本實(shí)用新型涉及一種船舶制造技術(shù)，特別是一種用于船舶分段制造的焊接機(jī)器人。

背景技術(shù)：

焊接是船舶分段制造中的重要環(huán)節(jié)，也是決定船體質(zhì)量的關(guān)鍵因素。根據(jù)相關(guān)資料，在分段制造中，焊接工作量占據(jù)了船分段建造總工程量的30％到40％，焊接成本占據(jù)船體建造總成本的30％到50％。目前，我國的船舶分段艙室制造中的焊接基本還是以工人為主的手動(dòng)焊接方式，還沒有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化或機(jī)器人焊接工作。

而在一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家，如日、韓、歐、美，船舶分段焊接機(jī)器人已經(jīng)得到了一定程度的應(yīng)用。自上個(gè)世紀(jì)80年代起，日本就針對船舶自動(dòng)化焊接技術(shù)進(jìn)行了研發(fā)，其船舶分段焊接的自動(dòng)化平均水平已達(dá)70％～80％。目前，針對船舶分段焊接問題，日本大量使用龍門式機(jī)器人和手持半自動(dòng)小車進(jìn)行焊接工作。歐洲不少國家在船舶分段建造中都不同程度地使用了機(jī)器人焊接系統(tǒng)。比較具有代表性的如奧地利IGM機(jī)器人公司。IGM機(jī)器人焊接系統(tǒng)在船舶分段制造中有較多應(yīng)用，最多時(shí)，一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)可以將10個(gè)機(jī)器人組成陣列進(jìn)行工作。此外英國、挪威、丹麥、法國、荷蘭、俄羅斯等國在船舶制造中都相繼不同程度地采用了自動(dòng)化裝備和機(jī)器人。

相比于其他領(lǐng)域的機(jī)器人焊接工作，船舶分段焊接主要特點(diǎn)是船體尺寸大，船舶分段焊接的目標(biāo)工件尺寸長和寬一般具有3m×2m，10m×5m等多種規(guī)格，最大的工件尺寸可能達(dá)到20m×20m，一般的工業(yè)機(jī)器人的活動(dòng)半徑只有1.5m，這就導(dǎo)致船舶分段焊接無法使用其它機(jī)器人焊接工作中將目標(biāo)“先裝夾后焊接”的思路。而目前歐洲、日本廣泛使用的龍門式焊接機(jī)器人思路克服艙室內(nèi)部擋格對機(jī)器人移動(dòng)的干擾，由于其造價(jià)高、重量大、安裝復(fù)雜，目前很難以在船廠大規(guī)模推廣使用。目前，在船舶分段制造，尤其是艙室焊接中，還是完全依靠人工完成相應(yīng)工作。由于人工焊接的不穩(wěn)定性，容易出現(xiàn)漏焊和誤焊的情況，易造成焊接誤差，無法達(dá)到精確焊接的標(biāo)準(zhǔn)，并且人工方式焊接工作效率極為低下，無法實(shí)現(xiàn)批量和連續(xù)焊接，生產(chǎn)效率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于船舶分段制造的焊接機(jī)器人，包括軌道、底座、連接件，及設(shè)置于底座上的用于焊接的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械手、清槍剪絲裝置、焊接送絲裝置、絲盤安裝裝置。所述軌道橫跨于艙室擋格上，所述底座與軌道移動(dòng)連接，所述連接件連接所述軌道和擋格。

采用上述焊接機(jī)器人，所述軌道由多個(gè)單節(jié)軌道支撐架拼接組成，所述每一單節(jié)軌道支撐架包括上水平支撐架中水平支撐架、下水平支撐架和垂直支撐架；所述上水平支撐架上設(shè)置單沿帶齒V導(dǎo)軌；所述中水平支撐架上設(shè)置單沿不帶齒V導(dǎo)軌；所述下水平支撐架設(shè)置于擋格上；所述三支水平支撐架固定于垂直支撐架上。

