CN117961384B - 一种中空结构的履带式核电站安全壳爬壁焊接机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种中空结构的履带式核电站安全壳爬壁焊接机器人，包括：箱体部分、履带部分和驱动部分，履带部分设置在所述箱体部分的两侧，且承载所述箱体部分沿焊缝方向移动；驱动部分设置在所述中空结构内；本发明通过设置中空的箱体部分，并将除履带部分的其他部件均设置在箱体部分内，减小了整个焊接机器人的体积；同时通过将履带部分设置为具有纵向和横向两个方向移动能力的磁块链条，并通过驱动部分中的换向机构来使动力组件驱动轮毂组件或横向移动组件，从而实现了焊接机器人的纵向和横向移动。

Description

一种中空结构的履带式核电站安全壳爬壁焊接机器人

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种中空结构的履带式核电站安全壳爬壁焊接机器人。

背景技术

在核电站安全壳建设中，存在很多大型钢结构件。这些结构件需在施工现场进行焊接。传统的工业机器人作业范围有限，无法适应这些大型钢结构件的自动化焊接。目前普遍采用人工焊接，存在效率低、作业危险性高、作业环境差、焊接质量波动大等问题。随着人们生活水平的提高，从事焊接工种的技术人员越来越少，熟练焊工短缺的现象日趋严重。随着我国气动新一轮核电站建设，对于安全壳等大型钢结构件的焊接需求日益增长。由于核电站安全壳在纵向和横向上具有多条焊缝，而目前市面上的爬壁焊接机器人只能纵向运动。在焊接万一条焊缝后，需要较长时间的转弯运动，才能将姿态调整到另一条焊缝上，效率低下。且需要较大的转弯半径，无法进行密集型焊缝的焊接。因此，需要设计一种能够实现纵向和横向运动的爬壁焊接机器人，实现核电站安全壳等大型钢结构件的自动化焊接。

另外，核电站安全壳钢结构件上具有多条纵向和横向焊缝，需要爬壁焊接机器人同时具有纵向和横向移动功能，还需要保证焊缝质量和工作时的安全性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何实现对纵向焊缝和横向焊缝的焊接，目的在于提供一种中空结构的履带式核电站安全壳爬壁焊接机器人，实现了机器人吸附在大型结构件，并且可以灵活的横向和纵向移动。

本发明通过下述技术方案实现：

一种中空结构的履带式核电站安全壳爬壁焊接机器人，包括：

箱体部分，其为中空结构；

履带部分，其设置在所述箱体部分的两侧，且承载所述箱体部分沿焊缝方向移动；

驱动部分，其设置在所述中空结构内；

所述履带部分包括：轮毂组件和磁块链条，所述轮毂组件包括主动轮组件和从动轮组件，所述磁块链条包括链条和磁块组件，所述链条连接在所述主动轮组件和所述从动轮组件上，多个所述磁块组件与所述链条固定连接，使用时，所述磁块链条吸附于待焊接的大型钢结构件；

所述驱动部分包括：动力组件、换向机构和横向移动组件，所述动力组件与所述箱体部分固定连接，所述动力组件的动力输出端与所述换向机构的动力输入端连接，所述换向机构具有履带动力输出组件和横向动力输出组件，所述换向机构的履带动力输出组件与所述主动轮组件连接，所述换向机构的横向动力输出组件与所述横向移动组件连接。

