圆环弯曲焊接机器人系统与工作方法技术方案

本发明专利技术公开了一种圆环弯曲焊接机器人系统，包括圆环形弯曲模，所述圆环形弯曲模的外圈面设置有槽截面为半圆的弯曲成型环槽；还包括与圆环形弯曲模的外圈相切的第一约束滚轮和第二约束滚轮，当第一约束滚轮相切于所述圆环形弯曲模的左端位置时，第二约束滚轮相切于圆环形弯曲模的上端位置；所述第一约束滚轮和第二约束滚轮的滚轮外圈均设置有槽截面为半圆的约束环槽；本发明专利技术从一根直线杆、弯曲成圆环杆、然后将形成的圆环缝隙自动化焊接，最后下料的所有过程在一个机械工装上完成，简化了设备成本和操作成本。设备成本和操作成本。设备成本和操作成本。

【技术实现步骤摘要】
圆环弯曲焊接机器人系统与工作方法


[0001]本专利技术属于焊接系统领域。

技术介绍

[0002]圆环金属工业品由直线杆弯曲而成，弯曲成环体后，金属环圈上的连接处形成一圈缝隙，这个缝隙在本说明书附图中的标记为62，这个缝隙如果不焊接起来，无论在结构强度上还是外观上都存在缺陷，因此需要专门设计一种能一次性完成弯曲和焊接的机器人系统。
[0003]
技术实现思路

