一种管材破损小孔维修焊接工业机器人及其使用方法与流程

1.本发明属于管材维修焊接技术领域，具体涉及一种管材破损小孔维修焊接工业机器人及其使用方法。


背景技术：

2.面对资源紧缺、保护环境的条件下，废物资源回收利用是迫在眉睫的事情。例如，在管材回收行业，一般将破损的管材回收进行维修重新进行使用。
3.现有技术中，一般将破损的管材放在放置架上，维修人员手拿焊料，将焊料堵住管材的破损处，然后在使用电焊机将焊料焊在管材的破损处，虽然维修人员戴着防护手套，但手持焊料还是比较危险的，而且焊接时的火花四溅，也容易伤到维修人员。


技术实现要素：

4.发明目的：为了解决上述问题，本发明提供了一种管材破损小孔维修焊接工业机器人及其使用方法。
5.技术方案：一种管材破损小孔维修焊接工业机器人，包括工作台，还包括：焊接机构和管材夹持机构，均可移动的设于所述工作台上；所述管材夹持机构被设置为夹持管材的一端；防护机构，设于所述工作台上；所述防护机构至少包括防护件，所述防护件具有一容纳腔和连通于所述容纳腔与外界的连通部；管材的另一端穿过连通部，使管材上的待焊接区域位于所述容纳腔内；焊料放置机构，设于所述容纳腔内；焊接时，管材夹持机构按照预定路线移动管材，使位于容纳腔内的当前的待焊接区域与焊料放置机构上的焊料相贴近。
6.在进一步的实施例中，所述焊接机构包括：设于所述工作台上的第一机架，设于所述机架上的第一运动组件，与所述第一运动组件传动连接的第二运动组件，与所述第二运动组件连接的第三运动组件，以及与所述第三运动组件连接的焊接头。
7.通过采用上述技术方案，焊接头的位置可在两个方向上调整，焊接时更具有调整性，焊接头与待焊接区域的位置更加合适，有利于提高焊接效果。
8.在进一步的实施例中，所述管材夹持机构包括：设于所述工作台上的第二机架，设于所述第二机架上的第四运动组件，与所述第四运动组件传动连接的第五运动组件，设于所述第五运动组件上的安装块，设于所述安装块上的转动座，以及设于所述转动座上的定位组件。
9.通过采用上述技术方案，定位组件对管材进行定位，保持焊接时管材的位置稳定，定位组件的位置可在两个方向上调整，有利于焊接。
10.在进一步的实施例中，所述定位组件包括安装座，以及至少三组与所述安装座活动连接且沿安装座周向等分排布的定位部。
11.通过采用上述技术方案，定位部之间形成的定位空间大小可调，可适用于不同尺寸的管材。
12.在进一步的实施例中，所述防护机构包括：至少两组设于所述工作台上的平行的滑轨，与所述滑轨传动连接的滑板，以及设于所述滑板上的防护件。
13.通过采用上述技术方案，防护件的位置可调整，实现管材上不同位置的待焊接区域都能处于防护件的容纳腔内，实现整个焊接过程都能处于防护件内。
14.在进一步的实施例中，所述防护件为内部中空的箱体，所述防护件两侧镜像开设有第一开口，且上表面开设有第二开口。
15.通过采用上述技术方案，实现不需要焊接的部分长度管材穿过防护件，对管材提供支撑作用，保持管材稳定。
16.在进一步的实施例中，所述焊料放置机构包括：底座，与所述底座活动连接的旋转支杆，与所述旋转支杆活动连接的旋转座，以及设于所述旋转座上的变距夹爪。
17.通过采用上述技术方案，实现变距夹爪的角度可调整，有利于变距夹爪夹住的焊料能更贴合待焊接区域。
18.在进一步的实施例中，所述变距夹爪至少包括两组夹取部，所述夹取部上设有一缺口，所述缺口高度与焊料高度适配。
19.通过采用上述技术方案，减少夹取部的高度，焊料被夹持在缺口处，焊料可直接放置在待焊接区域的管材表面上，无高度差。
20.采用上述的一种管材破碎小孔维修焊接工业机器人的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：管材的一端被定位在管材夹持机构内；管材另一端穿过防护件，使管材上的待焊接区域位于容纳腔内待焊接区域；焊料被焊料放置机构夹持，并位于待焊接区域的正上方；调整焊接机构的位置，进行焊接；完成当前焊接后，管材夹持机构按照预定路线移动管材，使位于容纳腔内的待焊接区域与焊料放置机构上的焊料相贴近。
