本發明屬于工業機器人技術領域，尤其涉及一種管樁焊接機器人。

背景技術：

隨著中國工業化進程拓展到各個行業，工業機器人正在迅速補充或取代傳統各個行業的人工操作。在傳統樁基設備方面，由于技術、工藝能力限制以及其他原因，自動化程度仍然處于較低水平。根據調查，在條件相對較為惡劣的工地，目前全部采用手工焊接方式進行管樁焊接作業，尚無一款設備能取代人工焊接管樁。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足，而提供一種具有可靠性、快速性、方便性的管樁焊接機器人，以滿足國內建筑領域對管樁焊接快速發展的需求。

本發明的目的是通過如下技術方案來完成的，包括小車焊接平臺、軌道機構、支撐機構、標定機構，所述的支撐機構由三組支撐構件組成，并呈等均120°分布固定在管樁體圓周面上，該支撐構件由支撐軸、調整支架、緊釘螺釘、壓板、支撐板、防滑橡膠墊、垂直A尺標和垂直B尺標組成；所述的軌道機構由軌道、軌道A支撐板、鉸鏈軸、插銷和軌道B支撐板組成，該軌道由三片圓弧狀軌道組成，每片圓弧狀軌道的兩端分別設有軌道A支撐板、軌道B支撐板，相鄰兩片圓弧狀軌道之間由軌道A支撐板、軌道B支撐板通過鉸鏈軸、插銷的連接固定在一起；該軌道機構布置在支撐機構上，并通過插銷與支撐構件的緊釘螺釘固定在一起，且三組支撐構件分別位于該相鄰兩片圓弧狀軌道之間的節點上；所述的小車焊接平臺由焊槍、Z軸機構、Y軸機構、旋轉軸、搖臂、第一伺服電機、第一減速機、小車、第一搖臂螺栓、第一滾輪組成，該小車焊接平臺通過第一搖臂螺栓和搖臂，沿第一滾輪的凹槽扣緊軌道機構內的軌道并鎖緊螺母，通過小車焊接平臺內的三個第一滾輪的三點定位方式，將整個小車焊接平臺固定到位；所述的標定機構由標定輪、中心標定桿、標定輪端蓋、標定輪軸、標定桿彈簧、滾輪軸、底板、第二滾輪、搖臂軸、標定搖臂、第二搖臂螺栓、標定架柱、標定桿螺母、彈簧撥銷組成，當需同心度標定時，該標定機構通過標定搖臂和第二搖臂螺栓，通過第二滾輪中間的凹槽卡住軌道機構內的軌道并鎖緊螺母，標定輪與管樁體圓周面相接觸并通過標定器標定。

作為優選，所述的標定機構內的標定輪通過標定輪軸安裝在中心標定桿的一端上，并在其下方蓋上標定輪端蓋，中心標定桿的另一端通過標定桿彈簧、彈簧撥銷固定在標定架柱上，該標定架柱固定在底板上，且該中心標定桿上的末端設有標定桿螺母，第二滾輪通過滾輪軸固定在底板上，該底板通過搖臂軸與標定搖臂相連接。

作為優選，所述的支撐構件內的壓板、支撐板、防滑橡膠墊固定相連，支撐軸通過緊釘螺釘固定在調整支架上，調整支架固定在支撐板上，垂直A尺標和垂直B尺標位于支撐板上，其中壓板、支撐板間通過鏈條和卡扣將三組支撐構件固定在管樁體圓周面上，且管樁體圓周面與支撐板間設有防滑橡膠墊。

作為優選，所述的小車焊接平臺內的Z軸機構裝配在Y軸機構的終端，Y軸機構安裝在小車上，焊槍固定在Z軸機構上，搖臂通過旋轉軸與小車連接，第一伺服電機與第一減速機相連，且該第一減速機通過同步帶與第一滾輪相連接。

作為優選，所述的Z軸機構由第二伺服電機、第二減速機、軸承壓套、張緊器、第一同步A帶輪、第一同步帶、第一調整輪、第一同步B帶輪、電機固定板、Z軸組模底板、第一導軌、第一絲桿、套筒、第一滑塊、Z軸螺母座、焊槍夾持套、焊槍固定座、第一擋塊組成，該第二伺服電機與第二減速機相連接，該第二減速機位于電機固定板的下方，并與電機固定板設有軸承壓套，第二減速機的輸出軸與第一同步A帶輪相連接，該第一同步A帶輪通過第一同步帶與第一同步B帶輪相連接，第一同步B帶輪與第一絲桿相連接，第一絲桿上設有套筒，套筒上設有焊槍固定座，該焊槍固定座與焊槍夾持套間固定有焊槍，電機固定板的下方固定有Z軸組模底板，在該Z軸組模底板上設有第一導軌，第一滑塊位于該第一導軌上并做上下運動，與該第一滑塊固定相連有Z軸螺母座，該Z軸螺母座與套筒相連接。

