自动攀爬式换热管焊接机器人与焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种自动攀爬式换热管焊接机器人，直线换热管和若干环形换热片，还自动攀爬式焊接机器人，所述自动攀爬式焊接机器人能将若干环形换热片逐次焊接在所述直线换热管的外壁；自动攀爬式焊接机器人包括水平云台，所述水平云台上的中心处镂空设置口内径大于环形换热片外径的圆孔；机器人会自动攀爬，不用人工操作，极大降低了人工成本，而且焊接的一致性也高。的一致性也高。的一致性也高。

【技术实现步骤摘要】
自动攀爬式换热管焊接机器人与焊接方法


[0001]本专利技术属于焊接机器人领域。

技术介绍

[0002]金属换热管的外壁等间距焊接多片换热片形成等间距的换热片阵列后可以极大的增加换热管的换热效率；由于单个换热管上的换热片数量很多，一个一个的人工焊接的工作量极大，而且存在焊接一致性不高的问题。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种效率高效一致性高的自动攀爬式换热管焊接机器人与焊接方法。
[0004]技术方案：为实现上述目的，本专利技术的自动攀爬式换热管焊接机器人，直线换热管和若干环形换热片，还自动攀爬式焊接机器人，所述自动攀爬式焊接机器人能将若干环形换热片逐次焊接在所述直线换热管的外壁；
[0005]所述自动攀爬式焊接机器人包括水平云台，所述水平云台上的中心处镂空设置口内径大于环形换热片外径的圆孔；所述水平云台的上方呈圆周阵列分布有三组焊接单元；所述水平云台下侧通过电机支架固定安装有焊接单元驱动电机；所述水平云台下侧远离焊接单元驱动电机的一端设置有配重；所述配重、焊接单元驱动电机以及三组焊接单元所组合成的整体结构的重心在所述圆孔的轴线上。
[0006]进一步的，各所述焊接单元均包括竖向的转轴，所述转轴的下端通过轴承与所述水平云台上的轴承孔转动配，各所述转轴的上端均同轴心连接有齿圈支撑盘，所述齿圈支撑盘的上端同轴心连接有齿轮，所述齿轮靠近圆孔轴线的一侧固定连接有水平摇臂，所述水平摇臂末端的轴承孔内通过轴承转动设置有竖向的回转轴，所述回转轴的下端同轴心连接有支撑盘，所述支撑盘的下端同轴心连接有滚轴，还包括焊接器，所述焊接器固定在所述水平摇臂上侧，各所述焊接器的焊枪斜朝上设置，从而使三个焊接器分别随三个所述水平摇臂同步运动。
[0007]进一步的，所述焊接单元驱动电机的A输出轴与三组所述焊接单元中的任意一个转轴同轴心驱动连接；所述水平云台的上方设置有内齿圈，所述内齿圈与所述圆孔同轴心，所述内齿圈的内圈传动齿体同时与三组所述焊接单元上的三个齿轮啮合；且三组所述焊接单元上的三所述齿圈支撑盘向上托起所述内齿圈的下端面。
[0008]进一步的，三所述焊接器的上侧均固定连接有一个向上延伸托轮支架，各所述托轮支架的上端均转动设置有轴线为水平的拖轮，各所述拖轮的轴线均与所述圆孔的轴线垂直相交。
[0009]进一步的，将竖向姿态的直线换热管上的最下端焊接的一片环形换热片记为第一片环形换热片；将第一片环形换热片上侧的一片环形换热片记为第二片环形换热片；
[0010]自动攀爬式焊接机器人安装在一片环形换热片上时，三组所述焊接单元上的三个
水平摇臂的长度方向均与圆孔的径向方向一致，且所述三组所述焊接单元上的三个滚轴分别与第一片环形换热片的外缘滚动配合，且三组所述焊接单元上的三个支撑盘的下表面接触所述第一片环形换热片的轮廓边缘上表面；且三所述三个焊接器的焊枪末端刚好指向第二片环形换热片内圈的下轮廓；且三个托轮向上承托套在直线换热管上的第二片环形换热片的下表面；