21.在进一步的实施例中，所述预定路线为：所述管材夹持机构先以管材长度方向移动预定长度，再以管材圆周方向转动预定角度后，再以管材长度反方向移动管材预定长度；重复上述步骤，直至焊接完成。
22.有益效果：管材夹持机构夹持管材，具有待焊接区域的管材伸入防护件内，焊料放置机构使焊料固定在待焊接区域，在焊接时，无需双手操作，解放了维修人员的双手，焊接过程且位于防护件内，有效防止火花四溅，降低焊接危险。
附图说明
23.图1是本发明的结构俯视示意图。
24.图2是焊接机构的结构示意图。
25.图3是定位组件的结构示意图。
26.图4是防护件的结构示意图。
27.图5是焊料放置机构的结构示意图。
28.图6是夹取部的结构示意图。
29.图1至图6中各标注为：工作台10、焊接机构20、第一机架21、第一运动组件22、第二
运动组件23、第三运动组件24、焊接头25、管材夹持机构30、第四运动组件31、第五运动组件32、安装块33、转动座34、定位组件35、安装座351、定位部352、防护机构40、滑轨41、滑板42、防护件43、第一开口431、第二开口432、焊料放置机构50、底座51、旋转支杆52、旋转座53、变距夹爪54、夹取部541、缺口542。
具体实施方式
30.为了解决现有技术中存在的问题，申请人对现有各种方案进行了深入地分析，具体如下：一般将破损的管材放在放置架上，维修人员手拿焊料，将焊料堵住管材的破损处，然后在使用电焊机将焊料焊在管材的破损处，虽然维修人员戴着防护手套，但手持焊料还是比较危险的，而且焊接时的火花四溅，也容易伤到维修人员。
31.为此申请人提出了以下解决方案，如图1至6所示，本实施例提供了一种管材破损小孔维修焊接工业机器人（以下简称机器人），包括工作台10，焊接机构20，管材夹持机构30，防护机构40，以及焊料放置机构焊料放置机构50。焊接机构20安装在工作台10上，管材夹持机构30安装在工作上且位于焊接机构20的一侧，防护机构40安装在工作台10上且位于焊接机构20的另一侧，防护机构40至少包括防护件43，防护件43包括一容纳腔；焊接管材夹持机构30安装在容纳腔内；焊接时，管材夹持机构30夹持管材的一端，将管材一端固定住，管材穿过防护件43，并调整位置，将具有待焊接区域的位置位于容纳腔内，待焊接区域包括破损小孔或者其他需要维修焊接点；焊料放置机构焊料放置机构50将焊料固定在待焊接区域上方，焊机机构进行焊接。该机器人通过利用焊料放置机构焊料放置机构50和防护机构40解放维修人员的双手，而且焊接作业过程是在防护件43内完成，有效地减少火花四溅，从而降低危险。
32.为了实现焊接头25能在预定的方向上运动，从而实现调整焊接头25与待焊接区域的位置，在进一步的实施例中，焊接机构20包括第一机架21，第一运动组件22，第二运动组件23，以及焊机头。第一机架21固定安装在工作台10上，第一运动组件22安装在机架上，第二运动组件23与第一运动组件22传动连接，第三运动组件24与第二运动组件23传动连接，第一运动组件22与第二运动组件23的可运动方向设置垂直，第三运动组件24分别与第一运动组件22、第二运动组件23垂直，焊接头25通过安装板固定在第三运动组件24上；第一运动组件22、第二运动组件23以及第三运动组件24为电动丝杆直线模组，或者采用螺纹螺杆传动或齿轮齿条传动，从而实现焊接头25三个方向上运动调整位置，焊接头25采用电焊机的焊接头25，电焊机具体结构未画出，图中仅示意焊接头25。采用上述结构，在焊接时，能调整焊接头25与管材待焊接区域的相对位置，使焊接更具有可调性，代替了手动调整焊接头25，解放双手，保证维修人员的安全。设第一运动组件22长度方向为x向，第二运动组件23长度方向为y向，第三运动组件24长度方向为z向， x、y、z两两垂直。
33.在现有技术中，对管材进行维修时，一般将管材放置在放置架上，但针对与重量比较轻的管材，在焊接时，焊接头25与管材接触时，会因来回焊接作业导致管材会发生微小位移变化，从而影响焊接效果，为了解决此问题，提出了以下技术方案：在进一步的实施例中，管材夹持机构30包括：第二机架，第四运动组件31，第五运动组件32，安装块33，转动座34，以及定位组件35，第二机架安装在工作台10上，第四运动组件31安装在第二机架上，第五运
