CN107234384B - 升降电机驱动式焊接机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种升降电机驱动式焊接机械臂，包括：立柱；摇臂，其包括在同一竖直平面内设置的第一杆体、第二杆体、第三杆体以及第四杆体；牵引装置，其包括拉索、定位筒、限位机构与锁紧架；固定板、转动杆与匚形承接平台，所述承接平台的下端面还设有固定座，所述固定座上装有焊枪。本发明能够通过摇臂设计，实现水平方向和竖直方向的摆动，通过升降电机设计，为水平转动和竖直转动选择性提供动力，通过第一摇杆操纵转动杆旋转，实现工作台高度的微调，可以对多工位的机架进行焊接，具有焊接效率高、制造成本低、焊接工位灵活的优点。

Description

升降电机驱动式焊接机械臂

技术领域

本发明涉及焊接技术领域。更具体地说，本发明涉及一种升降电机驱动式焊接机械臂。

背景技术

在机架流水线加工过程中，通常需要对所加工的机架进行焊接，在焊接过程中焊接机械臂设置于流水线的两侧，以便对流水线上的机架进行焊接。焊接机械臂有机械式和液压式两种类型，目前焊接机械臂大多数是液压驱动，由于液压驱动采用液压油作为传递动力的介质，存在以下问题：起动性较差，容易因为内部元件磨损后产生泄漏，而且泄漏的液压油会污染环境，液压油受温度影响较大，总效率较低，有时有噪音和振动。液压元件加工精度要求高，装配要求严格，制造较为困难，使用中维修保养要求技术较高，难度较大。机械师焊接机械臂利用机械传动件实现焊接动作，具有坚固耐用等优点，但传统的单自由度机械式焊接机械臂不能够完成复杂的动作，应用范围十分有限。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种升降电机驱动式焊接机械臂，其能够通过摇臂设计，实现水平方向和竖直方向的摆动，通过升降电机设计，为水平转动和竖直转动选择性提供动力，通过第一摇杆操纵转动杆旋转，实现工作台高度的微调，可以对多工位的机架进行焊接，具有焊接效率高、制造成本低、焊接工位灵活的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种升降电机驱动式焊接机械臂，包括：

立柱，其沿竖直方向固定在地面上，所述立柱的一侧设有基座，所述基座内部设有上转动组件、动力机构、下转动组件，所述上转动组件包括竖直设置的第一转动轴、以及固定套设在所述第一转动轴下端的第一锥形齿轮，所述下转动组件包括竖直设置的固定轴、以及轴承连接在所述固定轴上端的第二锥形齿轮，所述动力机构包括升降电机、固定套设在所述升降电机的输出轴上的第三锥形齿轮，所述升降电机的尾部沿高度方向滑动设置在所述基座的滑槽内，所述滑槽的高度设置为：当所述升降电机滑动至最高点时，所述第三锥形齿轮与所述第一锥形齿轮啮合，当所述升降电机滑动至最低点时，所述第三锥形齿轮与所述第二锥形齿轮啮合；

摇臂，其包括在同一竖直平面内设置的第一杆体、第二杆体、第三杆体以及第四杆体，所述第一杆体水平设置，其一端与所述第一转动轴的上端固定连接，驱动所述第一杆体在水平面内转动，所述第二杆体与所述第三杆体平行设置，所述第二杆体的中部、所述第三杆体的一端分别铰接在所述第一杆体的另一端和中部，所述第二杆体、所述第三杆体的另一端分别铰接在所述第四杆体的中部和一端，所述第二杆体、所述第三杆体与所述第一杆体、所述第四杆体形成的四边形为平行四边形，所述第四杆体水平设置；

牵引装置，其包括拉索、定位筒、限位机构与锁紧架，所述拉索的一端固定在所述第二杆体的一端，所述定位筒同轴固定套设在所述拉索的中部，所述拉索的另一端穿过所述限位机构，绑定在所述锁紧架上，所述定位筒的下部外周设有外螺纹，所述限位机构包括壳体、上支撑架、下支撑架、旋转螺母，所述壳体固定在所述基座的表面，所述上支撑架、所述下支撑架将所述旋转螺母限制在一水平空间，所述旋转螺母沿轴向设有第一螺孔，其设有可与所述定位筒的外螺纹螺接的内螺纹，所述旋转螺母的外周设有可与所述第二锥形齿轮啮合的齿，驱动所述旋转螺母在所述水平空间内转动；