[0011]所述水平云台的上侧呈圆周阵列固定有三个电机支座，三所述电机支座均分布在所述内齿圈的外侧，各所述电机支座上均固定安装有攀爬电机，所述攀爬电机的B输出轴与所述圆孔的轴线垂直，所述水平云台的上方还呈圆周阵列分布有三个攀爬臂，各所述攀爬臂呈上凸的半圆弧形结构；三所述攀爬臂远离圆孔轴线的一端分别固定在三所述B输出轴上，三所述攀爬臂靠近圆孔轴线的一端固定连接有竖向的滚轮换向电机，所述滚轮换向电机的C输出轴下端固定连接有驱动轮支架，所述驱动轮支架上转动设置有行走滚轮，所述行走滚轮的轴线为水平；所述驱动轮支架上还固定安装有行走轮驱动电机，所述行走轮驱动电机与所述行走滚轮驱动连接；所述B输出轴的回转能带动所述攀爬臂摆动至行走滚轮与所述第二片环形换热片的上表面滚动配合。
[0012]进一步的，所述行走滚轮为轮面为橡胶防滑材质，且行走滚轮的轮面设置有防滑花纹。
[0013]进一步的，所述焊接单元驱动电机和三个攀爬电机均为刹车式电机。
[0014]进一步的，自动攀爬式换热管焊接机器人的工作方法，包括如下步骤：
[0015]步骤一，在直线换热管的一端套设第一片环形换热片；人工将第一片环形换热片的内圈与直线换热管的外壁进行人工焊接；
[0016]将自动攀爬式焊接机器人装配到已经人工焊接在直线换热管上的第一片环形换热片上；将自动攀爬式焊接机器人装配到已经人工焊接在直线换热管上的第一片环形换热片上的具体过程如下：
[0017]初始状态下自动攀爬式焊接机器人的三组所述焊接单元上的三个水平摇臂的长度方向均与圆孔的径向方向不一致的状态，先让水平云台同轴心套在直线换热管外部，且让三组所述焊接单元上的三个滚轴处在第一片环形换热片的四周，这时沿轴线视角下三个滚轴在第一片环形换热片的外周；这时控制焊接单元驱动电机，在内齿圈的传动下，三个齿轮同步发生旋转，进而三个齿轮同步带动三个水平摇臂，直至三个水平摇臂的长度方向均与圆孔的径向方向一致时控制焊接单元驱动电机刹车，这时三个滚轴均与第一片环形换热片的外缘滚动相切配合，从而使这时的水平云台在三个滚轴的约束下只能沿第一片环形换热片的外缘做环绕运动；然后将直线换热管竖向设置，且用固定器将直线换热管的下端固定；这时三组所述焊接单元上的三个支撑盘的下表面接触第一片环形换热片的轮廓边缘上表面，从而使第一片环形换热片承担了自动攀爬式焊接机器人的所有重量，进而完成了自动攀爬式焊接机器人的安装过程；
[0018]步骤二，同时控制三个攀爬电机，使三个B输出轴分别带动攀爬臂向上摆动，直至三个行走滚轮在俯视视角下在第一片环形换热片的轮廓外侧，从而使第二片环形换热片下降过程中不会碰到三个呈圆周阵列分布的行走滚轮；然后将第二片环形换热片套在直线换热管上端，随后套在直线换热管上端的第二片环形换热片在重力作用下沿直线换热管向下滑动，当第二片环形换热片下降到三个托轮同时向上承托套在直线换热管上的第二片环形
换热片的下表面；从而实现对第二片环形换热片的承托过程；这时第二片环形换热片与第一片环形换热片保持预定距离；且这时焊接机器人的焊枪末端刚好指向第二片环形换热片内圈的下轮廓；