动组件32与第四运动组件31传动连接，安装块33固定在第五运动组件32一端，转动座34安装在安装块33上，定位组件35固定在转动座34上。第四运动组件31和第五运动组件32为电动丝杆直线模组，或者采用螺纹螺杆传动或齿轮齿条传动，从而实现两个方向的运动；第四运动组件31长度方向与y向平行，第五运动组件32长度方向与x向平行。转动座34为简单使用电机驱动转动原理，从而实现定位组件35圆周转动。利用定位组件35对管材的一端进行夹持定位，将管材通过被夹持的方式固定住，在焊接时保持位置不发生变化。
34.在进一步的实施例中，定位组件35包括安装座351，以及定位部352，定位部352至少包括三组，在本实施例中，定位部352选用三组，每组定位部352皆与安装座351铰接，并且沿着安装座351圆周等分分布；利用电伺服实现定位部352转动，角度变化，从而实现三组定位部352形成的定位空间大小变化，适用于不同直径的管材的定位。
35.在一些工况下，管材的长度比较长，定位组件35能夹持的管材长度相对于管材原长度较小，此时状态下的管材形成了悬臂梁结构，容易在焊接时造成管材不稳定，为了解决此问题，提出了以下技术方案：在进一步的实施例中，防护机构40包括至少两组滑轨41，滑板42，以及防护件43。在本实施例中，选用两组滑轨41，两组滑轨41相互平行，滑板42与滑轨41滑动连接，防护件43固定在防护板，利用防护板在滑轨41上滑动，调整防护件43的位置，调整焊接位置，实现更好的焊接。防护件43为内部中空的箱体，具有容纳腔，防护件43两侧面镜像开设有第一开口431，第一开口431的尺寸大于管材的尺寸，防护件43的上表面开设有第二开口432。管材的另一端穿过第一开口431，防护件43为管材提供了支撑作用，减少管材的不稳定，保持管材重心稳定；移动防护件43的位置，使待焊接区域始终处于防护件43内，并位于第二开口432下方，移动焊接机构20的位置，使焊接头25从第二开口432伸入防护件43内，进行焊接，焊接作业位于防护件43，防护件43减少了火花四溅的现象，从而减少危险程度。完成一处维修焊接后，无需将管材卸下，利用第四运动组件31和第五运动组件32以及定位组件35的转动即可将待焊接区域位于防护件43的第二开口432的下方，简单操作，在工作过程中，减少人工操作，提高维修焊接的自动化，提高维修效率和减少对维修人员的危险。
36.在现有技术中，对焊料的摆放一般维修人员用手持方式固定在待焊接区域上，虽然维修人员戴手套或者使用虎钳，但工作人员的手距离作业点距离较近，焊接产生的电火花容易落到工作人员手上，具有危险性，为了解决此问题，提出了以下技术方案：在进一步的实施例中，焊料放置机构焊料放置机构50包括底座51，旋转支杆52，旋转座53，以及变距夹爪54。底座51固定安装在防护件43的内壁上，旋转支杆52两侧分别与底座51转动连接，采用电机驱动转动，旋转座53两侧分别与旋转支杆52转动连接，采用电机驱动转动，变距夹爪54固定在旋转座53上，变距夹爪54采用锂电池变距夹爪54或气缸变距夹爪54。根据实时操作情况，采取相应数量的焊料放置机构焊料放置机构50。焊料放置机构50固定在防护件43任意一侧的内壁上，焊料放置机构50位于第二开口432的周围，以供能实现将焊料夹持在待焊接区域上。变距夹爪54对焊料进行夹持，调整旋转支杆52和旋转座53的角度使得焊料能放置在待焊接区域上。由于变距夹爪54时夹持焊料的两个侧面，在焊接时，只有一个面能完全被焊接，所以当该面被焊接完毕后，夹爪松开焊料，为后续的焊接提供焊接空间。但焊接对象是管材，焊接面为曲面，所以在一些工况下，焊料仅一面被焊接后，其余的面未能与焊接面贴合，导致焊接效果不好，为了解决此问题，重新调整旋转支杆52和旋转座53角度，将
变距夹爪54放置在焊料的上表面，变距夹爪54的重力以及旋转支杆52、旋转座53之间的结构形成的合力对焊料上表面施加压力，使焊料贴合焊接面。