固定板、转动杆与匚形承接平台，所述固定板水平设置，所述第四杆体的另一端固定在所述固定板上，所述固定板的中心处设有供所述转动杆穿过的第一通孔、且与所述转动杆轴承连接，所述固定板的上表面设有多个L形第一限位杆，所述转动杆的外周设有多个L形第二限位杆，所述固定板的下表面还设有供所述第二限位杆滑动的环状第一凹槽，所述转动杆的上部还设有供所述第一限位杆滑动的环状第二凹槽，所述转动杆的中部设有外螺纹，所述承接平台的上端面设有第二螺孔，所述转动杆穿过所述承接平台的上端面并螺接，所述转动杆的下端套设有第四锥形齿轮，所述承接平台的下端面设有定位机构，其包括支座、水平设置在所述支座上的第二转动轴、固定在所述第二转动轴一端的第五锥形齿轮、固定在所述第二转动轴另一端的第一摇杆，其中，所述第五锥形齿轮与所述第四锥形齿轮啮合，所述承接平台的下端面还设有固定座，所述固定座上装有焊枪。

优选的是，所述的升降电机驱动式焊接机械臂，所述上支撑架包括第一横杆与多个第一竖杆，所述下支撑架包括第二横杆与多个第二竖杆，所述第一竖杆的下端为球形端面，所述旋转螺母的上端面设有供所述第一竖杆的下端滑动的弧形上滑道、下端面设有供所述第二竖杆的上端滑动的弧形下滑道。

优选的是，所述的升降电机驱动式焊接机械臂，所述第二杆体中部的铰接点至一端的距离大于至另一端的距离。

优选的是，所述的升降电机驱动式焊接机械臂，所述基座上还设有导向滑轮，其设置在所述摇臂所在平面、且位于所述第一杆体上方，所述拉索上端未设有定位筒的部分逆时针缠绕所述导向滑轮一圈后竖直向下。

优选的是，所述的升降电机驱动式焊接机械臂，所述锁紧架包括设置在所述摇臂所在平面的转盘、设置在所述转盘的外侧面第二摇杆，所述拉索的自由端固定在所述转盘的轴上，所述拉索缠绕于所述转盘的轴。

优选的是，所述的升降电机驱动式焊接机械臂，所述转盘的轴与旋转电机连接。

优选的是，所述的升降电机驱动式焊接机械臂，所述基座上设有水平支撑所述第一杆体的托架，所述托架上设有滚轮，所述滚轮的轴与所述第一杆体平行。

本发明至少包括以下有益效果：

第一、本发明在基座内设置上转动组件、动力机构、下转动组件，升降电机位于最高点时与上转动组件配合，位于最低点时与下转动组件配合，第一锥形齿轮转动时，带动第一转动轴转动，同时带动第一杆体在水平方向摆动，第二锥形齿轮转动时，带动旋转螺母转动，旋转螺母与定位筒形成丝杠与丝杠螺母副，旋转螺母被限制在水平空间不能上下移动，定位筒在旋转螺母的动力下升降，从而带动拉索升降，实现第二杆体的升降，第二杆体与第三杆体平行且该段长度相等，确保第四杆体水平设置，且随着第二杆体的升降实现固定板的升降；

第二、第一限位杆、第二限位杆形成支撑固定板的结构，确保固定板水平设置，却不会受到转动杆的转动而实现摆动，工作人员通过操作第一摇杆，带动第二转动轴转动，从而带动第五锥形齿轮转动，第五锥形齿轮与第四锥形齿轮啮合，带动转动杆的转动，而由于转动杆被第一限位杆、第二限位杆限制，不能上下移动，故承接平台与转动杆形成丝杠与丝杠螺母副，承接平台在转动杆的动力下升降，焊枪安装在承接平台的固定座上，便于工人焊接；

第三、第一横杆、第一竖杆形成的结构以及第二横杆、第二竖杆形成的结构确保旋转螺母只旋转不上下移动；第二杆体中部的铰接点至一端的距离大于至另一端的距离形成省力杠杆，节约能耗；导向滑轮的设置确保拉索竖直状态，为定位筒与旋转螺母的螺接形成稳固基础；

