CN107414365A - 滑轮式焊接用机器人机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滑轮式焊接用机器人机械臂，包括：立柱；主臂，其包括在同一竖直平面内依次铰接的第一杆体、第二杆体以及第三杆体；副臂，其包括与所述主臂在同一竖直平面内设置的第四杆体、伸缩架、第五杆体、第六杆体、第七杆体以及第八杆体；承接平台，其包括竖直设置的连接柱、水平设置在所述连接柱一侧上方的挂架与下方的工作台；套筒与滑轮组件。本发明能够通过曲臂设计，实现水平方向和垂直方向的摆动，通过滑轮设计，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

滑轮式焊接用机器人机械臂

技术领域

本发明涉及焊接技术领域。更具体地说，本发明涉及一种滑轮式焊接用机器人机械臂。

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滑轮式焊接用机器人机械臂，其能够通过曲臂设计，实现水平方向和垂直方向的摆动，通过滑轮设计，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，提供了一种滑轮式焊接用机器人机械臂，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，所述基座内部设有动力机构；

主臂，其包括在同一竖直平面内依次铰接的第一杆体、第二杆体以及第三杆体，所述第一杆体水平设置，其一端与所述动力机构固定连接，驱动所述第一杆体在水平面内转动，所述第二杆体的两端分别与所述第一杆体的另一端、所述第三杆体的一端铰接，所述第三杆体水平设置，所述第二杆体与一垂向驱动电机的输出轴连接，驱动所述第二杆体在水平面内顺时针或逆时针转动；

副臂，其包括与所述主臂在同一竖直平面内设置的第四杆体、伸缩架、第五杆体、第六杆体、第七杆体以及第八杆体，所述第四杆体水平设置、其一端固定在所述基座上，所述伸缩架包括首尾依次铰接的呈菱形的四个支杆体，其中两个支杆体的连接端与所述第四杆体的另一端铰接，另外两个支杆体的连接端与所述第五杆体的一端铰接，所述第六杆体与所述第七杆体等长且平行设置，所述第六杆体、所述第七杆体的一端分别铰接在所述第五杆体的另一端和中部，另一端分别铰接在所述第八杆体的中部和一端，所述第八杆体水平设置；

承接平台，其包括竖直设置的连接柱、水平设置在所述连接柱一侧上方的挂架与下方的工作台，所述第三杆体、所述第八杆体的另一端分别与所述连接柱的另一侧自上至下依次固定连接，所述连接柱的一侧沿其高度方向设有供所述工作台的端部上下滑动的滑槽，所述工作台上设有固定座，所述固定座上装有焊枪；

套筒与滑轮组件，所述套筒包括直径较小的上筒体与直径较大的下筒体，所述上筒体的上端设置在所述挂架上，所述下筒体的下端设置在所述工作台上，所述下筒体的外表面上设有锁紧架，所述滑轮组件包括自上至下依次设置的第一定滑轮、第二定滑轮、第一动滑轮、第二动滑轮，钢丝绳的一端固定在所述第二定滑轮上，另一端依次缠绕经过所述第一动滑轮、所述第二定滑轮、所述第二动滑轮、所述第一定滑轮，并穿出所述上筒体，绑定在所述锁紧架上，所述第二动滑轮的下端设有牵引所述工作台的钩体。

优选的是，所述的滑轮式焊接用机器人机械臂，所述动力机构包括水平驱动电机、第一锥形齿轮、第二锥形齿轮、转动轴，所述第一锥形齿轮同轴固定在所述水平驱动电机的输出轴上，所述第二锥形齿轮同轴固定在所述转动轴上，所述水平驱动电机的输出轴水平设置，所述转动轴竖直设置，所述第二锥形齿轮与所述第一锥形齿轮啮合，所述转动轴的下端固定连接所述第一杆体的一端。

优选的是，所述的滑轮式焊接用机器人机械臂，所述主臂还包括V形支撑架，所述支撑架包括相互铰接的第九杆体、第十杆体，所述第九杆体、所述第十杆体的另一端分别铰接在所述第一杆体、所述第二杆体的中部。

优选的是，所述的滑轮式焊接用机器人机械臂，所述第一杆体、所述第二杆体上均设有角度传感器，所述基座内设有控制器，两个角度传感器均与所述控制器电连接。

优选的是，所述的滑轮式焊接用机器人机械臂，所述锁紧架包括转盘、摇杆，所述钢丝绳的自由端固定在所述转盘的轴上，所述钢丝绳缠绕于所述转盘的轴，所述摇杆设置在所述转盘的外侧面上。