37.在一些工况下，若焊料的厚度比较小，当变距夹爪54去夹取时，由于变距夹爪54自身的厚度，虽然能夹住焊料，但在放置在待焊接区域时，即使调整旋转支杆52和旋转座53的角度仍不能使焊料贴合待焊接区域，始终具有一定的高度差，为了解决此问题，提出了以下技术方案：在进一步的实施例中，变距夹爪54至少包括两组夹取部541，夹取部541上设有一缺口542，缺口542高度与焊料高度适配；在本实施例中，选用两组夹取部541，夹取部541之间的距离可变化，变距夹爪54采用锂电池变距夹爪54或气缸变距夹爪54，所以利用锂电池或气缸实现夹取部之间的距离变化；当变距夹爪54去夹取焊料时，焊料是位于两组夹取部541的缺口542上的。在焊接过程中，焊料是不需要被变距夹爪54夹住移动的，焊料只需被固定在待焊接区域上即可，所以两组夹取部541对焊料两侧施加压力，将焊料定位在待焊接区域；利用焊料被定位在两组夹取部541的缺口542内，即能实现焊料不会因为高度差而不能与待焊接区域贴合。在使用时，旋转支杆52可与管材表面接触或不接触，当旋转支杆52与管材表面接触时，管材可为旋转支杆52提供支撑力，能使焊料定位效果更好。
38.在另一个实施例中，提供了一种管材破损小孔维修焊接工业机器人的使用方法，包括以下步骤：管材的一端被定位在管材夹持机构30内；管材另一端穿过防护件43；调整管材夹持机构30和防护件43的位置，使具有待焊接区域的部分长度管材位于容纳腔内；焊料被焊料放置机构焊料放置机构50夹持，并位于待焊接区域的正上方；调整焊机机构的位置，进行焊接；完成当前焊接后，管材夹持机构30按照预定路线移动管材，使位于容纳腔内的待焊接区域与焊料放置机构50上的焊料相贴近。
39.具体步骤如下：依据管材的尺寸，调整定位部352的角度，将管材的一端定位在多组定位部352形成的定位空间内；管材的另一端穿过防护件43的第一开口431，移动滑板42和第五运动组件32，调整管材与防护件43的相对位置，使待焊接区域位于第二开口432下方；转动旋转支杆52和旋转座53，使待焊接区域位于两组夹取部541之间，将焊料放置在夹取部541的缺口542内，调整夹取部541之间距离，使两组夹取部541夹取住焊料，焊料被定位在待焊接区域上；调整第一运动组件22、第二运动组件23、第三运动组件24，使焊接头25从第二开口432伸入防护件43内，对焊料和管材进行焊接；焊料的一边被焊接后，转动旋转支杆52和旋转座53，使变距夹爪54压住焊料，焊接头25对焊料的其他边进行焊接，直至该待焊接区域被维修焊接完成；移动滑板42和第五运动组件32以及转动定位组件35，调整管材与防护件43的相对位置，使下一个待焊接区域位于第二开口432下方，重复上述相应步骤，对下一个待维护焊接点进行维修焊接。
40.预定路线为管材夹持机构30先以管材长度方向移动预定长度，再以管材圆周方向转动预定角度后，再以管材长度反方向移动管材预定长度；重复上述步骤，直至焊接完成。预定长度为管材实际维修长度或者小于管材实际维修长度，预定角度可根据管材圆周方向的待焊接区域的排布疏密程度进行转动相应角度。举例说明，将管材以圆周方向分四个维修区域：a、b、c、d，管材实际维修长度为m。维修区域a正对第二开口，先对维修区域a其中一个待维修区域进行焊接，焊接完毕后，管材以管材长度方向移动m长度或者小于m长度，在移动过程中，将维修区域a中所有的待维修区域焊接完毕；随后转动预定角度，使维修区域b正
对第二开口，对维修区域b其中一个待维修区域进行焊接，焊接完毕后，管材以管材长度反方向移动m长度或者小于m长度，在移动过程中，将维修区域b中所有的待维修区域焊接完毕；随后在转动预定角度，使维修区域c正对第二开口，对维修区域c其中一个待维修区域进行焊接，焊接完毕后，管材以管材长度方向移动m长度或者小于m长度，在移动过程中，将维修区域c中所有的待维修区域焊接完毕；随后转动预定角度，使维修区域d正对第二开口，对维修区域d其中一个待维修区域进行焊接，焊接完毕后，管材以管材长度反方向移动m长度或者小于m长度，在移动过程中，将维修区域d中所有的待维修区域焊接完毕。相对于在焊接时管材先转动一周，将一周的待维修区域焊接点焊接完毕后，在进行沿长度方向移动单位长度，再进行一周转动进行维修的路线，本发明的预定路线中需要调节定位的次数少，降低了繁琐度，有利于提高维修焊接效率。