第四、工作人员通过转动第二摇杆将拉索缠绕转盘的轴上，当需要固定拉索的时候，将转盘通过类似插销的方式固定在某个位置；转盘的轴与旋转电机的输出轴固定连接，通过电力的方式，减少了人力劳动，提高劳动效率；托架支撑第一杆体，分担基座的承压力，滚轮随着第一杆体的水平摆动而转动，减小摩擦阻力。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明图1中A的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

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，术语“安装”、“相连”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1～2所示，本发明提供一种升降电机驱动式焊接机械臂，包括：

立柱1，其沿竖直方向固定在地面上，所述立柱1的一侧设有基座11，所述基座11内部设有上转动组件、动力机构、下转动组件，所述上转动组件包括竖直设置的第一转动轴111、以及固定套设在所述第一转动轴下端的第一锥形齿轮112，所述下转动组件包括竖直设置的固定轴113、以及轴承连接在所述固定轴113上端的第二锥形齿轮114，所述动力机构包括升降电机115、固定套设在所述升降电机115的输出轴上的第三锥形齿轮116，所述升降电机115的尾部沿高度方向滑动设置在所述基座11的滑槽117内，所述滑槽117的高度设置为：当所述升降电机115滑动至最高点时，所述第三锥形齿轮116与所述第一锥形齿轮112啮合，当所述升降电机115滑动至最低点时，所述第三锥形齿轮116与所述第二锥形齿轮114啮合；

摇臂，其包括在同一竖直平面内设置的第一杆体21、第二杆体22、第三杆体23以及第四杆体24，所述第一杆体21水平设置，其一端与所述第一转动轴111的上端固定连接，驱动所述第一杆体21在水平面内转动，所述第二杆体22与所述第三杆体23平行设置，所述第二杆体22的中部、所述第三杆体23的一端分别铰接在所述第一杆体21的另一端和中部，所述第二杆体22、所述第三杆体23的另一端分别铰接在所述第四杆体24的中部和一端，所述第二杆体22、所述第三杆体23与所述第一杆体21、所述第四杆体24形成的四边形为平行四边形，所述第四杆体24水平设置；

牵引装置，其包括拉索31、定位筒32、限位机构与锁紧架34，所述拉索31的一端固定在所述第二杆体22的一端，所述定位筒32同轴固定套设在所述拉索31的中部，所述拉索31的另一端穿过所述限位机构，绑定在所述锁紧架34上，所述定位筒32的下部外周设有外螺纹，所述限位机构包括壳体331、上支撑架332、下支撑架333、旋转螺母334，所述壳体331固定在所述基座11的表面，所述上支撑架332、所述下支撑架333将所述旋转螺母334限制在一水平空间，所述旋转螺母334沿轴向设有第一螺孔，其设有可与所述定位筒32的外螺纹螺接的内螺纹，所述旋转螺母334的外周设有可与所述第二锥形齿轮114啮合的齿，驱动所述旋转螺母334在所述水平空间内转动；

固定板41、转动杆42与匚形承接平台46，所述固定板41水平设置，所述第四杆体24的另一端固定在所述固定板41上，所述固定板41的中心处设有供所述转动杆42穿过的第一通孔、且与所述转动杆42轴承连接，所述固定板41的上表面设有多个L形第一限位杆411，所述转动杆42的外周设有多个L形第二限位杆421，所述固定板41的下表面还设有供所述第二限位杆421滑动的环状第一凹槽，所述转动杆42的上部还设有供所述第一限位杆411滑动的环状第二凹槽，所述转动杆42的中部设有外螺纹，所述承接平台46的上端面设有第二螺孔，所述转动杆42穿过所述承接平台46的上端面并螺接，所述转动杆42的下端套设有第四锥形齿轮422，所述承接平台46的下端面设有定位机构，其包括支座431、水平设置在所述支座431上的第二转动轴432、固定在所述第二转动轴432一端的第五锥形齿轮433、固定在所述第二转动轴另一端的第一摇杆434，其中，所述第五锥形齿轮433与所述第四锥形齿轮422啮合，所述承接平台46的下端面还设有固定座44，所述固定座44上装有焊枪45。

