CN105537827B - 一种360度可控速度旋转的自动控制的电焊机支架 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种360度可控速度旋转的自动控制的电焊机支架，包括支撑架、控制器、Z向移动装置、X向移动装置、Y向移动装置和旋转装置，控制器安装于支撑架的上端面中部，控制器起到自动控制本发明运动的功能；Z向移动装置位于底座的正上方，实现Z方向的精确移动；X向移动装置位于Z向移动装置的正上方，X方向的精确移动；Y向移动装置位于X向移动装置的上方，且Y向移动装置与X向移动装置固连，实现Y方向的精确移动；旋转装置位于Y向移动装置的正上方，且旋转装置与Y向移动装置之间通过焊接方式相连接,能实现360度自由旋转且旋转速度可调的功能。本发明本发明适用于各种电焊机的应用，能实现多自由度的高精度焊接功能。
Description
本申请是申请日为2014年6月14日提交的申请号为201410263826.7 ，发明名称为一种自动控制的电焊机支架的中国专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及焊接设备，具体地说是一种自动控制的电焊机支架。
背景技术
电焊机是利用正负两极在瞬间短路时产生的高温电弧来熔化电焊条上的焊料和被焊材料，来达到使它们结合的目的；常见的电焊机主要有交流手工弧焊机、氩弧焊机、直流焊机、二氧化碳保护焊机、埋弧焊机、对焊机、点焊机、高频直逢焊机、滚焊机、铝焊机、闪光压焊机和激光焊机等，广泛应用于机械、电子、力学、控制、冶金、材料、计算机等领域。然而电焊机在使用的过程中，焊机的周围会产生一定的磁场，电弧燃烧时会向周围产生辐射，弧光中有红外线，紫外线等光种，还有金属蒸汽和烟尘等有害物质，严重的影响了操作工人的人身安全。虽然目前市场上也有各式各样的自动电焊机，能实现各式各样的多方向焊接工艺，解决了人身安全问题，但是每种自动电焊机只有一种固定支架与其配套使用，造成了固定支架不能重复利用的现象，而且还存在着价钱昂贵和焊接工艺单一等缺陷。因此，设计一种具有可自动控制和多方向运动等优点的电焊机支架具有很大的意义。
专利号为 201020568727.7 的中国专利公布了一种自动管板氩弧焊机的机架结构，其设计的大滑块可以使机头水平运动，中滑块可以使机头垂直滑动，而水平方向和垂直方向的调节可通过水平角度调节旋钮和垂直角度调节旋钮实现，前后方向的微调伸缩通过前后伸缩调节旋钮实现，从而可以实现五个自由度的调节，但是其存在着需要手动调节、安全隐患大、操作繁琐和手动操作精确度差等缺陷；专利号 99206856.8 的中国专利公布了一种带支撑架可自由移动的管板自动电焊机，其通过横臂的升降和左右移动以及底座的前后移动，使自动电焊机能在大范围内做三维空间的任意移动，带动焊机和操作工人靠近焊接部位，而三维移动机构可以实现小范围内三维移动，灵活操作焊嘴对准要焊接的部位，但是其存在着需要人工看管操作、安全隐患大、结构设计复杂和电焊机固定支座使用单一等缺陷。
鉴于此，本发明提出了一种高精度的、多自由度运动的技术方案，即一种自动控制的电焊机支架。本发明具有自动化程度高、结构简单、无需人工操作和安全隐患小等优点，适用于各种电焊机的应用，解决了单个自动电焊价钱昂贵、焊接工艺单一和固定支架不能重复利用等问题。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种自动控制的电焊机支架。
本发明所要解决其技术问题所采用以下技术方案来实现。