具体地，所述主动轮组件包括主动轮轮毂和主动轮履带齿轮，所述主动轮轮毂与所述履带动力输出组件连接，两个所述主动轮履带齿轮同轴连接在所述主动轮轮毂的两侧；

所述从动轮组件包括从动轮轮毂和从动轮履带齿轮，所述从动轮轮毂与所述箱体部分连接，两个所述从动轮履带齿轮同轴连接在所述从动轮轮毂的两侧；

所述磁块链条包括两根链条和多个磁块组件，两根所述链条分别连接在所述主动轮履带齿轮和所述从动轮履带齿轮之间，所述磁块组件的两端分别与两根所述链条连接。

具体地，所述磁块组件包括：

磁块连接架，其与所述履带部分的行进方向垂直设置，所述磁块连接架的两端分别固定设置在两根所述链条的相对应的轴接孔内；

永磁铁，其为中空圆柱型磁块，且所述永磁铁沿轴向充磁，且所述永磁铁的中轴线与与所述履带部分的行进方向垂直；

轮轴，其与所述履带部分的行进方向平行设置，且所述轮轴的两端分别与相邻的两个所述磁块连接架垂直固定连接；

磁块支架，所述永磁铁通过所述磁块支架套装在所述轮轴上，且所述永磁铁通过所述磁块支架与所述轮轴同轴转动连接。

可选地，所述永磁铁的外圆周面上设置有用于与大型钢结构件接触的所述磁块外圈。

优选地，两个所述永磁铁为一组，两根所述链条的每一个链节之间并联设置有一组永磁铁。

具体地，所述动力组件包括：电机、动力传递圆锥齿轮组和驱动轴，所述电机与箱体部分连接，且所述电机的动力轴通过所述动力传递圆锥齿轮组驱动所述驱动轴转动；

所述换向机构包括：

滑动套，其套装在所述驱动轴上，所述滑动套相对于所述驱动轴轴向滑动；

横向驱动轮动力输入圆锥齿轮和履带动力输入圆柱齿轮，所述横向驱动轮动力输入圆锥齿轮和所述履带动力输入圆柱齿轮同轴固定连接在所述滑动套上；

横向驱动轮动力输出圆锥齿轮和履带动力输出圆柱齿轮，所述横向驱动轮动力输出圆锥齿轮与所述横向动力输出组件连接，所述履带动力输出圆柱齿轮与所述履带动力输出组件连接；

当所述横向驱动轮动力输入圆锥齿轮与所述横向驱动轮动力输出圆锥齿轮啮合时，所述履带动力输入圆柱齿轮与所述履带动力输出圆柱齿轮分离；

当所述履带动力输入圆柱齿轮与所述履带动力输出圆柱齿轮啮合时，所述横向驱动轮动力输入圆锥齿轮与所述横向驱动轮动力输出圆锥齿轮分离。

具体地，所述横向移动组件包括：换向升降组件和横向驱动组件；

所述横向驱动组件包括：驱动轮支架、横向驱动轮和同步带组件，所述驱动轮支架的第一端与所述箱体部分转动连接，所述横向驱动轮与所述驱动轮支架的第二端转动连接，所述横向动力输出组件通过所述同步带组件驱动所述横向驱动轮转动；

所述换向升降组件的一端与所述滑动套固定连接，且驱动所述滑动套（沿所述驱动轴轴向移动；

所述换向升降组件的另一端与所述驱动轮支架连接，且驱动所述横向驱动轮上下移动。

所述换向升降组件包括：换向连接杆、直线驱动组件和升降连杆机构，所述换向连接杆的第一端与所述滑动套固定连接，所述换向连接杆的第二端与所述升降连杆机构的第一端转动连接，所述升降连杆机构的第二端与所述驱动轮支架转动连接；

所述直线驱动组件与所述换向连接杆固定连接，且所述直线驱动组件驱动所述换向连接杆沿所述驱动轴的中轴线移动；

当所述横向驱动轮动力输入圆锥齿轮与所述横向驱动轮动力输出圆锥齿轮啮合时，所述横向驱动轮与大型钢结构件接触。

进一步，所述焊接机器人还包括焊缝检测部件和焊接设备部分，所述焊缝检测部分和所述焊接设备部分均设置在所述箱体部分内，且所述焊缝检测部分位于所述焊接设备部分的前方。

具体地，所述焊缝检测部分包括：焊接检测支架、线结构光相机、线结构光相机支架、熔池相机和熔池相机支架，所述焊接检测支架与所述箱体部分固定连接，所述线结构光相机通过所述线结构光相机支架与所述焊接检测支架固定连接，所述熔池相机通过所述熔池相机支架与所述焊接检测支架固定连接，所述线结构光相机设置在所述熔池相机的前方；

