一种大型结构钢焊接铣磨一体化机器人及其加工控制方法
专利汇可以提供一种大型结构钢焊接铣磨一体化机器人及其加工控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种大型结构 钢 焊接 铣磨一体化 机器人 及其加工控制方法，属于机械制造领域。 履带 行走装置 水 平布置，所述焊接 机械臂 固定安装在所述履带行走装置上方，所述铣磨工具头固定安装在所述履带行走装置左侧面。本发明结构稳定，为五轴 串联 多关节机器人，通过将焊接部分和 铣削 部分合理布置在行走装置上使得 工件 无需换用机床以提高生产效率，灵活性高，生产效率高，能够适用更多场合的焊接铣削，具有较好的应用价值和市场前景。，下面是一种大型结构钢焊接铣磨一体化机器人及其加工控制方法专利的具体信息内容。
1.一种大型结构钢焊接铣磨一体化机器人，其特征在于：包括焊接机械臂、铣磨工具头、履带行走装置，其中履带行走装置水平布置，所述焊接机械臂固定安装在所述履带行走装置上方，所述铣磨工具头固定安装在所述履带行走装置左侧面。
2.根据权利要求1所述的一种大型结构钢焊接铣磨一体化机器人，其特征在于：所述的焊接机械臂包括小臂大端、底座组件、交流伺服电机四、腰座、大臂、小臂小端、CCD传感器、焊枪架、焊枪、防撞传感器、防撞支架，所述的小臂大端与所述小臂小端通过谐波减速器一联接，所述CCD传感器固定安装在所述小臂小端上传感器支架上，所述焊枪固定安装在所述焊枪架上，所述焊枪架通过螺钉与所述防撞传感器固定联接，所述防撞传感器通过螺钉与所述防撞支架固定联接，所述防撞支架固定安装在所述小臂小端上的谐波减速器二外壳上部，所述小臂大端通过谐波减速器三与所述大臂联接，所述大臂通过谐波减速器四与所述腰座联接，所述交流伺服电机四固定安装在所述腰座上，其输出轴通过平键与谐波减速器四联接，所述腰座通过螺钉连接固定安装在所述底座组件的底座上壳体上。
3.根据权利要求2所述的一种大型结构钢焊接铣磨一体化机器人，其特征在于：所述的小臂大端包括交流伺服电机一、梅花弹性联轴器一、交流伺服电机二、梅花弹性联轴器二、空心轴光电编码器、谐波减速器一、内六角圆柱头螺钉一、开槽紧定螺钉、齿轮轴、齿轮减速器、光电编码器、连接套、五轴传动轴、空心齿轮轴、电机座，其中交流伺服电机一固定安装在所述电机座上，所述交流伺服电机二固定安装在所述电机座上，所述交流伺服电机一的输出轴通过所述梅花弹性联轴器一与齿轮轴联接，所述交流伺服电机二的输出轴通过梅花弹性联轴器二与所述五轴传动轴联接，所述空心轴光电编码器通过开槽紧定螺钉固定在所述梅花弹性联轴器二和所述齿轮减速器之间的所述五轴传动轴上，所述空心齿轮轴套在所述五轴传动轴上，并与所述齿轮轴上的小齿轮形成配合，所述光电编码器通过开槽紧定螺钉固定安装在齿轮轴最右侧的轴段上，所述连接套通过平键固定在空心齿轮轴上，所述谐波减速器一通过螺钉连接固定安装在所述小臂大端的外壳以及所述连接套上，右侧通过螺钉固定联接在所述小臂小端的外壳上，所述小臂大端外壳通过所述内六角圆柱头螺钉一与谐波减速器三固定联接，所述齿轮减速器固定安装在所述小臂大端外壳内，所述电机座固定安装在所述小臂大端外壳内。