在上述技术方案中，在基座11内设置上转动组件、动力机构、下转动组件，升降电机115位于最高点时与上转动组件配合，位于最低点时与下转动组件配合，第一锥形齿轮112转动时，带动第一转动轴111转动，同时带动第一杆体21在水平方向摆动，第二锥形齿轮114转动时，带动旋转螺母334转动，旋转螺母334与定位筒32形成丝杠与丝杠螺母副，旋转螺母334被限制在水平空间不能上下移动，定位筒32在旋转螺母334的动力下升降，从而带动拉索31升降，实现第二杆体22的升降，第二杆体22与第三杆体23平行且该段长度相等，确保第四杆体24水平设置，且随着第二杆体22的升降实现固定板41的升降。

第一限位杆411、第二限位杆421形成支撑固定板41的结构，确保固定板41水平设置，却不会受到转动杆42的转动而实现摆动，工作人员通过操作第一摇杆434，带动第二转动轴转动，从而带动第五锥形齿轮433转动，第五锥形齿轮433与第四锥形齿轮422啮合，带动转动杆42的转动，而由于转动杆42被第一限位杆411、第二限位杆421限制，不能上下移动，故承接平台46与转动杆42形成丝杠与丝杠螺母副，承接平台46在转动杆42的动力下升降，焊枪45安装在承接平台46的固定座44上，便于工人焊接。

在另一种技术方案中，所述的升降电机驱动式焊接机械臂，所述上支撑架332包括第一横杆与多个第一竖杆，所述下支撑架333包括第二横杆与多个第二竖杆，所述第一竖杆的下端为球形端面，所述旋转螺母334的上端面设有供所述第一竖杆的下端滑动的弧形上滑道、下端面设有供所述第二竖杆的上端滑动的弧形下滑道。第一横杆、第一竖杆形成的结构以及第二横杆、第二竖杆形成的结构确保旋转螺母334只旋转不上下移动。

在另一种技术方案中，所述的升降电机驱动式焊接机械臂，所述第二杆体22中部的铰接点至一端的距离大于至另一端的距离，形成省力杠杆，节约能耗。

在另一种技术方案中，所述的升降电机驱动式焊接机械臂，所述基座11上还设有导向滑轮118，其设置在所述摇臂所在平面、且位于所述第一杆体21上方，所述拉索31上端未设有定位筒32的部分逆时针缠绕所述导向滑轮118一圈后竖直向下。导向滑轮118的设置确保拉索31竖直状态，为定位筒32与旋转螺母334的螺接形成稳固基础。

在另一种技术方案中，所述的升降电机驱动式焊接机械臂，所述锁紧架34包括设置在所述摇臂所在平面的转盘、设置在所述转盘的外侧面第二摇杆，所述拉索31的自由端固定在所述转盘的轴上，所述拉索31缠绕于所述转盘的轴。工作人员通过转动第二摇杆将拉索31缠绕转盘的轴上，当需要固定拉索31的时候，将转盘通过类似插销的方式固定在某个位置。

在另一种技术方案中，所述的升降电机驱动式焊接机械臂，所述转盘的轴与旋转电机连接。转盘的轴与旋转电机的输出轴固定连接，通过电力的方式，减少了人力劳动，提高劳动效率。

在另一种技术方案中，所述的升降电机驱动式焊接机械臂，所述基座11上设有水平支撑所述第一杆体21的托架119，所述托架119上设有滚轮，所述滚轮的轴与所述第一杆体21平行。托架119支撑第一杆体21，分担基座11的承压力，滚轮随着第一杆体21的水平摆动而转动，减小摩擦阻力。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种升降电机驱动式焊接机械臂，其特征在于，包括：

立柱，其沿竖直方向固定在地面上，所述立柱的一侧设有基座，所述基座内部设有上转动组件、动力机构、下转动组件，所述上转动组件包括竖直设置的第一转动轴、以及固定套设在所述第一转动轴下端的第一锥形齿轮，所述下转动组件包括竖直设置的固定轴、以及轴承连接在所述固定轴上端的第二锥形齿轮，所述动力机构包括升降电机、固定套设在所述升降电机的输出轴上的第三锥形齿轮，所述升降电机的尾部沿高度方向滑动设置在所述基座的滑槽内，所述滑槽的高度设置为：当所述升降电机滑动至最高点时，所述第三锥形齿轮与所述第一锥形齿轮啮合，当所述升降电机滑动至最低点时，所述第三锥形齿轮与所述第二锥形齿轮啮合；

