定有旋转驱动伺服电机和立柱；所述旋转驱动伺服电机竖向放置，其轴垂直向下，轴外齿与交叉滚柱式回转支承外圈齿相互啮合，当电机转动时，电机轴外齿轮沿交叉滚柱式回转支承旋转，旋转驱动伺服电机驱动旋转平台旋转，亦使交叉滚柱式回转支承内圈旋转，运动方向与电机转向有关；所述齿轮型旋转驱动底板上左右两侧90°位置安装有机械限位开关，所述机械限位开关与控制器相连。所述水平运动机构包括水平运动滑轨、齿轮齿条传动装置一和水平驱动伺服电机；其中水平驱动伺服电机横向安装在水平滑动板上，其轴向内垂直于机架横臂，轴外齿与齿轮齿条传动装置一啮合，当电机轴转动时，水平滑动板沿齿轮齿条传动装置一直线前后运动，水平驱动伺服电机固定于水平滑动板上，水平驱动伺服电机驱动水平滑动板沿水平运动滑轨直线运动，运动方向与电机转向有关；所述机架横臂上齿轮齿条传动装置一两侧安装有机械限位开关，所述机械限位开关与控制器相连。所述垂直运动结构包括垂直升降滑轨、齿轮齿条传动装置二和垂直驱动伺服电机；其中垂直驱动伺服电机横向安装在水平滑动板上，其轴方向与机架横臂平行背向立柱，轴外齿与齿轮齿条传动装置二啮合，所述水平滑动板固定安装、当电机轴转动时，齿轮齿条传动装置二沿垂直升降滑轨直线升降运动，垂直驱动伺服电机驱动齿轮齿条传动装置二沿垂直运动滑轨直线运动，运动方向与电机转向有关；所述垂直升降臂上垂直运动滑轨两侧安装有机械限位开关，所述机械限位开关与控制器相连。所述焊接辅助装置包括焊丝桶、清枪站支架、焊丝吊挂架一和焊丝吊挂架二，所述立柱侧底部设有三角形固定架，焊丝桶设置在三角形固定架上，焊丝桶上方为清枪站支架；所述焊丝吊挂架一设置在立柱顶部，焊丝吊挂架二设置在垂直升降臂一侧。所述立柱为立方体空心钢结构，其内部空心用于供电线三条回路的走线；立柱背部打有圆形孔槽用以透气。所述机架横臂为立方体空心钢结构，其一侧上设置有水平运动滑轨两条，所述水平运动滑轨中部有齿轮齿条传动装置一，水平运动滑轨上设有水平滑动板，水平滑动板上固定有水平驱动伺服电机、垂直驱动伺服电机和垂直升降臂；机架横臂上侧开直线口，供电线三条回路经由空心立柱和空心机架横臂后在上侧直线口引出，进入水平拖链、垂直拖链、垂直升降臂后连接至水平驱动伺服电机、垂直驱动伺服电机和工业机器人。所述垂直升降臂为立方体空心钢结构，其与机架横臂上水平滑动板连接一侧设有两条垂直运动滑轨，其靠近立柱一侧有齿轮齿条传动装置二，该侧下部设有圆形开口用于走供电线；三条回路连接水平驱动伺服电机、垂直驱动伺服电机和工业机器人；所述机架横臂为固定安装，垂直升降臂自身可上下运动；垂直升降臂远离立柱一侧底部设置有焊丝吊挂架二，顶部开方形口用于供电线三条回路引出至垂直拖链；垂直升降臂底部固定有倒挂的工业机器人。所述供丝回路的焊丝由立柱底部焊丝桶出发，垂直向上经由立柱顶部焊丝吊挂架一后水平行送至垂直升降臂远离立柱一侧底部的焊丝吊挂架二，最后送接至工业机器人第四轴上的送丝机装置。有益效果：本技术解决了工业机器人用于焊接盾构刀盘时倒挂安装的总装高度不足、垂直方向高度变化较小、难以寻找最佳焊接角度和最优焊接姿态等问题。该装置能够在焊接的恶劣环境下长期工作，具有很高的可靠性、速度和精度且方便安装与维修。附图说明图1为本技术的轴侧结构示意图；图2为本技术的结构示意主视图；图3为本技术水平滑动板的结构示意图。图中：1圆形调整底板、2齿轮型旋转驱动底板、3交叉滚柱式回转支承、4旋转平台、5立柱、6旋转驱动伺服电机、7三角形固定架、8焊丝桶、9清枪站支架、10焊丝吊挂架一、11机架横臂、12水平运动滑轨、13齿轮齿条传动装置一、14水平滑动板、15水平驱动伺服电机、16垂直升降臂、17垂直升降滑轨、18齿轮齿条传动装置二、19垂直驱动伺服电机、20水平拖链、21垂直拖链、22焊丝吊挂架二、23工业机器人。具体实施方式下面结合附图及实施例对本技术做具体描述。图1所示为本技术的轴侧结构示意图。图2所示为本技术的结构示意主视图。本技术提供了一种用于盾构刀盘焊接的工业机器人旋转倒挂装置，包括：立柱5、机架横臂11、垂直升降臂16、焊接辅助装置、旋转运动机构、水平运动机构、垂直运动机构、倒挂固定装置、供电回路机构及供丝回路机构，所述立柱5位于旋转运动机构上，立柱5一侧顶部固定有机架横臂11，水平运动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于盾构刀盘焊接的工业机器人旋转倒挂装置，其特征在于：包括立柱(5)、机架横臂(11)、垂直升降臂(16)、焊接辅助装置、旋转运动机构、水平运动机构、垂直运动机构、倒挂固定装置、供电回路机构及供丝回路机构，所述立柱(5)位于旋转运动机构上，立柱(5)一侧顶部固定有机架横臂(11)，水平运动机构设置在机架横臂(11)上；所述水平运动机构设有水平滑动板(14)，水平滑动板(14)上固定有垂直升降臂(16)，垂直运动结构设置在垂直升降臂(16)上；所述垂直升降臂(16)底部通过工业机器人倒挂固定装置连接工业机器人(23)；供电线四条回路中的其中一条由旋转运动机构引出至立柱(5)底部开口连接至旋转运动机构的旋转驱动伺服电机(6)上，其余三条自旋转运动机构开始由下至上经过立柱(5)内部、机架横臂(11)内部后，从机架横臂(11)上侧引出，经由水平拖链(20)和垂直拖链(21)及垂直升降臂(16)连至水平运动机构的水平驱动伺服电机(15)、垂直运动机构的垂直驱动伺服电机(19)和工业机器人(23)上。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于盾构刀盘焊接的工业机器人旋转倒挂装置，其特征在于：包括立柱(5)、机架横臂(11)、垂直升降臂(16)、焊接辅助装置、旋转运动机构、水平运动机构、垂直运动机构、倒挂固定装置、供电回路机构及供丝回路机构，所述立柱(5)位于旋转运动机构上，立柱(5)一侧顶部固定有机架横臂(11)，水平运动机构设置在机架横臂(11)上；所述水平运动机构设有水平滑动板(14)，水平滑动板(14)上固定有垂直升降臂(16)，垂直运动结构设置在垂直升降臂(16)上；所述垂直升降臂(16)底部通过工业机器人倒挂固定装置连接工业机器人(23)；供电线四条回路中的其中一条由旋转运动机构引出至立柱(5)底部开口连接至旋转运动机构的旋转驱动伺服电机(6)上，其余三条自旋转运动机构开始由下至上经过立柱(5)内部、机架横臂(11)内部后，从机架横臂(11)上侧引出，经由水平拖链(20)和垂直拖链(21)及垂直升降臂(16)连至水平运动机构的水平驱动伺服电机(15)、垂直运动机构的垂直驱动伺服电机(19)和工业机器人(23)上。