所述焊接设备部分包括：滑轨模组和焊枪，所述焊枪通过所述滑轨模组与所述箱体部分连接，且所述滑轨模组控制所述焊枪对准焊缝进行焊接。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明通过设置中空的箱体部分，并将除履带部分的其他部件均设置在箱体部分内，减小了整个焊接机器人的体积；同时通过将履带部分设置为具有纵向和横向两个方向移动能力的磁块链条，并通过驱动部分中的换向机构来使动力组件驱动轮毂组件或横向移动组件，从而实现了焊接机器人的纵向和横向移动。

附图说明

附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。

图1是根据本发明所述的一种中空结构的履带式核电站安全壳爬壁焊接机器人的总体结构示意图。

图2为据本发明所述的一种中空结构的履带式核电站安全壳爬壁焊接机器人的工作状态示意图；

图3为据本发明所述的一种中空结构的履带式核电站安全壳爬壁焊接机器人的履带示意图；

图4为据本发明所述的一种中空结构的履带式核电站安全壳爬壁焊接机器人履带上的磁块示意图；

图5为据本发明所述的一种中空结构的履带式核电站安全壳爬壁焊接机器人的换向齿轮示意图；

图6为据本发明所述的一种中空结构的履带式核电站安全壳爬壁焊接机器人的传动机构示意图；

图7为据本发明所述的一种中空结构的履带式核电站安全壳爬壁焊接机器人的换向拨叉机构示意图；

图8为据本发明所述的一种中空结构的履带式核电站安全壳爬壁焊接机器人的横向驱动轮结构示意图；

图9为据本发明所述的一种中空结构的履带式核电站安全壳爬壁焊接机器人的焊接设备部分示意图；

附图标记：

10-履带部分；20-驱动部分；30-焊缝检测部分；40-箱体部分；50-焊接设备部分；

11-链条；12-磁块组件；121-磁块连接架；122-永磁铁；123-磁块外圈；124-磁块支架；125-轮轴；

21-换向机构；22-换向升降组件；23-横向驱动组件；

211-电机；212-动力传递圆锥齿轮组；213-横向驱动轮动力输入圆锥齿轮；214-横向驱动轮动力输出圆锥齿轮；215-滑动套；216-履带动力输入圆柱齿轮；217-履带动力输出圆柱齿轮；218-履带动力输出组件；219-横向动力输出组件；221-换向连接杆；222-直线驱动组件；223-升降连杆机构；231-横向驱动轮；232-同步带组件；233-驱动轮支架；

51-滑轨模组；52-焊枪。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。

另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。

实施例一

如图1和图2所示，一种中空结构的履带式核电站安全壳爬壁焊接机器人，包括：箱体部分40、履带部分10、驱动部分20、焊缝检测部分30和焊接设备部分50。

箱体部分40为中空结构且作为整个机器人的支架，用于安装各个组件，焊缝检测部分30固定设置在箱体部分40的一端，用于检测焊缝和检测焊接质量，引导焊接机器人沿着焊缝工作。焊接设备部分50固定设置在箱体的另一端，且位于箱体部分40中部，并且可以调整焊枪52的位姿，使焊枪52能够以最好的角度对准焊缝，保证焊缝质量。

履带部分10设置在箱体部分40的两侧，用于吸附大型钢结构件，并使焊接机器人能够沿着焊缝移动。

履带部分10设置在箱体部分40的两侧，且承载箱体部分40沿焊缝方向移动；驱动部分20设置在中空结构内，为整个焊接机器人提供驱动力。

履带部分10包括：轮毂组件和磁块链条，轮毂组件包括主动轮组件和从动轮组件，磁块链条包括链条11和磁块组件12，链条11连接在主动轮组件和从动轮组件上，多个磁块组件12与链条11固定连接，使用时，磁块链条吸附于待焊接的大型钢结构件；通过磁块组件12中的永磁铁122对大型钢结构件进行吸附，从而实现整个机器人与大型钢结构件之间的固定。

驱动部分20包括：动力组件、换向机构21和横向移动组件，动力组件与箱体部分40固定连接，动力组件的动力输出端与换向机构21的动力输入端连接，换向机构21具有履带动力输出组件218和横向动力输出组件219，换向机构21的履带动力输出组件218与主动轮组件连接，换向机构21的横向动力输出组件219与横向移动组件连接。

