CN105014271A - 桁架支管焊接机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种桁架支管焊接机器人,它包括箱体、圆周调节机构、轴向调节机构、径向调节机构和焊枪机构,圆周调节机构包括第一电机和旋转轴,旋转轴安装在第一电机上,轴向调节机构包括第二电机和第一螺杆,第二电机可转动地安装在旋转轴上,第一螺杆安装在第二电机上,并且第一螺杆与旋转轴平行,第一螺杆通过螺纹连接有滑块,径向调节机构包括第三电机和第二螺杆,第三电机固定在滑块上,第二螺杆安装在第三电机上,并且第二螺杆与第一螺杆垂直,第二螺杆通过螺纹连接有滑杆,焊枪机构包括第四电机和安装在第四电机上的焊枪,焊枪与滑杆的底端相铰接。本发明自动化程度高,操作简单,节省了大量劳动力。
Description
技术领域
本发明涉及一种桁架支管焊接机器人,属于焊接技术领域,主要用于桁架支管的焊接。
背景技术
目前,随着世界制造业的迅速发展,焊接技术的应用也越来越广泛,企业对焊接质量、焊接效率的要求也不断提高。针对特定焊接件使用焊接专机是解决此问题的有效途径之一,因此焊接专机也成为焊接设备的重要发展方向之一。铝合金桁架的主管和支管存在大量的相贯线焊缝。在手工交流钨极氩弧焊焊接铝合金桁架时,为了节省桁架翻转消耗时间及焊接操作的方便,操作流程是同一主管与所有支管的相贯线,先完成外侧相贯线的一半的焊接,然后翻转桁架将外侧的半相贯线全部焊完,再采用同样的方法进行里侧的相贯线焊接。这样的方法存在操作繁琐,工作效率低的缺点。
直支管、斜支管和铝合金管材相贯线是空间曲线,一般焊接采用手工交流钨极氩弧焊焊接。采用手工交流钨极氩弧焊焊接铝合金桁架,焊接周期长,大批量生产时消耗大量的劳动力和时间。由于特殊的结构设计和焊接流程使得焊缝不连续,焊接质量不稳定。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供一种桁架支管焊接机器人,它自动化程度高,操作简单,节省了大量劳动力。
为了觖决上述技术问题,本发明的技术方案是:一种桁架支管焊接机器人,它包括箱体、圆周调节机构、轴向调节机构、径向调节机构和焊枪机构,箱体的中部设有用于插入桁架支管的支管孔,圆周调节机构可滑动地安装在箱体内,圆周调节机构包括第一电机和旋转轴,旋转轴安装在第一电机上,所述的轴向调节机构包括第二电机和第一螺杆,第二电机可转动地安装在旋转轴上,以便将轴向调节机构的转动与旋转轴的自转分开,第一螺杆安装在第二电机上,并且第一螺杆与旋转轴平行,第一螺杆通过带有螺纹的滑块与旋转轴连接,所述的径向调节机构包括第三电机和第二螺杆,第三电机固定在滑块上,第二螺杆安装在第三电机上,并且第二螺杆与第一螺杆垂直,第二螺杆通过螺纹连接有滑杆,所述的焊枪机构包括第四电机和安装在第四电机上的焊枪,焊枪与滑杆的底端相铰接。
进一步为了实现焊接过程中的定位功能,所述的圆周调节机构还包括锚固装置,所述锚固装置由两半圆结构组成,使用时将两半圆结构安装于支管上,所述的旋转轴上设有第一齿轮,锚固装置上与第一齿轮的对应位置处设有第二齿轮,第一齿轮与第二齿轮相啮合,并且第一齿轮在第一电机的驱动下绕第二齿轮作圆周运动。