作為優選，所述的Y軸機構由第三伺服電機、過渡板、第三減速機、電機安裝板、機構安裝板、第二同步A帶輪、第二同步帶、第二同步B帶輪、第二調整輪、鎖緊螺母、軸承端蓋、Y軸組模底板、Y軸螺母座、第二絲桿、第二擋塊、第二滑塊、第二導軌組成，該第三伺服電機與第三減速機相連接，并固定在過渡板上，第三減速機的輸出軸與第二同步A帶輪相連接，該第二同步A帶輪通過第二同步帶與第二同步B帶輪相連接，第二同步B帶輪與第二絲桿相連接，該第二絲桿固定在Y軸組模底板與軸承端蓋內，該Y軸組模底板分別與Y軸螺母座和第二滑塊固定，第二滑塊位于該第二導軌上并做前后運動，所述的Y軸螺母座與Z軸機構的Z軸螺母座相固定連接。

本發明的有益效果為：

一、本發明以軌道圓周旋轉焊接的方式，通過伺服驅動調節，對焊縫進行較為復雜的焊接操作；支撐機構保證了整體的剛度滿足管樁焊接工藝的要求；多自由度的可調讓焊槍焊接的姿態有多種選擇；整體機構的可靠性，保證了最終的焊接質量的穩定與可靠；

二、本發明解放了生產力，不再需要有專業技能良好的技術工種，普通工人經過簡單培訓即可代替原本必須的特殊工種，另外，使用焊接機器人焊接作業，避免在焊接過程中對工人造成可能的損傷，且機器人不存在疲勞現象，可以進行連續工作，大大減輕了施工方的人員成本與壓力；

綜上，本發明加快了我國建筑自動化的步伐，減輕了對日益緊缺的技術性工種需求，提高了管樁的焊接質量。

附圖說明

圖1是本發明的總體結構示意圖。

圖2是本發明的小車焊接平臺結構示意圖。

圖3是本發明的標定機構結構示意圖。

圖4是本發明的Z軸機構結構示意圖。

圖5是本發明的Y軸機構結構示意圖。

圖6是本發明的標定機構、支撐機構和軌道機構結構關系圖。

圖7是本發明的支撐機構結構示意圖。

圖8是本發明的軌道機構結構示意圖。

附圖中的標號分別為：1、管樁體；2、軌道機構；3、小車焊接平臺；4、鈑金箱體；5、防風罩；6、支撐機構；7、標定機構；8、鏈條；9、卡扣；2-1、軌道；2-2、軌道A支撐板；2-3、鉸鏈軸；2-4、插銷；2-5、軌道B支撐板；2-11、圓弧狀軌道；3-0、焊槍；3-1、Z軸機構；3-2、Y軸機構；3-3、旋轉軸；3-4、搖臂；3-5、第一伺服電機；3-6、第一減速機；3-7、小車；3-8、第一搖臂螺栓；3-9、第一滾輪；6-1、支撐軸；6-2、調整支架；6-3、緊釘螺釘；6-4、壓板；6-5、支撐板；6-6、防滑橡膠墊；6-7、垂直A尺標；6-8、垂直B尺標；7-0、標定輪；7-1、中心標定桿；7-2、標定輪端蓋；7-3、標定輪軸；7-4、標定桿彈簧；7-5、滾輪軸；7-6、底板；7-7、第二滾輪；7-8、搖臂軸；7-9、標定搖臂；7-10、第二搖臂螺栓；7-11、標定架柱；7-12、標定桿螺母；7-13、彈簧撥銷；3-1-1、第二伺服電機；3-1-2、第二減速機；3-1-3、軸承壓套；3-1-4、張緊器；3-1-5、第一同步A帶輪；3-1-6、第一同步帶；3-1-7、第一調整輪；3-1-8、第一同步B帶輪；3-1-9、電機固定板；3-1-10、Z軸組模底板；3-1-11、第一導軌；3-1-12、第一絲桿；3-1-13、套筒；3-1-14、第一滑塊；3-1-15、Z軸螺母座；3-1-16、焊槍夾持套；3-1-17、焊槍固定座；3-1-18、第一擋塊；3-2-1、第三伺服電機；3-2-2、過渡板；3-2-3、第三減速機；3-2-4、電機安裝板；3-2-5、機構安裝板；3-2-6、第二同步A帶輪；3-2-7、第二同步帶；3-2-8、第二同步B帶輪；3-2-9、第二調整輪；3-2-10、鎖緊螺母；3-2-11、軸承端蓋；3-2-12、Y軸組模底板；3-2-13、Y軸螺母座；3-2-14、第二絲桿；3-2-15、第二擋塊；3-2-16、第二滑塊；3-2-17、第二導軌。