优选的是，所述的滑轮式焊接用机器人机械臂，所述转盘的轴与一旋转驱动电机连接。

优选的是，所述的滑轮式焊接用机器人机械臂，所述基座上分别设有水平支撑所述第一杆体的第一托架、水平支撑所述第四杆体的第二托架，所述第一托架上设有滚轮，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、本发明通过铰接安装在立柱上的主臂和固定安装在立柱上的副臂相配合，实现水平方向的摆动及竖直方向的摆动，提高整个发明的稳定性和流畅性，工人通过操作钢丝绳在滑轮上的滑动实现承接平台的小范围升降，焊枪安装在工作台的固定座上，便于工人焊接；

第二、基座提供驱动第一杆体水平摆动的动力，垂向驱动电机安装在第一杆体与第二杆体的铰接点，驱动第二杆体在竖直方向顺时针或逆时针转动，第三杆体水平固定在连接柱上，第四杆体水平固定在基座上、第八杆体水平固定在连接柱上，确保承接平台在水平方向移动不倾斜，伸缩架的收放实现水平方向的推拉，第六杆体、第七杆体平行且相等，确保第五杆体水平设置，第六杆体、第七杆体随第二杆体的升高降低而扬起、降落；

第三、位于同一平面的滑轮组件形成省力滑轮，工作人员通过操纵钢丝绳升降实现工作台在滑槽内上下滑动，通过锁紧架将钢丝绳固定，实现工作台的定位，上筒体在下筒体内升降，便于对滑轮组件的保护；

第四、水平驱动电机的输出轴旋转，带动第一锥形齿轮旋转，第一锥形齿轮与第二锥形齿轮啮合，将竖直平面的旋转动力传递到水平平面的旋转，转动轴与第二锥形齿轮联动，其旋转带动第一杆体在水平面的摆动，相较于液压机构的驱动，更加节能、环保；

第五、V形支撑架铰接在第一杆体、第二杆体的中部，形成稳固、可靠的支撑机构，确保主臂带动副臂平稳转动；角度传感器与控制器的通信连接，方便远程监控和操纵，确保承接平台水平且平稳设置；

第六、工作人员通过转动摇杆将钢丝绳缠绕转盘的轴上，当需要固定钢丝绳的时候，将转盘通过类似插销的方式固定在某个位置；转盘的轴与旋转驱动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；第一托架支撑第一杆体，第二托架支撑第二杆体，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的放大示意图；

图3为本发明图1中B的放大示意图。

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。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

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1～3所示，本发明提供一种滑轮式焊接用机器人机械臂，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内部设有动力机构；

主臂，其包括在同一竖直平面内依次铰接的第一杆体21、第二杆体22以及第三杆体23，所述第一杆体21水平设置，其一端与所述动力机构固定连接，驱动所述第一杆体21在水平面内转动，所述第二杆体22的两端分别与所述第一杆体21的另一端、所述第三杆体23的一端铰接，所述第三杆体23水平设置，所述第二杆体22与一垂向驱动电机24的输出轴连接，驱动所述第二杆体22在水平面内顺时针或逆时针转动；

副臂，其包括与所述主臂在同一竖直平面内设置的第四杆体31、伸缩架32、第五杆体33、第六杆体34、第七杆体35以及第八杆体36，所述第四杆体31水平设置、其一端固定在所述基座11上，所述伸缩架32包括首尾依次铰接的呈菱形的四个支杆体，其中两个支杆体的连接端与所述第四杆体31的另一端铰接，另外两个支杆体的连接端与所述第五杆体33的一端铰接，所述第六杆体34与所述第七杆体35等长且平行设置，所述第六杆体34、所述第七杆体35的一端分别铰接在所述第五杆体33的另一端和中部，另一端分别铰接在所述第八杆体36的中部和一端，所述第八杆体36水平设置；

承接平台，其包括竖直设置的连接柱41、水平设置在所述连接柱41一侧上方的挂架42与下方的工作台43，所述第三杆体23、所述第八杆体36的另一端分别与所述连接柱41的另一侧自上至下依次固定连接，所述连接柱41的一侧沿其高度方向设有供所述工作台43的端部上下滑动的滑槽411，所述工作台43上设有固定座431，所述固定座431上装有焊枪432；

