1.本发明涉及隧道焊接设备技术领域，尤其是一种适用于隧道的多自由度机械臂焊接装置。
背景技术：2.钢板衬砌作为一种常见的有压隧洞衬砌型式，已被广泛应用于抽水蓄能压力斜井的衬砌中。洞内钢衬施工主要包括组装、焊接和质量检测等工序，其中钢衬焊接是保证衬砌施工质量中的重点，尤其是在隧道有限空间内进行多角度、无死角的焊接作业十分困难。
3.现有的臂焊接装置，如申请号为202020913016.2名称为“一种自动隧道焊接装置”的中国发明专利，公开了一种自动隧道焊接装置，包括底架，以及设在底架上的连接缝导正机构、焊接机构、推料机构、推进稳定机构；所述连接缝导正机构包括高度调节架、可拆卸地与高度调节架连接的刀座、设置在刀座上的分料刀、以及设置在刀座下方的滚轮导引机构；所述刀座上设有两个导正压轮组，两个所述导正压轮组分别位于分料刀的两侧；该专利通过推进稳定机构和推料机构相互作用将金属圆筒夹紧，推进稳定机构能够减少金属圆筒在推进过程中的颤动，金属圆筒在推料机构的推动下平稳顺畅地向后移动，使得焊缝更加平整严密，提高焊缝质量；最后推料机构推动工件继续平稳地移动，使工件进入焊接机构实现自动焊缝。
4.现有技术的不足之处在于：上述专利中，通过高度调节架等之间的配合，使得焊缝更加平整严密，提高焊缝质量，提高焊接质量，但包括上述专利在内的现有焊接装置，在使用时，容易产生焊接死角，需要调整之后进行二次焊接，从而影响加工效率。
技术实现要素：5.本专利的目的在于提供一种适用于压力管道的多自由度机械臂焊接装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.本发明采用的技术方案如下：一种适用于压力管道的多自由度机械臂焊接装置，包括：承载部件，通过直线导向副安装在支撑板的顶面，在第一驱动机构驱动下，沿直线导向副在支撑板的长度方向滑动；托盘，通过弧形导向副安装在承载部件上，在第二驱动机构驱动下，沿弧形导向副滑动，且滑动轨迹与承载部件的滑动轨迹垂直；机械臂，安装在托盘上，远离托盘的一端安装有焊枪。
7.进一步地，所述弧形导向副包括开设在承载部件上的圆弧形的导向槽，以及滑动安装在该导向槽内的滑块，滑块与托盘的底面固定连接，导向槽的底部开设有避让槽。
8.进一步地，第二驱动机构包括驱动电机以及摆动板，驱动电机的输出轴位于导向槽的圆心处，摆动板安装在避让槽内，摆动板一端与驱动电机的输出轴连接，另一端与滑块连接。
9.进一步地，所述导向槽的两侧上均开设有限位槽，所述滑块的两侧均设置有限位件，所述限位件滑动配合在对应限位槽内。
10.进一步地，所述直线导向副包括沿支撑板的长度方向固定的至少一条导轨，以及开设在承载部件底部的滑槽，滑槽与导轨配合，引导承载部件在导轨上滑动。
11.进一步地，所述第一驱动机构包括丝杆、螺母以及伺服电机，丝杆安装在支撑板的顶面并且与导轨平行，螺母配合在丝杆上并且与承载部件连接，伺服电机与丝杆的一端连接。
12.进一步地，所述支撑板的两侧均转动连接有铰接板，所述支撑板与两侧的铰接板之间均设置有用于驱使两所述铰接板转动的调节组件。
13.进一步地，所述调节组件包括固定连接在支撑板底部的液压杆，所述液压杆底部上设置有主楔形块，两个铰接板上均转动连接有驱动板，每个驱动板靠近主楔形块的一端均设置有从楔形块，主楔形块与其两侧的从楔形块抵接；两个铰接板连接的驱动板上均设置有固定架，两个固定架之间连接有拉簧。
14.进一步地，所述调节组件设有两组及以上，组与组之间的主楔形块通过连接杆固定连接。
15.进一步地，所述支撑板长度方向的两端均设置有限位架，所述主楔形块与限位架之间设置有梯形杆，所述限位架上开设有梯形槽，所述梯形杆滑动设置在梯形槽内。