具體實施方式

下面將結合附圖1至8對本發明做詳細的介紹：本發明包括小車焊接平臺3、軌道機構2、支撐機構6、標定機構7，所述的支撐機構6總共有三組支撐構件組成，大致呈120°分布，并由鏈條8和卡扣9固定在管樁體1圓周面上。鏈條8和卡扣9通過壓板6-4與支撐板6-5與支撐機構6配合。軌道機構2布置在支撐機構6上，通過緊釘螺釘6-3、插銷2-4等方式固定限制自由度，在最后標定完同心度與高度之后再進行固定扭緊。通過垂直A尺標6-7和垂直B尺標6-8 標定軌道2-1和焊接工位的高度，使軌道距離焊接點的距離變化量滿足工藝要求。使用標定器，打開第二搖臂螺栓7-10，釋放圖3標定搖臂7-9，用第二滾輪7-7中間的凹槽卡住軌道2-1，然后卡上標定搖臂7-9，把第二搖臂螺栓7-10卡進標定搖臂7-9的凹槽內，鎖緊螺母，然后使用標定器進行標定。通過不斷調整標定輪3-0與管樁體1鐵片的距離，最后得到符合工藝要求的同心度。標定完成后，擰開螺母，打開第二搖臂螺栓7-10、標定搖臂10，取下標定器放置。準備將小車焊接平臺3安裝上軌道2-1。小車焊接平臺3以及軌道2-1部分均采用高強度鋁，保證結構強度的同時，盡可能的降低質量，讓使用者用起來更加輕便，也一定程度降低了焊接工作臺的運動慣量。

采用標定器標定的方法，能較為準確的控制實際焊接點位與軌道的距離，在工地復雜的工況下，使誤差得到有效的控制，直接保證了最后焊接焊縫的質量。

小車焊接平臺3與標定器的安裝方式一樣，打開第一搖臂螺栓3-8和搖臂3-4，沿第一滾輪3-9的凹槽扣緊導軌2-1，鎖緊螺母，通過小車三個第一滾輪3-9的三點定位方式，將整個小車焊接平臺3固定到位。

第一伺服電機3-5，通過第一減速機3-6將動力輸送給同步帶輪，通過同步帶傳動機構將動力輸出到第一滾輪3-9的其中一個主動輪，主動輪沿著軌道做圓周運動，進行圓周焊接作業。小車焊接平臺3的Y軸機構3-2，通過對過渡板3-2-2螺絲的調整，整個Y軸機構3-2能沿著靠山往外平移，可以同時滿足了400mm直徑管樁、500mm直徑管樁和600mm直徑管樁的焊接要求。通過動力的傳遞，Y軸機構3-2能滿足實際焊接中，第二圈焊接時，焊接工藝對焊槍3-0在前后方向上的位移調整要求。小車焊接平臺3的Z軸機構3-1中的焊槍固定座3-1-17，通過拆卸螺釘，可沿著圓周進行60°角的上下旋轉，滿足焊接時，工藝上對焊槍3-0角度的調整需求。通過動力的傳遞，Z軸機構3-1能滿足焊槍3-0在垂直方向上的擺弧調整工藝需求。

焊接實施過程中，考慮到風雨等復雜環境因素的可能性，在小車焊接平臺3和支撐機構6上安裝了防風罩5和鈑金箱體4，防止機械傷害并保護本發明的核心機構組件。

本發明的工作原理為：當前期的準備工作完成后，小車焊接平臺3的第一伺服電機3-5工作時，通過同步帶傳動機構將動力輸出到主動輪，主動輪沿著軌道進行焊接作業。按照工藝要求，圖5的第三伺服電機3-2-1工作，通過第三減速機3-2-3驅動第二同步A帶輪3-2-6，第二同步帶3-2-7將力傳遞到第二絲桿3-2-14，Y軸螺母座3-2-13沿著第二導軌3-2-17作前后運動。圖4的第二伺服電機3-1-1工作，通過第二減速機3-1-2驅動第一同步A帶輪3-1-5，第一同步帶3-1-6將力傳遞到第一絲桿3-1-12，Z軸螺母座3-1-15沿著第一導軌3-1-11作上下運動。

可以理解的是，對本領域技術人員來說，對本發明的技術方案及發明構思加以等同替換或改變都應屬于本發明所附的權利要求的保護范圍。