本發(fā)明涉及錐形鋼管肋板焊接機(jī)器人，具體地說是采用了型材機(jī)架、上料機(jī)構(gòu)、夾持測距機(jī)構(gòu)、焊槍運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、焊機(jī)和控制柜組成的自動(dòng)焊接機(jī)器人，屬于自動(dòng)化設(shè)備與機(jī)器人領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
錐形鋼管廠在多邊形錐形鋼管的肋板焊接方面存在以下缺點(diǎn)：一、鋼管棱面數(shù)量和肋板數(shù)量不相等，造成肋板在棱面上焊縫的徑向距離不等；二、鋼管滾動(dòng)時(shí)會(huì)有軸向的移動(dòng)，造成肋板與法蘭之間距離變化；三、鋼管的尺寸有很多種系列，造成自動(dòng)焊接設(shè)備不能應(yīng)用于肋板焊接。現(xiàn)在大部分的錐形鋼管廠，多邊形錐形鋼管的端部肋板焊接，大多采用人工夾持肋板焊接，這種方式肋板焊接位置尺寸精度不高，效率不高，勞動(dòng)環(huán)境也比較惡劣。因此，迫切需要肋板自動(dòng)焊接設(shè)備，但目前市場上沒有該類焊接設(shè)備。位移傳感器具體叫做彈簧自恢復(fù)直線位移傳感器，這種傳感器精度和行程完全滿足錐形鋼管在焊接時(shí)肋板的軸向和徑向距離變化的測量。錐形鋼管在焊接時(shí)肋板的軸向和徑向距離變化的數(shù)據(jù)采集到控制柜內(nèi)，控制焊槍每次的運(yùn)動(dòng)軌跡路線變化，提高肋板焊接的位置精度。整個(gè)機(jī)架采用鋁型材結(jié)構(gòu)，加工制作成本較低，焊接平臺(tái)高度可適當(dāng)調(diào)整，適應(yīng)不同尺寸類型的錐形鋼管。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述的不足，本發(fā)明提供了錐形鋼管肋板焊接機(jī)器人。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：錐形鋼管肋板焊接機(jī)器人，是由機(jī)架、上料機(jī)構(gòu)、夾持測距機(jī)構(gòu)、焊槍運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、焊機(jī)和控制柜組成的，其特征在于：上料機(jī)構(gòu)由上料固定型材固定在底板上，夾持測距機(jī)構(gòu)固定在氣缸固定型材上，焊槍運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定在立柱上方，焊機(jī)和控制柜放置在機(jī)器人附近；夾持測距機(jī)構(gòu)的位移傳感器安裝在U型導(dǎo)向塊中間，推頂塊與U型導(dǎo)向塊采用彈簧連接方式，位移傳感器采用彈簧自恢復(fù)直線位移傳感器，實(shí)現(xiàn)焊接肋板的柔性夾持，推頂塊與U型導(dǎo)向塊由光軸導(dǎo)向連接，保證傳感器距離測量精準(zhǔn)。所述的錐形鋼管肋板焊接機(jī)器人，其特征在于：所述的機(jī)架是由腳輪、底板、立柱、上料固定型材、氣缸固定型材、焊槍徑向型材、焊槍軸向型材組成的，腳輪固定在底板下方，立柱固定在底板上，氣缸固定型材固定在立柱上，焊槍徑向型材固定在立柱上方，焊槍軸向型材固定在徑向滑塊連接板上，焊槍軸向型材在焊槍徑向型材上移動(dòng)。