[0004]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结构简单，能一次性完成弯曲和焊接的圆环弯曲焊接机器人系统与工作方法。
[0005]技术方案：为实现上述目的，本专利技术的圆环弯曲焊接机器人系统，包括圆环形弯曲模，所述圆环形弯曲模的外圈面设置有槽截面为半圆的弯曲成型环槽；还包括与圆环形弯曲模的外圈相切的第一约束滚轮和第二约束滚轮，当第一约束滚轮相切于所述圆环形弯曲模的左端位置时，第二约束滚轮相切于圆环形弯曲模的上端位置；所述第一约束滚轮和第二约束滚轮的滚轮外圈均设置有槽截面为半圆的约束环槽；所述圆环形弯曲模包括上端有缺口的缺口环组合体，所述缺口环组合体的上端缺口处活动嵌设有升降嵌体；所述缺口环组合体由前后对称的第一缺口环和第二缺口环组合而成；所述第一缺口环的外圈靠近第二缺口环的一侧沿轮廓设置有第一槽，所述第二缺口环的外圈靠近第一缺口环的一侧沿轮廓设置有第二槽，所述升降嵌体的上侧设置有第三槽；所述圆环形弯曲模由第一缺口环、第二缺口环和升降嵌体拼接组合而成；槽截面为半圆的弯曲成型环槽由第一槽、第二槽和第三槽拼接组合而成；所述升降嵌体的左右端面均为竖向滑动面，升降装置能带动所述升降嵌体下降至脱离所述缺口环组合体上端的缺口；所述第一缺口环与第二缺口环能做沿圆环形弯曲模轴线方向做相互远离或相互靠近的运动。
[0006]还包括前后对称且固定安装的第一对伸缩器和第二对伸缩器；所述第一对伸缩器的第一伸缩杆末端固定连接所述第一缺口环，所述第二对伸缩器的第二伸缩杆末端固定连接所述第二缺口环；所述第一伸缩杆和第二伸缩杆的延伸方向均与所述圆环形弯曲模的轴线方向平行，从而使第一对伸缩器和第二对伸缩器能分别通过第一伸缩杆和第二伸缩杆带动第一缺口环与第二缺口环能沿圆环形弯曲模轴线方向做相互远离或相互靠近的运动。
[0007]还包括等待弯曲成型成金属环圈的直线待弯曲杆；还包括引导轮支座，支座升降单元能带动引导轮支座上下升降；所述引导轮支座上通过轴承转动设置有两相互滚动配合
的引导轮，两引导轮左右并列设置，且两引导轮的滚轮轴线均为水平；各所述引导轮的滚轮外圈均设置有槽截面为半圆的引导环槽；竖向的所述直线待弯曲杆穿过两所述引导轮的两引导环槽之间；当第一约束滚轮相切于所述圆环形弯曲模的左端位置时，所述直线待弯曲杆的向上位移能向上穿过第一约束滚轮的约束环槽与圆环形弯曲模的弯曲成型环槽之间。
[0008]还包括能上下升降的直线杆升降推座，所述直线杆升降推座的上端设置有圆形限位槽，竖向的所述直线待弯曲杆的下端能活动插入所述圆形限位槽中。
[0009]所述引导环槽的槽截面半径与所述直线待弯曲杆的外半径一致，所述弯曲成型环槽的槽截面半径与所述直线待弯曲杆的外半径一致；所述约束环槽的槽截面半径与所述直线待弯曲杆的外半径一致。
[0010]还包括固定支架，所述固定支架上端为支座，所述支座上通过横梁支架固定安装固定横梁；所述圆环形弯曲模远离支座的一侧同轴心设置有固定圆环，所述固定圆环通过固定支架固定连接所述固定横梁；所述固定圆环的外圈通过轴承同轴心转动设置有外齿圈，所述外齿圈外圈为传动齿体；还包括与外齿圈外圈的传动齿体啮合的驱动齿轮；第一约束滚轮和第二约束滚轮通过轴承分别转动安装在两固定轴上，两所述固定轴分别通过两固定连接件固定连接所述外齿圈，从而使第一约束滚轮和第二约束滚轮均跟随所述外齿圈沿圆环形弯曲模轴线回转；所述第一对伸缩器固定在支座上，所述第二对伸缩器通过固定件固定在所述固定圆环上。
[0011]所述直线待弯曲杆弯曲后形成的金属环圈贴合在圆环形弯曲模的弯曲成型环槽内，直线待弯曲杆弯曲后形成的金属环圈的连接处形成一圈等待焊接的环状缝隙，所述环状缝隙在弯曲成型环槽内的金属环圈上端位置；还包括焊接器回转电机，还包括同步臂，所述同步臂将所述焊接器回转电机的机壳与升降嵌体固定一体化连接；所述支座上还固定有升降器座，所述升降器座上固定安装有升降器，所述升降器的升降杆上端固定连接所述同步臂；从而使升降器通过同步臂带动所述焊接器回转电机和升降嵌体同步升降；所述焊接器回转电机的电机轴为水平且与所述圆环形弯曲模轴线垂直；所述焊接器回转电机的电机轴能下降至与所述环状缝隙同轴心；所述电机轴的末端垂直固定连接有摇臂，所述摇臂的末端固定连接有与所述电机轴平行的延长杆，所述延长杆的末端垂直固定安装有圆弧伸缩器，所述圆弧伸缩器的圆弧圆心在所述电机轴的轴线上；所述圆弧伸缩器的圆弧伸缩杆末端固定连接有焊接器；焊接器回转电机的电机轴下降至与所述环状缝隙同轴心时，所述焊接器的焊枪末端刚好指向所述环状缝隙。
[0012]圆环弯曲焊接机器人系统的焊接方法：直线待弯曲杆塑性形变成金属环圈后紧密贴合在弯曲成型环槽上；金属环圈上的环状缝隙刚好在金属环圈的上端位置等待焊接；升降器通过同步臂带动焊接器回转电机和升降嵌体同步下降；升降嵌体下降至脱离缺口环组合体上端的缺口，从而使环状缝隙的外周被完全暴露在外部；与此同时焊接器回转电机的下降使电机轴最终下降至与环状缝隙同轴心，这时焊接器的焊枪末端刚好指向环状缝隙；控制焊枪向环状缝隙喷焊，与此同时控制
焊接器回转电机的电机轴回转，使焊枪沿环状缝隙的环形路径喷焊；由于电机轴回转过程中摇臂和延长杆会与金属环圈以及缺口环组合体发生运动干涉，因此电机轴的回转范围无法达到360
°
，从而使焊枪无法对环状缝隙执行360
°