一种自动控制的电焊机支架，包括支撑架、控制器、Z 向移动装置、X 向移动装置、Y 向移动装置和旋转装置，所述的控制器安装于支撑架的上端面中部，控制器能自动控制本发明的运动，实现了自动化操作的功能，解决了焊接工艺上操作人员的安全隐患问题；所述的 Z向移动装置位于支撑架的正上方，实现 Z 方向的精确移动；所述的 X 向移动装置位于 Z 向移动装置的正上方，实现 X 方向的精确移动；所述的 Y 向移动装置位于 X 向移动装置的上方，且 Y 向移动装置与 X 向移动装置固连，实现 Y 方向的精确移动；所述的旋转装置位于 Y 向移动装置的正上方， 且旋转装置与 Y 向移动装置之间通过焊接方式相连接,能实现 360 度自由旋转且旋转速度可调的功能。
作为对本发明 Z 向移动装置的限定：所述的 Z 向移动装置包括定位框、两个 Z驱动装置和四根 Z 向滑轨，定位框上对称设置有两个定位孔，且定位框与支撑架的上端面之间通过焊接方式相连接，定位框起到为驱动装置提供定位和支撑的功能；两个 Z 驱动装置对称安装在支撑架的上端面两侧，Z 驱动装置包括耳座、电动推杆和角座，耳座与支撑架之间通过螺栓相连接，电动推杆的下端通过螺栓与耳座相连接，其上端穿过定位框上的定位孔与角座之间通过螺栓相连接，角座与 X 向移动装置之间通过螺钉相连接；四根 Z 向滑轨对称固连于定位框上端面的两侧，且 Z 向滑轨的上端封闭，通过控制器能自动控制电动推杆的运动，实现本发明 Z 方向的精确移动。
作为对本发明 X 向移动装置的限定：所述的 X 向移动装置包括基架、四根纵向滑柱、两根立柱、支撑连杆、X 向驱动电机、第一丝杠、X 向移动块和第一丝杠螺母；基架形状呈“工”字型，且基架的下端面两侧与角座之间通过螺钉相连接；四根纵向滑柱对称固连于基架的两侧，且纵向滑柱与 Z 向滑轨相配合，从而限定了 Z 向移动装置的移动方向；两根立柱对称固连于基架的两端，且两根立柱之间焊接有支撑连杆；支撑连杆的上端面设置有方型滑槽，其下端面设置有 V 型滑槽；X 向驱动电机通过电机座与右侧立柱相连接；第一丝杠一端通过联轴器与 X 向驱动电机的输出轴相连接，其另一端与左侧立柱之间通过滚动轴承相连接；X 向移动块上端设置有 V 型滑块，V 型滑块与 V 型滑槽相配合，保证了X 向移动块沿 X 方向精确的移动，X 向移动块内部设置有与第一丝杠螺母相配合的凹槽，且 X 向移动块通过第一丝杠螺母与第一丝杠相连接，当控制器控制 X 向驱动电机运动时，通过第一丝杠和第一丝杠螺母传动方式，带动 X 向移动块在 X 方向移动，实现了本发明在 X 方向的精确移动。
作为对本发明 Y 向移动装置的限定：所述的 Y 向移动装置包括两个支撑钩柱、固定杆、三个方型滑块、两根 Y 向滑轨、两根连接柱、Y 向驱动电机、第二丝杠、Y 向移动块、第二丝杠螺母和两根 Y 向滑柱；两个支撑钩柱对称位于 X 向移动块的两侧，支撑钩柱的下端与 X 向移动块固连，其上端与固定杆固连；固定杆的下端焊接有三个方型滑块，且方型滑块与支撑连杆上的方型滑槽相配合，方型滑块和方型滑槽的配合一方面再一次的限定了 X 向移动装置的移动方向，另一方面起到了支撑的作用，减小了 Y 向移动装置对 X向移动装置的负载力；两根 Y 向滑轨的中部对称焊接于固定杆的两侧， 且两根 Y 向滑轨之间通过两根连接柱相连接；Y 向驱动电机通过电机座与后侧连接柱相连接；第二丝杠的一端通过联轴器与 Y 向驱动电机的输出轴相连接，其另一端与前侧连接柱之间通过滚动轴承相连接；Y 向移动块内部设置有与第二丝杠螺母相配合的凹槽,Y 向移动块的下端与固定杆中部固连，且 Y 向移动块通过第二丝杠螺母与第二丝杠相连接；两根 Y 向滑柱对称固连于 Y 向移动块的两侧，且 Y 向滑柱与 Y向滑轨相配合，从而限定了 Y 向移动块的移动方向；当控制器控制 Y 向驱动电机运动时，通过第二丝杠和第二丝杠螺母传动方式，带动 Y 向移动块在 Y 方向移动，实现了本发明在 Y 方向的精确移动。