所述的錐形鋼管肋板焊接機(jī)器人，其特征在于：所述的上料機(jī)構(gòu)是由上料電機(jī)固定板、螺桿下端板、支撐板、支撐光軸、螺桿上端板、抬升板、螺桿上端軸承座、螺桿、進(jìn)料導(dǎo)軌、滑塊、滾珠螺帽、螺桿下端軸承座、聯(lián)軸器、減速步進(jìn)電機(jī)組成的，減速步進(jìn)電機(jī)固定在上料電機(jī)固定板上，螺桿下端用聯(lián)軸器與減速步進(jìn)電機(jī)軸連接，螺桿下端固定在螺桿下端軸承座上，螺桿下端軸承座由螺桿下端板安裝在兩側(cè)上料固定型材上，螺桿上端由螺桿上端軸承座固定在螺桿上端板上，螺桿上端板與兩側(cè)上料固定型材固定，同時(shí)兩側(cè)進(jìn)料導(dǎo)軌分別固定在兩側(cè)上料固定型材上，其上的滑塊與支撐板兩側(cè)連接，滾珠螺帽安裝在支撐板中間孔內(nèi)，支撐光軸下端固定在支撐板的沉孔中，上端與抬升板固定。所述的錐形鋼管肋板焊接機(jī)器人，其特征在于：所述的夾持測距機(jī)構(gòu)是由軸向推頂塊、軸向彈簧、軸向U型導(dǎo)向塊、軸向傳感器、軸向光軸、軸向連接板、軸向氣缸、徑向推頂塊、徑向彈簧、徑向U型導(dǎo)向塊、徑向傳感器、徑向氣缸、徑向連接板、徑向光軸組成的，軸向光軸一端在軸向推頂塊內(nèi)沉孔固定，另一端裝在軸向U型導(dǎo)向塊內(nèi)光軸導(dǎo)套中，軸向彈簧兩端分別與軸向推頂塊和軸向U型導(dǎo)向塊固定住，軸向光軸與軸向彈簧同軸，軸向U型導(dǎo)向塊和軸向傳感器同時(shí)固定在軸向連接板上，軸向傳感器感應(yīng)頭從軸向U型導(dǎo)向塊中間孔伸出，頂在軸向推頂塊上，軸向連接板與軸向氣缸法蘭板固定，軸向氣缸固定在氣缸固定型材上，徑向光軸一端在徑向推頂塊內(nèi)沉孔固定，另一端裝在徑向U型導(dǎo)向塊內(nèi)導(dǎo)套中，徑向彈簧兩端分別與徑向推頂塊和徑向U型導(dǎo)向塊固定住，徑向光軸與徑向彈簧同軸，徑向U型導(dǎo)向塊和徑向傳感器同時(shí)固定在徑向連接板上，徑向傳感器感應(yīng)頭從徑向U型導(dǎo)向塊中間孔伸出，頂在徑向推頂塊上，徑向連接板與徑向氣缸法蘭板固定，徑向氣缸固定在氣缸固定型材上。所述的錐形鋼管肋板焊接機(jī)器人，其特征在于：所述的焊槍運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是由軸向滑塊連接板、軸向移動(dòng)導(dǎo)軌、軸向移動(dòng)電機(jī)、軸向移動(dòng)滑塊、電機(jī)支架、焊槍旋轉(zhuǎn)電機(jī)、焊槍固定板、軸向移動(dòng)齒輪、軸向移動(dòng)齒條、徑向移動(dòng)滑塊、徑向移動(dòng)電機(jī)、徑向移動(dòng)齒輪、徑向移動(dòng)齒條、徑向滑塊連接板、徑向移動(dòng)導(dǎo)軌、焊槍組成的，焊槍安裝在焊槍固定板上，焊槍固定板與焊槍旋轉(zhuǎn)電機(jī)軸連接，焊槍旋轉(zhuǎn)電機(jī)用電機(jī)支架安裝在軸向滑塊連接板上，焊槍軸向移動(dòng)步進(jìn)電機(jī)固定在軸向滑塊連接板上，焊槍軸向移動(dòng)步進(jìn)電機(jī)軸上的軸向移動(dòng)齒輪與軸向移動(dòng)齒條嚙合，軸向移動(dòng)齒條固定在焊槍軸向型材上，軸向移動(dòng)導(dǎo)軌固定在焊槍軸向型材上，上面的軸向移動(dòng)滑塊與軸向滑塊連接板固定，焊槍軸向型材和徑向移動(dòng)電機(jī)固定在徑向滑塊連接板上，徑向滑塊連接板與徑向移動(dòng)滑塊固定，徑向移動(dòng)導(dǎo)軌固定在焊槍徑向型材上，徑向移動(dòng)電機(jī)軸上的徑向移動(dòng)齒輪與徑向移動(dòng)齒條嚙合，徑向移動(dòng)齒條固定在焊槍徑向型材上。該發(fā)明的有益之處是，機(jī)架采用質(zhì)量較輕的鋁型材，結(jié)構(gòu)輕巧，生產(chǎn)成本較低；位移傳感器安裝在U型導(dǎo)向塊中間，結(jié)構(gòu)緊湊，精準(zhǔn)度高，提高焊槍運(yùn)動(dòng)路徑的與肋板焊縫的貼合度；U型導(dǎo)向塊與推頂塊之間采用彈簧連接，保證焊接夾持力與位移傳感器的測量并且防止肋板焊接焊接變形；采用減速步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)螺桿螺帽上料方式，實(shí)現(xiàn)肋板自動(dòng)上料，每次上料的距離可調(diào)，適用于不同厚度的肋板自動(dòng)焊接；本裝置替代人工焊接的肋板工序，提高了錐形鋼管的肋板焊接質(zhì)量。