4.根据权利要求2所述的一种大型结构钢焊接铣磨一体化机器人，其特征在于：所述小臂小端包括梅花弹性联轴器三、锥齿轮减速器、谐波减速器二、右侧锥齿轮轴、传感器支架、左侧锥齿轮轴，其种五轴传动轴穿过所述小臂大端外壳右侧和谐波减速器一以及小臂小端外壳左侧上的中心孔，通过梅花弹性联轴器三与左侧锥齿轮轴联接，所述锥齿轮减速器通过螺钉连接固定安装在所述小臂小端外壳内，其内部主要由所述右侧锥齿轮轴和所述左侧锥齿轮轴通过锥齿轮配合联接构成，所述右侧锥齿轮轴穿过所述小臂小端外壳上部中心孔，通过平键与所述谐波减速器二联接，所述谐波减速器二通过螺钉连接固定安装在小臂小端外壳上侧，所述传感器支架固定安装在所述小臂小端外壳的右侧上。
5.根据权利要求2所述的一种大型结构钢焊接铣磨一体化机器人，其特征在于：所述大臂包括谐波减速器三、交流伺服电机五、谐波减速器四、内六角圆柱头螺钉二，其中所述谐波减速器三固定安装在所述大臂右侧，所述交流伺服电机五的输出轴通过所述大臂上的孔与所述谐波减速器三联接，并且所述交流伺服电机五通过螺钉固定安装在大臂左侧，所述谐波减速器四通过内六角圆柱头螺钉二固定安装在大臂上，同时所述谐波减速器四通过螺钉与腰座联接。
6.根据权利要求1所述的一种大型结构钢焊接铣磨一体化机器人，其特征在于：所述底座组件包括交流伺服电机三、连接板、底座上壳体、防尘盖、底座、内六角圆柱头螺钉三、中心轴、小齿轮、中心大齿轮、齿轮连接短轴、内六角圆柱头长螺钉、谐波减速器五、轴承一、轴承二、立柱，其中防尘盖通过14个均等分布的内六角圆柱头螺钉三与底座上壳体固定连接，所述底座上壳体通过轴承一支撑在所述底座上，并与所述底座形成上下配合，所述中心轴下侧通过挡板固定安装在所述底座上，上侧通过轴承二与所述底座上壳体形成以中心线为基准的里外配合，其中所述轴承二通过圆螺母固定轴向运动，所述中心大齿轮与所述底座固定联接，并与所述小齿轮形成齿轮配合，所述齿轮连接短轴穿过小齿轮中心孔形成孔轴配合，并通过平键连接与小齿轮形成周向固定，同时所述齿轮连接短轴通过螺钉连接固定安装在所述谐波减速器五上，所述交流伺服电机三固定安装在所述连接板上，所述连接板与所述谐波减速器五以及立柱一起通过所述内六角圆柱头长螺钉固定安装在所述底座上壳体上，所述交流伺服电机三的输出轴通过平键与所述谐波减速器五形成周向联接，所述谐波减速器五下端穿过所述底座上壳体右侧圆孔与所述齿轮连接短轴联接。
7.根据权利要求1所述的一种大型结构钢焊接铣磨一体化机器人，其特征在于：所述的铣磨工具头包括上步进电机、上线性线绕联轴器、上导轨、上底座、下丝杠、下线性线绕联轴器、下步进电机、下底座、下导轨、下滑块、下工作台、上滑块、磨抛头、上工作台、电主轴、内六角圆柱头螺钉四、上丝杠、滚珠螺母、螺母座、铣磨转台、铣刀，其中上步进电机通过内六角圆柱头螺钉四固定安装在所述上底座上，其输出轴通过所述上线性线绕联轴器与所述上丝杠联接，所述滚珠螺母通过螺钉连接固定安装在所述螺母座的左右两侧，所述滚珠螺母通过滚珠螺母副联接在所述上丝杠上，所述螺母座在两个所述滚珠螺母之间同过自身中心孔穿过所述上丝杠，所述螺母座通过螺钉与所述上工作台固定连接，所述电主轴固定安装在所述铣磨转台上，所述铣磨转台固定安装在上工作台上，所述磨抛头和所述铣刀分别安装在所述电主轴两侧，所述上滑块固定安装在所述上工作台下面前后两端，所述上滑块坐在所述上导轨上，形成导轨滑块副，所述上导轨固定安装在所述上底座上，所述下工作台固定安装在所述上底座下方，所述下滑块固定安装在所述下工作台下方，所述下滑块坐在下导轨上形成滑块导轨副，所述下导轨固定安装在所述下底座上，所述下步进电机的输出轴通过所述下线性线绕联轴器与所述下丝杠联接。
