一种受限作业空间焊接机器人制造技术

本发明专利技术涉及焊接设备技术领域，特别涉及一种受限作业空间焊接机器人。包括底板及设置于底板上的六自由度机器人、变位机和执行辅助工作台，其中变位机用于装卡具有腔体结构的待焊接组件，执行辅助工作台上设有多组执行模块，执行模块用于获取待焊接组件内腔待焊接区域的环境特征；六自由度机器人通过焊枪对待焊接组件的内腔进行焊接作业。本发明专利技术能够在狭小空间内焊接，且可实时清晰地了解焊接情况，极大提高了狭小空间的焊接质量，降低了操作难度。降低了操作难度。降低了操作难度。

【技术实现步骤摘要】
一种受限作业空间焊接机器人


[0001]本专利技术涉及焊接设备
，特别涉及一种受限作业空间焊接机器人。

技术介绍

[0002]现在许多钢结构设备经常需要将几个钢制品焊接在一起。钢结构在船舶和建筑中占有重要的作用，钢制箱体是一种非常常见的钢结构，应用相当广泛。钢结构整体是由多段钢制箱体相焊接而成，钢制箱体的焊接质量直接影响了钢结构的连接可靠性，关乎钢结构的安全性能对于一些厚度较大的钢部件往往需要双面焊接，才能保证焊接出的产品符合焊接要求。起重机箱型主梁在整体组装焊接前，需先将盖板、两侧腹板及中间肋板组装焊接为只有一侧开口的封闭梁。封闭梁内壁焊缝是非外露的焊缝，焊接质量不容易引起重视，加之在半封闭空间施焊，劳动环境差，焊缝质量很难得到保证，特别是在某些位置的焊缝需要工人趴着施焊，对焊工的健康造成较大危害。
[0003]目前，对于箱体形钢结构部件，尤其是当箱体壁较厚、箱体中面积较小时，操作人员不能进入箱体内部进行焊接作业，而是将握焊把的手臂伸入筒内进行盲焊。操作人员难以观察到筒体内的焊接情况，箱体内壁的焊接质量难以得到保证。中国技术专利201220112857 .9公开了一种焊接可视装置，通过两块平行玻璃反射出焊接部位影像，但反射路径很容易被遮挡，且两块玻璃不能随焊接部位移动，每焊接一个段焊缝需重新设置反射玻璃的角度；中国技术专利201620140506 .7公开了一种可视焊接面罩，摄像头与显示屏在面罩之上，焊接时，需人手持面罩对准焊接部位，焦距要随时调整，且如果焊接空间小，面罩伸入后同样无法看到显示屏。r/>[0004]因此，目前对于被焊接三维空间结构件内部受限作业空间的焊接工艺，焊接三维空间结构件内部受限作业空间的缝隙较小，机器人视觉部分无法进入内部视觉作业和焊接；通过人工在焊接三维空间结构件内部受限作业空间盲焊，无法保证焊接工艺精度和被焊接部分过程工艺的热变形的问题。鉴于此，急需一种能够清晰显示出视线无法看到的焊接部位的焊接装置。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种受限作业空间焊接机器人，能够在狭小空间内焊接，且可实时清晰地了解焊接情况，极大提高了狭小空间的焊接质量，降低了操作难度。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种受限作业空间焊接机器人，包括底板及设置于底板上的六自由度机器人、变位机和执行辅助工作台，其中变位机用于装卡具有腔体结构的待焊接组件，执行辅助工作台上设有至少两个执行模块，执行模块用于对待焊接组件的内腔待焊接部位实时监控；六自由度机器人通过焊枪对待焊接组件的内腔进行焊接作业。
[0007]在一种可能的实现方式中，所述执行模块包括线缆、末端执行器及执行驱动模块，
其中执行驱动模块设置于执行辅助工作台上，末端执行器通过线缆与执行驱动模块连接，末端执行器可安装在待焊接组件上，且探入待焊接组件的内腔实现待焊接部位的实时监控。
[0008]在一种可能的实现方式中，所述末端执行器包括异形管路、摄像头、光路系统及鱼眼镜头，其中异形管路的后端腔体内设有摄像头，异形管路的前端端部设有鱼眼镜头，光路系统设置于异形管路的各弯折部位，用于将摄像头发射的光线传输至鱼眼镜头上，鱼眼镜头用于获取可视范围内的图像信息。
[0009]在一种可能的实现方式中，所述光路系统包括设置于异形管路的各弯折处的多组反射镜组，每组反射镜组包括相互平行且镜面相对设置的第一反射镜和第二反射镜，第一反射镜用于接收所述摄像头发射的光线或上一组反射镜组反射的光线，且将接收的光线反射至第二反射镜上，第二反射镜将接收的光线再次反射且沿前方管路的轴线方向传输。
[0010]在一种可能的实现方式中，所述异形管路包括多段直管及用于连接相邻两个直管之间的多个弯管，所述反射镜组设置于弯管内。
[0011]在一种可能的实现方式中，所述异形管路的后部设有摄像头容置腔，所述摄像头容置于摄像头容置腔内。
[0012]在一种可能的实现方式中，所述异形管路的后端端部设有快换接头，快换接头与所述摄像头容置腔之间设有电磁铁，电磁铁用于吸附在所述待焊接组件上。
