本發(fā)明涉及機械臂開孔機器人，特別是涉及一種用于筒體、橢球封頭、球冠和錐體等容器開孔切割機器人，可以采用氧氣乙炔、等離子等熱切割方式進行開孔切割。

背景技術：

隨著世界裝備制造業(yè)的不斷增長，中國制造業(yè)大國的地位逐步確立，與此同時金屬切割總量、切割復雜程度與技術要求不斷提高。在石油化工、鍋爐、壓力容器、船舶、城市管道等裝備制造業(yè)中開孔切割及其坡口加工是一重要環(huán)節(jié)。目前，大部分制造類企業(yè)采用人工放樣、手工開孔切割及加工坡口，切割后往往需要手工打磨進行二次加工。工作效率低、加工精度差、勞動強度高、工作環(huán)境惡劣、危害人體健康生產(chǎn)成本居高不下等問題尤為突出。大型數(shù)控切割設備售價高，維護成本高，需要專業(yè)培訓人員操作，不方便、不靈活?；谝陨显?，迫切需要一種便攜式、具有一定自動化水平并達到較高精度的易于操作的開孔切割機器人。

目前哈爾濱工程大學申請的發(fā)明專利容器接管相貫線切割機器人其采用十字臂懸掛方式，只能在十字臂的工作空間范圍內(nèi)進行切割作業(yè)，難以進行更大空間及范圍的移動進行切割作業(yè)。本發(fā)明專利為便攜式、具有體積小重量輕的優(yōu)勢，便于攜帶適合現(xiàn)場加工，這是哈爾濱工程大學申請的發(fā)明專利容器接管相貫線切割機器人所不具備的。因此，現(xiàn)實中急需一種體積小、重量輕、便于攜帶且適合現(xiàn)場切割作業(yè)的機器人。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供一種造價成本適中、結構簡單、易于實現(xiàn)的一種機械臂開孔機器人。本發(fā)明解決上述問題所采用的技術方案是：

機械臂開孔機器人包括：旋轉臂機構、升降臂機構、伸縮臂機構、槍擺機構，懸臂架機構。其特征在于：旋轉臂機構位于機械臂開孔機器人上部，其側面與懸臂架機構相連；所述升降臂機構位于機械臂開孔機器人中部，安裝于旋轉臂機構下面；伸縮臂機構通過螺栓安裝于升降臂機構一側，所述伸縮臂機構通過伸縮座與升降座固連；所述槍擺機構的上部與伸縮臂機構相連；機械臂開孔機器人借助懸臂架機構上的基座進行放置固定。

本發(fā)明還可以包括這樣一些結構特征。

1.所述旋轉臂機構的構成包括：旋轉用電機、旋轉用減速器、旋轉用減速器支架、旋轉用小齒輪、旋轉用大齒輪、連板、上軸座、上軸；所述旋轉用電機安裝于旋轉用減速器的輸入軸端，旋轉用小齒輪安裝在旋轉用減速器的輸出軸上；所述旋轉用電機通過旋轉用減速器傳動實現(xiàn)旋轉用小齒輪轉動輸出；所述旋轉用減速器安裝在旋轉用減速器支架上側，旋轉用減速器支架安裝在連板上；所述連板通過螺栓安裝在上軸座上部；所述上軸安裝有旋轉用大齒輪，旋轉用小齒輪與旋轉用大齒輪為嚙合傳動關系，所述上軸通過軸承安裝于所述上軸座的內(nèi)孔，當旋轉用電機有轉動輸出時，通過傳動關系可以實現(xiàn)上軸繞上軸座的軸心旋轉。

2.所述升降臂機構的構成包括：下軸、滑軌、升降用減速器、升降用電機、升降座、激光、升降用齒輪、齒條、滑塊；升降臂機構通過螺栓安裝于上軸下端。所述下軸上安裝有齒條和滑軌；所述升降用減速器安裝于升降座上；所述升降用電機安裝于升降用減速器輸入軸；所述升降用齒輪安裝于升降用減速器輸出軸上并與齒條相互嚙合；所述齒條安裝于下軸的齒條槽內(nèi)；所述滑軌安裝于下軸的滑軌槽內(nèi)，滑軌與齒條相對安裝于下軸的兩側；所述滑塊與滑軌相互鑲嵌直線滑動，升降座安裝于滑塊上；所述激光安裝于下軸的最下端，用于定心；當升降用電機有轉動輸出時，升降座即可實現(xiàn)上升運動或下降運動。