作为对本发明旋转装置的限定：所述的旋转装置包括固定块、旋转云台、步进电机和安装板；所述的固定块与 Y 向移动块的上端面之间通过焊接方式相连接；所述的旋转云台下端与固定块之间通过六角螺柱相连接,旋转云台可以实现 360 度自由旋转的功能；所述的步进电机通过螺栓与旋转云台相连接；所述的安装板位于旋转云台的正上方，且安装板与旋转云台之间通过螺钉相连接,安装板用于各种电焊机的安装，当本发明在 X、Y、Z三个方向移动时，控制器控制步进电机还可以使本发明实现 360 度可控速度旋转的功能，从而实现了多自由度的高精度焊接工艺。
作为对本发明的进一步限定：所述的支撑架下端对称设置有四个支撑脚，支撑脚的下端焊接有安装片，安装片上对称设置有四个安装孔，通过安装孔将本发明安装在工作台上。
作为对本发明的更进一步限定：所述的 Z 向滑轨和 Y 向滑轨类型均为燕尾形滑轨，燕尾形滑轨具有尺寸紧凑、调整间隙方便和能承受倾覆力矩等优点，提高了焊接的精度。
本发明的有益效果是：
（1）本发明设计了 Z 向移动装置，可以实现 Z 方向的精确移动；
（2）本发明设计了 X 向移动装置，可以实现 X 方向的精确移动；
（3）本发明设计了 Y 向移动装置, 可以实现 Y 方向的精确移动；
（4）本发明设计了旋转装置，能实现 360 度自由旋转且旋转速度可调的功能；
（5）控制器可以实现对本发明的自动控制，焊接精度高，无需人工操作，解决了焊接工艺上的安全隐患问题;
（6）本发明适用于各种电焊机的应用，解决了单个自动电焊价钱昂贵、焊接工艺单一和固定支架不能重复利用等问题。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图 1 是本发明的立体结构示意图；
图 2 是本发明的主视图；
图 3 是本发明的左视图；
图 4 是本发明 Z 向移动装置的立体结构示意图；
图 5 是本发明 Z 向移动装置的全剖视图；
图 6 是本发明 X 向移动装置的立体结构示意图；
图 7 是本发明 X 向移动装置的全剖视图；
图 8 是图 7 的 A-A 向剖视图；
图 9 是本发明 Y 向移动装置的立体结构示意图；
图 10 是本发明 Y 向移动装置的全剖视图；
图 11是图 10 的 B-B 向剖视图；
图 12 是本发明旋转装置的立体结构示意图；
图 13 是本发明旋转装置的全剖视图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图 1、图 2 和图 3 所示，一种自动控制的电焊机支架，包括支撑架 1、控制器2、Z 向移动装置 3、X 向移动装置 4、Y 向移动装置 5 和旋转装置 6，所述的支撑架 1 下端对称设置有四个支撑脚 101，支撑脚 101 的下端焊接有安装片 1011，安装片 1011 上对称设置有四个安装孔，通过安装孔将本发明安装在工作台上；所述的控制器 2 安装于支撑架 1 的上端面中部，控制器 2 能自动控制本发明的运动，实现了自动化操作的功能，解决了焊接工艺上操作人员的安全隐患问题；所述的 Z 向移动装置 3 位于支撑架 1 的正上方，实现 Z 方向的精确移动；所述的 X 向移动装置 4 位于 Z 向移动装置 3 的正上方，实现 X 方向的精确移动；所述的 Y 向移动装置 5 位于 X 向移动装置 4 的上方，且Y 向移动装置 5 与 X 向移动装置 4 固连，实现 Y方向的精确移动；所述的旋转装置 6位于 Y 向移动装置 5 的正上方，且旋转装置 6 与 Y 向移动装置 5 之间通过焊接方式相连接,能实现 360 度自由旋转且旋转速度可调的功能。