进一步为了有效地带动第一齿轮转动,所述的旋转轴上与第一齿轮的接触处安装有固定套,固定套上具有凸块,第一齿轮中部设有与固定套相配合的固定槽,第一齿轮通过固定槽套在固定套上。
进一步延长旋转轴使用寿命、平衡旋转轴受力,所述的旋转轴上设有转动滑块,箱体内设有与转动滑块相配合的滑块滑动轨道,转动滑块在滑块滑动轨道内围绕桁架支管圆周转动。
进一步提供了一种电机与箱体的连接结构,所述的第一电机下端面上固定有滑动块,所述的箱体上设有与滑动块相配合的电机滑动轨道,电机滑动轨道的底部设有开口,旋转轴穿过该开口,与滑动块一起在电机滑动轨道内转动。
进一步提供了一种第二电机与旋转轴的连接结构,所述的旋转轴的下部为横截面为正方形的齿轮轴,所述的第二电机下端固定有固定块,固定块上开有上通孔,该上通孔的直径小于齿轮轴的面对角线,旋转轴穿过该上通孔并将固定块可转动地支撑在齿轮轴上端。
进一步,所述的上通孔与旋转轴之间安装有轴承。
进一步为了便于齿轮轴末端的插入,同时将旋转轴的自转运动与滑块的滑动分开,所述的滑块的顶部设有下通孔,下通孔中安装有与齿轮轴相配合的套筒,齿轮轴的末端插入套筒中。
进一步提供了一种滑杆的具体结构,所述的滑杆由夹持头和两个支持杆组成,支持杆相互平行地固定在夹持头上,两个支持杆之间的距离大于或等于旋转轴的直径,滑块上开有凹槽,凹槽位于下通孔的下方,所述的两个支持杆可滑动地插接在凹槽中。
进一步为了保证滑块与滑杆的相对运动,又限制其他方向的运动,所述的支持杆与滑块之间设置有导轨结构,支持杆的顶端设置有半圆形导轨凸起,滑块上设有与该导轨凸起相配合的导槽,导轨凸起插入导槽并在导槽内滑动。
采用了上述技术方案后,本发明的第一齿轮安装在旋转轴上并与第二齿轮外啮合,第一电机驱动旋转轴一边自转一边绕桁架支管完成圆周运动,滑块在第二电机的驱动下沿桁架支管轴向进给,滑杆在第三电机的驱动下沿桁架支管径向进给,焊枪在第四电机驱动下作摆动动作,通过以上4个自由度的协调动作完成对焊枪姿态的控制,最终完成相贯线焊缝的焊接动作;本发明的自动化程度高,焊接质量高,操作简单,节省了大量劳动力;实现了机器人锚固、运动机构、焊枪姿态调节机构的一体化设计;另外,本发明避免了铝合金桁架在焊接过程中产生的干涉问题,实现了相贯线焊缝的自动化焊接。
附图说明
图1为本发明桁架支管焊接机器人的立体结构示意图;
图2为图1的左视图;
图3为本发明的箱体部分的立体结构示意图;
图4为本发明的箱体部分的剖视图;
图5为本发明的圆周调节机构、轴向调节机构、径向调节机构和焊枪机构的立体结构示意图;
图6为图5的左视图;
图7为本发明的旋转轴的立体结构示意图;
图8为本发明的第一齿轮的立体结构示意图;
图9为本发明的滑动块的立体结构示意图;
图10为本发明的固定块的立体结构示意图;
图11为本发明的滑块的立体结构示意图;
图12为本发明的滑杆的立体结构示意图;
图13为本发明的第三电机的固定环的立体结构示意图;
图14为本发明的第四电机的固定件的立体结构示意图;
图15为本发明的焊枪的立体结构示意图;