3.所述伸縮臂機構的構成包括：伸縮座、手輪、伸縮齒輪、滑鍵、齒條管，伸縮臂機構通過伸縮座安裝于升降臂機構上。所述齒條管一側加工有直齒，其相對的另外一側加工有鍵槽；所述伸縮座內(nèi)孔處加工有鍵槽；齒條管安裝于伸縮座的內(nèi)孔，滑鍵安裝于鍵槽內(nèi)；所述伸縮齒輪安裝于伸縮座內(nèi)并與齒條管上的齒相互嚙合；手輪與伸縮齒輪相連，通過旋轉手輪即可實現(xiàn)齒條管的伸出運動或縮回運動。

4.所述槍擺機構的構成包括：連槍架、割槍支架、割槍座、割槍，所述槍擺機構通過連槍架安裝于伸縮臂機構上。所述連槍架安裝于齒條管上且遠離伸縮座；所述割槍支架安裝于連槍架上；所述割槍座安裝于割槍支架末端，割槍座可以繞割槍支架末端的安裝軸孔擺動；所述割槍安裝于割槍座內(nèi)。

5.機械臂開孔機器人，借助懸臂架機構采用基座將機械臂開孔機器人放置在待切割開孔工件附近。所述懸臂架機構構成包括：小臂、小臂軸、大臂、大臂軸、轉臂、轉臂軸、基座。所述懸臂架結構，一端與上軸座相連，另外一端通過基座安裝待切工件附近，通過小臂、大臂和轉臂的運動實現(xiàn)在一定空間范圍內(nèi)實現(xiàn)切割，更適合橢球封頭、球封頭等工件。

本發(fā)明的有益效果是：（1）整體結構簡潔輕便易于搬運；（2）可從容器管道等內(nèi)外側雙向切割；（3）能達到較高的精度要求，開孔質量高；（4）價格低廉，易為中小企業(yè)接受。

附圖說明

圖1是本發(fā)明機械臂開孔機器人的整體結構示意圖；

圖2是本發(fā)明旋轉臂機構的結構示意圖；

圖3是本發(fā)明升降臂機構的結構示意圖；

圖4是本發(fā)明伸縮臂機構的結構示意圖；

圖5是本發(fā)明槍擺機構的結構示意圖；

圖6是本發(fā)明懸臂架機構的結構示意圖；

圖7是本發(fā)明橢球封頭開孔作業(yè)效果示意圖。

圖中：1、 旋轉用電機，2 、旋轉用減速器，3 、旋轉用減速器支架，4 、旋轉用小齒輪，5、 旋轉用大齒輪，6 、連板，7 、上軸座，8 、上軸，9 、下軸，10 、滑軌，11、 升降用減速器，12、 升降用電機，13、升降座，14、 激光，15、 升降用齒輪，16、 滑塊，17 、齒條，18、伸縮座，19 、手輪，20 、伸縮齒輪，21、滑鍵，22、齒條管，23、連槍架，24 、割槍支架，25 、割槍，26 、割槍座，27、小臂，28、小臂軸，29、大臂，30、大臂軸，31、轉臂，32、轉臂軸，33、基座。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。

如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6和圖7所示，本發(fā)明所述的機械臂開孔機器人（圖1），包括旋轉臂機構（圖2）、升降臂機構（圖3）、伸縮臂機構（圖4）、槍擺機構（圖5）、懸臂架機構（圖6），其特征在于：旋轉臂機構（圖2）位于機械臂開孔機器人上部，其側面與懸臂架機構（圖6）相連；所述升降臂機構（圖3）位于機械臂開孔機器人中部，安裝于旋轉臂機構（圖2）下面；伸縮臂機構（圖4）通過螺栓安裝于升降臂機構（圖3）一側，所述伸縮臂機構（圖4）通過伸縮座（18）與升降座（13）固連；所述槍擺機構（圖5）的上部與伸縮臂機構（圖4）相連；所述懸臂架機構（圖6）的通過基座（33）將機械臂開孔機器人放置在待加工件附近。