[0019]步骤三，同时控制三个攀爬电机，使三个B输出轴分别带动攀爬臂向下摆动，直至三个行走滚轮随攀爬臂运动到与第二片环形换热片的上表面滚动配合，这时让三个攀爬电机施加预定的扭矩，使三个行走滚轮的轮面向下紧密顶压第二片环形换热片的上表面，从而增强三个行走滚轮与第二片环形换热片的上表面之间的摩擦力；这时控制三个攀爬电机刹车；这时滚轮换向电机的C输出轴刚好为竖向状态，这时同时控制三个滚轮换向电机，从而使各个行走滚轮沿所对应的C输出轴回转，进而实现调整各个行走滚轮的滚动方向，直至三个行走滚轮的轴线均与圆孔的轴线垂直相交时，控制三个滚轮换向电机刹车；然后三个走轮驱动电机分别带动行走滚轮沿自身轴线回转，从而使三个行走滚轮在第二片环形换热片上表面上做沿环绕圆孔的轴线的环绕式滚动，进而在攀爬臂的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.自动攀爬式换热管焊接机器人，直线换热管(2)和若干环形换热片(3)，还自动攀爬式焊接机器人，所述自动攀爬式焊接机器人能将若干环形换热片(3)逐次焊接在所述直线换热管(2)的外壁；其特征在于：所述自动攀爬式焊接机器人包括水平云台(9)，所述水平云台(9)上的中心处镂空设置口内径大于环形换热片(3)外径的圆孔(888)；所述水平云台(9)的上方呈圆周阵列分布有三组焊接单元(999)；所述水平云台(9)下侧通过电机支架(104)固定安装有焊接单元驱动电机(103)；所述水平云台(9)下侧远离焊接单元驱动电机(103)的一端设置有配重(102)；所述配重(102)、焊接单元驱动电机(103)以及三组焊接单元(999)所组合成的整体结构的重心在所述圆孔(888)的轴线上。2.根据权利要求1所述的自动攀爬式换热管焊接机器人，其特征在于：各所述焊接单元(999)均包括竖向的转轴(105)，所述转轴(105)的下端通过轴承与所述水平云台(9)上的轴承孔转动配，各所述转轴(105)的上端均同轴心连接有齿圈支撑盘(6)，所述齿圈支撑盘(6)的上端同轴心连接有齿轮(112)，所述齿轮(112)靠近圆孔(888)轴线的一侧固定连接有水平摇臂(113)，所述水平摇臂(113)末端的轴承孔内通过轴承转动设置有竖向的回转轴(130)，所述回转轴(130)的下端同轴心连接有支撑盘(06)，所述支撑盘(06)的下端同轴心连接有滚轴(131)，还包括焊接器(16)，所述焊接器(16)固定在所述水平摇臂(113)上侧，各所述焊接器(16)的焊枪(17)斜朝上设置，从而使三个焊接器(16)分别随三个所述水平摇臂(113)同步运动。3.根据权利要求2所述的自动攀爬式换热管焊接机器人，其特征在于：所述焊接单元驱动电机(103)的A输出轴(103.1)与三组所述焊接单元(999)中的任意一个转轴(105)同轴心驱动连接；所述水平云台(9)的上方设置有内齿圈(101)，所述内齿圈(101)与所述圆孔(888)同轴心，所述内齿圈(101)的内圈传动齿体同时与三组所述焊接单元(999)上的三个齿轮(112)啮合；且三组所述焊接单元(999)上的三所述齿圈支撑盘(6)向上托起所述内齿圈(101)的下端面。4.根据权利要求3所述的自动攀爬式换热管焊接机器人，其特征在于：三所述焊接器(16)的上侧均固定连接有一个向上延伸托轮支架(14)，各所述托轮支架(14)的上端均转动设置有轴线为水平的拖轮(15)，各所述拖轮(15)的轴线均与所述圆孔(888)的轴线垂直相交。5.