8.根据权利要求1所述的一种大型结构钢焊接铣磨一体化机器人，其特征在于：所述的履带行走装置包括同轴双输入行星减速器传动组件、机器人底盘、支重轮、右限位螺钉、支重轮摆臂、左限位螺钉、履带、张紧轮组件、螺旋拉伸弹簧、底盘盖板、摆臂轴，其中同轴双输入行星减速器传动组件穿过并固定安装在所述机器人底盘上，所述张紧轮组件固定安装在所述机器人底盘上，所述螺旋拉伸弹簧左端固定连接在所述机器人底盘上，右端与所述支重轮摆臂上部中心孔联接，所述摆臂轴固定安装在所述机器人底盘上，穿过所述支重轮摆臂下部中心孔，所述支重轮安装在所述支重轮摆臂末端，均匀分布在所述机器人底盘两侧，并与两侧所述履带配合。
9.根据权利要求8所述的一种大型结构钢焊接铣磨一体化机器人，其特征在于：所述同轴双输入行星减速器传动组件包括蜗杆、蜗轮轴、蜗轮、H同步带轮、太阳轮轴、驱动轮连接法兰、行星架空心轴、行星齿轮、压板、连接柱、主动链轮轮毂、带轮输入电机、梅花弹性联轴器四、蜗杆输入减速器，其中同轴双输入行星减速器传动组件对称分布在所述履带行走装置两端，所述带轮输入电机固定安装在所述底盘盖板上，所述带轮输入电机的输出轴通过平键与所述H同步带轮联接，所述H同步带轮通过平键与所述行星架空心轴联接，固定所述行星架空心轴的周向运动，所述行星架空心轴穿过所述驱动轮连接法兰中心孔以及所述主动链轮轮毂上的轴孔，并通过螺钉连接与所述行星齿轮固定联接，同时所述行星架空心轴通过所述连接柱与压板固定联接，所述压板通过螺钉连接与所述行星齿轮固定联接，所述行星齿轮与所述主动链轮轮毂齿圈内啮合，同时所述行星齿轮与所述太阳轮轴外啮合，所述蜗杆输入减速器固定安装在所述底盘盖板上，所述蜗杆输入减速器的输出轴通过所述梅花弹性联轴器四与所述蜗杆联接，所述蜗杆与对应的所述蜗轮啮合，所述蜗轮通过平键与所述蜗轮轴联接，所述涡蜗轮轴下端空心部分通过键连接与所述太阳轮轴联接，所述太阳轮轴套在所述行星架空心轴内部形成配合关系，所述太阳轮轴下端穿过所述主动链轮轮毂中心孔，所述太阳轮轴末端的太阳轮与所述行星齿轮外啮合，所述驱动轮连接法兰固定安装在所述机器人底盘上；
所述张紧轮组件包括螺纹活塞缸、弹簧座、活塞轴、螺旋压缩弹簧、张紧轮轴、张紧轮轮毂，其中螺纹活塞缸固定安装在所述机器人底盘上，所述弹簧座中心孔套在所述螺纹活塞缸外螺纹上，并通过旋紧在所述螺纹活塞缸上的两个圆螺母进行定位，所述活塞轴右侧端轴通过键连接与螺钉连接以及套筒固定安装在所述机器人底盘下边缘壁上，所述活塞轴左端穿过所述螺纹活塞缸并通过套筒与挡板与所述螺纹活塞缸联接，所述螺旋压缩弹簧穿过所述活塞轴并通过左右所述弹簧座定位压紧，所述张紧轮轴上端有一个与轴垂直方向的圆通孔，所述活塞轴穿过该通孔，并通过左右两个垫片定位所述张紧轮轴，所述张紧轮轮毂通过轴承与所述张紧轮轴形成轴孔配合。
10.一种大型结构钢焊接铣磨一体化机器人加工控制方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤一：操作者将要加工的工序数据信息发送给现场控制PC平台端，同时，该焊接铣磨一体化机器人通过CCD图像识别检验非安全区内是否有人，若非安全区无人则可以启动机器人，否则不能启动装置；