在焊接机器人需要纵向移动时，通过换向机构21控制动力组件与轮毂组件之间实现动力传递，从而通过动力组件驱动主动轮组件转动，从而通过主动轮组件来带动履带工作，使得整个履带部分10带动焊接机器人前进。

在焊接机器人需要纵向移动时，通过换向机构21控制动力组件与横向移动组件实现动力传递，从而通过动力组件驱动横向移动组件工作，此时整个履带部分10不发生纵向移动，而通过横向移动组件驱动整个装置横向移动。

实施例二

由实施例一可以看出，整个焊接机器人纵向和横向移动的关键点之一为履带部分10的结构，即履带部分10既要实现纵向移动，也要能够实现横向移动。

如图3和图4所示，对履带部分10的结构进行说明。

主动轮组件包括主动轮轮毂和主动轮履带齿轮，主动轮轮毂与履带动力输出组件218连接，两个主动轮履带齿轮同轴连接在主动轮轮毂的两侧；

从动轮组件包括从动轮轮毂和从动轮履带齿轮，从动轮轮毂与箱体部分40连接，两个从动轮履带齿轮同轴连接在从动轮轮毂的两侧；

磁块链条包括两根链条11和多个磁块组件12，两根链条11分别连接在主动轮履带齿轮和从动轮履带齿轮之间，磁块组件12的两端分别与两根链条11连接。

通过换向机构21的履带动力输出组件218来驱动主动轮轮毂转动，主动轮轮毂转动来带动主动轮履带齿轮转动，并通过从动轮履带齿轮和从动轮轮毂来实现履带的功能。

通过磁块链条上的磁铁组件对大型钢结构件的吸附来实现焊接机器人的固定。

在需要焊接机器人进行纵向移动时，为常规的履带式移动。

为了实现焊接机器人的横向移动，磁块组件12包括：磁块连接架121、永磁铁122、轮轴125和磁块支架124。

磁块连接架121与履带部分10的行进方向垂直设置，磁块连接架121的两端分别固定设置在两根链条11的相对应的轴接孔内；即磁块连接架121连接两个链条11的链节，并且两个相邻的磁块连接架121与两根链条11结构一个矩形框体结构。

永磁铁122为中空圆柱型磁块，且永磁铁122沿轴向充磁，且永磁铁122的中轴线与与履带部分10的行进方向垂直；轮轴125与履带部分10的行进方向平行设置，且轮轴125的两端分别与相邻的两个磁块连接架121垂直固定连接；永磁铁122通过磁块支架124套装在轮轴125上，且永磁铁通过磁块支架124与轮轴125同轴转动连接。

通过磁块支架124将永磁铁122可转动的固定在轮轴125上，当需要横向移动时，主动轮轮毂不再转动，此时履带部分10的下侧面贴合在大型钢结构件上，然后通过横向移动组件对整个装置施加横向的作用力，在横向的作用力的推动下，使永磁铁122绕轮轴125转动，从而使得整个焊接机器人横向移动。

另外，为了对永磁铁122进行保护，永磁铁122的外圆周面上设置有用于与大型钢结构件接触的磁块外圈123，磁块外圈123采用45钢制作，且在实际中，可以成环形包覆在永磁铁122的外侧面，也可以成圆形连接在永磁铁122的两端。

最好，为了连接稳定性，将两个永磁铁122为一组，两根链条11的每一个链节之间并联设置有一组永磁铁122。

实施例三

从实施例一中可得知，通过换向机构21来实现对轮毂组件和横向移动组件的动力输出。

如图5和图6所示，动力组件包括：电机211、动力传递圆锥齿轮组212和驱动轴，电机211与箱体部分40连接，且电机211的动力轴通过动力传递圆锥齿轮组212驱动驱动轴转动；电机211上连接一个锥齿轮，并通过该锥齿轮与动力传递圆锥齿轮组212的啮合来实现驱动轴被电机211驱动转动。

换向机构21包括：滑动套215、横向驱动轮动力输入圆锥齿轮213、履带动力输入圆柱齿轮216，横向驱动轮动力输出圆锥齿轮214和履带动力输出圆柱齿轮217。

滑动套215套装在驱动轴上，滑动套215相对于驱动轴可轴向滑动，且不可周向转动，即可以改变滑动套215与驱动轴在轴向上的相对位置，但是滑动套215仍然要随驱动轴转动。