如图 1、图 2、图 3、图 4 和图 5 所示，所述的 Z 向移动装置 3 包括定位框301、两个 Z驱动装置 302 和四根 Z 向滑轨 303，定位框 301 上对称设置有两个定位孔，且定位框 301 与支撑架 1 的上端面之间通过焊接方式相连接，定位框 301 起到为驱动装置 302 提供定位和支撑的功能；两个 Z 驱动装置 302 对称安装在支撑架 1 的上端面两侧，Z 驱动装置 302 包括耳座 3021、电动推杆 3022 和角座 3023，耳座 3021 与支撑架 1 之间通过螺栓相连接，电动推杆3022 的下端通过螺栓与耳座 3021 相连接，其上端穿过定位框 301 上的定位孔与角座 3023 之间通过螺栓相连接，角座 3023 与 X 向移动装置 4 之间通过螺钉相连接；四根 Z 向滑轨 303 对称固连于定位框 301 上端面的两侧，且 Z 向滑轨 303 的上端封闭，通过控制器 2 能自动控制电动推杆 3022 的运动，实现本发明 Z 方向的精确移动。
如图 1、图 2、图 3、图 6、图 7 和图 8 所示，所述的 X 向移动装置 4 包括基架401四根纵向滑柱 402、两根立柱 403、支撑连杆 404、X 向驱动电机 405、第一丝杠 406、X向移动块 407 和第一丝杠螺母 408；基架 401 形状呈“工”字型，且基架 401 的下端面两侧与角座3023 之间通过螺钉相连接；四根纵向滑柱 402 对称固连于基架 401 的两侧，且纵向滑柱 402与 Z 向滑轨 303 相配合，从而限定了 Z 向移动装置 3 的移动方向；两根立柱 403 对称固连于基架 402 的两端，且两根立柱 403 之间焊接有支撑连杆 404；支撑连杆 404 的上端面设置有方型滑槽，其下端面设置有 V 型滑槽；X 向驱动电机 405 通过电机座与右侧立柱 403 相连接；第一丝杠406一端通过联轴器与X向驱动电机405的输出轴相连接， 其另一端与左侧立柱403之间通过滚动轴承相连接；X 向移动块 407 上端设置有V 型滑块 4071，V 型滑块 4071 与 V 型滑槽相配合，保证了 X 向移动块 407 沿X 方向精确的移动，X 向移动块 407 内部设置有与第一丝杠螺母 408 相配合的凹槽，且 X 向移动块 407 通过第一丝杠螺母 408 与第一丝杠 406 相连接，当控制器 2 控制 X 向驱动电机 405 运动时，通过第一丝杠 406 和第一丝杠螺母 408 传动方式，带动 X 向移动块407 在 X 方向移动，实现了本发明在 X 方向的精确移动。
如图 1、图 2、图 3、图 9、图 10 和图 11 所示，所述的 Y 向移动装置 5 包括两个支钩柱 501、固定杆 502、三个方型滑块 503、两根 Y 向滑轨 504、两根连接柱 505、Y向驱动电机506、第二丝杠 507、Y 向移动块 508、第二丝杠螺母 509 和两根 Y 向滑柱5010；两个支撑钩柱 501 对称位于 X 向移动块 407 的两侧，支撑钩柱 501 的下端与 X向移动块 407 固连，其上端与固定杆 502 固连；固定杆 502 的下端焊接有三个方型滑块503，且方型滑块 503 与支撑连杆 404 上的方型滑槽相配合，方型滑块 503 和方型滑槽的配合一方面再一次的限定了 X 向移动装置的移动方向，另一方面起到了支撑的作用，减小了 Y 向移动装置 5 对 X 向移动装置4 的负载力；两根 Y 向滑轨 504 的中部对称焊接于固定杆 502 的两侧，两根 Y 向滑轨 504 之间通过两根连接柱 505 相连接；Z 向滑轨 303 和 Y 向滑轨 504 类型均为燕尾形滑轨，燕尾形滑轨具有尺寸紧凑、调整间隙方便和能承受倾覆力矩等优点，提高了焊接的精度；Y 向驱动电机 506 通过电机座与后侧连接柱 505 相连接；第二丝杠 507 的一端通过联轴器与 Y 向驱动电机 506 