摇臂，其包括在同一竖直平面内设置的第一杆体、第二杆体、第三杆体以及第四杆体，所述第一杆体水平设置，其一端与所述第一转动轴的上端固定连接，驱动所述第一杆体在水平面内转动，所述第二杆体与所述第三杆体平行设置，所述第二杆体的中部、所述第三杆体的一端分别铰接在所述第一杆体的另一端和中部，所述第二杆体、所述第三杆体的另一端分别铰接在所述第四杆体的中部和一端，所述第二杆体、所述第三杆体与所述第一杆体、所述第四杆体形成的四边形为平行四边形，所述第四杆体水平设置；

牵引装置，其包括拉索、定位筒、限位机构与锁紧架，所述拉索的一端固定在所述第二杆体的一端，所述定位筒同轴固定套设在所述拉索的中部，所述拉索的另一端穿过所述限位机构，绑定在所述锁紧架上，所述定位筒的下部外周设有外螺纹，所述限位机构包括壳体、上支撑架、下支撑架、旋转螺母，所述壳体固定在所述基座的表面，所述上支撑架、所述下支撑架将所述旋转螺母限制在一水平空间，所述旋转螺母沿轴向设有第一螺孔，其设有可与所述定位筒的外螺纹螺接的内螺纹，所述旋转螺母的外周设有可与所述第二锥形齿轮啮合的齿，驱动所述旋转螺母在所述水平空间内转动；

固定板、转动杆与匚形承接平台，所述固定板水平设置，所述第四杆体的另一端固定在所述固定板上，所述固定板的中心处设有供所述转动杆穿过的第一通孔、且与所述转动杆轴承连接，所述固定板的上表面设有多个L形第一限位杆，所述转动杆的外周设有多个L形第二限位杆，所述固定板的下表面还设有供所述第二限位杆滑动的环状第一凹槽，所述转动杆的上部还设有供所述第一限位杆滑动的环状第二凹槽，所述转动杆的中部设有外螺纹，所述承接平台的上端面设有第二螺孔，所述转动杆穿过所述承接平台的上端面并螺接，所述转动杆的下端套设有第四锥形齿轮，所述承接平台的下端面设有定位机构，其包括支座、水平设置在所述支座上的第二转动轴、固定在所述第二转动轴一端的第五锥形齿轮、固定在所述第二转动轴另一端的第一摇杆，其中，所述第五锥形齿轮与所述第四锥形齿轮啮合，所述承接平台的下端面还设有固定座，所述固定座上装有焊枪。

2.如权利要求1所述的升降电机驱动式焊接机械臂，其特征在于，所述上支撑架包括第一横杆与多个第一竖杆，所述下支撑架包括第二横杆与多个第二竖杆，所述第一竖杆的下端为球形端面，所述旋转螺母的上端面设有供所述第一竖杆的下端滑动的弧形上滑道、下端面设有供所述第二竖杆的上端滑动的弧形下滑道。

3.如权利要求1所述的升降电机驱动式焊接机械臂，其特征在于，所述第二杆体中部的铰接点至一端的距离大于至另一端的距离。

4.如权利要求1所述的升降电机驱动式焊接机械臂，其特征在于，所述基座上还设有导向滑轮，其设置在所述摇臂所在平面、且位于所述第一杆体上方，所述拉索上端未设有定位筒的部分逆时针缠绕所述导向滑轮一圈后竖直向下。

5.如权利要求1所述的升降电机驱动式焊接机械臂，其特征在于，所述锁紧架包括设置在所述摇臂所在平面的转盘、设置在所述转盘的外侧面第二摇杆，所述拉索的自由端固定在所述转盘的轴上，所述拉索缠绕于所述转盘的轴。

6.如权利要求5所述的升降电机驱动式焊接机械臂，其特征在于，所述转盘的轴与旋转电机连接。

7.如权利要求1所述的升降电机驱动式焊接机械臂，其特征在于，所述基座上设有水平支撑所述第一杆体的托架，所述托架上设有滚轮，所述滚轮的轴与所述第一杆体平行。