横向驱动轮动力输入圆锥齿轮213和履带动力输入圆柱齿轮216同轴固定连接在滑动套215上；横向驱动轮动力输出圆锥齿轮214与横向动力输出组件219连接，履带动力输出圆柱齿轮217与履带动力输出组件218连接。

当履带动力输入圆柱齿轮216与履带动力输出圆柱齿轮217啮合时，横向驱动轮动力输入圆锥齿轮213与横向驱动轮动力输出圆锥齿轮214分离。此时动力组件的驱动轴带动滑动套215转动，滑动套215上连接的圆柱齿轮组将动力输出至履带动力输出组件218，履带动力输出组件218驱动主动轮轮毂转动，从而使得整个焊接机器人在纵向上移动。

当横向驱动轮动力输入圆锥齿轮213与横向驱动轮动力输出圆锥齿轮214啮合时，履带动力输入圆柱齿轮216与履带动力输出圆柱齿轮217分离；此时动力组件的驱动轴转动，驱动轴转动带动滑动套215转动，滑动套215的转动通过两个圆锥齿轮传递至横向移动组件。

如图7和图8所示，为了实现横向移动组件驱动焊接机器人横向移动，横向移动组件包括：换向升降组件22和横向驱动组件23；换向升降组件22用于控制滑动套215的移动，并且实现横向驱动轮231的升降，即在不需要横向移动时，横向驱动轮231不与大型钢结构件接触，避免发生磨损。

横向驱动组件23包括：驱动轮支架233、横向驱动轮231和同步带组件232，驱动轮支架233的第一端与箱体部分40转动连接，横向驱动轮231与驱动轮支架233的第二端转动连接，横向动力输出组件219通过同步带组件232驱动横向驱动轮231转动。

驱动轮支架233的第一端位置固定，通过在换向升降组件22控制驱动轮支架233的第二端上下移动时，实现了横向驱动轮231的上下移动。另外，通过同步带组件232来传递横向动力输出组件219的动力至横向驱动轮231，当然在实际中也可以采用齿轮啮合的方式实现传递。

在本实施例中，横向驱动轴的转动轴为纵向设置，在横向驱动轮231的行进行方向为横向行进。

换向升降组件22的一端与滑动套215固定连接，且驱动滑动套215沿驱动轴轴向移动；即通过换向升降组件22来驱动滑动套215移动，当滑动套215移动至第一工作状态时，即如图6中的左端，此时履带动力输入圆柱齿轮216与履带动力输出圆柱齿轮217啮合，焊接机器人纵向移动。当滑动套215移动至第二工作状态时，即如图6中的右端，此时横向驱动轮动力输入圆锥齿轮213与横向驱动轮动力输出圆锥齿轮214啮合，焊接机器人横向移动。

换向升降组件22的另一端与驱动轮支架233连接，且驱动横向驱动轮231上下移动。

换向升降组件22包括：换向连接杆221、直线驱动组件222和升降连杆机构223，换向连接杆221的第一端与滑动套215固定连接，换向连接杆221的第二端与升降连杆机构223的第一端转动连接，升降连杆机构223的第二端与驱动轮支架233转动连接。

通过直线驱动组件222为换向连接杆221提供作用力，换向连接杆221的第一端可以驱动滑动套215移动，而换向连接杆221的第二端通过升降连杆结构来对驱动轮支架233的第二端进行控制，实现其升降。

直线驱动组件222与换向连接杆221固定连接，且直线驱动组件222驱动换向连接杆221沿驱动轴的中轴线移动；

从图7和图8所示，换向连接杆221、升降连杆结构和驱动轮支架233构成一个三连杆机构，当滑动套215在左端时，三连杆机构使得驱动轮支架233的第二端上移。当滑动套215在右端时，三连杆机构使得驱动轮支架233的第二端下移，即当横向驱动轮动力输入圆锥齿轮213与横向驱动轮动力输出圆锥齿轮214啮合时，横向驱动轮231与大型钢结构件接触。