根据权利要求5所述的自动攀爬式换热管焊接机器人，其特征在于：将竖向姿态的直线换热管(2)上的最下端焊接的一片环形换热片(3)记为第一片环形换热片(3.1)；将第一片环形换热片(3.1)上侧的一片环形换热片(3)记为第二片环形换热片(3.2)；自动攀爬式焊接机器人安装在一片环形换热片(3)上时，三组所述焊接单元(999)上的三个水平摇臂(113)的长度方向均与圆孔(888)的径向方向一致，且所述三组所述焊接单元(999)上的三个滚轴(131)分别与第一片环形换热片(3.1)的外缘(003)滚动配合，且三组所述焊接单元(999)上的三个支撑盘(06)的下表面接触所述第一片环形换热片(3.1)的轮廓边缘上表面；且三所述三个焊接器(16)的焊枪(17)末端刚好指向第二片环形换热片(3.2)内圈(4)的下轮廓(4.1)；且三个托轮(15)向上承托套在直线换热管(2)上的第二片环形换热片(3.2)的下表面；所述水平云台(9)的上侧呈圆周阵列固定有三个电机支座(111)，三所述电机支座
(111)均分布在所述内齿圈(101)的外侧，各所述电机支座(111)上均固定安装有攀爬电机(110)，所述攀爬电机(110)的B输出轴(109)与所述圆孔(888)的轴线垂直，所述水平云台(9)的上方还呈圆周阵列分布有三个攀爬臂(100)，各所述攀爬臂(100)呈上凸的半圆弧形结构；三所述攀爬臂(100)远离圆孔(888)轴线的一端分别固定在三所述B输出轴(109)上，三所述攀爬臂(100)靠近圆孔(888)轴线的一端固定连接有竖向的滚轮换向电机(108)，所述滚轮换向电机(108)的C输出轴(777)下端固定连接有驱动轮支架(106)，所述驱动轮支架(106)上转动设置有行走滚轮(13)，所述行走滚轮(13)的轴线为水平；所述驱动轮支架(106)上还固定安装有行走轮驱动电机(107)，所述行走轮驱动电机(107)与所述行走滚轮(13)驱动连接；所述B输出轴(109)的回转能带动所述攀爬臂(100)摆动至行走滚轮(13)与所述第二片环形换热片(3.2)的上表面滚动配合。6.根据权利要求5所述的自动攀爬式换热管焊接机器人，其特征在于：所述行走滚轮(13)为轮面为橡胶防滑材质，且行走滚轮(13)的轮面设置有防滑花纹。7.根据权利要求6所述的自动攀爬式换热管焊接机器人，其特征在于：所述焊接单元驱动电机(103)和三个攀爬电机(110)均为刹车式电机。8.根据权利要求7所述的自动攀爬式换热管焊接机器人的工作方法，包括如下步骤：步骤一，在直线换热管(2)的一端套设第一片环形换热片(3.1)；人工将第一片环形换热片(3.1)的内圈(4)与直线换热管(2)的外壁进行人工焊接；将自动攀爬式焊接机器人装配到已经人工焊接在直线换热管(2)上的第一片环形换热片(3.1)上；将自动攀爬式焊接机器人装配到已经人工焊接在直线换热管(2)上的第一片环形换热片(3.1)上的具体过程如下：初始状态下自动攀爬式焊接机器人的三组所述焊接单元(999)上的三个水平摇臂(113)的长度方向均与圆孔(888)的径向方向不一致的状态，先让水平云台(9)同轴心套在直线换热管(2)外部，且让三组所述焊接单元(999)上的三个滚轴(131)处在第一片环形换热片(3.1)的四周，这时沿轴线视角下三个滚轴(131)在第一片环形换热片(3.1)的外周；这时控制焊接单元驱动电机(103)，在内齿圈(101)的传动下，三个齿轮(112)同步发生旋转，进而三个齿轮(112)同步带动三个水平摇臂(113)，直至三个水平摇臂(113)的长度方向均与圆孔(888)的径向方向一致时控制焊接单元驱动电机(103)刹车，这时三个滚轴(131)均与第一片环形换热片(3.1)的外缘(003)滚动相切配合，从而使这时的水平云台(9)在三个滚轴(131)的约束下只能沿第一片环形...

【专利技术属性】
技术研发人员：杭涛，
申请(专利权)人：杭涛，
类型：发明
国别省市：