步骤二：现场控制PC平台端接收到焊接指令后，首先启动履带行走装置，通过同轴双输入行星减速器可实现6种工况的运动，控制系统分析计算出最优路径后给出指令，两侧的同轴双输入行星减速器内部的4个输入电机接到指令后做出相应的转速和转向的改变，保证履带行走装置正常运行，当履带行走装置走到指定位置之后，CCD传感器将信号传递给控制系统，履带行走装置移动完毕；
步骤三：在履带行走装置移动地同时，控制系统将指令一并传给焊接机械臂，当收到工作指令后焊接机械臂五轴联动，同时CCD传感器识别路径，实时反馈并将信息传给控制系统，控制系统对各个电主轴及电机进行控制，将焊枪移动到指定位置，现场控制PC平台端检测安全环境，若环境安全可以开始焊接工作，系统指令焊枪开始进行焊接工作，完成接铣磨一体化机器人的焊接过程；
步骤四：现场控制PC平台端接收到铣削指令后，首先启动履带行走装置，通过同轴双输入行星减速器可实现6种工况的运动，控制系统分析计算出最优路径后给出指令，两侧的同轴双输入行星减速器内部的4个输入电机接到指令后做出相应的转速和转向的改变，保证履带行走装置正常运行，当履带行走装置走到指定位置之后，CCD传感器将信号传递给控制系统，履带行走装置移动完毕；
步骤五：在履带行走装置到达指定位置后，铣磨工具头开始工作，当收到现场控制PC平台端工作指令后，x、y二轴丝杠电机以及铣磨转台开始运转并将铣刀或磨抛头移动到指定位置，待现场控制PC平台端检测安全环境合格后，控制系统发送指令，铣磨电主轴在接收到系统指令后开始运转，同时铣刀或磨抛头开始工作，完成焊接铣磨一体化机器人的铣磨过程；
步骤六：如机器人发生干涉、故障，现场可自动控制PC端或手动操控面板紧急启动安全模式，停止所有指令，关闭焊接铣磨一体化机器人，随后待故障解除后再按动启动按钮，机器人在复位后自动检测自身环境，安全无误后再开始继续工作。
一种大型结构钢焊接铣磨一体化机器人及其加工控制方法
技术领域
背景技术
发明内容
301、机器人底盘302、支重轮303、右限位螺钉304、支重轮摆臂305、左限位螺钉306、履带
307、张紧轮组件308、螺旋拉伸弹簧309、底盘盖板310、摆臂轴311、蜗杆30101、蜗轮轴
30102、蜗轮30103、H同步带轮30104、太阳轮轴30105、驱动轮连接法兰30106、行星架空心轴
30107、行星齿轮30108、压板30109、连接柱30110、主动链轮轮毂30111、带轮输入电机
30112、梅花弹性联轴器四30113、蜗杆输入减速器30114、螺纹活塞缸3081、弹簧座3082、活塞轴3083、螺旋压缩弹簧3084、张紧轮轴3085、张紧轮轮毂3086。
具体实施方式
139、连接套144、五轴传动轴145、空心齿轮轴146、电机座147；其中交流伺服电机一102固定安装在电机座147上，交流伺服电机二104固定安装在电机座147上。交流伺服电机一102的输出轴通过梅花弹性联轴器一103与齿轮轴137联接，交流伺服电机二104的输出轴通过梅花弹性联轴器二105与五轴传动轴145联接，空心轴光电编码器106通过开槽紧定螺钉136固定在梅花弹性联轴器二105和齿轮减速器138之间的五轴传动轴145上，空心齿轮轴146套在五轴传动轴145上，并与齿轮轴137上的小齿轮形成配合。光电编码器139通过开槽紧定螺钉固定安装在齿轮轴137最右侧的轴段上。连接套144通过平键固定在空心齿轮轴146上。谐波减速器一107通过螺钉连接固定安装在小臂大端101的外壳以及连接套144上，右侧通过螺钉固定联接在小臂小端116的外壳上。小臂大端101外壳通过内六角圆柱头螺钉一124与谐波减速器三125固定联接。齿轮减速器138固定安装在小臂大端101外壳内，电机座147固定安装在小臂大端101外壳内。