实施例四

焊接机器人还包括焊缝检测部件和焊接设备部分50，焊缝检测部分30和焊接设备部分50均设置在箱体部分40内，且焊缝检测部分30位于焊接设备部分50的前方。

焊缝检测部分30包括：焊接检测支架、线结构光相机、线结构光相机支架、熔池相机和熔池相机支架，焊接检测支架与箱体部分40固定连接，线结构光相机通过线结构光相机支架与焊接检测支架固定连接，熔池相机通过熔池相机支架与焊接检测支架固定连接，线结构光相机设置在熔池相机的前方。

在爬壁焊接机器人工作时，履带部分10吸附于大型钢结构件，使焊接机器人能够吸附于壁面，并进行移动。线结构光相机检测大型钢结构件的焊缝，使焊接机器人沿着焊缝工作。焊接设备部分50调整焊枪52位姿，完成焊接工作，同时熔池相机检测熔池情况，确保焊缝质量达标。

线结构光相机设置于焊接机器人的最前端，用于检测焊缝相对于箱体部分40的位置，通过集中于航空插头的缆线与控制柜连接，传递电源和信息数据，控制柜获取信息后，主机处理信息数据，转换为相应的控制信号，通过缆线，将控制信号传输给驱动步进电机211、Y轴方向导向机构和Z轴方向导向机构，控制履带部分10的运动方向和焊枪52位姿。在焊枪52进行焊接时，熔池相机实时检测熔池情况，将获取的数据信息通过缆线传输给控制柜中的主机，主机判断熔池情况是否处于可以获取高质量焊缝的情况，如果出现需要调整焊枪52相对于焊缝位置的情况，生成对应的控制信号，通过缆线将控制信号传递给Y轴方向导向机构和Z轴方向导向机构，调整焊枪52位姿。

焊接机器人中线结构相机通过线结构光相机支架连接于焊接检测部分支架，熔池相机通过熔池相机支架连接于焊接检测部分的支架。线结构相机和熔池相机通过缆线与控制柜连接，传输电源和信息数据。本实施例中线结构相机和熔池相机的型号并不固定，用于连接的支架根据不同的型号的安装方式改变。焊缝检测部分30连接于箱体部分40前部。

如图9所示，焊接设备部分50包括：滑轨模组51和焊枪52，焊枪52通过滑轨模组51与箱体部分40连接，且滑轨模组51控制焊枪52对准焊缝进行焊接。

根据实际情况，可以将滑轨模组分为焊接连接板、Y轴方向导向机构、Z轴方向导向机构、焊枪俯仰角夹持部分等。Y轴方向导向机构的固定端通过焊接连接板与箱体部分40固定连接，Z轴方向导向机构的固定端与Y轴方向导向机构的移动端固定连接，焊枪俯仰角夹持部分与Z轴方向导向机构的移动端固定连接，焊枪俯仰角夹持部分用于夹持焊接，且控制焊枪52对准焊缝进行焊接。

Y轴方向导向机构的移动方向、Z轴方向导向机构的移动方向和机器人的前进方向之间两两垂直设置。

Y轴方向导向机构包括Y轴方向滚珠丝杠和Y轴方向步进电机211，Z轴方向导向机构包括Z轴方向滚珠丝杠和Z轴方向步进电机211；

Y轴方向导向机构用于调整焊枪52沿焊缝宽度方向的移动，Z轴方向导向机构用于调整焊枪52沿焊缝高度方向的移动，焊枪52俯仰夹持部分用于调整焊枪52相对于焊缝的角度。

焊接设备部分50包括焊接设备部分50连接板、Y轴方向导向机构、Z轴方向导向机构、焊枪52俯仰夹持部分和焊枪52。Y轴方向导向机构和Z轴方向导向机构通过集中于航空插头的缆线与控制柜连接，获取控制柜传输的电源和信息数据，控制焊枪52的位姿。焊枪52俯仰夹持部分用于控制焊枪52头离焊缝的距离和相对于焊缝的角度。Y轴方向导向机构用于控制焊枪52沿着焊缝宽度方向的位置，Z轴方向导向机构用于控制焊枪52沿焊缝高度的位置。Y轴方向导向机构和Z轴方向导向机构串联工作，用于应对不便于履带式爬壁焊接机器人转向的小幅度弯曲焊缝，或用于切口原因，宽度不一的焊缝，或基于不同的焊接方式，需要焊枪52沿着焊缝宽度或焊缝高度不断移动的焊接情况。基于线结构光相机好熔池相机获取的数据，控制柜发出控制型号，控制Y轴方向导向机构和Z轴方向导向机构的步进电机211驱动，完成焊接，满足不同焊缝的工艺要求。