图中,1、箱体,1-1、支管孔,1-2、滑块滑动轨道,1-3、电机滑动轨道,2-1、第一电机,2-2、旋转轴,2-2-1、正方形的齿轮轴,2-3、锚固装置,2-4、第一齿轮,2-4-1、固定槽,2-5、第二齿轮,2-6、固定套,2-6-1、凸块,2-7、转动滑块,2-8、滑动块,3-1、第二电机,3-2、第一螺杆,3-3、滑块,3-3-1、套筒,3-4、固定块,3-4-1上通孔,4-1、第三电机,4-2、第二螺杆,4-3、滑杆,4-3-1、夹持头,4-3-2、支持杆,5-1、第四电机,5-2、焊枪,6、固定环,7、固定件。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解,下面根据具体实施例并结合附图,对本发明作进一步详细的说明
如图1~15所示,一种桁架支管焊接机器人,它包括箱体1、圆周调节机构、轴向调节机构、径向调节机构和焊枪机构,箱体1的中部设有用于插入桁架支管的支管孔1-1,圆周调节机构可滑动地安装在箱体1内,圆周调节机构包括第一电机2-1和旋转轴2-2,旋转轴2-2安装在第一电机2-1上,轴向调节机构包括第二电机3-1和第一螺杆3-2,第二电机3-1可转动地安装在旋转轴2-2上,以便将轴向调节机构的转动与旋转轴2-2的自转分开,第一螺杆3-2安装在第二电机3-1上,并且第一螺杆3-2与旋转轴2-2平行,第一螺杆3-2通过带有螺纹的滑块3-3与旋转轴2-2连接,径向调节机构包括第三电机4-1和第二螺杆4-2,第三电机4-1通过固定环6固定在滑块3-3上,第二螺杆4-2安装在第三电机4-1上,并且第二螺杆4-2与第一螺杆3-2垂直,第二螺杆4-2通过螺纹连接有滑杆4-3,焊枪机构包括第四电机5-1和安装在第四电机5-1上的焊枪5-2,焊枪5-2与滑杆4-3的底端相铰接,第四电机5-1通过固定件7安装在滑杆4-3上。
在不同的焊接工艺和条件下,可以根据不同的支管管径调整支管孔1-1以及箱体1的尺寸,焊接过程中,箱体1通过旋转轴2-2与锚固装置2-3固定连接,保持静止。
如图3所示,为了安装和拆卸方便,满足生产要求,箱体1沿轴线方向一分为二,用螺母将箱体1固定在桁架的支管上进行焊接。
如图1~4所示,圆周调节机构还包括锚固装置2-3,锚固装置2-3由两半圆结构组成,使用时将两半圆结构安装于支管上,旋转轴2-2上设有第一齿轮2-4,锚固装置2-3上与第一齿轮2-4的对应位置处设有第二齿轮2-5,第一齿轮2-4与第二齿轮2-5相啮合,并且第一齿轮2-4在第一电机2-1的驱动下绕第二齿轮2-5作圆周运动。
如图7、8所示,旋转轴2-2上与第一齿轮2-4的接触处安装有固定套2-6,固定套2-6上具有凸块2-6-1,第一齿轮2-4中部设有与固定套2-6相配合的固定槽2-4-1,第一齿轮2-4通过固定槽2-4-1套在固定套2-6上。
如图4~7所示,旋转轴2-2上设有转动滑块2-7,箱体1内设有与转动滑块2-7相配合的滑块滑动轨道1-2,转动滑块2-7在滑块滑动轨道1-2内围绕桁架支管圆周转动。
如图4、9所示,第一电机2-1下端面上固定有滑动块2-8,所述的箱体1上设有与滑动块2-8相配合的电机滑动轨道1-3,电机滑动轨道1-3的底部设有开口,旋转轴2-2穿过该开口,与滑动块2-8一起在电机滑动轨道1-3内转动。
如图7、10所示,旋转轴2-2的下部为横截面为正方形的齿轮轴2-2-1,第二电机3-1下端固定有固定块3-4,固定块3-4上开有上通孔3-4-1,该上通孔3-4-1的直径小于齿轮轴2-2-1的面对角线,旋转轴2-2穿过该上通孔3-4-1并将固定块3-4可转动地支撑在齿轮轴2-2-1的上端。