[0013]在一种可能的实现方式中，所述执行辅助工作台包括工作台底座、立柱及上板，其中上板设置于工作台底座的上方，且两端通过立柱与上板连接，所述执行驱动模块设置于上板上；工作台底座的上方设有与立柱连接的定位板结构，定位板结构用于定位所述末端执行器。
[0014]在一种可能的实现方式中，所述定位板结构包括上、下设置的上支撑板和下支撑板，上支撑板上间隔设有多个上定位槽，下支撑板上与上定位槽相对应的设有多个下定位槽，相对应的上定位槽和下定位槽用于定位一个所述末端执行器。
[0015]在一种可能的实现方式中，所述六自由度机器人设置于底座上，且执行末端设有快锁机构。
[0016]本专利技术的优点及有益效果是：本专利技术适用于三维空间结构件内部受限作业空间的焊接，机器人视觉部分可进入三维空间结构件内部受限作业空间内，能够清晰显示出视线无法看到的焊接部位，保证焊接工艺精度和被焊接部分在焊接过程中的热变形的问题。
[0017]本专利技术改善焊接工人的工作环境，由于适合三维复杂构件的空间焊接，具有视觉检验，焊接质量容易控制，节省时间成本和费用，质量一致性好，不受人为因素影响，适合连续焊接作业，中间过程间材料结晶效果好；工作环境好，对于坡口形状，控制系统适应能力强。
[0018]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0019]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0020]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中图1为本专利技术一种受限作业空间焊接机器人的轴测图之一；图2为本专利技术一种受限作业空间焊接机器人的爆炸图；图3为图2中Ⅱ处放大图；图4为本专利技术中工具库的结构示意图；图5为图4中Ⅰ处放大图；图6为本专利技术中执行模块的工作原理示意图；图7为本专利技术一种受限作业空间焊接机器人的工作状态示意图；图中：1为六自由度机器人，2为底座，3为变位机，4为焊枪，5为焊头，6为待焊接组件，7为结构缝隙，8为第一组一号执行模块，9为第一组二号执行模块，10为第一组三号执行模块，11为第二组一号执行模块，12为第二组二号执行模块，13为第二组三号执行模块，14为线缆，15为末端执行器，16为执行驱动模块，17为上支撑板，18为上定位槽，19为下支撑板，20为下定位槽，21为工作台底座，22为立柱，23为上板，24为快换接头，25为电磁铁，26为摄像头容置腔，27为第一直管，28为第一弯管，29为第二直管，30为第二弯管，31为第三直管，32为第三弯管，33为第四直管，34为鱼眼镜头，35为摄像头，36为第一反射镜，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种受限作业空间焊接机器人，其特征在于，包括底板及设置于底板上的六自由度机器人（1）、变位机（3）和执行辅助工作台（40），其中变位机（3）用于装卡具有腔体结构的待焊接组件（6），执行辅助工作台（40）上设有至少两个执行模块（41），执行模块（41）用于对待焊接组件（6）的内腔待焊接部位实时监控；六自由度机器人（1）通过焊枪（4）对待焊接组件（6）的内腔进行焊接作业。2.根据权利要求1所述的受限作业空间焊接机器人，其特征在于，所述执行模块（41）包括线缆（14）、末端执行器（15）及执行驱动模块（16），其中执行驱动模块（16）设置于执行辅助工作台（40）上，末端执行器（15）通过线缆（14）与执行驱动模块（16）连接，末端执行器（15）可安装在待焊接组件（6）上，且探入待焊接组件（6）的内腔实现待焊接部位的实时监控。3.根据权利要求2所述的受限作业空间焊接机器人，其特征在于，所述末端执行器（15）包括异形管路（42）、摄像头（35）、光路系统及鱼眼镜头（34），其中异形管路（42）的后端腔体内设有摄像头（35），异形管路（42）的前端端部设有鱼眼镜头（34），光路系统设置于异形管路（42）的各弯折部位，用于将摄像头（35）发射的光线传输至鱼眼镜头（34）上，鱼眼镜头（34）用于获取可视范围内的图像信息。4.根据权利要求3所述的受限作业空间焊接机器人，其特征在于，所述光路系统包括设置于异形管路（42）的各弯折处的多组反射镜组，每组反射镜组包括相互平行且镜面相对设置的第一反射镜（36）和第二反射镜（37），第一反射镜（36）用于接收所述摄像头（35）发射的光线或上一组反射镜组反射的光线，且将接收的光线反射至第二反射镜（37...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建国，王庆竹，屈冠彤，朱维金，常东旭，
申请(专利权)人：潍坊新松机器人自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：