[發明專利]一種管道切割機器人

有效

• 申請號: 202010571987.8
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111644735B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 錢華
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: B23K10/00
• 分類號: B23K10/00;B25J11/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 顧煒

1.一種管道切割機器人，其特征在于，包括：

夾持機構、旋轉機構、夾具、割炬、框架結構、機器人殼體、擋板、電機控制電路、電壓控制電路；

所述夾持機構包括減速電機，所述減速電機與傳動齒輪一連接，傳動齒輪一與一級傳動軸上的傳動齒輪二相嚙合；一級傳動軸上的傳動齒輪三、傳動齒輪四分別與二級傳動軸上的傳動齒輪五、傳動齒輪六相嚙合傳動，二級傳動軸上的蝸桿軸套一、蝸桿軸套二分別與三級傳動軸上的蝸輪一、蝸輪二相嚙合傳遞運動和動能；三級傳動軸上的傳動齒輪七、傳動齒輪八、傳動齒輪九、傳動齒輪十分別與四級傳動軸上的傳動齒輪十一、傳動齒輪十二、傳動齒輪十三、傳動齒輪十四相嚙合傳遞運動和動能，四級傳動軸上的蝸桿軸套三、蝸桿軸套四、蝸桿軸套五、蝸桿軸套六分別與五級傳動軸上的蝸輪三、蝸輪四、蝸輪五、蝸輪六相嚙合進行傳動；所述蝸輪三、蝸輪四、蝸輪五、蝸輪六作為主動齒輪分別與六級傳動組件中的齒條一、齒條二、齒條三、齒條四相嚙合傳遞運動和動能，齒條一、齒條二、齒條三、齒條四平行設置，齒條一、齒條二、齒條三、齒條四兩端分別設置齒條定位板一和齒條定位板二，齒條定位板一和齒條定位板二中部分別設置有開口相對的V型塊一和V型塊二，通過V型塊一和V型塊二對管道進行夾持；所述夾持機構能夠夾持35mm以內不同直徑的管道且夾持時管道穿過機器人夾持機構；

所述旋轉機構從外到內依次包括夾具固定盤、外齒圈連接環、外齒圈、滾動軸承內圈連接環、滾動軸承內圈固定環、滾動軸承、滾動軸承外圈固定環、步進電機傳動齒輪一、步進電機傳動齒輪二、步進電機傳動齒輪三、步進電機固定盤、定位銷一、定位銷二、定位銷三、定位銷四、定位銷五、定位銷六、連接筋一、連接筋二、連接筋三、步進電機一、步進電機二、步進電機三；滾動軸承通過夾具固定盤、滾動軸承內圈連接環、滾動軸承內圈固定環用螺栓固定在一起，所述夾具固定盤、外齒圈連接環、外齒圈、滾動軸承內圈連接環、滾動軸承內圈固定環用螺栓固定滾動軸承內圈，滾動軸承外圈固定環通過螺栓固定滾動軸承外圈在步進電機固定板，步進電機一、步進電機二、步進電機三用螺絲固定在步進電機固定盤，步進電機軸安裝有步進電機傳動齒輪一、步進電機傳動齒輪二、步進電機傳動齒輪三再用螺絲固定，安裝好的旋轉機構通過銷釘定位在框架結構；所述旋轉機構通過連接筋與框架結構連接；

所述電機控制電路包括控制板、驅動擴展板、電機驅動芯片、藍牙模塊、5V繼電器模塊、電線夾、WIFI功能串口攝像頭、減速電機、步進電機，采用控制板和驅動擴展板相結合，驅動擴展板通過電機驅動芯片控制減速電機和步進電機的運轉；減速電機和步進電機分別對應的是夾持機構和旋轉機構；

所述夾具包括夾具連接座、割炬固定塊；所述夾具連接座能夠根據切割管道直徑的大小調節；

所述機器人殼體包括放置控制板的左邊外殼以及相應的檢修蓋板，放置驅動擴展板的右邊外殼以及相應的檢修蓋板，還包括旋轉機構端蓋外殼；

所述擋板是切割時防止火星對機器人造成損傷的零件；

所述割炬是用于等離子切割的部件。

2.根據權利要求1所述的一種管道切割機器人，其特征在于：

所述電壓控制電路包括控制板、5V繼電器模塊，5V繼電器模塊的觸發端接控制板的IO口，5V繼電器模塊的COM端和NO端分別控制220V接線插座零線的接通和斷開；采用控制板和5V繼電器模塊相結合控制220V接線插座零線的接通與斷開，220V接線插座連接380V電壓逆變器，等離子切割機接在電壓逆變器，割炬接在等離子切割機。

3.根據權利要求1所述的一種管道切割機器人，其特征在于：

電機控制電路中，驅動擴展板連接藍牙模塊，安裝藍牙APP的手機通過WIFI與藍牙模塊連接控制電機的運轉和220V接線插座零線的接通和斷開；使用手機安裝的藍牙APP遙控機器人夾持管道，切割管道，割炬切割完轉回到起點，夾持機構松開。

4.根據權利要求1所述一種管道切割機器人，其特征在于：

旁路啟動加載器，為微控制器編程，使機器人夾持管道，切割管道，割炬切割完轉回到起點，夾持機構松開動作能夠按照預定的時間，速度和順序進行編程，使機器人的這些動作能連貫和可重復。