本实施例中的缆线不限制长度，根据不同的大型钢结构件的尺寸安排合适的缆线长度，以免过长的缆线影响到履带式爬壁焊接机器人的工作。

控制柜通过缆线提供电力、获取焊缝信息，基于焊缝检测部分30获取的信息，传输给主机，经由相关的程序处理为对应的控制信号，发送控制信号给履带式爬壁焊接机器人，控制履带式爬壁焊接机器人沿着焊缝移动，控制焊接设备部分50对于焊缝的焊接满足工艺要求。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明，而并非是对本发明的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述发明的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本发明的范围内。

Claims (4)

1.一种中空结构的履带式核电站安全壳爬壁焊接机器人，其特征在于，包括：

箱体部分（40），其为中空结构；

履带部分（10），其设置在所述箱体部分（40）的两侧，且承载所述箱体部分（40）沿焊缝方向移动；

驱动部分（20），其设置在所述中空结构内；

所述履带部分（10）包括：轮毂组件和磁块链条，所述轮毂组件包括主动轮组件和从动轮组件，所述磁块链条包括链条（11）和磁块组件（12），所述链条（11）连接在所述主动轮组件和所述从动轮组件上，多个所述磁块组件（12）与所述链条（11）固定连接，使用时，所述磁块链条吸附于待焊接的大型钢结构件；

所述驱动部分（20）包括：动力组件、换向机构（21）和横向移动组件，所述动力组件与所述箱体部分（40）固定连接，所述动力组件的动力输出端与所述换向机构（21）的动力输入端连接，所述换向机构（21）具有履带动力输出组件（218）和横向动力输出组件（219），所述换向机构（21）的履带动力输出组件（218）与所述主动轮组件连接，所述换向机构（21）的横向动力输出组件（219）与所述横向移动组件连接；

所述主动轮组件包括主动轮轮毂和主动轮履带齿轮，所述主动轮轮毂与所述履带动力输出组件（218）连接，两个所述主动轮履带齿轮同轴连接在所述主动轮轮毂的两侧；

所述从动轮组件包括从动轮轮毂和从动轮履带齿轮，所述从动轮轮毂与所述箱体部分（40）连接，两个所述从动轮履带齿轮同轴连接在所述从动轮轮毂的两侧；

所述磁块链条包括两根链条（11）和多个磁块组件（12），两根所述链条（11）分别连接在所述主动轮履带齿轮和所述从动轮履带齿轮之间，所述磁块组件（12）的两端分别与两根所述链条（11）连接；

其中，所述磁块组件（12）包括：

磁块连接架（121），其与所述履带部分（10）的行进方向垂直设置，所述磁块连接架（121）的两端分别固定设置在两根所述链条（11）的相对应的轴接孔内；

永磁铁（122），其为中空圆柱型磁块，且所述永磁铁（122）沿轴向充磁，且所述永磁铁（122）的中轴线与所述履带部分（10）的行进方向垂直，两个所述永磁铁（122）为一组，两根所述链条（11）的每一个链节之间并联设置有一组永磁铁（122）；

轮轴（125），其与所述履带部分（10）的行进方向平行设置，且所述轮轴（125）的两端分别与相邻的两个所述磁块连接架（121）垂直固定连接；

磁块支架（124），所述永磁铁（122）通过所述磁块支架（124）套装在所述轮轴（125）上，且所述永磁铁（122）通过所述磁块支架（124）与所述轮轴（125）同轴转动连接；

其中，所述动力组件包括：电机（211）、动力传递圆锥齿轮组（212）和驱动轴，所述电机（211）与箱体部分（40）连接，且所述电机（211）的动力轴通过所述动力传递圆锥齿轮组（212）驱动所述驱动轴转动；