全方位喷焊；这时由于圆弧伸缩器的存在，圆弧伸缩杆的伸出和缩回能在电机轴因为运动干涉的原因无法进行旋转的基础上继续带动焊枪沿环状缝隙的环形路径位移一段距离，进而实现了行程补偿作用，使焊枪能完整的扫过环状缝隙，实现全方位喷焊；环状缝隙被焊接后需要将已经形成的金属环圈取下，控制外齿圈回转，使第一约束滚轮和第二约束滚轮对称于已经焊接过后的环状缝隙两侧；然后控制升降器通过同步臂带动焊接器回转电机和升降嵌体同步上升，直至升降嵌体上升至重新嵌入缺口环组合体上端的缺口中；然后第一对伸缩器和第二对伸缩器能分别通过第一伸缩杆和第二伸缩杆带动第一缺口环与第二缺口环能沿圆环形弯曲模轴线方向相互远离；这时金属环圈的下部分已经脱离了第一缺口环与第二缺口环；最后升降器通过同步臂带动焊接器回转电机和升降嵌体下降，这时金属环圈会在重力作用下跟随升降嵌体下降，从而使金属环圈向下脱离第一约束滚轮和第二约束滚轮，最后人工取下已经完成焊接的金属环圈。
[0013]有益效果：本专利技术从一根直线杆、弯曲成圆环杆、然后将形成的圆环缝隙自动化焊接，最后下料的所有过程在一个机械工装上完成，简化了设备成本和操作成本；所有工序都可以完全实现自动化后，进而增加了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.圆环弯曲焊接机器人系统，其特征在于：包括圆环形弯曲模（000），所述圆环形弯曲模（000）的外圈面设置有槽截面为半圆的弯曲成型环槽（18）；还包括与圆环形弯曲模（3）的外圈相切的第一约束滚轮（12）和第二约束滚轮（23），当第一约束滚轮（12）相切于所述圆环形弯曲模（000）的左端位置时，第二约束滚轮（23）相切于圆环形弯曲模（000）的上端位置；所述第一约束滚轮（12）和第二约束滚轮（23）的滚轮外圈均设置有槽截面为半圆的约束环槽（34）；所述圆环形弯曲模（000）包括上端有缺口（170）的缺口环组合体（300），所述缺口环组合体（300）的上端缺口（170）处活动嵌设有升降嵌体（132）；所述缺口环组合体（300）由前后对称的第一缺口环（131）和第二缺口环（130）组合而成；所述第一缺口环（131）的外圈靠近第二缺口环（130）的一侧沿轮廓设置有第一槽（18.2），所述第二缺口环（130）的外圈靠近第一缺口环（131）的一侧沿轮廓设置有第二槽（18.1），所述升降嵌体（132）的上侧设置有第三槽（18.1）；所述圆环形弯曲模（000）由第一缺口环（131）、第二缺口环（130）和升降嵌体（132）拼接组合而成；槽截面为半圆的弯曲成型环槽（18）由第一槽（18.2）、第二槽（18.1）和第三槽（18.1）拼接组合而成；所述升降嵌体（132）的左右端面均为竖向滑动面（114），升降装置能带动所述升降嵌体（132）下降至脱离所述缺口环组合体（300）上端的缺口（170）；所述第一缺口环（131）与第二缺口环（130）能做沿圆环形弯曲模（000）轴线方向做相互远离或相互靠近的运动。2.根据权利要求1所述的圆环弯曲焊接机器人系统，其特征在于：还包括前后对称且固定安装的第一对伸缩器（101）和第二对伸缩器（150）；所述第一对伸缩器（101）的第一伸缩杆（102）末端固定连接所述第一缺口环（131），所述第二对伸缩器（150）的第二伸缩杆（151）末端固定连接所述第二缺口环（130）；所述第一伸缩杆（102）和第二伸缩杆（151）的延伸方向均与所述圆环形弯曲模（000）的轴线方向平行，从而使第一对伸缩器（101）和第二对伸缩器（150）能分别通过第一伸缩杆（102）和第二伸缩杆（151）带动第一缺口环（131）与第二缺口环（130）能沿圆环形弯曲模（000）轴线方向做相互远离或相互靠近的运动。3.根据权利要求2所述的圆环弯曲焊接机器人系统，其特征在于：还包括等待弯曲成型成金属环圈（6.2）的直线待弯曲杆（6）；还包括引导轮支座（11），支座升降单元（10）能带动引导轮支座（11）上下升降；所述引导轮支座（11）上通过轴承转动设置有两相互滚动配合的引导轮（5），两引导轮（5）左右并列设置，且两引导轮（5）的滚轮轴线均为水平；各所述引导轮（5）的滚轮外圈均设置有槽截面为半圆的引导环槽（4）；竖向的所述直线待弯曲杆（6）穿过两所述引导轮（5）的两引导环槽（4）之间；当第一约束滚轮（12）相切于所述圆环形弯曲模（000）的左端位置时，所述直线待弯曲杆（6）的向上位移能向上穿过第一约束滚轮（12）的约束环槽（34）与圆环形弯曲模（000）的弯曲成型环槽（18）之间。4.根据权利要求3所述的圆环弯曲焊接机器人系统，其特征在于：还包括能上下升降的直线杆升降推座（141），所述直线杆升降推座（141）的上端设置有圆形限位槽（141），竖向的所述直线待弯曲杆（6）的下端能活动插入所述圆形限位槽（141）中。
5.根据权利要求4所述的圆环弯曲焊接机器人系统，其特征在于：所述引导环槽（4）的槽截面半径与所述直线待弯曲杆（6）的外半径一致，所述弯曲成型环槽（18）的槽截面半径与所述直线待弯曲杆（6）的外半径一致；所述约束环槽（34）的槽截面半径与所述直线待弯曲杆（6）的外半径一致。6.根据权利要求5所述的圆环弯曲焊接机器人系统，其特征在于：还包括固定支架（100），所述固定支架（100）上端为支座（100.1），所述支座（100.1）上通过横梁支架（118.1）固定安装固定横梁（118）；所述圆环形弯曲模（000）远离支座（100.1）的一侧同轴心设置有固定圆环（107），所述固定圆环（107）通过固定支架（105）固定连接所述固定横梁（118）；所述固定圆环（107）的外圈通过轴承同轴心转动设置有外齿圈（104），所述外齿圈（104）外圈为传动齿体（104.1）；还包括与外齿圈（104）外圈的传动齿体（104.1）啮合的驱动齿轮；第一约束滚轮（12）和第二约束滚轮（23）通过轴承分别转动安装在两固定轴（13）上，两所述固定轴（13）分别通过两固定连接件（112）固定连...

【专利技术属性】
技术研发人员：王卉军，刘虎，曹锐，李琦，李皓，崔世敏，王东哲，
申请(专利权)人：武昌工学院，
类型：发明
国别省市：