采用上述焊接機(jī)器人，所述連接件包括可調(diào)底腳、開關(guān)式磁吸附裝置、U型固定夾具；所述U型固定夾具包括兩條夾臂和連接夾臂的連接部，所述下夾臂上底面抵壓于擋格壁面上，所述上夾臂上設(shè)有帶螺紋的底腳通孔；所述開關(guān)式磁吸附裝置設(shè)置于擋格上，且位于U型固定夾具的兩條夾臂之間；所述可調(diào)底腳與底腳通孔螺紋連接，且可調(diào)底腳其中一工作位在于抵壓于開關(guān)式磁吸附裝置上；所述軌道設(shè)置于開關(guān)式磁吸附裝置上。

采用上述焊接機(jī)器人，所述底座通過一傳動(dòng)裝置在軌道上滑動(dòng)，所述傳動(dòng)裝置包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)齒輪、上偏心滾輪、下偏心滾輪。傳動(dòng)齒輪與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸連接，上偏心滾輪與底座轉(zhuǎn)動(dòng)連接，下偏心滾輪一與底座轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述傳動(dòng)齒輪與單沿帶齒V導(dǎo)軌的齒嚙合；所述上偏心滾輪沿周向設(shè)置一圈與單沿帶齒V導(dǎo)軌的沿匹配的凹槽，所述單沿帶齒V導(dǎo)軌的沿與該凹槽嚙合；所述下偏心滾輪沿周向設(shè)置一圈與單沿不帶齒V導(dǎo)軌的沿匹配的凹槽，所述單沿不帶齒V導(dǎo)軌的沿與該凹槽嚙合。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：本實(shí)用新型的焊接機(jī)器人，結(jié)構(gòu)合理，使用方便，通過五個(gè)部分可以快速組裝，同時(shí)通過軌道支撐架的形式，擴(kuò)大了機(jī)器人的工作范圍，由于軌道支撐架可以無限拼接，本實(shí)用新型的機(jī)器人可以適應(yīng)多種大小不同船型分段；本實(shí)用新型再結(jié)合軌道支撐架上的機(jī)械手和氣保焊焊槍，完成自動(dòng)焊接功能，從而機(jī)器人能夠達(dá)到船舶艙室內(nèi)各個(gè)部位，實(shí)現(xiàn)艙室狹小空間的精確焊接，免去了人工焊接的方式，避免了焊接質(zhì)量誤差，提高 了工作效率，提高了生產(chǎn)效率，使用效果好，利于推廣。

下面結(jié)合說明書附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述。

附圖說明

圖1是機(jī)器人系統(tǒng)組成圖。

圖2是單節(jié)軌道支撐架拼接調(diào)節(jié)部分正面放大圖。

圖3是單節(jié)軌道支撐架拼接調(diào)節(jié)部分背面放大圖。

圖4是機(jī)械手安裝底座與軌道支撐架接觸側(cè)視圖。

圖5是連接件結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型涉及的船舶分段焊接機(jī)器人，機(jī)器人具體由六部分組成：一個(gè)末端裝置有焊槍的機(jī)械手，用于在船舶艙室架設(shè)的拼接軌道，用于承載焊接工藝裝備(焊絲盤、送絲機(jī)、清槍剪絲器)和機(jī)械手的底座，用于系統(tǒng)控制的電氣控制柜體和電焊機(jī)，用于連接軌道和艙室擋格的連接件，用于驅(qū)動(dòng)底座在軌道上運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置。在使用時(shí)，機(jī)械手、工藝裝備安裝在底座上，底座裝配在軌道支撐架上，軌道作為本實(shí)用新型機(jī)器人的底座通過連接件固定在船舶分段艙室的擋格上，聯(lián)通電控系統(tǒng)完成機(jī)器人的分段焊接工作。

本實(shí)用新型的軌道由多個(gè)單節(jié)軌道支撐架拼接而成。拼接軌道由型材水平支撐架和型材垂直支撐架構(gòu)成一個(gè)工作平面，在工作平面內(nèi)固定兩條V導(dǎo)軌，兩條V導(dǎo)軌平行于型材水平支撐架，通過在工作平面?zhèn)让姘惭b型材斜立支撐架確保該工作平面能垂直于安裝底面，通過連接件將整個(gè)軌道支撐架固定在艙室的擋格上。通過使用支架拼接機(jī)構(gòu)、定位工裝板、齒條夾緊機(jī)構(gòu)可以將多個(gè)短的軌道支撐架連接成一個(gè)長的拼接軌道支撐架，以擴(kuò)大機(jī)器人的工作范圍。