所述换向机构（21）包括：

滑动套（215），其套装在所述驱动轴上，所述滑动套（215）相对于所述驱动轴轴向滑动；

横向驱动轮动力输入圆锥齿轮（213）和履带动力输入圆柱齿轮（216），所述横向驱动轮动力输入圆锥齿轮（213）和所述履带动力输入圆柱齿轮（216）同轴固定连接在所述滑动套（215）上；

横向驱动轮动力输出圆锥齿轮（214）和履带动力输出圆柱齿轮（217），所述横向驱动轮动力输出圆锥齿轮（214）与所述横向动力输出组件（219）连接，所述履带动力输出圆柱齿轮（217）与所述履带动力输出组件（218）连接；

当所述横向驱动轮动力输入圆锥齿轮（213）与所述横向驱动轮动力输出圆锥齿轮（214）啮合时，所述履带动力输入圆柱齿轮（216）与所述履带动力输出圆柱齿轮（217）分离；

当所述履带动力输入圆柱齿轮（216）与所述履带动力输出圆柱齿轮（217）啮合时，所述横向驱动轮动力输入圆锥齿轮（213）与所述横向驱动轮动力输出圆锥齿轮（214）分离；

所述横向移动组件包括：换向升降组件（22）和横向驱动组件（23）；

所述横向驱动组件（23）包括：驱动轮支架（233）、横向驱动轮（231）和同步带组件（232），所述驱动轮支架（233）的第一端与所述箱体部分（40）转动连接，所述横向驱动轮（231）与所述驱动轮支架（233）的第二端转动连接，所述横向动力输出组件（219）通过所述同步带组件（232）驱动所述横向驱动轮（231）转动；

所述换向升降组件（22）的一端与所述滑动套（215）固定连接，且驱动所述滑动套（215）沿所述驱动轴轴向移动；

所述换向升降组件（22）的另一端与所述驱动轮支架（233）连接，且驱动所述横向驱动轮（231）上下移动；

所述换向升降组件（22）包括：换向连接杆（221）、直线驱动组件（222）和升降连杆机构（223），所述换向连接杆（221）的第一端与所述滑动套（215）固定连接，所述换向连接杆（221）的第二端与所述升降连杆机构（223）的第一端转动连接，所述升降连杆机构（223）的第二端与所述驱动轮支架（233）转动连接；

所述直线驱动组件（222）与所述换向连接杆（221）固定连接，且所述直线驱动组件（222）驱动所述换向连接杆（221）沿所述驱动轴的中轴线移动；

当所述横向驱动轮动力输入圆锥齿轮（213）与所述横向驱动轮动力输出圆锥齿轮（214）啮合时，所述横向驱动轮（231）与大型钢结构件接触。

2.根据权利要求1所述的一种中空结构的履带式核电站安全壳爬壁焊接机器人，其特征在于，所述永磁铁（122）的外圆周面上设置有用于与大型钢结构件接触的磁块外圈（123）。

3.根据权利要求1所述的一种中空结构的履带式核电站安全壳爬壁焊接机器人，其特征在于，还包括焊缝检测部件和焊接设备部分（50），所述焊缝检测部分（30）和所述焊接设备部分（50）均设置在所述箱体部分（40）内，且所述焊缝检测部分（30）位于所述焊接设备部分（50）的前方。

4.根据权利要求3所述的一种中空结构的履带式核电站安全壳爬壁焊接机器人，其特征在于，所述焊缝检测部分（30）包括：焊接检测支架、线结构光相机、线结构光相机支架、熔池相机和熔池相机支架，所述焊接检测支架与所述箱体部分（40）固定连接，所述线结构光相机通过所述线结构光相机支架与所述焊接检测支架固定连接，所述熔池相机通过所述熔池相机支架与所述焊接检测支架固定连接，所述线结构光相机设置在所述熔池相机的前方；

所述焊接设备部分（50）包括：滑轨模组（51）和焊枪（52），所述焊枪（52）通过所述滑轨模组（51）与所述箱体部分（40）连接，且所述滑轨模组（51）控制所述焊枪（52）对准焊缝进行焊接。