的输出轴相连接，其另一端与前侧连接柱 505 之间通过滚动轴承相连接；Y 向移动块508内部设置有与第二丝杠螺母509相配合的凹槽,Y向移动块508 的下端与固定杆502中部固连， 且Y 向移动块508通过第二丝杠螺母509 与第二丝杠507 相连接； 两根 Y向滑柱5010对称固连于 Y向移动块 508 的两侧，且 Y 向滑柱 5010 与 Y 向滑轨 504 相配合，从而限定了 Y向移动块 508 的移动方向；当控制器 2 控制 Y 向驱动电机 506 运动时，通过第二丝杠 507和第二丝杠螺母 509 传动方式，带动 Y 向移动块 508 在 Y 方向移动，实现了本发明在Y 方向的精确移动。
如图 1、图 2、图 3、图 12 和图 13 所示，所述的旋转装置 6 包括固定块 601、旋转云台602、步进电机 603 和安装板 604；所述的固定块 601 与 Y 向移动块 508 的上端面之间通过焊接方式相连接；所述的旋转云台 602 下端与固定块 601 之间通过六角螺柱相连接,旋转云台602 可以实现 360 度自由旋转的功能；所述的步进电机 603 通过螺栓与旋转云台 602 相连接；所述的安装板 604 位于旋转云台 602 的正上方，且安装板604 与旋转云台 602 之间通过螺钉相连接,安装板 604 用于各种电焊机的安装，当本发明在 X、Y、Z 三个方向移动时，控制器 2控制步进电机 603 还可以使本发明实现 360 度可控速度旋转的功能，从而实现了多自由度的高精度焊接工艺。
使用时，首先通过支撑架 1 上的安装片 1011 将本发明安装在工作台上，然后将所需要的电焊机安装在安装板 604 上，通过电脑编程将焊接路径所需的程序抄录至控制器 2；通过控制器 2 能精确控制电动推杆 3022 的运动，实现本发明 Z 方向的精确移动，X 向驱动电机 405通过第一丝杠 406 和第一丝杠螺母 408 传动方式带动 X 向移动块407 移动，实现本发明 X 方向的精确移动；Y 向驱动电机 506 通过第二丝杠 507 和第二丝杠螺母 509 传动方式带动 Y 向移动块 508 移动，实现本发明 Y 方向的精确移动；当本发明在 X、Y、Z 三个方向移动时，控制器 2 控制步进电机 603 还可以实现 360 度可控速度旋转的功能，从而实现了多自由度的高精度焊接工艺，达到了目的。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (2)
1.一种360度可控速度旋转的自动控制的电焊机支架，包括支撑架(1)、控制器(2)、Z向移动装置(3)、X向移动装置(4)、Y向移动装置(5)和旋转装置(6)，其特征在于：所述的控制器(2)安装于支撑架(1)的上端面中部；所述的Z向移动装置(3)位于支撑架(1)的正上方；所述的X向移动装置(4)位于Z向移动装置(3)的正上方；所述的Y向移动装置(5)位于X向移动装置(4)的上方，且Y向移动装置(5)与X向移动装置(4)固连；所述的旋转装置(6)位于Y向移动装置(5)的正上方，且旋转装置(6)与Y向移动装置(5)之间通过焊接方式相连接；其中：
所述的Z向移动装置(3)包括定位框(301)、两个Z驱动装置(302)和四根Z向滑轨(303)，定位框(301)上对称设置有两个定位孔，且定位框(301)与支撑架(1)的上端面之间通过焊接方式相连接；两个Z驱动装置(302)对称安装在支撑架(1)的上端面两侧，Z驱动装置(302)包括耳座(3021)、电动推杆(3022)和角座(3023)，耳座(3021)与支撑架(1)之间通过螺栓相连接，电动推杆(3022)的下端通过螺栓与耳座(3021)相连接，其上端穿过定位框(301)上的定位孔与角座(3023)之间通过螺栓相连接，角座(3023)与X向移动装置(4)之间通过螺钉相连接；四根Z向滑轨(303)对称固连于定位框(301)上端面的两侧，且Z向滑轨(303)的上端封闭；