16.与现有技术相比，本专利的有益效果是：该适用于压力管道的多自由度机械臂焊接装置，通过支撑板、承载部件、托盘、焊枪、机械臂、第一驱动机构、驱动电机、摆动板之间的配合，在使用过程中，通过承载部件在支撑板上直线运动，且驱动电机通过摆动板带动托盘、进而带动机械臂作圆弧形运动，直线运动与圆弧形运动叠加，再通过机械臂伸缩带动焊枪进行焊接作业，减少焊接死角的情况出现，提高焊接效率，使用效果好。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本专利实施例提供的整体结构示意图；图2为本专利实施例提供的承载部件结构示意图；图3为本专利实施例提供的支撑板底部结构示意图；图4为本专利实施例提供的支撑板正视结构示意图；图5为本专利实施例提供的第二驱动机构结构示意图。
19.附图标记说明：支撑板1；避让槽2；承载部件3；导向槽4；滑块5；托盘6；机械臂7；焊枪8；驱动电机9；摆动板10；限位件11；限位槽12；滑槽13；滑轨14；伺服电机15；丝杆16；铰接板17；调节组件18；液压杆19；主楔形块20；从楔形块21；驱动板22；固定架23；拉簧24；连接杆25；限位架26。
具体实施方式
20.为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本发明的目的、技术方案和优点，以
下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述，但本发明并不局限于以下实施例。
21.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解一般术语在本发明中的具体含义。
22.请参阅图1-5，本发明提供的一种适用于压力管道的多自由度机械臂焊接装置，包括支撑板1，支撑板1上通过直线导向副沿长度方向滑动设置有一承载部件3，该承载部件3由第一驱动机构驱动，使得承载部件3在支撑板1上滑动，便于根据不同的焊接出位置的需求，调节该焊接装置的位置。所述直线导向副包括沿支撑板1的长度方向固定的两条滑轨14，以及开设在承载部件3底部的滑槽13，滑槽13与滑轨14配合，引导承载部件3在滑轨14上滑动，提高承载部件3滑动时的稳定性。所述第一驱动机构包括丝杆16、螺母以及伺服电机15，丝杆16安装在支撑板1的顶面并且与滑轨14平行，螺母配合在丝杆16上并且与承载部件3连接，伺服电机15与丝杆16的一端连接。当需要承载部件3水平滑动时，启动伺服电机15，伺服电机15带动丝杆16转动，从而带动承载部件3水平滑动，使用效果好，便于根据不同工作需求进行调节承载部件3的位置，进而提高工作效率。
23.在承载部件3上通过弧形导向副安装有一托盘6，在第二驱动机构驱动下，托盘6沿弧形导向副滑动，且托盘6的滑动轨迹与承载部件3的滑动轨迹垂直。所述弧形导向副包括开设在承载部件3上的圆弧形的导向槽4，以及滑动安装在该导向槽4内的滑块5，滑块5与托盘6的底面固定连接，导向槽4的底部开设有避让槽2。通过托盘6在承载部件3上进行圆弧形滑动，便于根据不同焊接位置，进一步调节焊接装置的位置。托盘6上安装有机械臂7，具体的，机械臂7为多自由度机械臂，此为现有技术，在此不赘述；在机械臂7远离托盘6的一端设置有焊枪8，在进行焊接作业时，通过机械臂7调节焊枪8的位置，从而便于对隧道内部的钢衬进焊接，使用效果好。
24.具体的，承载部件3为半圆形板，导向槽4布置在该半圆形板的外沿处。其中在承载部件3内部设置有一用于驱使托盘6转动的第二驱动机构，从而便于根据不同的位置，调节机械臂7的位置，通过机械臂7调节焊枪8的位置进行焊接作业，从而可以有效的避免出现焊接死角出现，提高焊接效率，使用效果好。其中，第二驱动机构包括安装在承载部件3内部的驱动电机9，更具体的，在承载部件3内部开设有安装槽，其中驱动电机9通过安装槽设置在承载部件3内部，且驱动电机9的输出轴与导向槽的圆心一致。驱动电机9的输出轴固定连接有一摆动板10，摆动板10安装在避让槽2内，并且与托盘6固定连接，避免摆动板10摆动时发生位置冲突，使用效果。因此在使用时，通过驱动电机9驱使摆动板10摆动，通过摆动板10带动托盘6沿导向槽4作圆弧形的运动，进而带动机械臂7运动，从而可以根据不同的工作需求调节焊枪8的位置，实现对隧道内的钢衬进行焊接，减少焊接死角位置出现，提高工作效率。