套筒与滑轮组件，所述套筒包括直径较小的上筒体51与直径较大的下筒体52，所述上筒体51的上端设置在所述挂架42上，所述下筒体52的下端设置在所述工作台43上，所述下筒体52的外表面上设有锁紧架521，所述滑轮组件包括自上至下依次设置的第一定滑轮61、第二定滑轮62、第一动滑轮63、第二动滑轮64，钢丝绳65的一端固定在所述第二定滑轮62上，另一端依次缠绕经过所述第一动滑轮63、所述第二定滑轮62、所述第二动滑轮64、所述第一定滑轮61，并穿出所述上筒体51，绑定在所述锁紧架521上，所述第二动滑轮64的下端设有牵引所述工作台43的钩体。

在上述技术方案中，本发明通过铰接安装在立柱1上的主臂和固定安装在立柱1上的副臂相配合，实现水平方向的摆动及竖直方向的摆动，提高整个发明的稳定性和流畅性，工人通过操作钢丝绳65在滑轮上的滑动实现承接平台的小范围升降，焊枪432安装在工作台43的固定座431上，便于工人焊接。

基座11提供驱动第一杆体21水平摆动的动力，垂向驱动电机24安装在第一杆体21与第二杆体22的铰接点，驱动第二杆体22在竖直方向顺时针或逆时针转动，第三杆体23水平固定在连接柱41上，第四杆体31水平固定在基座11上、第八杆体36水平固定在连接柱41上，确保承接平台在水平方向移动不倾斜，伸缩架32的收放实现水平方向的推拉，第六杆体34、第七杆体35平行且相等，确保第五杆体33水平设置，第六杆体34、第七杆体35随第二杆体22的升高降低而扬起、降落；

位于同一平面的滑轮组件形成省力滑轮，工作人员通过操纵钢丝绳65升降实现工作台43在滑槽411内上下滑动，通过锁紧架521将钢丝绳65固定，实现工作台43的定位，上筒体51在下筒体52内升降，便于对滑轮组件的保护。

在另一种技术方案中，所述的滑轮式焊接用机器人机械臂，所述动力机构包括水平驱动电机111、第一锥形齿轮112、第二锥形齿轮113、转动轴114，所述第一锥形齿轮112同轴固定在所述水平驱动电机111的输出轴上，所述第二锥形齿轮113同轴固定在所述转动轴114上，所述水平驱动电机111的输出轴水平设置，所述转动轴114竖直设置，所述第二锥形齿轮113与所述第一锥形齿轮112啮合，所述转动轴114的下端固定连接所述第一杆体21的一端。水平驱动电机111的输出轴旋转，带动第一锥形齿轮112旋转，第一锥形齿轮112与第二锥形齿轮113啮合，将竖直平面的旋转动力传递到水平平面的旋转，转动轴114与第二锥形齿轮113联动，其旋转带动第一杆体21在水平面的摆动，相较于液压机构的驱动，更加节能、环保。

在另一种技术方案中，所述的滑轮式焊接用机器人机械臂，所述主臂还包括V形支撑架，所述支撑架包括相互铰接的第九杆体25、第十杆体26，所述第九杆体25、所述第十杆体26的另一端分别铰接在所述第一杆体21、所述第二杆体22的中部。V形支撑架铰接在第一杆体21、第二杆体22的中部，形成稳固、可靠的支撑机构，确保主臂带动副臂平稳转动。

在另一种技术方案中，所述的滑轮式焊接用机器人机械臂，所述第一杆体21、所述第二杆体22上均设有角度传感器，所述基座11内设有控制器，两个角度传感器均与所述控制器电连接。角度传感器与控制器的通信连接，方便远程监控和操纵，确保承接平台水平且平稳设置。

在另一种技术方案中，所述的滑轮式焊接用机器人机械臂，所述锁紧架521包括转盘、摇杆，所述钢丝绳65的自由端固定在所述转盘的轴上，所述钢丝绳65缠绕于所述转盘的轴，所述摇杆设置在所述转盘的外侧面上。工作人员通过转动摇杆将钢丝绳65缠绕转盘的轴上，当需要固定钢丝绳65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，所述的滑轮式焊接用机器人机械臂，所述转盘的轴与一旋转驱动电机连接。转盘的轴与旋转驱动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，所述的滑轮式焊接用机器人机械臂，所述基座11上分别设有水平支撑所述第一杆体21的第一托架115、水平支撑所述第四杆体31的第二托架117，所述第一托架115上设有滚轮116，所述滚轮116的轴与所述第一杆体21平行。第一托架115支撑第一杆体21，第二托架117支撑第二杆体22，分担基座11的承压力，滚轮116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)