所述的X向移动装置(4)包括基架(401)、四根纵向滑柱(402)、两根立柱(403)、支撑连杆(404)、X向驱动电机(405)、第一丝杠(406)、X向移动块(407)和第一丝杠螺母(408)；基架(401)形状呈“工”字型，且基架(401)的下端面两侧与角座(3023)之间通过螺钉相连接；四根纵向滑柱(402)对称固连于基架(401)的两侧，且纵向滑柱(402)与Z向滑轨(303)相配合；两根立柱(403)对称固连于基架(401)的两端，且两根立柱(403)之间焊接有支撑连杆(404)；支撑连杆(404)的上端面设置有方型滑槽，其下端面设置有V型滑槽；X向驱动电机(405)通过电机座与右侧立柱(403)相连接；第一丝杠(406)一端通过联轴器与X向驱动电机(405)的输出轴相连接，其另一端与左侧立柱(403)之间通过滚动轴承相连接；X向移动块(407)上端设置有V型滑块(4071)，V型滑块(4071)与V型滑槽相配合，X向移动块(407)内部设置有与第一丝杠螺母(408)相配合的凹槽，且X向移动块(407)通过第一丝杠螺母(408)与第一丝杠(406)相连接；
所述的Y向移动装置(5)包括两个支撑钩柱(501)、固定杆(502)、三个方型滑块(503)、两根Y向滑轨(504)、两根连接柱(505)、Y向驱动电机(506)、第二丝杠(507)、Y向移动块(508)、第二丝杠螺母(509)和两根Y向滑柱(5010)；两个支撑钩柱(501)对称位于X向移动块(407)的两侧，支撑钩柱(501)的下端与X向移动块(407)固连，其上端与固定杆(502)固连；固定杆的下端焊接有三个方型滑块(503)，且方型滑块(503)与支撑连杆(404)上的方型滑槽相配合；两根Y向滑轨(504)的中部对称焊接于固定杆(502)的两侧，且两根Y向滑轨(504)之间通过两根连接柱(505)相连接；Y向驱动电机(506)通过电机座与后侧连接柱(505)相连接；第二丝杠(507)的一端通过联轴器与Y向驱动电机(506)的输出轴相连接，其另一端与前侧连接柱(505)之间通过滚动轴承相连接；Y向移动块(508)内部设置有与第二丝杠螺母(509)相配合的凹槽,Y向移动块(508)的下端与固定杆(502)中部固连，且Y向移动块(508)通过第二丝杠螺母(509)与第二丝杠(507)相连接；两根Y向滑柱(5010)对称固连于Y向移动块(508)的两侧，且Y向滑柱(5010)与Y向滑轨(504)相配合；
所述的旋转装置(6)包括固定块(601)、旋转云台(602)、步进电机(603)和安装板(604)；所述的固定块(601)与Y向移动块(508)的上端面之间通过焊接方式相连接；所述的旋转云台(602)下端与固定块(601)之间通过六角螺柱相连接；所述的步进电机(603)通过螺栓与旋转云台(602)相连接；所述的安装板(604)位于旋转云台(602)的正上方，且安装板(604)与旋转云台(602)之间通过螺钉相连接；安装板（604）上有圆孔；
所述的支撑架(1)下端对称设置有四个支撑脚(101)，支撑脚(101)的下端焊接有安装片(1011)，安装片(1011)上对称设置有四个安装孔，安装片（1011）的截面面积尺寸大于支撑脚（101）的截面面积尺寸；所述支撑脚(101)为四边形柱。
2.根据权利要求1所述的自动控制的电焊机支架，其特征在于：所述的Z向滑轨(303)和Y向滑轨(504)类型均为燕尾形滑轨。
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