25.优选的，支撑板1的两侧均转动连接有铰接板17，支撑板1与两铰接板17之间设置有用于驱使两铰接板17转动的调节组件18。使用时，通过调节组件18进行调节铰接板17的位置，当两个铰接板17处于竖直状态时，加上机械臂7向上延伸到最长状态时，该焊接装置高度则会处于最高位置；当两个铰接板17处于倾斜状态时，该焊接装置高度便会降低，配合机械臂7的使用，便于根据不同的工作环境进行调节该焊接装置的高度，再次减少焊接死角出现，使用效果好。
26.优选的，其中调节组件18包括固定连接在支撑板1底部的液压杆19，液压杆19底部上设置有主楔形块20，每个所述铰接板17上均转动连接有驱动板22，每个驱动板22靠近主
楔形块20的一端均设置有从楔形块21，两从楔形块21均与主楔形块20抵接。具体的，参阅图4，在支撑板1上延伸出一安装架，安装架与驱动板22之间设置有限位组件，驱动板22通过限位组件与安装架滑动连接。具体的，限位单元可以采用限位板，限位板固定连接在支撑板1上，限位板上开设有适配槽，驱动板22上设置有适配杆，其中适配杆滑动设置在适配槽内。当需要调节铰接板17的位置时，通过向下驱使主楔形块20，主楔形块20向下滑动时，进而驱使两个从楔形块21向两侧滑动，进而带动两个从楔形块21向两侧滑动，进而通过驱动板22带动两个铰接板17转动，便于根据不同的工作环境进行调节该焊接装置的高度，使用效果好。
27.参阅图4，两驱动板22上均设置有固定架23，两固定架23之间设置有拉簧24，拉簧24的弹力驱使两驱动板连接的从楔形块21相互靠近。当主楔形块20没有向从楔形块21施加力时，拉簧24恢复弹性形变的过程驱使两个从楔形块21相互靠近，进而驱使铰接板17转动，使用效果好。
28.参阅图3，优选的，其中主楔形块20可以有多组，与此对应的从楔形块21数量与主楔形块20的数量一致，可以根据工作环境需求进行设计；组与组之间的主楔形块20通过连接杆25固定连接。因此可以通过一个液压杆19驱使多组主楔形块20同步滑动，能够进一步提高铰接板17转动时的稳定性。
29.优选的，支撑板1的两侧上均设置有限位架26，主楔形块20与限位架26之间设置有梯形杆，限位架26上开设有梯形槽，梯形杆滑动设置在梯形槽内，提高主楔形块20滑动时的稳定性。
30.参阅图2，优选的，导向槽4内部的两侧上均开设有限位槽12，滑块5的两侧上均设置有限位件11，每个限位件11均插入并且滑动配合在对应限位槽12内，能够进一步提高滑块5转动时的稳定性。
31.尽管已经示出和描述了本专利的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本专利的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本专利的范围由所附权利要求及其等同物限定。