149、立柱150，其中防尘盖通过14个均等分布的内六角圆柱头螺钉三129与底座上壳体110固定连接。底座上壳体110通过轴承一148支撑在底座112上，并与底座112形成上下配合，中心轴130下侧通过挡板固定安装在底座112上，上侧通过轴承二149与底座上壳体110形成以中心线为基准的里外配合，其中轴承二149通过圆螺母固定轴向运动，中心大齿轮132与底座112固定联接，并与小齿轮131形成齿轮配合。齿轮连接短轴133穿过小齿轮131中心孔形成孔轴配合，并通过平键连接与小齿轮131形成周向固定，同时齿轮连接短轴133通过螺钉连接固定安装在谐波减速器五135上。交流伺服电机三108固定安装在连接板109上，连接板
109与谐波减速器五135以及立柱150一起通过内六角圆柱头长螺钉134固定安装在底座上壳体110上，交流伺服电机三108的输出轴通过平键与谐波减速器五135形成周向联接。谐波减速器五135下端穿过底座上壳体110右侧圆孔与齿轮连接短轴133联接。
209、下滑块210、下工作台211、上滑块212、磨抛头213、上工作台214、电主轴215、内六角圆柱头螺钉四216、上丝杠217、滚珠螺母218、螺母座219、铣磨转台220、铣刀221，其中上步进电机201通过内六角圆柱头螺钉四216固定安装在上底座204上，其输出轴通过上线性线绕联轴器202与上丝杠217联接，滚珠螺母218通过螺钉连接固定安装在螺母座219的左右两侧，滚珠螺母218通过滚珠螺母副联接在上丝杠217上，螺母座219在两个滚珠螺母218之间同过自身中心孔穿过上丝杠217，螺母座219通过螺钉与上工作台214固定连接，电主轴215固定安装在铣磨转台220上，铣磨转台220固定安装在上工作台214上。磨抛头213和铣刀221分别安装在电主轴215两侧，上滑块212固定安装在上工作台214下面前后两端，上滑块212坐在上导轨203上形成导轨滑块副，上导轨203固定安装在上底座204上，下工作台211固定安装在上底座204下方，下滑块210固定安装在下工作台211下方，下滑块210坐在下导轨209上形成滑块导轨副，下导轨209固定安装在下底座208上，下步进电机207的输出轴通过下线性线绕联轴器206与下丝杠205联接。
30101与对应的蜗轮30103啮合，蜗轮30103通过平键与蜗轮轴30102联接，蜗轮轴30102下端空心部分通过键连接与太阳轮轴30105联接，太阳轮轴30105套在行星架空心轴30107内部形成配合关系，太阳轮轴30105下端穿过主动链轮轮毂30111中心孔，太阳轮轴30105末端的太阳轮与行星齿轮30108外啮合，驱动轮连接法兰30106固定安装在机器人底盘302上。
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