技术特征：
1.一种管材破损小孔维修焊接工业机器人，包括工作台，其特征在于，还包括：焊接机构和管材夹持机构，均可移动的设于所述工作台上；所述管材夹持机构被设置为夹持管材的一端；防护机构，设于所述工作台上；所述防护机构至少包括防护件，所述防护件具有一容纳腔和连通于所述容纳腔与外界的连通部；管材的另一端穿过连通部，使管材上的待焊接区域位于所述容纳腔内；焊料放置机构，设于所述容纳腔内；焊接时，管材夹持机构按照预定路线移动管材，使位于容纳腔内的当前的待焊接区域与焊料放置机构上的焊料相贴近。2.根据权利要求1所述的一种管材破损小孔维修焊接工业机器人，其特征在于，所述焊接机构包括：设于所述工作台上的第一机架，设于所述机架上的第一运动组件，与所述第一运动组件传动连接的第二运动组件，与所述第二运动组件连接的第三运动组件，以及与所述第三运动组件连接的焊接头。3.根据权利要求1所述的一种管材破损小孔维修焊接工业机器人，其特征在于，所述管材夹持机构包括：设于所述工作台上的第二机架，设于所述第二机架上的第四运动组件，与所述第四运动组件传动连接的第五运动组件，设于所述第五运动组件上的安装块，设于所述安装块上的转动座，以及设于所述转动座上的定位组件。4.根据权利要求3所述的一种管材破损小孔维修焊接工业机器人，其特征在于，所述定位组件包括安装座，以及至少三组与所述安装座活动连接且沿安装座周向等分排布的定位部。5.根据权利要求1所述的一种管材破损小孔维修焊接工业机器人，其特征在于，所述防护机构包括：至少两组设于所述工作台上的平行的滑轨，与所述滑轨传动连接的滑板，以及设于所述滑板上的防护件。6.根据权利要求5所述的一种管材破损小孔维修焊接工业机器人，其特征在于，所述防护件为内部中空的箱体，所述防护件两侧镜像开设有第一开口，且上表面开设有第二开口。7.根据权利要求1所述的一种管材破损小孔维修焊接工业机器人，其特征在于，所述焊料放置机构包括：底座，与所述底座活动连接的旋转支杆，与所述旋转支杆活动连接的旋转座，以及设于所述旋转座上的变距夹爪。8.根据权利要求7所述的一种管材破损小孔维修焊接工业机器人，其特征在于，所述变距夹爪至少包括两组夹取部，所述夹取部上设有一缺口，所述缺口高度与焊料高度适配。9.采用权利要求1至8任意一项所述的一种管材破碎小孔维修焊接工业机器人的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：管材的一端被定位在管材夹持机构内；管材另一端穿过防护件，使管材上的待焊接区域位于容纳腔内待焊接区域；焊料被焊料放置机构夹持，并位于待焊接区域的正上方；调整焊接机构的位置，进行焊接；完成当前焊接后，管材夹持机构按照预定路线移动管材，使位于容纳腔内的待焊接区域与焊料放置机构上的焊料相贴近。10.根据权利要求9所述的一种管材破碎小孔维修焊接工业机器人的使用方法，其特征在于，所述预定路线为：
所述管材夹持机构先以管材长度方向移动预定长度，再以管材圆周方向转动预定角度后，再以管材长度反方向移动管材预定长度；重复上述步骤，直至焊接完成。

技术总结
本发明公开了一种管材破损小孔维修焊接工业机器人，属于管材维修焊接技术领域。包括：包括工作台，焊接机构，管材夹持机构，防护机构以及焊料放置机构；所述焊接机构和管材夹持机构，均可移动的设于所述工作台上；所述管材夹持机构被设置为夹持管材的一端；所述防护机构设于所述工作台上；所述防护机构至少包括防护件；焊料放置机构，设于所述容纳腔内。本发明中管材夹持机构夹持管材，具有待焊接区域的管材伸入防护件内，焊料放置机构使焊料固定在待焊接区域，在焊接时，无需双手操作，解放了维修人员的双手，焊接过程且位于防护件内，有效防止火花四溅，降低焊接危险。降低焊接危险。降低焊接危险。


技术研发人员：王斌
受保护的技术使用者：南京武挥物联科技有限公司
技术研发日：2021.11.08
技术公布日：2022/3/7