本實(shí)用新型的機(jī)械手安裝底座由一個(gè)可以安裝機(jī)械手的面板，行走驅(qū)動(dòng)電機(jī)和偏心滾輪構(gòu)成。機(jī)械手安裝底座通過行走驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)在底座另一面的齒輪，齒輪與拼接軌道支撐架的單沿帶齒V導(dǎo)軌進(jìn)行嚙合，通過該齒輪控制機(jī)械手在拼接軌道支撐架上的運(yùn)動(dòng)位置；機(jī)械手安裝底座偏心滾輪(和電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪同面)嵌入拼接軌道支撐架的不帶齒V導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)，通過該滾輪確保機(jī)械手安裝底座能在拼接軌道支撐架上平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)，安裝好的機(jī)械手安裝底座平行于拼接軌道支撐架工作平面。

為了便于焊接，焊絲盤、送絲機(jī)、清槍剪絲器用螺絲固定于承載焊接工藝裝備底座之上。本實(shí)用新型的承載焊接工藝裝備底座通過螺絲安裝在機(jī)械手安裝底座的上端，垂直于軌道支撐架工作平面。

在船舶分段進(jìn)行焊接工作時(shí)，連接件將一段拼接軌道支撐架固定在船舶分段的橫梁上；重復(fù)多次可以將多段軌道支撐架固定在船舶分段的擋格上；通過安裝齒條夾緊機(jī)構(gòu)和定位工裝板可以將多段軌道支撐架連接在一起，并確保軌道支撐架連接的導(dǎo)軌處于直線狀態(tài)；然后將機(jī)械手底座和工藝裝備承載底座安裝在軌道支撐架上，并確保機(jī)械手底座的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與軌道支撐架上的帶齒V導(dǎo)軌嚙合好，機(jī)械手底座偏心滾輪嵌入不帶齒V導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)。機(jī)械手通過上螺絲固定在底座相應(yīng)區(qū)域，機(jī)械手末端裝載有焊槍。在機(jī)械手安裝底座上側(cè)安裝工藝裝備承載底座，在相應(yīng)固定位置通過螺絲固定焊絲盤、送絲機(jī)、清槍剪絲裝置。完成以上一些列安裝過程，解上電源，機(jī)器人即可開始工作。工作時(shí)，機(jī)械手承載底座帶動(dòng)其上的機(jī)械手和工藝裝備承載底座沿著軌道支撐架移動(dòng)，以跨越艙室擋格障礙，達(dá)到船舶分段艙室內(nèi)各個(gè)位置并開始手臂焊接工作。

下面結(jié)合圖1至圖5對本實(shí)用新型做具體描述。

所述底座包括一個(gè)機(jī)械手安裝底座2和一個(gè)工藝裝備承載底座7。機(jī)械手安裝底座2上固定有用于焊接的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械手1，機(jī)械手1的末端上裝載有用于氣保焊的焊槍3，機(jī)械手安裝底座2的另一側(cè)固定了工藝裝備承載底座7，在工藝裝備承載底座7上安裝了清槍剪絲裝置4，焊接送絲裝置5，絲盤安裝裝置6。

所述導(dǎo)軌由多個(gè)單節(jié)軌道支撐架9拼接而成，每個(gè)單節(jié)軌道支撐架由型材上水平支撐架10，型材斜立支撐架12，L形水平支撐架13，型材垂直支撐架14，型材中水平支撐架15和型材下水平支撐架17組成一個(gè)穩(wěn)固的工作面，在型材上水平支撐架10上安裝有單沿帶齒V導(dǎo)軌11，型材中水平支撐架11安裝有單沿不帶齒V導(dǎo)軌16。單沿帶齒V導(dǎo)軌11和單沿不帶齒V導(dǎo)軌16是常見的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)，目前為市場上成熟產(chǎn)品。