如图10所示,上通孔3-4-1与旋转轴2-2之间安装有轴承。
如图11所示,滑块3-3的顶部设有下通孔,下通孔中安装有与齿轮轴2-2-1相配合的套筒3-3-1,齿轮轴2-2-1的末端插入套筒3-3-1中,以实现滑块3-3的上下位移,又能将旋转轴2-2的自转运动与滑块3-3的滑动分开。
如图12所示,滑杆4-3由夹持头4-3-1和两个支持杆4-3-2组成,支持杆4-3-2呈T型,且相互平行地固定在夹持头4-3-1上,两个支持杆4-3-2之间的距离大于或等于齿轮轴2-2-1的面对角线,使得齿轮轴2-2-1的末端能够穿过滑杆4-3继续运动,滑块3-3上开有凹槽,凹槽位于下通孔的下方,两个支持杆4-3-2可滑动地插接在凹槽中。
如图11、12所示,支持杆4-3-2与滑块3-3之间设置有导轨结构,支持杆4-3-2的顶端设置有半圆形导轨凸起,滑块3-3上设有与该导轨凸起相配合的导槽,导轨凸起插入导槽并在导槽内滑动,使得滑块3-3与滑杆4-3可以相对滑块,又可以限制其他方向的运动。
焊枪5-2铰接在滑杆上,在第四电机5-1驱动下实现微小的摆动运动,使得焊枪5-2最终沿着相贯线运行,由于铝合金桁架的支管间的干涉,所以焊枪5-2的尺寸应保证焊接功能的条件下选择足够小的尺寸。
本发明的第一齿轮2-4安装在旋转轴2-2上并与第二齿轮2-5外啮合,第一电机2-1驱动旋转轴2-2一边自转一边绕桁架支管完成圆周运动,第一电机2-1与滑动块2-8固定,在电机滑动轨道1-3上圆周转动,滑块3-3在第二电机3-1的驱动下沿桁架支管轴向进给,滑杆4-3在第三电机4-1的驱动下沿桁架支管径向进给,焊枪5-2在第四电机5-1驱动下作摆动动作,通过以上4个自由度的协调动作完成对焊枪5-2姿态的控制,最终完成相贯线焊缝的焊接动作;本发明的自动化程度高,焊接质量高,操作简单,节省了大量劳动力;实现了机器人锚固、运动机构、焊枪姿态调节机构的一体化设计;另外,本发明避免了铝合金桁架在焊接过程中产生的干涉问题,实现了相贯线焊缝的自动化焊接。
以上所述的具体实施例,对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种桁架支管焊接机器人,其特征在于:它包括箱体(1)、圆周调节机构、轴向调节机构、径向调节机构和焊枪机构,箱体(1)的中部设有用于插入桁架支管的支管孔(1-1),圆周调节机构可滑动地安装在箱体(1)内,圆周调节机构包括第一电机(2-1)和旋转轴(2-2),旋转轴(2-2)安装在第一电机(2-1)上,所述的轴向调节机构包括第二电机(3-1)和第一螺杆(3-2),第二电机(3-1)可转动地安装在旋转轴(2-2)上,以便将轴向调节机构的转动与旋转轴(2-2)的自转分开,第一螺杆(3-2)安装在第二电机(3-1)上,并且第一螺杆(3-2)与旋转轴(2-2)平行,第一螺杆(3-2)通过带有螺纹的滑块(3-3)与旋转轴(2-2)连接,所述的径向调节机构包括第三电机(4-1)和第二螺杆(4-2),第三电机(4-1)固定在滑块(3-3)上,第二螺杆(4-2)安装在第三电机(4-1)上,并且第二螺杆(4-2)与第一螺杆(3-2)垂直,第二螺杆(4-2)通过螺纹连接有滑杆(4-3),所述的焊枪机构包括第四电机(5-1)和安装在第四电机(5-1)上的焊枪(5-2),焊枪(5-2)与滑杆(4-3)的底端相铰接。