2.根据权利要求1所述的用于盾构刀盘焊接的工业机器人旋转倒挂装置，其特征在于：所述旋转运动机构为四层式结构，包括圆形调整底板(1)、齿轮型旋转驱动底板(2)、交叉滚柱式回转支承(3)、旋转平台(4)和旋转驱动伺服电机(6)；所述位于圆形调整底板(1)位于最下一层；向上一层为齿轮型旋转驱动底板(2)，第二层为交叉滚柱式回转支承(3)，其外圈有齿且固定于齿轮型旋转驱动底板(2)上、与旋转驱动伺服电机(6)轴的齿轮啮合，其内圈旋转；最上一层为旋转平台(4)；所述旋转平台(4)上固定有旋转驱动伺服电机(6)和立柱(5)；所述旋转驱动伺服电机(6)竖向放置，其轴垂直向下，轴外齿与交叉滚柱式回转支承(3)外圈齿相互啮合，当电机转动时，电机轴外齿轮沿交叉滚柱式回转支承(3)旋转，旋转驱动伺服电机(6)驱动旋转平台(4)旋转，亦是交叉滚柱式回转支承(3)内圈旋转，运动方向与电机转向有关；所述齿轮型旋转驱动底板(2)上左右两侧90°位置安装有机械限位开关，所述机械限位开关与控制器相连。


3.根据权利要求1所述的用于盾构刀盘焊接的工业机器人旋转倒挂装置，其特征在于：所述水平运动机构包括水平运动滑轨(12)、齿轮齿条传动装置一(13)和水平驱动伺服电机(15)；其中水平驱动伺服电机(15)横向安装在水平滑动板(14)上，其轴向内垂直于机架横臂(11)，轴外齿与齿轮齿条传动装置一(13)啮合，当电机轴转动时，水平滑动板(14)沿齿轮齿条传动装置一(13)直线前后运动，水平驱动伺服电机(15)固定于水平滑动板(14)上，水平驱动伺服电机(15)驱动水平滑动板(14)沿水平运动滑轨(12)直线运动，运动方向与电机转向有关；所述机架横臂(11)上齿轮齿条传动装置一(13)两侧安装有机械限位开关，所述机械限位开关与控制器相连。


4.根据权利要求1所述的用于盾构刀盘焊接的工业机器人旋转倒挂装置，其特征在于：所述垂直运动结构包括垂直升降滑轨(17)、齿轮齿条传动装置二(18)和垂直驱动伺服电机(19)...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢庆亮，马思乐，唐苑寿，许京伟，杨云，陈纪旸，栾义忠，夏楠，张源民，李金刚，
申请(专利权)人：济南重工股份有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37