為了實(shí)現(xiàn)多個(gè)單節(jié)軌道支撐架9的拼接，所述連接件包括可調(diào)底腳19，開關(guān)式磁吸附裝置20，U型固定夾具21，支架拼接機(jī)構(gòu)24。其中可調(diào)底腳19通過螺紋與U型固定夾具21連接，通過旋轉(zhuǎn)，可調(diào)底腳19能夠在U型固定夾具21的任何范圍內(nèi)伸縮固定；開關(guān)式磁吸附裝置20是一種可以通過開關(guān)進(jìn)行磁吸 附的裝置，打開開關(guān)，開關(guān)式磁吸附裝置20具有磁性，能夠吸附在鐵上此時(shí)無法移動(dòng)，關(guān)上開關(guān)，磁性消失，可以隨意移動(dòng)；支架拼接機(jī)構(gòu)24是為了方便拼接定位而設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)，采用在有限螺口上安裝螺絲螺母機(jī)構(gòu)進(jìn)行固定。在兩個(gè)單節(jié)軌道支撐架9進(jìn)行拼接時(shí)，通過調(diào)節(jié)可調(diào)底腳19的螺紋來調(diào)整可調(diào)底腳19所連接的開關(guān)式磁吸附裝置20，確保開關(guān)式磁吸附裝置20與船艙內(nèi)擋格能夠有合適的接觸面，使得U型固定夾具21能夠應(yīng)對兩個(gè)單節(jié)軌道支撐架9連接點(diǎn)的高度，從而適應(yīng)不同船舶分段內(nèi)擋格的高度差異情況；打開磁吸附裝置20的磁性開關(guān)，確保開關(guān)式磁吸附裝置20吸附在船舶分段擋格上，然后通過螺絲螺母將支架拼接機(jī)構(gòu)24固定，從而完成對兩個(gè)單節(jié)軌道支撐架9的固定。

所述傳動(dòng)裝置包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)8、傳動(dòng)齒輪25、上偏心滾輪221、下偏心滾輪222。傳動(dòng)齒輪25與驅(qū)動(dòng)電機(jī)8的轉(zhuǎn)軸連接，上偏心滾輪221與機(jī)械手安裝底座2轉(zhuǎn)動(dòng)連接，下偏心滾輪222一與機(jī)械手安裝底座2轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述傳動(dòng)齒輪25與單沿帶齒V導(dǎo)軌11的齒嚙合；所述上偏心滾輪221沿周向設(shè)置一圈與單沿帶齒V導(dǎo)軌11的沿匹配的凹槽，所述單沿帶齒V導(dǎo)軌11的沿與該凹槽嚙合；所述下偏心滾輪222沿周向設(shè)置一圈與單沿不帶齒V導(dǎo)軌16的沿匹配的凹槽，所述單沿不帶齒V導(dǎo)軌16的沿與該凹槽嚙合。通過機(jī)器人驅(qū)動(dòng)電機(jī)8帶動(dòng)的傳動(dòng)齒輪25與單沿帶齒V導(dǎo)軌11的嚙合，系統(tǒng)能夠?qū)C(jī)械手安裝底座2的移動(dòng)進(jìn)行定位。而偏心滾輪22與單沿不帶齒V導(dǎo)軌16的嚙合，確保了機(jī)械手安裝底座2能夠平穩(wěn)的在由型材上水平支撐架10，型材斜立支撐架12，L形水平支撐架13，型材垂直支撐架14，型材中水平支撐架15和型材下水平支撐架17組成工作面上的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)。

所述軌道通過斜立支撐架12，L形水平支撐架13；所述L形水平支撐架13第一直角邊與軌道固定連接，第二直角邊通過連接件固定檔格26上；所述斜立支撐架12的兩端固定于L形水平支撐架13的兩條直角邊。所述L形水平支撐架13的第二直角邊連接件設(shè)置于連接件的開關(guān)式磁吸附裝置20上。通過定位工裝板18完成兩個(gè)單節(jié)軌道支撐架9連接處的單沿不帶齒V導(dǎo)軌16間的拼接，通過齒條夾緊機(jī)構(gòu)23完成對兩個(gè)單節(jié)軌道支撐架9連接處的單沿帶齒V導(dǎo)軌11的齒條拼接，確保機(jī)器人在導(dǎo)軌上連續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)因?yàn)槠唇訂栴}而產(chǎn)生較大震動(dòng)和運(yùn)動(dòng)誤差。