附圖說明附圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖，附圖2為本發(fā)明的機(jī)架結(jié)構(gòu)圖，圖3為本發(fā)明的上料機(jī)構(gòu)圖，圖4為本發(fā)明的夾持測距機(jī)構(gòu)圖，圖5為本發(fā)明的焊槍運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)圖，圖6為本發(fā)明的焊槍運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)側(cè)視圖，圖7為徑向推頂塊局部剖視圖(軸向徑向是從鋼管法蘭盤來定義的)。圖中，1、機(jī)架，101、腳輪，102、底板，103、立柱，104、上料固定型材，105、氣缸固定型材，106、焊槍徑向型材，107、焊槍軸向型材，2、上料機(jī)構(gòu)，201、上料電機(jī)固定板，202、螺桿下端板，203、支撐板，204、支撐光軸，205、螺桿上端板，206、抬升板，207、螺桿上端軸承座，208、螺桿，209、進(jìn)料導(dǎo)軌，210、滑塊，211、滾珠螺帽，212、螺桿下端軸承座，213、聯(lián)軸器，214、減速步進(jìn)電機(jī)，3、夾持測距機(jī)構(gòu)，301、軸向推頂塊，302、軸向彈簧，303、軸向U型導(dǎo)向塊，304、軸向傳感器，305、軸向光軸，306、軸向連接板，307、軸向氣缸，308、徑向推頂塊，309、徑向彈簧，310、徑向U型導(dǎo)向塊，311、徑向傳感器，312、徑向氣缸，313、徑向連接板，314、徑向光軸，4、焊槍運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，401、軸向滑塊連接板，402、軸向移動(dòng)導(dǎo)軌，403、軸向移動(dòng)滑塊，404、電機(jī)軸連接法蘭，405、電機(jī)支架，406、焊槍旋轉(zhuǎn)電機(jī)，407、焊槍固定板，408、軸向移動(dòng)齒輪，409、軸向移動(dòng)齒條，410、徑向移動(dòng)滑塊，411、徑向移動(dòng)電機(jī)，412、徑向移動(dòng)齒輪，413、徑向移動(dòng)齒條，414、徑向滑塊連接板，415、徑向移動(dòng)導(dǎo)軌，416、焊槍，5、焊機(jī)，6、控制柜。具體實(shí)施方式錐形鋼管肋板焊接機(jī)器人，是由機(jī)架1、上料機(jī)構(gòu)2、夾持測距機(jī)構(gòu)3、焊槍運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4、焊機(jī)5和控制柜6組成的，其特征在于：上料機(jī)構(gòu)2由上料固定型材104固定在底板102上，夾持測距機(jī)構(gòu)3固定在氣缸固定型材105上，焊槍運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4固定在立柱103上方，焊機(jī)5和控制柜6放置在機(jī)器人附近；夾持測距機(jī)構(gòu)3的位移傳感器安裝在U型導(dǎo)向塊中間，推頂塊與U型導(dǎo)向塊采用彈簧連接方式，位移傳感器采用彈簧自恢復(fù)直線位移傳感器，實(shí)現(xiàn)焊接肋板的柔性夾持，推頂塊與U型導(dǎo)向塊由光軸導(dǎo)向連接，保證傳感器距離測量精準(zhǔn)。