2.根据权利要求1所述的桁架支管焊接机器人,其特征在于:所述的圆周调节机构还包括锚固装置(2-3),所述锚固装置(2-3)由两半圆结构组成,使用时将两半圆结构安装于支管上,所述的旋转轴(2-2)上设有第一齿轮(2-4),锚固装置(2-3)上与第一齿轮(2-4)的对应位置处设有第二齿轮(2-5),第一齿轮(2-4)与第二齿轮(2-5)相啮合,并且第一齿轮(2-4)在第一电机(2-1)的驱动下绕第二齿轮(2-5)作圆周运动。
3.根据权利要求2所述的桁架支管焊接机器人,其特征在于:所述的旋转轴(2-2)上与第一齿轮(2-4)的接触处安装有固定套(2-6),固定套(2-6)上具有凸块(2-6-1),第一齿轮(2-4)中部设有与固定套(2-6)相配合的固定槽(2-4-1),第一齿轮(2-4)通过固定槽(2-4-1)套在固定套(2-6)上。
4.根据权利要求1或2或3所述的桁架支管焊接机器人,其特征在于:所述的旋转轴(2-2)上设有转动滑块(2-7),箱体(1)内设有与转动滑块(2-7)相配合的滑块滑动轨道(1-2),转动滑块(2-7)在滑块滑动轨道(1-2)内围绕桁架支管圆周转动。
5.根据权利要求1或2或3所述的桁架支管焊接机器人,其特征在于:所述的第一电机(2-1)下端面上固定有滑动块(2-8),所述的箱体(1)上设有与滑动块(2-8)相配合的电机滑动轨道(1-3),电机滑动轨道(1-3)的底部设有开口,旋转轴(2-2)穿过该开口,与滑动块(2-8)一起在电机滑动轨道(1-3)内转动。
6.根据权利要求1所述的桁架支管焊接机器人,其特征在于:所述的旋转轴(2-2)的下部为横截面为正方形的齿轮轴(2-2-1),所述的第二电机(3-1)下端固定有固定块(3-4),固定块(3-4)上开有上通孔(3-4-1),该上通孔(3-4-1)的直径小于齿轮轴(2-2-1)的面对角线,旋转轴(2-2)穿过该上通孔(3-4-1)并将固定块(3-4)可转动地支撑在齿轮轴(2-2-1)的上端。
7.根据权利要求6所述的桁架支管焊接机器人,其特征在于:所述的上通孔(3-4-1)与旋转轴(2-2)之间安装有轴承。
8.根据权利要求6所述的桁架支管焊接机器人,其特征在于:所述的滑块(3-3)的顶部设有下通孔,下通孔中安装有与齿轮轴(2-2-1)相配合的套筒(3-3-1),齿轮轴(2-2-1)的末端插入套筒(3-3-1)中。
9.根据权利要求8所述的桁架支管焊接机器人,其特征在于:所述的滑杆(4-3)由夹持头(4-3-1)和两个支持杆(4-3-2)组成,支持杆(4-3-2)呈T型,且相互平行地固定在夹持头(4-3-1)上,两个支持杆(4-3-2)之间的距离大于或等于齿轮轴(2-2-1)的面对角线,滑块(3-3)上开有凹槽,凹槽位于下通孔的下方,所述的两个支持杆(4-3-2)可滑动地插接在凹槽中。
10.根据权利要求9所述的桁架支管焊接机器人,其特征在于:所述的支持杆(4-3-2)与滑块(3-3)之间设置有导轨结构,支持杆(4-3-2)的顶端设置有半圆形导轨凸起,滑块(3-3)上设有与该导轨凸起相配合的导槽,导轨凸起插入导槽并在导槽内滑动。
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