1.一种滑轮式焊接用机器人机械臂，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，所述基座内部设有动力机构；

主臂，其包括在同一竖直平面内依次铰接的第一杆体、第二杆体以及第三杆体，所述第一杆体水平设置，其一端与所述动力机构固定连接，驱动所述第一杆体在水平面内转动，所述第二杆体的两端分别与所述第一杆体的另一端、所述第三杆体的一端铰接，所述第三杆体水平设置，所述第二杆体与一垂向驱动电机的输出轴连接，驱动所述第二杆体在水平面内顺时针或逆时针转动；

副臂，其包括与所述主臂在同一竖直平面内设置的第四杆体、伸缩架、第五杆体、第六杆体、第七杆体以及第八杆体，所述第四杆体水平设置、其一端固定在所述基座上，所述伸缩架包括首尾依次铰接的呈菱形的四个支杆体，其中两个支杆体的连接端与所述第四杆体的另一端铰接，另外两个支杆体的连接端与所述第五杆体的一端铰接，所述第六杆体与所述第七杆体等长且平行设置，所述第六杆体、所述第七杆体的一端分别铰接在所述第五杆体的另一端和中部，另一端分别铰接在所述第八杆体的中部和一端，所述第八杆体水平设置；

承接平台，其包括竖直设置的连接柱、水平设置在所述连接柱一侧上方的挂架与下方的工作台，所述第三杆体、所述第八杆体的另一端分别与所述连接柱的另一侧自上至下依次固定连接，所述连接柱的一侧沿其高度方向设有供所述工作台的端部上下滑动的滑槽，所述工作台上设有固定座，所述固定座上装有焊枪；

套筒与滑轮组件，所述套筒包括直径较小的上筒体与直径较大的下筒体，所述上筒体的上端设置在所述挂架上，所述下筒体的下端设置在所述工作台上，所述下筒体的外表面上设有锁紧架，所述滑轮组件包括自上至下依次设置的第一定滑轮、第二定滑轮、第一动滑轮、第二动滑轮，钢丝绳的一端固定在所述第二定滑轮上，另一端依次缠绕经过所述第一动滑轮、所述第二定滑轮、所述第二动滑轮、所述第一定滑轮，并穿出所述上筒体，绑定在所述锁紧架上，所述第二动滑轮的下端设有牵引所述工作台的钩体。

2.如权利要求1所述的滑轮式焊接用机器人机械臂，其特征在于，所述动力机构包括水平驱动电机、第一锥形齿轮、第二锥形齿轮、转动轴，所述第一锥形齿轮同轴固定在所述水平驱动电机的输出轴上，所述第二锥形齿轮同轴固定在所述转动轴上，所述水平驱动电机的输出轴水平设置，所述转动轴竖直设置，所述第二锥形齿轮与所述第一锥形齿轮啮合，所述转动轴的下端固定连接所述第一杆体的一端。

3.如权利要求1所述的滑轮式焊接用机器人机械臂，其特征在于，所述主臂还包括V形支撑架，所述支撑架包括相互铰接的第九杆体、第十杆体，所述第九杆体、所述第十杆体的另一端分别铰接在所述第一杆体、所述第二杆体的中部。

4.如权利要求1所述的滑轮式焊接用机器人机械臂，其特征在于，所述第一杆体、所述第二杆体上均设有角度传感器，所述基座内设有控制器，两个角度传感器均与所述控制器电连接。

5.如权利要求1所述的滑轮式焊接用机器人机械臂，其特征在于，所述锁紧架包括转盘、摇杆，所述钢丝绳的自由端固定在所述转盘的轴上，所述钢丝绳缠绕于所述转盘的轴，所述摇杆设置在所述转盘的外侧面上。

6.如权利要求5所述的滑轮式焊接用机器人机械臂，其特征在于，所述转盘的轴与一旋转驱动电机连接。

7.如权利要求1所述的滑轮式焊接用机器人机械臂，其特征在于，所述基座上分别设有水平支撑所述第一杆体的第一托架、水平支撑所述第四杆体的第二托架，所述第一托架上设有滚轮，所述滚轮的轴与所述第一杆体平行。