所述的錐形鋼管肋板焊接機(jī)器人，其特征在于：所述的機(jī)架1是由腳輪101、底板102、立柱103、上料固定型材104、氣缸固定型材105、焊槍徑向型材106、焊槍軸向型材107組成的，腳輪101固定在底板102下方，立柱103固定在底板102上，氣缸固定型材105固定在立柱103上，焊槍徑向型材106固定在立柱103上方，焊槍軸向型材107固定在徑向滑塊連接板414上，焊槍軸向型材107在焊槍徑向型材106上移動(dòng)。所述的錐形鋼管肋板焊接機(jī)器人，其特征在于：所述的上料機(jī)構(gòu)2是由上料電機(jī)固定板201、螺桿下端板202、支撐板203、支撐光軸204、螺桿上端板205、抬升板206、螺桿上端軸承座207、螺桿208、進(jìn)料導(dǎo)軌209、滑塊210、滾珠螺帽211、螺桿下端軸承座212、聯(lián)軸器213、減速步進(jìn)電機(jī)214組成的，減速步進(jìn)電機(jī)214固定在上料電機(jī)固定板201上，螺桿208下端用聯(lián)軸器213與減速步進(jìn)電機(jī)214軸連接，螺桿208下端固定在螺桿下端軸承座212上，螺桿下端軸承座212由螺桿下端板202安裝在兩側(cè)上料固定型材104上，螺桿208上端由螺桿上端軸承座207固定在螺桿上端板205上，螺桿上端板205與兩側(cè)上料固定型材104固定，同時(shí)兩側(cè)進(jìn)料導(dǎo)軌209分別固定在兩側(cè)上料固定型材104上，其上的滑塊210與支撐板203兩側(cè)連接，滾珠螺帽211安裝在支撐板203中間孔內(nèi)，支撐光軸204下端固定在支撐板203的沉孔中，上端與抬升板206固定。所述的錐形鋼管肋板焊接機(jī)器人，其特征在于：所述的夾持測距機(jī)構(gòu)3是由軸向推頂塊301、軸向彈簧302、軸向U型導(dǎo)向塊303、軸向傳感器304、軸向光軸305、軸向連接板306、軸向氣缸307、徑向推頂塊308、徑向彈簧309、徑向U型導(dǎo)向塊310、徑向傳感器311、徑向氣缸312、徑向連接板313、徑向光軸314組成的，軸向光軸305一端在軸向推頂塊301內(nèi)沉孔固定，另一端裝在軸向U型導(dǎo)向塊303內(nèi)光軸導(dǎo)套中，軸向彈簧302兩端分別與軸向推頂塊301和軸向U型導(dǎo)向塊303固定住，軸向光軸305與軸向彈簧302同軸，軸向U型導(dǎo)向塊303和軸向傳感器304同時(shí)固定在軸向連接板306上，軸向傳感器304感應(yīng)頭從軸向U型導(dǎo)向塊303中間孔伸出，頂在軸向推頂塊301上，軸向連接板306與軸向氣缸307法蘭板固定，軸向氣缸307固定在氣缸固定型材105上，徑向光軸314一端在徑向推頂塊308內(nèi)沉孔固定，另一端裝在徑向U型導(dǎo)向塊310內(nèi)導(dǎo)套中，徑向彈簧309兩端分別與徑向推頂塊308和徑向U型導(dǎo)向塊310固定住，徑向光軸314與徑向彈簧309同軸，徑向U型導(dǎo)向塊310和徑向傳感器311同時(shí)固定在徑向連接板313上，徑向傳感器311感應(yīng)頭從徑向U型導(dǎo)向塊310中間孔伸出，頂在徑向推頂塊308上，徑向連接板313與徑向氣缸312法蘭板固定，徑向氣缸312固定在氣缸固定型材105上。所述的錐形鋼管肋板焊接機(jī)器人，其特征在于：所述的焊槍運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4是由軸向滑塊連接板401、軸向移動(dòng)導(dǎo)軌402、軸向移動(dòng)電機(jī)403、軸向移動(dòng)滑塊404、電機(jī)支架405、焊槍旋轉(zhuǎn)電機(jī)406、焊槍固定板407、軸向移動(dòng)齒輪408、軸向移動(dòng)齒條409、徑向移動(dòng)滑塊410、徑向移動(dòng)電機(