技术特征：1.一种适用于压力管道的多自由度机械臂焊接装置，其特征在于，包括：承载部件（3），通过直线导向副安装在支撑板（1）的顶面，在第一驱动机构驱动下，沿直线导向副在支撑板（1）的长度方向滑动；托盘（6），通过弧形导向副安装在承载部件（3）上，在第二驱动机构驱动下，沿弧形导向副滑动，且滑动轨迹与承载部件（3）的滑动轨迹垂直；机械臂（7），安装在托盘（6）上，远离托盘（6）的一端安装有焊枪（8）。2.如权利要求1所述的一种适用于压力管道的多自由度机械臂焊接装置，其特征在于，所述弧形导向副包括开设在承载部件（3）上的圆弧形的导向槽（4），以及滑动安装在该导向槽（4）内的滑块（5），滑块（5）与托盘（6）的底面固定连接，导向槽（4）的底部开设有避让槽（2）。3.如权利要求2所述的一种适用于压力管道的多自由度机械臂焊接装置，其特征在于，第二驱动机构包括驱动电机（9）以及摆动板（10），驱动电机（9）的输出轴位于导向槽（4）的圆心处，摆动板（10）安装在避让槽（2）内，摆动板（10）一端与驱动电机（9）的输出轴连接，另一端与滑块（5）连接。4.如权利要求2或3所述的一种适用于压力管道的多自由度机械臂焊接装置，其特征在于，所述导向槽（4）的两侧上均开设有限位槽（12），所述滑块（5）的两侧均设置有限位件（11），所述限位件（11）滑动配合在对应限位槽（12）内。5.如权利要求4所述的一种适用于压力管道的多自由度机械臂焊接装置，其特征在于，所述直线导向副包括沿支撑板（1）的长度方向固定的至少一条滑轨（14），以及开设在承载部件（3）底部的滑槽（13），滑槽（13）与滑轨（14）配合，引导承载部件（3）在滑轨（14）上滑动。6.根据权利要求5所述的一种适用于压力管道的多自由度机械臂焊接装置，其特征在于：所述第一驱动机构包括丝杆（16）、螺母以及伺服电机（15），丝杆（16）安装在支撑板（1）的顶面并且与滑轨（14）平行，螺母配合在丝杆（16）上并且与承载部件（3）连接，伺服电机（15）与丝杆（16）的一端连接。7.根据权利要求6所述的一种适用于压力管道的多自由度机械臂焊接装置，其特征在于：所述支撑板（1）的两侧均转动连接有铰接板（17），所述支撑板（1）与两侧的铰接板（17）之间均设置有用于驱使两所述铰接板（17）转动的调节组件（18）。8.根据权利要求7所述的一种适用于压力管道的多自由度机械臂焊接装置，其特征在于：所述调节组件（18）包括固定连接在支撑板（1）底部的液压杆（19），所述液压杆（19）底部上设置有主楔形块（20），两个铰接板（17）上均转动连接有驱动板（22），每个驱动板（22）靠近主楔形块（20）的一端均设置有从楔形块（21），主楔形块（20）与其两侧的从楔形块（21）抵接；两个铰接板（17）连接的驱动板（22）上均设置有固定架（23），两个固定架（23）之间连接有拉簧（24）。9.根据权利要求8所述的一种适用于压力管道的多自由度机械臂焊接装置，其特征在于：所述调节组件（18）设有两组及以上，组与组之间的主楔形块（20）通过连接杆（25）固定连接。10.根据权利要求9所述的一种适用于压力管道的多自由度机械臂焊接装置，其特征在于：所述支撑板（1）长度方向的两端均设置有限位架（26），所述主楔形块（20）与限位架（26）
之间设置有梯形杆，所述限位架（26）上开设有梯形槽，所述梯形杆滑动设置在梯形槽内。
技术总结本发明涉及隧道焊接设备技术领域，尤其是一种适用于隧道的多自由度机械臂焊接装置，包括：承载部件，通过直线导向副安装在支撑板的顶面，在第一驱动机构驱动下，沿直线导向副在支撑板的长度方向滑动；托盘，通过弧形导向副安装在承载部件上，在第二驱动机构驱动下，沿弧形导向副滑动，且滑动轨迹与承载部件的滑动轨迹垂直；机械臂，安装在托盘上，远离托盘的一端安装有焊枪。通过承载部件在支撑板上滑动，且驱动电机带动摆动板摆动，从而带动机械臂转动，再通过机械臂伸缩带动焊枪进行焊接作业，减少焊接死角的情况出现，提高焊接效率，使用效果好。效果好。效果好。
技术研发人员：吴坚 刘万鹏 张亚鹏 钟赟智 王永明 周雪涛 裘露婷 李泽华 缪宁 卢洋
受保护的技术使用者：浙江华东工程建设管理有限公司
技术研发日：2022.07.23
技术公布日：2022/11/1