結合圖1、圖2，所述旋轉臂機構（圖2）的構成包括：旋轉用電機（1）、旋轉用減速器（2）、旋轉用減速器支架（3）、旋轉用小齒輪（4）、旋轉用大齒輪（5）、連板（6）、上軸座（7）、上軸（8）。所述旋轉用電機（1）安裝于旋轉用減速器（2）的輸入軸端，旋轉用小齒輪（4）安裝旋轉用減速器（2）的輸出軸上；所述旋轉用電機（1）通過旋轉用減速器（2）傳動實現(xiàn)旋轉用小齒輪（4）的轉動輸出；所述旋轉用減速器（2）安裝在旋轉用減速器支架（3）上側，旋轉用減速器支架（3）安裝在連板（6）上；所述連板（6）通過螺栓安裝在上軸座（7）上部；所述上軸（8）上端安裝有旋轉用大齒輪（5），旋轉用小齒輪（4）與旋轉用大齒輪（5）為嚙合傳動關系，所述上軸（8）通過軸承安裝于所述上軸座（7）的內(nèi)孔，當旋轉用電機（1）有轉動輸出時，通過傳動關系可以實現(xiàn)上軸（8）繞上軸座（7）的軸心旋轉，使安裝于上軸（8）下端的升降臂機構實現(xiàn)旋轉。

結合圖1、圖3，所述升降臂機構（圖3）的構成包括：下軸（9）、滑軌（10）、升降用減速器（11）、升降用電機（12）、升降座（13）、激光（14）、升降用齒輪（15）、齒條（17）、滑塊（16）；升降臂機構（圖3）通過螺栓安裝于上軸（8）下端。所述下軸（9）上安裝有齒條（17）和滑軌（10）；所述升降用減速器（11）安裝于升降座（13）上；所述升降用電機（12）安裝于升降用減速器（11）輸入軸；所述升降用齒輪（15）安裝于升降用減速器（11）輸出軸上并與齒條（17）相互嚙合；所述齒條（17）安裝于下軸（9）的齒條槽內(nèi)；所述滑軌（10）安裝于下軸（9）的滑軌槽內(nèi)，滑軌（10）與齒條（17）相對安裝于下軸（9）的兩側；所述滑塊（16）與滑軌（10）相互鑲嵌直線滑動，升降座（13）安裝于滑塊（16）上；所述激光（14）安裝于下軸（9）的下端，用于定心；當升降用電機（12）有轉動輸出時，升降座（13）即可帶動伸縮臂機構實現(xiàn)上升運動或下降運動。

結合圖1、圖4，所述伸縮臂機構的構成包括：伸縮座（18）、手輪（19）、伸縮齒輪（20）、滑鍵（21）、齒條管（22），伸縮臂機構通過伸縮座（18）安裝于升降臂機構上。所述齒條管（22）一側加工有直齒，其相對的另外一側加工有鍵槽；所述伸縮座（18）內(nèi)孔處加工有鍵槽；齒條管（22）安裝于伸縮座（18）的內(nèi)孔，滑鍵（21）安裝于鍵槽內(nèi)；所述伸縮齒輪（20）安裝于伸縮座（18）內(nèi)并與齒條管（20）上的齒相互嚙合；手輪（19）與伸縮齒輪（20）相連，通過旋動手輪（19）帶動伸縮齒輪（20）旋轉即可實現(xiàn)齒條管（22）的伸出運動或縮回運動。

結合圖1、圖5，所述槍擺機構的構成包括：連槍架（23）、割槍支架（24）、割槍（25）、割槍座（26），所述槍擺機構通過連槍架（23）安裝于伸縮臂機構上。所述連槍架（23）安裝于齒條管（22）上且遠離伸縮座（18）；所述割槍支架（24）安裝于連槍架（23）上；所述割槍座（26）安裝于割槍支架（24）末端，割槍座（26）可以繞（圖6）所示的軸線擺動；所述割槍（25）安裝于割槍座（26）內(nèi)。

結合圖1、圖6，所述懸臂架機構構成包括：小臂（27）、小臂軸（28）、大臂（29）、大臂軸（30）、轉臂（31）、轉臂軸（32）、基座（33）。通過小臂（27）、大臂（29）和轉臂（31）的運動實現(xiàn)在一定空間范圍內(nèi)實現(xiàn)切割，更適合橢球封頭、球封頭等工件。借助懸臂架機構采用基座將機械臂開孔機器人放置在待切割開孔工件附近，一端與上軸座（7）相連，另外一端通過基座安裝待切工件附近；工作時，首先將機械臂開孔機器人通過基座（33）固定在被切割工件附近，調整下軸（9）下端激光（14）發(fā)射的激光束投影到管道的切割孔圓心位置，即調整機械臂開孔機器人的初始位置。設置開孔半徑等參數(shù)，調整坡口角度開始點火預熱，進行異形曲面開孔切割。其中（圖7）為機械臂開孔機器人放置在待開孔工件橢球封頭附近進行開孔的示意圖。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。