jī)411、徑向移動(dòng)齒輪412、徑向移動(dòng)齒條413、徑向滑塊連接板414、徑向移動(dòng)導(dǎo)軌415、焊槍416組成的，焊槍416安裝在焊槍固定板407上，焊槍固定板與焊槍旋轉(zhuǎn)電機(jī)406軸連接，焊槍旋轉(zhuǎn)電機(jī)406用電機(jī)支架405安裝在軸向滑塊連接板401上，焊槍軸向移動(dòng)步進(jìn)電機(jī)403固定在軸向滑塊連接板401上，焊槍軸向移動(dòng)步進(jìn)電機(jī)403軸上的軸向移動(dòng)齒輪408與軸向移動(dòng)齒條409嚙合，軸向移動(dòng)齒條409固定在焊槍軸向型材107上，軸向移動(dòng)導(dǎo)軌402固定在焊槍軸向型材107上，上面的軸向移動(dòng)滑塊404與軸向滑塊連接板401固定，焊槍軸向型材107和徑向移動(dòng)電機(jī)410固定在徑向滑塊連接板414上，徑向滑塊連接板414與徑向移動(dòng)滑塊410固定，徑向移動(dòng)導(dǎo)軌415固定在焊槍徑向型材106上，徑向移動(dòng)電機(jī)411軸上的徑向移動(dòng)齒輪412與徑向移動(dòng)齒條413嚙合，徑向移動(dòng)齒條413固定在焊槍徑向型材106上。該裝置工作時(shí)，三軸機(jī)器人移動(dòng)到錐形鋼管法蘭內(nèi)側(cè)，焊接肋板在夾持測距機(jī)構(gòu)3夾持范圍之內(nèi)，上料機(jī)構(gòu)2上端面與錐形鋼管旋轉(zhuǎn)中心平齊，并通過滾輪架調(diào)節(jié)好錐形鋼管焊接的初始角度，腳輪101剎車鎖死。啟動(dòng)控制柜6與焊機(jī)5電源后，設(shè)置觸摸屏工作模式，三軸機(jī)器人開始工作。首先，三軸機(jī)器人的上料機(jī)構(gòu)2中減速步進(jìn)電機(jī)214旋轉(zhuǎn)固定角度，帶動(dòng)螺桿208旋轉(zhuǎn)，使支撐板203上升一塊肋板厚度的距離，抬升板206上最上面的肋板達(dá)到上料機(jī)構(gòu)2上端平面。夾持測距機(jī)構(gòu)3中徑向氣缸312開始伸出，徑向推頂塊308推頂上端肋板達(dá)到錐形鋼管棱體焊接表面，軸向氣缸307開始伸出，軸向推頂塊301推頂肋板到達(dá)錐形鋼管法蘭焊接表面，軸向彈簧302和徑向彈簧309處于壓縮狀態(tài)，軸向傳感器304測量軸向彈簧302壓縮距離，徑向傳感器311測量徑向彈簧309壓縮距離，并采集到控制柜6，控制柜6計(jì)算軸向氣缸307行程、軸向傳感器304數(shù)據(jù)同時(shí)依據(jù)初始肋板夾持時(shí)的軸向傳感器304數(shù)據(jù)和軸向氣缸307法蘭板、軸向U型導(dǎo)向塊303、軸向連接板306、軸向推頂塊301軸向尺寸，控制軸向移動(dòng)電機(jī)403運(yùn)動(dòng)，使得焊槍416焊接肋板與錐形鋼管法蘭焊接表面的路徑隨每次焊接時(shí)的軸向跳動(dòng)而變化，控制柜計(jì)算徑向氣缸307行程、徑向傳感器311數(shù)據(jù)同時(shí)依據(jù)初始肋板夾持時(shí)的徑向傳感器311數(shù)據(jù)和徑向氣缸312法蘭板、徑向U型導(dǎo)向塊310、徑向連接板313、徑向推頂塊308徑向尺寸，控制徑向移動(dòng)電機(jī)411運(yùn)動(dòng)，使得焊槍416焊接肋板與錐形鋼管棱體焊接表面的路徑隨每次焊接時(shí)的徑向跳動(dòng)而變化。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，在不脫離本發(fā)明的原理與精神的情況下，對(duì)實(shí)施方式所進(jìn)行的改變、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。